CN111348103A - 电动机控制器 - Google Patents

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Abstract

一种电动机控制器被配置成控制包括多个绕组群的电动机。电动机控制器包括多个处理器(51；61)。处理器(51；61)中的每一个被配置成独立地控制向每个绕组群供应驱动电力。当发生绕组群之一中要产生的扭矩小于个体额定扭矩的异常并且目标总体扭矩大于未发生异常的绕组群的个体额定扭矩的总和时，多个处理器(51；61)中的用于控制向未发生异常的绕组群供应驱动电力的处理器(51；61)控制驱动电力的供应以使得绕组群产生大于个体额定扭矩的扭矩。

Description

电动机控制器
技术领域
本发明涉及电动机控制器。
背景技术
作为车辆转向系统，存在被配置成通过使用电动机作为驱动源向转向机构施加用于辅助驾驶员的转向操作的辅助扭矩的电动转向系统(EPS)。EPS可以使用包括具有多个单独的通电系统的绕组群的电动机，以实现冗余等目的。
例如，日本未经审查的专利申请公开第2017-229156(JP 2017-229156 A)号公开了被配置成控制这种类型电动机的电动机控制器。该电动机控制器包括两个微型计算机和对应于两个系统的绕组群的两个驱动电路。微型计算机基于输入至转向机构的转向扭矩来控制对应的驱动电路以独立地控制要供应至两个系统的绕组群的驱动电力。从而，整个电动机输出基于在各自系统的绕组群中所产生的磁通量的扭矩的总和作为辅助扭矩。
发明内容
在以上描述的电动机控制器中，将额定扭矩设置为可以在每个通电系统的绕组群中输出的扭矩的上限。由微型计算机计算每个通电系统的目标扭矩以使得目标扭矩等于或者小于根据例如电动机或驱动电路的规格而预设的额定扭矩。额定扭矩小于作为可以在每个通电系统的绕组群中输出的扭矩的极限的根据电动机结构所确定的极限扭矩。另外，额定扭矩被设置成如下的扭矩：所述扭矩使得可以允许由通电引起的温度增加并且当所需的辅助扭矩在静态转向等情况下增加时可以持续地施加足够的辅助扭矩。
在以上描述的配置中，在诸如一个通电系统中的线路断开或短路或者车载电源的电源电压下降的异常的情况下，在其余通电系统的绕组群中所产生的扭矩可能导致辅助扭矩不足。存在进一步的改进空间。
这个问题不仅可能在EPS中出现，也可能在转向部与被转向部分之间的动力传输被分开的线控型转向系统中出现。例如，这个问题不仅可能在针对EPS来控制被配置成施加辅助扭矩的电动机的情况下出现，也可能在针对线控型转向系统来控制被配置成施加转向操作扭矩以使转向轮转动的电动机的情况下出现。
本发明提供了可以在异常的情况下抑制要从电动机施加的扭矩的不足的电动机控制器。
根据本发明的一个方面的电动机控制器被配置成控制包括多个绕组群的电动机。该电动机被设置于多个通电系统。每个绕组群被包括在对应的通电系统中。电动机控制器包括多个处理器。处理器中的每一个被配置成独立地控制向对应的通电系统中的每个绕组群供应驱动电力。处理器中的每一个被配置成基于目标个体扭矩计算各自的控制信号，目标个体扭矩是针对对应的通电系统的每个绕组群从要在电动机中产生的目标总体扭矩中分配的。处理器中的每一个包括被配置成基于控制信号向对应的通电系统中的每个绕组群供应驱动电力的驱动电路。处理器中的每一个被配置成以目标个体扭矩中的每一个等于或小于个体额定扭矩的方式计算目标个体扭矩，个体额定扭矩被设置成比根据电动机的结构而确定为要在对应的通电系统的每个所述绕组群中输出的扭矩的极限的个体极限扭矩小。处理器中的每一个被配置成使得：当发生在对应的通电系统中的绕组群之一中要产生的扭矩小于个体额定扭矩的异常并且目标总体扭矩大于未发生异常的对应的通电系统中的绕组群的个体额定扭矩的总和时，多个处理器中的用于控制向未发生异常的对应的通电系统中的绕组群供应驱动电力的处理器控制驱动电力的供应以使得绕组群产生大于个体额定扭矩的扭矩。
例如，从电动机的结构的角度看，如果电动机或者驱动电路可以在短时间内过热，则每个通电系统的绕组群可以产生大于个体额定扭矩的扭矩。在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，当发生在对应的通电系统中的绕组群之一中要产生的扭矩小于个体额定扭矩的异常并且目标总体扭矩大于未发生异常的对应的通电系统中的绕组群的个体额定扭矩时，该通电系统的绕组群产生大于个体额定扭矩的扭矩。因此，可以在短时间内抑制要从电动机施加的扭矩的不足，直至电动机或驱动电路过热。
在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，处理器中的每一个可以被配置成检测电流异常，该电流异常包括通电系统中的线路断开和短路中的至少之一。处理器可以被配置成使得：当检测到电流异常并且目标总体扭矩大于未发生电流异常的对应的通电系统中的绕组群的个体额定扭矩的总和时，多个处理器中的用于控制向未发生电流异常的对应的通电系统中的绕组群供应驱动电力的处理器控制驱动电力的供应以使得绕组群产生大于个体额定扭矩的扭矩。
在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，当在通电系统中的一个通电系统中的绕组群由于例如该通电系统中的线路断开或短路而不能产生扭矩的电流异常的情况下，可以在短时间内抑制要从电动机施加的扭矩的不足，直至电动机或驱动电路过热。
