DE102015220733B4

DE102015220733B4 - Motorsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015220733B4
Application number: DE102015220733.1A
Authority: DE
Inventors: Ryo KANO; Takashi Suzuki; Hideki Kabune
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2023-05-11
Anticipated expiration: 2035-10-24
Also published as: CN105553210A; JP6287756B2; DE102015220733A1; US9692342B2; JP2016086502A; US20160118923A1; CN105553210B

Abstract

Motorsteuerungsvorrichtung (65, 66) geeignet für eine Steuerung einer Erregung eines bürstenlosen Motors (80) für eine elektrische Servolenkungsvorrichtung (1), welche einen Lenkbetrieb unterstützt, wobei der eine bürstenlose Motor (80) einen Stator (30), welcher eine Mehrzahl von Spulensätzen (801, 802) jeweils für eine Mehrzahl von Systemen hat, und einen Rotor (40) aufweist, welcher einen Ferritmagneten (43) hat, wobei die Motorsteuerungsvorrichtung (65, 66) aufweist:eine Mehrzahl von Invertern (601, 602) jeweils für die Systeme, von denen ein jeder einem Spulensatz (801, 802) eines jeweiligen Systems entspricht und einen Wechselstrom an den Spulensatz (801, 802) des jeweiligen Systems leitet;eine Strombefehlswertberechnungsvorrichtung (15, 151, 152), welche einen dq-Achsen-Strombefehlswert für die Erregung von den Spulensätzen (801, 802) des einen bürstenlosen Motors (80) berechnet;eine Temperaturschätzungsvorrichtung (74), welche eine Temperatur des einen Ferritmagneten (16) des einen bürstenlosen Motors (80) schätzt; undeine Temperaturzunahmesteuerungsvorrichtung (75, 76), welche einen Temperaturzunahme-dq-Achsen-Strombefehlswert berechnet, welcher zu dem dq-Achsen-Strombefehlswert addiert werden soll, zum Leiten eines Temperaturzunahmestroms in die einen Spulensätze (801, 802) des einen bürstenlosen Motors (80), wenn eine geschätzte Temperatur geringer ist als ein vorherbestimmter Wert, wobei:die Temperaturzunahmesteuerungsvorrichtung (75, 76) den Temperaturzunahme-dq-Achsen-Strombefehlswert derart einstellt, dass eine q-Achsen-Summe des Temperaturzunahmestroms in all den Systemen Null wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerungsvorrichtung in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung.
Eine elektrische Servolenkungsvorrichtung (EPS), welche einen Lenkbetrieb durch eine Antriebskraft eines Motors unterstützt, wird in einem Fahrzeuglenksystem verwendet. Bei dem EPS ist ein bürstenloser Motor bekannt, welcher mehrere Systeme aufweist, welche jeweils einen Inverter und einen Spulensatz haben, dessen Erregung bzw. elektrische Erregung durch den Inverter hinsichtlich einer Fehlerverhinderung gesteuert wird (siehe beispielsweise JP 2011 - 78 230 A (entspricht US 2011 / 0 074 333 A1 ). Bei einem Motor dieses Typs wird der Antrieb, wenn ein System ausfällt, weiterhin durch einen elektrischen Leistungswandler und den Spulensatz in einem normalen System bereitgestellt.
Der Motor des EPS ist hauptsächlich vom Typ eines rotierenden Permanentmagneten und eine starke magnetische Flussdichte muss durch einen kleinen Permanentmagneten erreicht werden, welcher einen Rotor bildet. Aus diesem Grund wird im Stand der Technik, wie in der JP 2011 - 78 230 A (entspricht US 2011 / 0 074 333 A1 ), ein Neodymmagnet mit einer hohen magnetischen Flussdichte als ein Permanentmagnet verwendet.
Eine Reduktion in einer Koerzitivkraft des Neodymmagneten bei hohen Temperaturen ist bekannt. Die Koerzitivkraft ist eine physikalische Eigenschaft, welche angibt, wie einem umgekehrten magnetischen Feld ohne eine Demagnetisierung standgehalten werden kann, wenn ein umgekehrtes magnetisches Feld auf den Magneten aufgebracht wird. Daher wird, wenn ein großer Strom in dem Motor bei einer hohen Temperatur fließt, ein im Vergleich mit der Koerzitivkraft exzessives umgekehrtes magnetisches Feld auf den Neodymmagneten aufgebracht und der Neodymmagnet wird demagnetisiert (unumkehrbar demagnetisiert). Dies führt dazu, dass sich die Eigenschaften des Motors mit dem Ergebnis verändern, dass ein erwünschtes Drehmoment nicht erreicht werden kann.
Daher muss bei dem Motor aus dem Stand der Technik eine Steuerung durchgeführt werden, um einen erregbaren Maximalstrom bei einer hohen Temperatur zu reduzieren, so dass der Neodymmagnet des Rotors nicht demagnetisiert wird.