在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，处理器中的每一个可以被配置成检测被配置成控制向其他对应的通电系统中的绕组群供应驱动电力的处理器的操作异常。处理器可以被配置成使得：当检测到操作异常并且目标总体扭矩大于未发生操作异常的对应的通电系统中的绕组群的个体额定扭矩的总和时，多个处理器中的用于控制向未发生操作异常的对应的通电系统中的绕组群供应驱动电力的处理器控制驱动电力的供应以使得绕组群产生大于个体额定扭矩的扭矩。
在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，在与处理器之一对应的绕组群由于例如处理器的暂停而不能产生扭矩的操作异常的情况下，可以在短时间内抑制要从电动机施加的扭矩的不足，直至电动机或驱动电路过热。
在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，处理器可以连接至各自的外部电源。处理器可以被配置成基于外部电源的电源电压来计算用于将目标个体扭矩限制为个体额定扭矩或或小于所述个体额定扭矩的的个体限制扭矩。处理器可以被配置成使得：当在对应的通电系统的绕组群之一中处于个体限制扭矩小于个体额定扭矩的限制状态并且目标总体扭矩大于不处于限制状态的对应的通电系统的绕组群的个体额定扭矩与处于限制状态的通电系统的个体限制扭矩的总和时，多个处理器中的用于控制向不处于限制状态的对应的通电系统的绕组群供应驱动电力的处理器控制驱动电力的供应以使得绕组群产生大于个体额定扭矩的扭矩。
在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，在外部电源的电源电压下降并且连接至该外部电源的通电系统的绕组群只能产生小于个体额定扭矩的扭矩的限制状态下，可以在短期内抑制要从电动机施加的扭矩的不足，直至电动机或驱动电路过热。
在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，电动机可以被配置成产生要施加至转向机构的扭矩。在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，即使例如在车辆转弯时发生异常，也可以抑制要从电动机施加的扭矩的不足。因此，能够减少例如在车辆的行驶方向偏离目标方向的情况的发生。
在根据本发明的一个方面的电动机控制器中，在异常的情况下，可以抑制要从电动机施加的扭矩的不足。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是电动转向系统的示意性配置图；
图2是第一实施方式的转向控制器的框图；
图3A是示出第一绕组群被通电时电动机的N-T特性的图；
图3B是示出第二绕组群被通电时电动机的N-T特性的图；
图3C是示出整个电动机的N-T特性的图；
图4是第一实施方式的第一微型计算机和第二微型计算机的框图；
图5是第二实施方式的转向控制器的框图；以及
图6是第二实施方式的第一微型计算机和第二微型计算机的框图。
具体实施方式
第一实施方式
下面参照附图描述将电动机控制器应用于转向控制器的第一实施方式。
如图1所示，转向控制器1控制转向装置2。转向装置2被构造为电动转向系统(EPS)。转向装置2包括转向机构5和致动器6。转向机构5基于驾驶员针对方向盘3的操作来使转向轮4转动。致动器6将电动机扭矩作为用于辅助转向操作的辅助扭矩(辅助力)，或者用于使转向轮4转动的转向操作扭矩(转向操作力)施加至转向机构5。
转向机构5包括转向轴11、齿条轴12、圆筒形齿条壳体13以及齿条小齿轮机构14。方向盘3被固定至转向轴11。齿条轴12用作耦接至转向轴11的转向操作轴。齿条轴12以可往复的方式被插入穿过齿条壳体13。齿条小齿轮机构14将转向轴11的旋转转换成齿条轴12的往复运动。通过从方向盘3所处的侧按顺序耦接柱轴15、中间轴16和小齿轮轴17来构造转向轴11。
齿条轴12和小齿轮轴17以预定交叉角布置在齿条壳体13中。齿条小齿轮机构14被构造成使得形成在齿条轴12上的齿条齿12a与形成在小齿轮轴17上的小齿轮齿17a啮合。拉杆19经由由设置在齿条轴12的轴向端处的球窝接头形成的齿条端18以可枢转方式耦接至齿条轴12的相应端。拉杆19的远端耦接至转向轮4所附接的转向节(未示出)。在转向装置2中，齿条小齿轮机构14将转向轴11随着转向操作的旋转转换成齿条轴12的轴向运动。轴向运动经由拉杆19被传递至转向节。从而，改变转向轮4中的每一个的转向角，即改变车辆的行驶方向。
致动器6包括电动机21、传动机构22以及转换机构23。电动机21是驱动源。传动机构22传递电动机21的旋转。转换机构23将经由传动机构22传递的旋转转换成齿条轴的往复运动。致动器6经由传动机构22将电动机21的旋转传递至转换机构23，并由转换机构23将旋转转换成齿条轴12的往复运动，从而向旋转机构5施加辅助扭矩或转向操作扭矩。例如，采用三相无刷电动机作为本实施方式的电动机21。例如，采用皮带机构作为传动机构22。例如，采用滚珠丝杠机构作为转换机构23。