Weil jedoch der Spulensatz des Motors durch die elektrische Erregung erhitzt wird, und diese Hitze ausgestrahlt wird, ist es sehr wahrscheinlich, dass der Permanentmagnet des Rotors eine hohe Temperatur annimmt. Insbesondere ist es wahrscheinlich, dass der Motor, welcher für das EPS-System verwendet wird, durch die Ausgabe eines Unterstützungsdrehmoments bei einem kontinuierlichen Lenkbetrieb, wie z.B. bei dem Garageparken, eine hohe Temperatur annimmt. Daher wird, um die Demagnetisierung des Neodymmagneten zu verhindern, der Grad oder eine Frequenz der Reduktion eines Grenzwerts des erregbaren Maximalstroms hoch, was dazu führt, dass das Risiko auftritt, dass kein ausreichendes Drehmoment sichergestellt werden kann. Insbesondere ist es bei dem Motor mit mehreren Systemen, wie in der JP 2011 - 78 230 A (entspricht US 2011 / 0 074 333 A1 ), ein kritischer Punkt, sicherzustellen, dass das Drehmoment eines normalen Systems auch bei einer hohen Temperatur bereitgestellt wird, wenn ein Fehler in einem System auftritt.
Es wird ferner auf die EP 3 026 791 B1 und die DE 10 2014 109 677 A1 verwiesen, die als Stand der Technik ermittelt wurden.
Die EP 3 026 791 B1 beschreibt einen bürstenlosen Motor geeignet für den Einsatz in einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, welche einen Lenkbetrieb unterstützt. Der bürstenlose Motor hat hierbei einen Stator welcher eine Mehrzahl von Spulensätzen jeweils für eine Mehrzahl von Systemen hat und einen Rotor welcher einen Ferritmagneten hat.
Die DE 10 2014 109 677 A1 beschreibt eine Motorsteuerungsvorrichtung geeignet für die Steuerung des vorstehenden bürstenlosen Motors. Die Motorsteuerungsvorrichtung weist eine Strombefehlswertberechnungsvorrichtung auf, wobei die Strombefehlswertberechnungsvorrichtung einen dq-Achsen-Strombefehlswert für die Erregung von den Spulensätzen des einen bürstenlosen Motors berechnet, und weist eine Temperaturschätzungsvorrichtung auf, welche eine Temperatur des einen Ferritmagneten des einen bürstenlosen Motors schätzt. Weiter weist die Motorsteuerungsvorrichtung eine Temperaturzunahmesteuerungsvorrichtung auf, welche einen Temperaturzunahme-dq-Achsen-Strombefehlswert berechnet, welcher zu dem d-q-Achsen-Strombefehlswert addiert werden soll, zum Leiten eines Temperaturzunahmestroms in die einen Spulensätze des einen bürstenlosen Motors, wenn eine geschätzte Temperatur geringer ist als ein vorherbestimmter Wert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsvorrichtung für einen bürstenlosen EPS-Motor bereitzustellen, welcher Spulensätze mehrerer Systeme hat und leicht ein Drehmoment bei einer hohen Temperatur sicherstellt.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Ansprüchen wieder.
Die Erfindung dient zur Steuerung eines bürstenlosen Motors für eine elektrische Servolenkungsvorrichtung bzw. elektrische Servolenkung, welche einen Lenkbetrieb unterstützt, der aufweist: einen Stator, welcher eine Mehrzahl von Spulensätzen für eine Mehrzahl an entsprechenden Systemen hat; und einen Rotor, welcher einen Ferritmagneten hat.
Der für den Rotor im Stand der Technik verwendete Neodymmagnet und der Ferritmagnet, welcher bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden wird, unterscheiden sich voneinander in der Veränderung der Koerzitivkraft aufgrund einer Temperaturveränderung. Im Speziellen wird die Koerzitivkraft des Neodymmagneten mehr reduziert, wenn die Temperatur höher ist, während die Koerzitivkraft des Ferritmagneten mehr zunimmt, wenn die Temperatur höher ist. In anderen Worten wird bei dem Neodymmagneten ein Maximalwert des aufbringbaren umgekehrten magnetischen Felds in einem Bereich, in welchem der Magnet nicht demagnetisiert wird, kleiner, wenn die Temperatur höher ist, und wird bei dem Ferritmagneten größer, wenn die Temperatur höher ist. In diesem Beispiel steht das umgekehrte magnetische Feld, welches auf den Magneten aufgebracht werden soll, in Proportion zu einer Größe des Stroms, welcher in den Motor fließt.
Daher ist bei dem oben genannten Motor ein Maximalstrom, welcher ohne irgendeine Demagnetisierung bei einer hohen Temperatur fließen kann, größer im Vergleich zu dem herkömmlichen rotatorischen Elektromotor, welcher einen Neodymmagneten verwendet. Daher wird bei einer hohen Temperatur das Drehmoment des Motors leicht sichergestellt. Insbesondere kann, wenn in einem System ein Fehler auftritt, das Drehmoment des normalen Systems sogar bei einer hohen Temperatur leicht sichergestellt werden.
Erfindungsgemäß weist eine Motorsteuerungsvorrichtung, welche die Erregung des bürstenlosen Motors steuert, die im Anspruch 1 genannten Merkmale auf.
Die oben genannte Motorsteuerungsvorrichtung führt eine Steuerung durch für das Halten einer Temperatur eines Ferritmagneten auf einem Konstantwert oder höher, um zu verhindern, dass der Ferritmagnet bei einer geringen Temperatur demagnetisiert wird.
Gemäß der oben genannten Vorrichtung kann der Ferritmagnet des Motors unter Verwendung einer Wärme aufgewärmt werden, welche in einem jeden Spulensatz erzeugt worden ist, durch Ermöglichen des Fließens des Temperaturzunahmestroms in einem jeden Spulensatz und die Demagnetisierung kann daher vermieden werden. Daher kann der oben genannte bürstenlose Motor ein stabiles Drehmoment von einer hohen Temperatur bis zu einer niedrigen Temperatur sicherstellen, wenn ein Ferritmagnet als Rotor verwendet wird.
Die oben genannten und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezugnahme auf die zugehörigen Figuren. In den Figuren ist:

1 eine schematische Schaltkreisansicht, welche einen Motor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine schematische Konfigurationsansicht, welche eine elektrische Servolenkung zeigt, welche den Motor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
3 eine Querschnittsansicht, welche einen Motorabschnitt des Motors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein Blockdiagramm, welches eine Steuerungseinheit des Motors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Blockdiagramm, welches die Details einer Stromrückkopplungsberechnungseinheit in 4 zeigt;
6 ein charakteristisches Diagramm, welches eine Beziehung zwischen einer Temperatur und einer Koerzitivkraft jeweils bei einem Neodymmagneten und einem Ferritmagneten zeigt;
7 ein Graph, welcher ein Beispiel der Einstellung eines maximalen Stromgrenzwerts in einem Zwei-System-Normalzustand zeigt;
8 ein dq-Koordinaten-Vektordiagramm eines Temperaturzunahmestroms in einem Vergleichsbeispiel;
9 ein dq-Koordinaten-Vektordiagramm, welches einen Fall darlegt, in welchem ein elektrischer Winkelfehler auftritt in einem in 8 gezeigten Beispiel;
10 ein Flussdiagramm, welches eine Temperaturzunahmesteuerung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ein Graph, welcher ein Beispiel der Einstellung eines Absolutwerts eines d-Achsen-Stromdifferenzbefehls zeigt;
12 ein dq-Koordinaten-Vektordiagramm eines Beispiels eines Temperaturzunahmestroms gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ein dq-Koordinaten-Vektordiagramm, welches einen Fall darlegt, in welchem ein elektrischer Winkelfehler auftritt in einem in 12 gezeigten Beispiel;
14 ein dq-Koordinaten-Vektordiagramm eines anderen Beispiels eines Temperaturzunahmestroms gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ein dq-Koordinaten-Vektordiagramm, welches einen Fall darlegt, in welchem ein elektrischer Winkelfehler auftritt in einem in 14 gezeigten Beispiel;
16 ein Blockdiagramm, welches eine Steuerungseinheit eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 ein Graph, welcher ein Beispiel der Einstellung eines Maximalstromgrenzwerts in einem normalen System zum Zeitpunkt eines Ein-System-Fehlers zeigt; und
18 ein Graph, welcher eine Beziehung zwischen einer Motorrotationsgeschwindigkeit und einer umgekehrten Spannung zu der Zeit eines Ein-System-Fehlers in einem Motor zeigt, welcher einen Neodymmagneten oder einen Ferritmagneten zeigt.

Im Folgenden wird eine elektrische Servolenkungsvorrichtung (EPS) für ein Fahrzeug, welche einen bürstenlosen Motor zur Steuerung durch eine Motorsteuerungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet, mit Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Der Erfindungsgegenstand wird durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale bestimmt. Weitere Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Sollte in der nachstehenden Beschreibung eine „Ausführungsform“ erwähnt werden, die nicht unter den Gegenstand der Ansprüche fällt, ist diese als ein für das Verständnis der Erfindung hilfreiches Beispiel zu verstehen.
Erste Ausführungsform
Lenksystem
2 zeigt die allgemeine Konfiguration eines Lenksystems 90, welches eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 1 hat. Ein Drehmomentsensor 94 für die Erfassung eines Lenkdrehmoments ist in einer Lenkwelle 92, welche mit einer Lenkung 91 verbunden ist, installiert. Ein Zahnradgetriebe 96 ist auf einem vorderen bzw. führenden Ende der Lenkwelle 92 angeordnet und das Zahnradgetriebe 96 befindet sich im Eingriff mit einer Zahnstange bzw. Zahnwelle 97. Ein Paar Räder 98 ist rotierbar mit beiden Enden der Zahnstange 97 über einen Zuganker verbunden. Eine rotative Bewegung der Lenkwelle 92 wird durch das Zahnradgetriebe 96 in eine lineare Bewegung der Zugstange 97 umgewandelt und das Paar Räder 98 wird mit einem Winkel gelenkt, welcher der linearen Bewegung der Zahnstange 97 entspricht.