转向控制器1从设置在车辆上的各种传感器获取作为指示驾驶员的请求、行驶状况和转向状况的信息片段(状况量)的检测结果，并基于状况量来控制电动机21。各种传感器的示例包括车速传感器31、扭矩传感器32a和32b以及旋转角传感器33a和33b。车速传感器31检测车速SPD。扭矩传感器32a和32b设置在小齿轮轴17上，并且分别基于扭杆34的扭转来检测输入至转向机构5的转向扭矩Th1和Th2。当扭矩传感器32a和32b正常时，转向扭矩Th1和Th2基本上取相同的值。旋转角传感器33a和33b分别检测作为360°范围内的相对角的电动机21的旋转角θ1和θ2。当旋转角传感器33a和33b正常时，旋转角θ1和θ2基本上取相同的值。
转向控制器1被连接至设置在转向控制器1外部的驾驶辅助控制器35。例如，本实施方式的驾驶辅助控制器35执行用于辅助驾驶员的转向操作的车道保持辅助控制作为驾驶辅助控制，以使得车辆在保持行驶车道的同时容易地行驶。在执行车道保持辅助控制期间，驾驶辅助控制器35基于由相机36捕获的图像的数据来计算车辆可以沿着车道保持行驶的理想转向角，并基于理想转向角与转向轮4中的每一个的实际转向角之间的偏差来计算驾驶辅助命令值θp1*和θp2*。本实施方式的驾驶辅助命令值θp1*和θp2*中的每一个是指示小齿轮轴17的旋转角(小齿轮角θp)的目标值的值。小齿轮角θp可以转换为转向角。驾驶辅助控制器35连接至例如设置在靠近车辆的驾驶员座位的操作开关37，并且被用于执行驾驶辅助控制。驾驶辅助控制器35根据操作开关37是开(ON)还是关(OFF)来执行驾驶辅助控制。在执行驾驶辅助控制期间，驾驶辅助控制器35向转向控制器1输出驾驶辅助命令值θp1*和θp2*。
转向控制器1基于指示从传感器输入的状况量的信号和从驾驶辅助控制器35输入的信号向电动机21供应驱动电力，从而控制致动器6的致动，即控制要施加给转向机构5的扭矩以使得齿条轴12进行往复运动。
接下来，描述电动机21的配置。如图2所示，电动机21包括转子41以及绕定子(未示出)缠绕的第一绕组群42和第二绕组群43。第一绕组群42和第二绕组群43中的每一个包括作为U相、V相和W相的三相的线圈。第一绕组群42和第二绕组群43具有独立的通电系统。第一绕组群42经由第一连接线44连接至转向控制器1。第二绕组群43经由第二连接线45连接至转向控制器1。为便于描述，图2示出了用于各个相的一个共同的第一连接线44和一个共同的第二连接线45。
本实施方式的第一绕组群42和第二绕组群43被构造成具有相同规格的线圈(线径和绕组匝数)。如图3A和图3B所示，第一极限扭矩Tlim1等于第二极限扭矩Tlim2。第一极限扭矩Tlim1是根据在第一绕组群42中产生的磁通量和以转子41的磁通密度和定子的磁导率来表示的电动机21的结构所确定的个体极限扭矩。第二极限扭矩Tlim2是根据在第二绕组群43中产生的磁通量和电动机21的结构所确定的个体极限扭矩。如图3C所示，整个电动机21的总体极限扭矩Tlimw是第一极限扭矩Tlim1与第二极限扭矩Tlim2的总和。
在电动机21中将总体额定扭矩Traw预设为小于总体极限扭矩Tlimw的扭矩，并且将总体额定扭矩Traw预设为如下扭矩，所述扭矩使得当所需的目标总体扭矩Tw*如在静态转向等情况下增加时，可以允许由通电所引起的温度增加并且可以连续施加足够的扭矩。类似地，如图3A和图3B所示，在第一绕组群42中将第一额定扭矩Tra1预设为小于第一极限扭矩Tlim1的个体额定扭矩，并且在第二绕组群43中将第二额定扭矩Tra2预设为小于第二极限扭矩Tlim2的个体额定扭矩。第一额定扭矩Tra1等于第二额定扭矩Tra2。
接下来，描述转向控制器1的配置。如图2所示，转向控制器1包括第一控制单元51和第二控制单元61。第一控制单元51控制第一绕组群42的通电。第二控制单元61控制第二绕组群43的通电。转向控制器1独立地控制向用于相应通电系统的第一绕组群42和第二绕组群43供应驱动电力。第一控制单元51和第二控制单元61中的每一个是包括中央处理单元(CPU)和存储器(未示出)的处理器，并且通过由CPU在每个预定计算时段执行存储在存储器中的程序来执行各种类型的控制。
具体地，第一控制单元51包括第一微型计算机52和第一驱动电路53。第一微型计算机52用作被配置成输出第一控制信号Sc1的控制信号输出单元。第一驱动电路53基于第一控制信号Sc1向第一绕组群42供应驱动电力。第一电流传感器54连接至第一微型计算机52。第一电流传感器54检测流过第一连接线44的电流的实际电流值I1。为便于描述，图2示出了用于各个相的一个共同的第一电流传感器54。
第一驱动电路53经由第一电源线55连接至车载电源(电池)56。车载电源56是安装在车辆上的外部电源。第一电源线55设置有响应于来自车辆的激活开关(诸如点火开关或启动开关)的信号而被接通或断开的电源继电器57。第一驱动电路53可以在电源继电器57被接通且第一电源线55进行传导的同时，基于车载电源56的电源电压向第一绕组群42供应驱动电力。车载电源56的电力经由馈电线(未示出)供应至第一微型计算机52。
采用已知的脉冲宽度调制(PWM)逆变器作为第一驱动电路53。在PWM逆变器中，串联连接的成对开关元件(例如，场效应晶体管)被定义为基本单元(臂)，并且这些臂与各个相的线圈相关联地并联连接。第一控制信号Sc1是用于定义开关元件的通/断状态的栅极通/断信号。第一驱动电路53响应于第一控制信号Sc1而接通或断开开关元件，以将从车载电源56供应的直流(DC)电力转换成三相交流(AC)电力，并经由第一连接线44向第一绕组群42供应三相AC电力。从而，第一控制单元51通过向第一绕组群42供应驱动电力来控制要在第一绕组群42中产生的扭矩。如果电动机21或第一驱动电路53过热，则第一控制单元51停止供应驱动电力。