Die elektrische Servolenkung 1 weist eine Antriebsvorrichtung 2, welche eine Rotationswelle rotiert und ein Untersetzungsgetriebe 89 auf, welches die Rotation der Rotationswelle reduziert und die reduzierte Rotation an die Lenkwelle 92 überträgt.
Die Antriebsvorrichtung 2 weist einen Motor 80, welcher ein Lenkunterstützungsdrehmoment erzeugt, und eine Steuerungseinheit 10 auf, welche den Motor 80 antreibt. Der Motor 80 gemäß dieser Ausführungsform ist als ein bürstenloser Dreiphasen-Wechselstrom-Motor ausgebildet und rotiert das Untersetzungsgetriebe 89 vorwärts und rückwärts.
Die Steuerungseinheit 10 weist eine Steuerungseinheit 65 als eine „Motorsteuerungsvorrichtung“ und die Inverter Temperaturschätzvorrichtung, 602, auf, welche eine Leistungsversorgung an den Motor 80 in Übereinstimmung mit einem Befehl von der Steuerungseinheit 65 steuern. Die Steuerungseinheit 10 ist zudem mit einem Rotationswinkelsensor 85 ausgestattet, welcher einen Rotationswinkel des Motors 80 erfasst. Der Rotationswinkelsensor 85 weist beispielsweise einen Magneten, welcher eine Magnetismuserzeugungsvorrichtung ist, welche auf der Seite des Motors 80 angeordnet ist, und ein Magnetismuserfassungselement auf, welches auf der Seite der Steuerungseinheit 10 angeordnet ist. Der Rotationswinkelsensor 85 erfasst den Rotationswinkel eines Rotors des Motors 80 und wandelt den erfassten Rotationswinkel in einen elektrischen Winkel θ um.
Die Steuerungseinheit 65 führt den Schaltbetrieb der Inverter 601 und 602 auf der Grundlage eines Drehmomentsignals von dem Drehmomentsensor 94 und eines Rotationswinkelsignals von dem Rotationswinkelsensor 85 durch und steuert die Erregung des Motors 80. Mit dem oben genannten Betrieb erzeugt die Antriebsvorrichtung 2 in der elektrischen Servolenkung ein Lenkunterstützungsdrehmoment für die Unterstützung des Lenkens der Lenkung 91 und überträgt das Lenkunterstützungsdrehmoment an die Lenkwelle 92.
Elektrische Konfiguration der Antriebsvorrichtung 2
Eine elektrische Konfiguration der Antriebsvorrichtung 2 wird mit Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Der Motor 80 hat Spulensätze 801 und 802 von zwei Systemen. Der erste Spulensatz 801 weist Dreiphasenspulen 811-813 auf mit U-, V- und W-Phasen und der zweite Spulensatz 802 weist drei Phasenspulen 821-823 mit U-, V- und W-Phasen auf. Der Inverter 601 ist in Übereinstimmung mit dem ersten Spulensatz 801 angeordnet und der Inverter 602 ist in Übereinstimmung mit dem zweiten Spulensatz 802 angeordnet. Die Inverter 601 und 602 werden als „erster Inverter 601“ und „zweiter Inverter 602“ bezeichnet.
Im Folgenden wird eine Einheit der Kombination eines Inverters und des diesem Inverter entsprechenden Spulensatzes „System“ genannt. In dieser Ausführungsform wird die Kombination des ersten Inverters 601 mit dem ersten Spulensatz 801 „erstes System“ genannt und die Kombination des zweiten Inverters 602 mit dem zweiten Spulensatz 802 wird „zweites System“ genannt. Die elektrischen Charakteristiken der jeweiligen Systeme in den mehreren Systemen sind einander gleich. Bei den Symbolen von Komponenten und physikalischen Quantitäten in einem jeden System wird „1“ zu den Enden der Symbole in dem ersten System hinzugefügt und „2“ wird zu den Enden der Symbole bei dem zweiten System hinzugefügt.
Die Steuerungseinheit 10 weist Leistungsrelais 121, 122, einen Kondensator 13, Stromsensoren 701, 702 und einen Temperatursensor 73 zusätzlich zu der Steuerungseinheit 65, den Invertern 601, 602 und dem oben beschriebenen Rotationswinkelsensor 85 auf.
Die Leistungsrelais 121 und 122 können eine Leistungslieferung zu den Invertern 601 und 602 von einer Batterie 11 für ein jedes der Systeme blockieren.
Der Kondensator 13 ist parallel mit der Batterie 11 angeordnet und verbunden, speichert elektrische Ladung und unterstützt die Leistungsversorgung der Inverter 601 und 602 und unterdrückt Rauschkomponenten, wie zum Beispiel einen Spitzenstrom.
Der erste Inverter 601 weist sechs Schaltelemente 611-616 auf, welche in einem Brückenschaltkreis verbunden sind und schaltet die Erregung der jeweiligen Spulen 811-813 des ersten Spulensatzes 801. In dieser Ausführungsform sind die Schaltelemente 611-616jeweils als ein MOSFET (Metall Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) ausgeformt. Im Folgenden werden die Schaltelemente 611-616 „MOSs 611-616‟ genannt.
Die Drains der MOSs 611-613 eines oberen Arms, welcher bei einer Seite eines höheren Potentials liegt, sind mit einer positiven Seite der Batterie 11 verbunden. Die Sources der MOSs 611-613 des oberen Arms sind mit den Drains der MOSs 614-616 eines unteren Arms verbunden, welcher auf einer Seite eines geringeren Potentials liegt. Die Sources der MOSs 614-616 des unteren Arms sind mit einer negativen Seite der Batterie 11 verbunden. Verbindungspunkte zwischen den MOSs 611-613 des oberen Arms und den MOSs 614-616 des unteren Arms sind jeweils mit einem Ende der Spulen 811-813 verbunden.
Die Stromsensoren 701 und 702 erfassen Phasenströme, welche auf die Spulensätze 801 und 802 durch die Inverter 601 und 602 aufgebracht werden sollen für eine jede der Phasen. In einem Beispiel der 1 werden Dreiphasenströme erfasst, aber in einem anderen Beispiel werden Zweiphasenströme erfasst und ein anderer Einphasenstrom kann durch Kirchhoffs Gesetz berechnet werden.
Bei dem zweiten Inverter 602 sind die Konfigurationen der Schaltelemente (MOSs) 621-626 und des Stromsensors 702 identisch mit denen des ersten Inverters 601.
Die Steuerungseinheit 65 weist einen Mikrocomputer 67 und einen Treiberschaltkreis (Vortreiber) 68 auf. Der Mikrocomputer 67 steuert und berechnet die jeweiligen berechneten Werte, welche mit einer Steuerung verknüpft sind, auf der Grundlage von Eingabesignalen, wie einem Drehmomentsignal und einem Rotationswinkelsignal. Der Treiberschaltkreis 68 ist mit den Gates der MOSs 611-616 und 621-626 verbunden und gibt schaltend Signale an diese Gates auf der Grundlage der Steuerung des Mikrocomputers 67 aus.
Der Temperatursensor 73 ist als ein Thermistor ausgebildet, welcher auf einem Substrat montiert ist, welches beispielsweise die Steuerungseinheit 65 konfiguriert und erfasst eine Umgebungstemperatur. Eine erfasste Temperatur Ts, welche von dem Temperatursensor 37 erfasst wird, wird in die Steuerungseinheit 65 eingegeben und für die darauffolgende Steuerung verwendet.
Konfiguration des Motors 80
Eine Konfiguration des Motors 80 wird mit Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, ist der Motor 80 vom Typ eines rotierenden Permanentmagneten und weist einen Rotor 40, einen Stator 50, ein Gehäuse 57 und eine Welle 47 auf.
Der Rotor 40 hat einen Rotorkern 41, mehrere ausgeprägte Pole 42, und mehrere Magnetpole 43. Der Rotorkern 41 und die ausgeprägten Pole 42 sind aus einem weichen magnetischen Material gefertigt und die Welle 47, welche als eine Rotationswelle fungiert, ist an einem Zentrum des Rotorkerns 41 fixiert. Die Magnetpole 43 sind jeweils aus einem Permanentmagneten gefertigt und zwischen den jeweiligen ausgeprägten Polen 42 angeordnet. Alle der Magnetpole 43 sind derart angeordnet, dass sie die gleiche Polarität an der Außenseite angeordnet haben und die ausgeprägten Pole 42 sind mit einer Polarität magnetisiert, welche zu der Polarität der Außenseite der Magnetpole 43 entgegengesetzt ist.
Diese Ausführungsform ist dadurch charakterisiert, dass die Permanentmagneten, welche die Magnetpole 43 konfigurieren, Ferritmagneten sind. Im Folgenden werden die Magnetpole 43 „Ferritmagnete 43“ genannt.
Der Stator 50 weist einen zylindrischen Statorkern 51 auf, welcher außerhalb des Rotors 40 in einer Radialrichtung angeordnet ist, und die oben genannten Spulensätze 801 und 802 sind um den Statorkern 51 gewunden. Der Statorkern 51 weist mehrere Zähne 53, deren vordere Enden dem Rotor 40 zugewandt sind und außerhalb in der Radialrichtung einen Jochteil 250 auf, welcher die jeweiligen Zähne 53 magnetisch miteinander verbindet. In 3 werden, um Komplikationen wegzulassen, die Spulensätze 801 und 802 in der Darstellung weggelassen.
Das Gehäuse 57 weist den Rotor 40 und den Stator 50 in sich auf.
Die Welle 57 verläuft durch den Rotorkern 41, so dass sie sich entlang eines Rotationswellenzentrums des Rotors 40 erstreckt und integral mit dem Rotor 40 rotierbar ist. Eine Endseite der Welle 47 ist mit dem Untersetzungsgetriebe 89 verbunden und die andere Endseite der Welle 47 ist mit einem Magneten verbunden, welcher den Rotationswinkelsensor 85 konfiguriert.