第二控制单元61被构造成与第一控制单元51基本上类似，并且包括第二微型计算机62和第二驱动电路63。第二微型计算机62用作被配置成输出第二控制信号Sc2的控制信号输出单元。第二驱动电路63基于第二控制信号Sc2向第二绕组群43供应驱动电力。第二电流传感器64连接至第二微型计算机62。第二电流传感器64检测流过第二连接线45的电流的实际电流值I2。为便于描述，图2示出了用于各个相的一个共同的第二电流传感器64。
本实施方式的第二驱动电路63由与在第一驱动电路53的情况下相同的车载电源56供应电力。具体地，连接至第二驱动电路63的第二电源线65在电源继电器57与第一驱动电路53之间的连接点66处连接至第一电源线55。第二驱动电路63可以在电源继电器57接通并且第一电源线55和第二电源线65进行传导的同时，基于车载电源56的电源电压向第二绕组群43供应驱动电力。车载电源56的电力经由馈电线(未示出)供应至第二微型计算机62。
与第一驱动电路53类似，采用已知的PWM逆变器作为第二驱动电路63。第二控制信号Sc2是用于定义开关元件的通/断状态的栅极通/断信号。第二驱动电路63响应于第二控制信号Sc2而接通或断开开关元件，以将从车载电源56供应的DC电力转换成三相AC电力，并经由第二连接线45向第二绕组群43供应三相AC电力。从而，第二控制单元61通过向第二绕组群43供应驱动电力来控制要在第二绕组群43中产生的扭矩。如果电动机21或第二驱动电路63过热，则第二控制单元61停止供应驱动电力。
接下来，描述由第一微型计算机52计算第一控制信号Sc1以及由第二微型计算机62计算第二控制信号Sc2。第一微型计算机52和第二微型计算机62通过在每个预定的计算时段执行由以下控制块指示的算术处理操作来分别计算第一控制信号Sc1和第二控制信号Sc2。
将车速SPD、转向扭矩Th1、驾驶辅助命令值θp1*、旋转角θ1和实际电流值I1输入至第一微型计算机52。第一微型计算机52基于这些状况量来输出第一控制信号Sc1。将车速SPD、转向扭矩Th2、驾驶辅助命令值θp2*、旋转角θ2和实际电流值I2输入至第二微型计算机62。第二微型计算机62基于这些状况量来输出第二控制信号Sc2。
具体地，如图4所示，第一微型计算机52包括被配置成与第二微型计算机62进行通信的第一通信单元71。第一微型计算机52还包括目标总体扭矩计算单元72、第一目标扭矩计算单元73和第一控制信号计算单元74。目标总体扭矩计算单元72计算要在电动机21中产生的目标总体扭矩Tw*。第一目标扭矩计算单元73计算目标总体扭矩Tw*中的要在第一绕组群42中产生的第一目标扭矩T1*。第一控制信号计算单元74计算第一控制信号Sc1。第一微型计算机52还包括用作电流异常检测单元和操作异常检测单元的第一异常检测单元75。
第一通信单元71在第一微型计算机52的计算单元与后面描述的第二微型计算机62的第二通信单元81之间交换各种信号。第一通信单元71将从后面描述的第二异常检测单元85输出的电流异常检测信号Ei2输出至第一目标扭矩计算单元73。
将转向扭矩Th1、车速SPD、驾驶辅助命令值θp1*和旋转角θ1输入至目标总体扭矩计算单元72。当未输入驾驶辅助命令值θp1*时，目标总体扭矩计算单元72基于转向扭矩Th1和车速SPD来计算目标总体扭矩Tw*。当输入驾驶辅助命令值θp1*时，目标总体扭矩计算单元72基于驾驶辅助命令值θp1*和旋转角θ1来计算目标总体扭矩Tw*。目标总体扭矩Tw*可以被计算为指示扭矩的值或者指示电流的值。后面描述的第一目标扭矩T1*和第二目标扭矩T2*可以类似地被计算为指示扭矩的值或者指示电流的值。
具体地，当未输入驾驶辅助命令值θp1*时，目标总体扭矩计算单元72计算随着转向扭矩Th1的绝对值增加和车速SPD降低而具有在等于或小于总体额定扭矩Traw的范围内的更大绝对值的目标总体扭矩Tw*。当输入驾驶辅助命令值θp1*时，目标总体扭矩计算单元72通过例如对从中性转向位置开始的电动机21的转数进行计数并将旋转角θ1转换成360°范围内的绝对角度来获取输入旋转角θ1。然后，目标总体扭矩计算单元72通过将转换成绝对角度的旋转角与基于传动机构22的减速比和转换机构23的导程(lead)的转换因子相乘来计算小齿轮角θp。然后，目标总体扭矩计算单元72通过基于小齿轮角θp和驾驶辅助命令值θp1*执行角度反馈控制(例如，比例-积分-微分(PID)控制)以使得小齿轮角θp跟随驾驶辅助命令值θp1*来计算在等于或小于总体额定扭矩Traw的范围内的目标总体扭矩Tw*。所计算的目标总体扭矩Tw*被输出至第一目标扭矩计算单元73和第一通信单元71。
将目标总体扭矩Tw*、电流异常检测信号Ei2以及后面描述的操作异常检测信号Em2输入至第一目标扭矩计算单元73。如后面所描述的，第一目标扭矩计算单元73基于这些状况量计算第一目标扭矩T1*。第一目标扭矩T1*是要在第一绕组群42中产生的扭矩，以便在电动机21中产生目标总体扭矩Tw*。