Konfiguration der Steuerungseinheit 65
Im Folgenden wird die Konfiguration der Steuerungseinheit 65 beschrieben mit Bezugnahme auf die 4 und 5.
Wie durch eine Zweipunkt- / gestrichelte Linie in 4 gezeigt, weist die Steuerungseinheit 65 eine Strombefehlswertberechnungseinheit 15, eine Maximalstrombegrenzungseinheit 16, eine Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300, Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungseinheiten 381, 382, Dreiphasen/Zweiphasen-Umwandlungseinheiten 391, 392, eine Temperaturschätzungseinheit 74 und eine Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 auf.
Die Steuerungseinheit 65 weist eine Konfiguration auf, welche jeweils dem ersten System und dem zweiten System entspricht. Bei den Symbolen von Komponenten und physikalischen Quantitäten, welche den jeweiligen Systemen entsprechen, wird „1“ zu den Enden der Symbole in dem ersten System zugefügt und „2“ wird zu den Enden der Symbole in dem zweiten System hinzugefügt. Im Folgenden wird bei den Komponenten, welche dem ersten System und dem zweiten System entsprechen, hauptsächlich eine Konfiguration, welche dem ersten System entspricht, als repräsentativ beschrieben.
Die Strombefehlswertberechnungseinheit 15 erzeugt einen d-Achsen-Strombefehlswert Id*, welcher eine d-Achsenkomponente ist, und einen q-Achsen-Strombefehlswert Iq*, welcher eine q-Achsenkomponente ist bei einem Strom, welcher an den Spulensatz 801 geliefert werden soll auf der Grundlage eines Eingabesignals, wie des Lenkdrehmoments Tq* von dem Drehmomentsensor 94. Die d-Achse ist eine Richtung, welche zu einer Orientierung eines magnetischen Flusses parallel ist, welcher durch den Rotor 40 erzeugt wird, und die q-Achse ist eine Richtung, welche orthogonal zu der d-Achse ist.
Die Maximalstrombegrenzungseinheit 16 begrenzt einen Maximalwert des Strombefehlswerts. Wenn die dq-Achsen-Strombefehlswerte Id* und Iq*, welche von der Strombefehlswertberechnungseinheit 15 berechnet worden sind, über einen maximalen Stromgrenzwert Ilim hinausgehen, gibt die Maximalstrombegrenzungseinheit 16 die d-q-Achsen-Strombefehlswerte Id** und Iq** aus, welche auf den maximalen Stromgrenzwert Ilim korrigiert sind. Auf der anderen Seite, wenn die dq-Achsen-Strombefehlswerte Id* und Iq*, welche von der Strombefehlswertberechnungseinheit 15 berechnet worden sind, gleich sind wie oder geringer sind als der maximale Stromgrenzwert Ilim, gibt die maximale Strombegrenzungseinheit 16 die Strombefehlswerte Id* und Iq*, wie sie sind, als die Strombefehlswerte Id** und Iq** aus. Ein Verfahren des Einstellens des maximalen Stromgrenzwerts Ilim wird später beschrieben.
Bei der Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300, wie sie in 4 gezeigt ist, werden nur die Eingabe und die Ausgabe zu dem Block kurz beschrieben. Die Strombefehlswerte Id** und Iq** von der maximalen Strombegrenzungseinheit 16 werden in die Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300 eingegeben. Die Stromerfassungswerte Id1, Iq1 und Id2 und Iq2, welche von den Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheiten 391 und 392 in den jeweiligen Systemen umgewandelt werden, werden in die Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300 eingegeben. Die Spannungsbefehlswerte Vd1, Vq1, Vd2 und Vq2, werden zu den Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheiten 381 und 382 in den jeweiligen Systemen ausgegeben.
Die Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 391 wandelt die Phasenstromerfassungswerte Iu1, Iv1 und Iw1 der drei Phasen, welche von dem Stromsensor 701 erfasst worden sind, in den d-Achsen-Stromerfassungswert Id1 und den q-Achsen-Stromerfassungswert Iq1 auf der Grundlage des elektrischen Winkels θ um, welcher von dem Rotationswinkelsensors 85 wieder rückgemeldet wird.
Die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 381 wandelt die Spannungsbefehlswerte Vd1 und Vq1 von zwei Phasen in die Dreiphasen-Spannungsbefehlswerte Vu1, Vv1 und Vw1 der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase auf der Grundlage des elektrischen Winkels θ um, welcher von dem Rotationswinkelsensor 85 zurückgemeldet wird und gibt die umgewandelten Befehlswerte an den ersten Inverter 601 aus.
Der Inverter 601 führt den Schaltbetrieb der jeweiligen Phasen-MOSs auf der Grundlage der Tastsignale durch, welche den Dreiphasen-Spannungsbefehlswerten Vu1, Vv1 und Vw1 entsprechen, beispielsweise mit einer PWM-Steuerung. Dies führt dazu, dass mit der Aufbringung der befohlenen Dreiphasen-Wechselstromspannung auf den Motor 80, der Motor 80 ein erwünschtes Unterstützungsdrehmoment erzeugt.
Die Konfiguration der Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 392 und der Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 382, welche dem zweiten System entsprechen, ist identisch mit der Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 391 und der Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 381, welche dem ersten System entsprechen.
Die Temperaturschätzungseinheit 74 schätzt eine Temperatur der Ferritmagneten 43 auf der Grundlage der erfassten Temperatur Ts ab, welche von dem Temperatursensor 43 eingegeben wird und gibt eine geschätzte Temperatur Te an die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 und die Maximalstrombegrenzungseinheit 16 aus. Um die geschätzte Temperatur Te der Ferritmagneten 43 zu schätzen, kann die Temperaturschätzungseinheit 74 die Stromerfassungswerte nicht von dem Temperatursensor 73, sondern von den Stromsensoren 701 und 702 verwenden, oder kann sowohl den Temperatursensor 73 und die Stromsensoren 701, 702 verwenden.
Die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 führt eine „Temperaturzunahmesteuerung“ für das Erhöhen der Temperatur des Ferritmagneten 43 auf der Grundlage der eingegebenen geschätzten Temperatur Te des Ferritmagneten 43 durch. Eine Beschreibung der Temperaturzunahmesteuerung wird später vorgenommen.
5 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration einer Stromrückkopplungssteuerung zeigt. Ein Abschnitt, welcher durch einen durchbrochenen-Linien-Block in 5 angezeigt ist, entspricht der Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300 in 4.
Die Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300 gemäß dieser Ausführungsform steuert „die Summe und Differenz von Strömen in den beiden Systemen“. Die detaillierte Beschreibung der Steuerung der „Summe und der Differenz von Strömen in den zwei Systemen“ ist in der Anmeldung JP-A-2013-230019 offenbart, und daher wird hier nur eine Übersicht einer grundsätzlichen Steuerung im Folgenden beschrieben.
Eine Strombefehlswertadditions-/Subtraktionseinheit 20 wandelt die Strombefehlswerte Id* und Iq*, welche von der Strombefehlswertberechnungseinheit 15 ausgegeben worden sind, in eine Id-Summe** und eine Iq-Summe**, welche Summen der Strombefehlswerte in den zwei Systemen sind, und in eine Id-Differenz** und Iq-Differenz**, welche Differenzen der Strombefehlswerte in den zwei Systemen sind, um.
Eine Rückkopplungsstromadditions-/Subtraktionseinheit 27 wandelt die Stromerfassungswerte Id1, Id2, Iq1 und Iq2, welche von den Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheiten 391 und 392 ausgegeben worden sind, in eine Id-Summe, eine Id-Differenz, Iq-Summe und Iq-Differenz um.
Die Abweichungsberechnungseinheiten 23, 24, 25 und 26 berechnen Abweichungen zwischen den Strombefehlswerten und den Stromerfassungswerten jeweils für die Id-Summe, die Id-Differenz, die Iq-Summe und die Iq-Differenz. Eine Vd-Summe, Vd-Differenz, eine Vq-Summe und eine Vq-Differenz, welche Summen/Differenzen der Spannungsbefehlswerte sind, werden durch die Steuerungen 33, 34, 35 und 36 und ein umgekehrtes Motormodell 30 auf der Grundlage der Abweichungen E(Id-Summe), E(Id-Differenz), E(Iq-Summe) und E(lq-Differenz) berechnet. Eine Systemspannungsberechnungseinheit 37 wandelt die Vd-Summe, die Vd-Differenz, die Vq-Summe und die Vq-Differenz in die Spannungsbefehlswerte Vd1, Vq1, Vd2 und Vq2 in dem ersten System und dem zweiten System um.
Mit der oben genannten Konfiguration kann die Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300 die Inverter 601 und 602 der zwei Systeme auf der Grundlage der „Summe“ und „Differenz“ der Ströme steuern. Der Motor 80 erzeugt das Drehmoment in Übereinstimmung mit der Summe der Ströme, welche in die Spulensätze 801 und 802 der zwei Systeme eingegeben werden sollen.
Bei der vorliegenden Beschreibung wird ein Zustand, in welchem die beiden Inverter 601, 602 und die Spulensätze 801 und 802 in den beiden Systemen normal sind, als „Zweisystem-Normalzustand“ bezeichnet und ein Zustand, in welchem der Inverter oder der Spulensatz in einem der Systeme in einem Fehlerzustand ist, wird als „Einsystem-Fehlerzustand“ bezeichnet. Wenn ein Fehler in einem System auftritt, führt das normale System die Ausgabe des Drehmoments fort.
Die Steuerungseinheit 65 gemäß dieser Ausführungsform führt in dem Zweisystem-Normalzustand eine charakteristische Steuerung durch, welche unten beschrieben ist.