将第一目标扭矩T1*、实际电流值I1以及旋转角θ1输入至第一控制信号计算单元74。第一控制信号计算单元74基于第一目标扭矩T1*计算第一电流命令值。考虑到要在第一绕组群42中产生的扭矩的绝对值基于要供应至第一绕组群42的电流的绝对值的增加而增加的事实，第一控制信号计算单元74计算随着第一目标扭矩T1*增加而具有更大绝对值的第一电流命令值。然后，第一控制信号计算单元74通过基于实际电流值I1和第一电流命令值执行电流反馈控制(例如，PID控制)以使得实际电流值I1跟随第一电流命令值来计算要施加至第一驱动电路53的电压的电压命令值。第一控制信号计算单元74计算具有基于电压命令值的占空比的第一控制信号Sc1(PWM信号)。通过将所计算的第一控制信号Sc1输出至第一驱动电路53，响应于第一控制信号Sc1来向第一绕组群42供应驱动电力。从而，在第一绕组群42中产生由第一目标扭矩T1*指示的扭矩。
将实际电流值I1输入至第一异常检测单元75，并且将各种信号经由第一通信单元71输入至第一异常检测单元75。第一异常检测单元75基于目标总体扭矩Tw*和实际电流值I1来确定在用于第一绕组群42的通电系统中是否发生诸如线路断开或短路的电流异常。例如，当目标总体扭矩Tw*大于零而实际电流值I1在预定时间或更长时间内保持为零时，第一异常检测单元75确定发生了线路断开的电流异常。当目标总体扭矩Tw*为零而实际电流值I1在预定时间或更长时间内保持大于零时，第一异常检测单元75确定发生了短路的电流异常。当检测到电流异常时，第一异常检测单元75将指示检测到电流异常的电流异常检测信号Ei1输出至第一通信单元71。
第一异常检测单元75基于经由第一通信单元71与第二微型计算机62通信的状态来检测第二微型计算机62的操作异常。例如，当未经由第一通信单元71从第二微型计算机62输入各种信号时，第一异常检测单元75确定在第二微型计算机62中发生了操作异常。当从第二微型计算机62输入各种信号时，第一异常检测单元75确定在第二微型计算机62中未发生操作异常。当检测到第二微型计算机62的操作异常时，第一异常检测单元75将指示检测第二微型计算机62的操作异常的操作异常检测信号Em2输出至第一目标扭矩计算单元73。
第二微型计算机62被构造成与第一微型计算机52基本上类似，并且包括被配置成与第一通信单元71交换各种信号的第二通信单元81。第二微型计算机62还包括备用目标总体扭矩计算单元82、第二目标扭矩计算单元83和第二控制信号计算单元84。第二目标扭矩计算单元83计算目标总体扭矩Tw*中的要在第二绕组群43中产生的第二目标扭矩T2*。第二控制信号计算单元84计算第二控制信号Sc2。第二微型计算机62还包括用作电流异常检测单元和操作异常检测单元的第二异常检测单元85。
第二通信单元81在第二微型计算机62的计算单元和第一通信单元71之间交换各种信号。第二通信单元81将目标总体扭矩Tw*和经由第一通信单元71输入的电流异常检测信号Eil输出至第二目标扭矩计算单元83。
将转向扭矩Th2、车速SPD、驾驶辅助命令值θp2*和旋转角θ2输入至目标总体扭矩计算单元82。目标总体扭矩计算单元82通过与第一微型计算机52的目标总体扭矩计算单元72的算术处理类似的算术处理来计算备用目标总体扭矩Tw*。
将目标总体扭矩Tw*和电流异常检测信号Ei1经由第二通信单元81输入至第二目标扭矩计算单元83，并且将备用目标总体扭矩Tw*输入至第二目标扭矩计算单元83。另外，将后面描述的操作异常检测信号Em1输入至第二目标扭矩计算单元83。如后面所描述的，第二目标扭矩计算单元83基于这些状况量计算第二目标扭矩T2*。第二目标扭矩T2*是要在第二绕组群43中产生以便在电动机21中产生目标总体扭矩Tw*的扭矩。
将第二目标扭矩T2*、实际电流值I2以及旋转角θ2输入至第二控制信号计算单元84。第二控制信号计算单元84通过与第一控制信号计算单元74的算术处理类似的算术处理来计算第二控制信号Sc2(PWM信号)。通过将所计算的第二控制信号Sc2输出至第二驱动电路63，响应于第二控制信号Sc2来向第二绕组群43供应驱动电力。从而，在第二绕组群43中产生由第二目标扭矩T2*指示的扭矩。
第二异常检测单元85连接至第二通信单元81。将实际电流值I2输入至第二异常检测单元85，并且将各种信号经由第二通信单元81输入至第二异常检测单元85。第二异常检测单元85通过与第一异常检测单元75的算术处理类似的算术处理，基于目标总体扭矩Tw*和实际电流值I2来确定在用于第二绕组群43的通电系统中是否发生诸如线路断开或短路的电流异常。当检测到电流异常时，第二异常检测单元85将指示检测到电流异常的电流异常检测信号Ei2输出至第二通信单元81。第二异常检测单元85通过与第一异常检测单元75的算术处理类似的算术处理，基于经由第二通信单元81与第一微型计算机52通信的状态来检测第一微型计算机52的操作异常。当检测到第一微型计算机52的操作异常时，第二异常检测单元85将指示检测第一微型计算机52的操作异常的操作异常检测信号Em1输出至第二目标扭矩计算单元83。
接下来，对第一目标扭矩T1*的计算和第二目标扭矩T2*的计算进行描述。在异常的情况下，除了目标总体扭矩Tw*之外，将电流异常检测信号Ei2和操作异常检测信号Em2也输入至第一目标扭矩计算单元73。第一目标扭矩计算单元73基于这些状况量来计算第一目标扭矩T1*。
具体地，在未输入电流异常检测信号Ei2或操作异常检测信号Em2的正常状态下，第一目标扭矩计算单元73将作为目标总体扭矩Tw*的一半(50％)的值设置为第一目标扭矩T1*。当输入电流异常检测信号Ei2或操作异常检测信号Em2并且目标总体扭矩Tw*等于或小于第一额定扭矩Tra1时，第一目标扭矩计算单元73计算大于正常状态下的第一目标扭矩的第一目标扭矩T1*，以使得第一目标扭矩T1*等于目标总体扭矩Tw*。当输入电流异常检测信号Ei2或操作异常检测信号Em2并且目标总体扭矩Tw*大于第一额定扭矩Tra1时，第一目标扭矩计算单元73计算大于正常状态下的第一目标扭矩的第一目标扭矩T1*，以使得第一目标扭矩T1*等于或接近比第一额定扭矩Tra1大的目标总体扭矩Tw*。即，当第二绕组群43不能产生扭矩时，第一控制单元51使得第一绕组群42产生比正常状态下的扭矩大的扭矩，并且暂时产生比取决于目标总体扭矩Tw*的第一额定扭矩Tra1大的扭矩。
除了目标总体扭矩Tw*之外，电流异常检测信号Ei1和操作异常检测信号Em1也被输入至第二目标扭矩计算单元83。第二目标扭矩计算单元83基于这些状况量来计算第二目标扭矩T2*。当在第一微型计算机52中发生操作异常时，第二目标扭矩计算单元83基于备用目标总体扭矩Tw*来计算第二目标扭矩T2*。在未输入电流异常检测信号Ei1或操作异常检测信号Em1的正常状态下，第二目标扭矩计算单元83将作为目标总体扭矩Tw*的一半(50％)的值设置为第二目标扭矩T2*。当输入电流异常检测信号Ei1或操作异常检测信号Em1并且目标总体扭矩Tw*等于或小于第二额定扭矩Tra2时，第二目标扭矩计算单元83计算大于正常状态下的第二目标扭矩的第二目标扭矩T2*，以使得第二目标扭矩T2*等于目标总体扭矩Tw*。当输入电流异常检测信号Ei1或操作异常检测信号Em1并且目标总体扭矩Tw*大于第二额定扭矩Tra2时，第二目标扭矩计算单元83计算大于正常状态下的第二目标扭矩的第二目标扭矩T2*，以使得第二目标扭矩T2*等于或接近比第二额定扭矩Tra2大的目标总体扭矩Tw*。即，当第一绕组群42不能产生扭矩时，第二控制单元61使得第二绕组群43产生比正常状态下的扭矩大的扭矩，并且暂时产生比取决于目标总体扭矩Tw*的第二额定扭矩Tra2大的扭矩。
接下来，描述电动机21在异常的情况下的操作。例如，如图3A至图3C所示，目标总体扭矩Tw*被假定为总体额定扭矩Traw的60％。当未发生异常时，第一绕组群42输出作为第一额定扭矩Tra1的60％(总体额定扭矩Traw的30％)的扭矩，并且第二绕组群43输出作为第二额定扭矩Tra2的60％(总体额定扭矩Traw的30％)的扭矩。
例如，当第二绕组群43由于电流异常的发生而不能输出扭矩时，第一绕组群42暂时输出作为第一额定扭矩Tra1的120％的扭矩。因此，整个电动机21输出作为总体额定扭矩Traw的60％的扭矩。从而，即使在异常情况下，也暂时抑制了要从电动机21施加的扭矩的不足。
接下来，描述本实施方式的作用和效果。
(1)例如，如果允许电动机21、第一驱动电路53或者第二驱动电路63在短时间内过热，则从电动机21的结构的角度来看，第一绕组群42或第二绕组群43可以产生大于第一额定扭矩Tra1或第二额定扭矩Tra2的扭矩。在转向控制器1中，当目标总体扭矩Tw*大于未发生异常的通电系统的个体额定扭矩(第一额定扭矩Tra1或第二额定扭矩Tra2)时，未发生异常的绕组群(第一绕组群42或第二绕组群43)产生大于个体额定扭矩的扭矩。因此，可以在短时间内暂时抑制要从电动机21施加的扭矩的不足，直至电动机21、第一驱动电路53或者第二驱动电路63过热。从而，即使例如在车辆转弯时发生异常，也可以暂时抑制要从电动机21施加的扭矩的不足。因此，能够减少例如车辆的行驶方向偏离目标方向的情况的发生。
(2)转向控制器1包括被配置成检测用于第一绕组群42的通电系统的电流异常的第一异常检测单元75以及被配置成检测用于第二绕组群43的通电系统的电流异常的第二异常检测单元85。当检测到电流异常并且目标总体扭矩Tw*大于未发生电流异常的通电系统的个体额定扭矩时，转向控制器1供应驱动电力以使得未发生电流异常的通电系统的绕组群产生大于个体额定扭矩的扭矩。因此，在第一绕组群42或第二绕组群43中由于例如通电系统中的线路断开或短路而不能产生扭矩的电流异常的情况下，可以暂时抑制要从电动机21施加的扭矩的不足。
(3)转向控制器1包括被配置成检测第二微型计算机62的操作异常的第一异常检测单元75以及被配置成检测第一微型计算机52的操作异常的第二异常检测单元85。当检测到操作异常并且目标总体扭矩Tw*大于未发生操作异常的通电系统的个体额定扭矩时，转向控制器1供应驱动电力以使得未发生操作故障的通电系统的绕组群产生大于个体额定扭矩的扭矩。因此，在第一绕组群42或第二绕组群43中由于例如第一微型计算机52或第二微型计算机62的暂停而不能产生扭矩的操作异常的情况下，可以暂时抑制要从电动机21施加的扭矩的不足。
第二实施方式
接下来，参照附图对将电动机控制器应用于转向控制器的第二实施方式进行描述。为便于描述，与第一实施例中相同的部件由相同的附图标记表示，从而省略其描述。
如图5所示，第一电源线55设置有被配置成检测车载电源56的电源电压Vb1的第一电压传感器91。除了车速SPD、转向扭矩Th1、驾驶辅助命令值θp1*、旋转角θ1和实际电流值I1之外，将电源电压Vb1也输入至第一微型计算机52。
从车载电源106向本实施方式的第二驱动电路63供应电力，该车载电源是不同于用于第一驱动电路53的外部电源的外部电源。具体地，第二驱动电路63经由第二电源线65连接至安装在车辆上的车载电源106，但未连接至车载电源56。第二电源线65设置有电源继电器107和第二电压传感器101。电源继电器107响应于来自车辆的激活开关而被接通或断开。第二电压传感器101检测车载电源106的电源电压Vb2。第二驱动电路63可以在电源继电器107被接通并且第二电源线65进行传导的同时，基于车载电源106的电源电压向第二绕组群43供应驱动电力。车载电源106的电力经由馈电线(未示出)供应至第二微型计算机62。除了车速SPD、转向扭矩Th2、驾驶辅助命令值θp2*、旋转角θ2和实际电流值I2之外，将电源电压Vb2也输入至第二微型计算机62。
如图6所示，本实施方式的第一微型计算机52包括被配置成计算用于将第一目标扭矩T1*限制为第一额定扭矩Tra1或者更小的第一限制扭矩Tre1的第一限制扭矩计算单元111。将电源电压Vb1输入至第一限制扭矩计算单元111。从抑制电源电压Vb1减小的角度，第一限制扭矩计算单元111基于车载电源56的电源电压Vb1来计算第一限制扭矩Tre1。具体地，当电源电压Vb1的绝对值等于或小于电压阈值时，第一限制扭矩计算单元111计算基于电源电压Vb1的绝对值的减小而具有更小绝对值的第一限制扭矩Tre1。当电源电压Vb1的绝对值大于电压阈值时，第一限制扭矩计算单元111计算等于第一额定扭矩Tra1的第一限制扭矩Tre1。电压阈值是基于转向装置2的辅助保证电压范围的下限值而预设的。所计算的第一限制扭矩Tre1被输出至第一目标扭矩计算单元73和第一通信单元71。
与第一微型计算机52类似，本实施方式的第二微型计算机62包括被配置成计算用于将第二目标扭矩T2*限制为第二额定扭矩Tra2或者更小的第二限制扭矩Tre2的第二限制扭矩计算单元121。将电源电压Vb2输入至第二限制扭矩计算单元121。第二限制扭矩计算单元121通过与第一限制扭矩计算单元111的算术处理类似的算术处理，基于电源电压Vb2来计算第二限制扭矩Tre2。所计算的第二限制扭矩Tre2被输出至第二目标扭矩计算单元83和第二通信单元81。
接下来，对处于限制状态下的第一目标扭矩T1*的计算进行描述，在该限制状态下，电流异常检测信号Ei2或操作异常检测信号Em2未被输入至第一目标扭矩计算单元73，第一限制扭矩Tre1等于第一额定扭矩Tra1，并且第二限制扭矩Tre2小于第二额定扭矩Tra2。在该限制状态下，当目标总体扭矩Tw*等于或小于第二限制扭矩Tre2与第一额定扭矩Tra1的总和时，第一目标扭矩计算单元73计算大于正常状态下的第一目标扭矩的第一目标扭矩T1*，以使得第一目标扭矩T1*等于目标总体扭矩Tw*。当目标总体扭矩Tw*大于第二限制扭矩Tre2与第一额定扭矩Tra1的总和时，第一目标扭矩计算单元73计算大于正常状态下的第一目标扭矩的第一目标扭矩T1*，以使得第一目标扭矩T1*等于或接近比第一额定扭矩Tra1大的目标总体扭矩Tw*。当输入电流异常检测信号Ei2或操作异常检测信号Em2时，第一目标扭矩计算单元73与第一实施方式类似地计算第一目标扭矩T1*。
接下来，对处于限制状态下的第二目标扭矩T2*的计算进行描述，在该限制状态中，电流异常检测信号Ei1或操作异常检测信号Em1未被输入至第二目标扭矩计算单元83，第二限制扭矩Tre2等于第二额定扭矩Tra2，并且第一限制扭矩Tre1小于第一额定扭矩Tra1。在该限制状态下，当目标总体扭矩Tw*等于或小于第一限制扭矩Tre1与第二额定扭矩Tra2的总和时，第二目标扭矩计算单元83计算大于正常状态下的第二目标扭矩的第二目标扭矩T2*，以使得第二目标扭矩T2*等于目标总体扭矩Tw*。当目标总扭矩Tw*大于第一限制扭矩Tre1与第二额定扭矩Tra2的总和时，第二目标扭矩计算单元83计算大于正常状态下的第二目标扭矩的第二目标扭矩T2*，以使得第二目标扭矩T2*等于或接近比第二额定扭矩Tra2大的目标总体扭矩Tw*。当输入电流异常检测信号Ei1或操作异常检测信号Em1时，第二目标扭矩计算单元83与第一实施方式类似地计算第二目标扭矩T2*。
本实施方式产生与第一实施方式的作用和效果(1)至(3)类似的作用和效果。
(4)车载电源56连接至第一控制单元51，并且车载电源106连接至第二控制单元61。转向控制器1包括被配置成基于电源电压Vb1来计算第一限制扭矩Tre1的第一限制扭矩计算单元111以及被配置成基于电源电压Vb2来计算第二限制扭矩Tre2的第二限制扭矩计算单元121。当目标总体扭矩Tw*大于第一限制扭矩Tre1或第二限制扭矩Tre2与第二额定扭矩Tra2或第一额定扭矩Tra1的总和时，转向控制器1供应驱动电力以使得不处于限制状态下的第一绕组群42或第二绕组群43产生大于第一额定扭矩Tra1或第二额定扭矩Tra2的扭矩。因此，可以在如下限制状态下暂时地抑制要从电动机21施加的扭矩的不足：在该限制状态下，电源电压Vb1或Vb2减小，并且第一绕组群42或第二绕组群43只能产生小于第一额定扭矩Tra1或第二额定扭矩Tra2的扭矩。
以上描述的实施方式可以进行如下修改。在不引起任何技术矛盾的情况下，可以将以上描述的实施方式和以下描述的修改示例结合。
在第二实施方式中，第一控制单元51可以不包括第一异常检测单元75，并且第二控制单元61可以不包括第二异常检测单元85。
在以上描述的实施方式中，第一异常检测单元75可以单独检测线路断开或短路。类似地，第二异常检测单元85可以单独检测线路断开或短路。
在以上描述的实施方式中，基于目标总体扭矩Tw*和实际电流I1来检测电流异常，但是本发明不限于这种情况。例如，可以基于电流命令值和实际电流值I1来检测电流异常。可以适当地改变检测方法。类似地，可以适当地改变用于操作异常的检测方法。
在以上描述的实施方式中，可以不从驾驶辅助控制器35向转向控制器1输入驾驶辅助命令值θp1*和θp2*。
在以上描述的实施方式中，对包括具有相同规格线圈的第一绕组群42和第二绕组群43的电动机21进行控制，但是本发明不限于这种情况。可以对规格和个体额定扭矩在通电系统的绕组群之间彼此不同的电动机进行控制。
在以上描述的实施方式中，转向装置2被构造为EPS，并且对被配置成施加辅助扭矩的电动机21进行控制。本发明不限于这种情况。例如，转向机构2可以被构造为转向部与被转向部之间的动力传输被分开的线控型装置，并且可以对被配置成施加转向操作扭矩以使转向轮转动的电动机进行控制。另外，可以对设置在转向装置以外的部分处的电动机进行控制。
以上描述的实施方式中的每一个的转向控制器1对包括具有两个独立的通电系统的第一绕组群42和第二绕组群43进行控制。本发明不限于这种情况。转向控制器1可以对包括具有三个或更多个独立系统的绕组群的电动机进行控制。

Claims (5)

1.一种电动机控制器，被配置成控制包括多个绕组群的电动机，所述电动机配备有多个通电系统，每个所述绕组群被包括在对应的所述通电系统中，所述电动机控制器的特征在于：
包括多个处理器(51；61)，所述处理器(51；61)中的每一个被配置成独立地控制向对应的所述通电系统的每个所述绕组群供应驱动电力，
所述处理器(51；61)中的每一个被配置成基于目标个体扭矩来计算各自的控制信号，所述目标个体扭矩是针对对应的所述通电系统的每个所述绕组群从要在所述电动机中产生的目标总体扭矩中分配的，
所述处理器(51；61)中的每一个包括驱动电路，所述驱动电路被配置成基于所述控制信号向对应的所述通电系统的每个所述绕组群供应所述驱动电力，
所述处理器(51；61)中的每一个被配置成以所述目标个体扭矩中的每一个等于或小于个体额定扭矩的方式计算所述目标个体扭矩，所述个体额定扭矩被设置成比根据所述电动机的结构而确定为要在对应的所述通电系统的每个所述绕组群中输出的扭矩的极限的个体极限扭矩小，
所述处理器(51；61)中的每一个被配置成：当发生在对应的所述通电系统的所述绕组群之一中要产生的扭矩小于所述个体额定扭矩的异常并且所述目标总体扭矩大于未发生所述异常的对应的所述通电系统中的绕组群的所述个体额定扭矩的总和时，所述多个处理器(51；61)中的用于控制向未发生所述异常的对应的通电系统中的绕组群供应驱动电力的处理器(51；61)控制所述驱动电力的供应以使得所述绕组群产生大于所述个体额定扭矩的扭矩。
2.根据权利要求1所述的电动机控制器，其特征在于：
所述处理器(51；61)中的每一个被配置成检测电流异常，所述电流异常包括所述通电系统中的线路断开和短路中的至少之一；以及
所述处理器(51；61)被配置成：当检测到所述电流异常并且所述目标总体扭矩大于未发生所述电流异常的对应的所述通电系统中的绕组群的个体额定扭矩的总和时，所述多个处理器(51；61)中的用于控制向未发生所述电流异常的对应的所述通电系统中的绕组群供应驱动电力的处理器(51；61)控制所述驱动电力的供应以使得所述绕组群产生大于所述个体额定扭矩的扭矩。
3.根据权利要求1或2所述的电动机控制器，其特征在于：
所述处理器(51；61)中的每一个被配置成检测被配置成控制向其他对应的通电系统中的绕组群供应驱动电力的所述处理器(61；51)的操作异常；以及
所述处理器(51；61)被配置成：当检测到所述操作异常并且所述目标总体扭矩大于未发生所述操作异常的对应的所述通电系统中的绕组群的个体额定扭矩的总和时，所述多个处理器(51；61)中的用于控制向未发生所述操作异常的对应的所述通电系统中的绕组群供应驱动电力的处理器(51；61)控制所述驱动电力的供应以使得所述绕组群产生大于所述个体额定扭矩的扭矩。
4.根据权利要求1或2所述的电动机控制器，其特征在于：
所述处理器(51；61)中的每一个连接至各自的外部电源；
所述处理器(51；61)被配置成基于所述外部电源的电源电压来计算用于将所述目标个体扭矩限制为所述个体额定扭矩或小于所述个体额定扭矩的个体限制扭矩；以及
所述处理器(51；61)被配置成：当在对应的所述通电系统的所述绕组群之一中处于所述个体限制扭矩小于所述个体额定扭矩的限制状态并且所述目标总体扭矩大于不处于所述限制状态的对应的所述通电系统的所述绕组群的个体额定扭矩与处于所述限制状态的对应的所述通电系统的所述绕组群的个体限制扭矩的总和时，所述多个处理器(51；61)中的用于控制向不处于所述限制状态的对应的所述通电系统的绕组群供应驱动电力的处理器(51；61)控制所述驱动电力的供应以使得所述绕组群产生大于所述个体额定扭矩的扭矩。
5.根据权利要求1或2所述的电动机控制器，其特征在于：
所述电动机被配置成产生要施加至转向机构的扭矩。
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