Stromgrenze
In dem Zweisystem-Normalzustand führt die Maximalstrombegrenzungseinheit 16 für das Verhindern der Demagnetisierung des Ferritmagneten 43 eine Strombegrenzung durch.
6 ist eine charakteristische Ansicht, welche eine Beziehung zwischen einer Temperatur und einem Magnetfeld (Koerzitivkraft) H bei dem Ferritmagneten und dem Neodymmagneten zeigt, welche als Permanentmagnet in dem Rotor verwendet werden. Das magnetische Feld H, welches in der 6 gezeigt ist, entspricht einem Maximalwert eines umgekehrten magnetischen Feldes, welches ohne eine Demagnetisierung aufgebracht werden kann.
Wie in 9 gezeigt, ist bei dem Ferritmagneten das Magnetfeld H kleiner, wenn die Temperatur geringer ist, und bei dem Neodymmagneten kleiner, wenn die Temperatur höher ist.
Das umgekehrte Magnetfeld, welches auf die Ferritmagneten 49 aufgebracht werden soll, wird größer, wenn ein größerer Strom in die Spulensätze 801 und 802 des Motors 80 fließt. Wie oben beschrieben wird der Maximalwert des umgekehrten magnetischen Feldes, welches ohne eine Demagnetisierung auf den Ferritmagneten 43 aufbringbar ist, kleiner, wenn die Temperatur gering ist. Unter diesen Umständen stellt die Maximalstrombegrenzungseinheit 60 den Maximalstromgrenzwert Ilim derart ein, dass er kleiner ist, wenn die geschätzte Temperatur Te niedriger ist, so dass die Ferritmagneten 43 nicht demagnetisiert werden, auf der Grundlage der geschätzten Temperatur Te des Ferritmagneten 49, welche von der Temperaturschätzungseinheit 74 eingegeben ist (siehe 7).
Der in 7 gezeigte Graph ist ein Beispiel und beschränkt sich nicht auf eine gerade Linie, sondern kann schrittweise mit jeder vorherbestimmten Temperatur verändert werden.
Tem peraturzunahmesteuerung
In dieser Ausführungsform wird bei dem Zweisystem-Normalzustand die Erzeugung der Demagnetisierung vermieden durch Durchführung einer Temperaturzunahmesteuerung für die Erwärmung der Ferritmagneten 43 des Rotors 40 mit Hilfe von Wärme, welche erzeugt wird, wenn ein Phasenstrom in die Spulensätze 801 und 802 fließt.
Im Folgenden werden als Vergleichsbeispiel Probleme bei der Temperaturzunahmesteuerung bei der Verwendung eines Motors beschrieben, welcher nur den Spulensatz und den Inverter eines Systems hat.
In dem Vergleichsbeispiel wird es, wenn die Temperaturzunahmesteuerung des Magneten, welcher für den Rotor verwendet wird, durchgeführt wird, ermöglicht, dass ein Temperaturzunahmestrom Ih, welcher in 8 gezeigt ist, in den Spulensatz fließt. Der Temperaturzunahmestrom Ih hat nur eine d-Achsen-Komponente. Daher kann verhindert werden, dass der Motor einen unerwünschten Betrieb durchführt, weil in dem Motor kein Drehmoment aufgrund eines Temperaturzunahmestroms erzeugt wird, welcher nicht ein ursprünglicher Antriebsstrom ist.
Jedoch hat, in dem Vergleichsbeispiel, wenn der elektrische Winkelfehler Δθ in dem elektrischen Winkel θ des Rotors besteht, der Temperaturzunahmestrom Ih nicht nur eine d-Achsenkomponente Id, sondern auch eine q-Achsenkomponente Iq, wie in 9 gezeigt. In diesem Fall wird ein unerwünschtes Drehmoment in dem Motor erzeugt. Insbesondere in dem Fall, in welchem der Motor auf die elektrische Servolenkung EPS angewandt wird, kann dadurch die Lenkung gegen den Wunsch des Fahrers bewegt werden.
Die Temperaturzunahmesteuerung gemäß dieser Ausführungsform kann auch das oben beschriebene Problem aus dem Vergleichsbeispiel lösen.
Zuerst wird der Betrieb der Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 gemäß dieser Ausführungsform mit Bezugnahme auf ein Flussdiagramm beschrieben, welches in 10 gezeigt ist. Im Folgenden bezeichnet das Symbol „S“ eine Stufe bzw. einen Schritt bei der Beschreibung des Flussdiagramms.
In S1 bestimmt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75, ob ein jeder der Inverter 601, 602 und der Spulensätze 801, 802 in den zwei Systemen normal ist oder nicht. Beispielsweise bestimmt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75, ob die Phasenstromerfassungswerte lu, Iv und Iw, welche von dem Stromsensor 701 erfasst worden sind, in einen Normalbereich von einem vorherbestimmten niedrigeren Grenzwert zu einem vorherbestimmten oberen Grenzwert, fallen oder nicht, und kann dadurch Bestimmen, ob der Inverter 601 oder der erste Spulensatz 801 einen Fehler aufweist oder nicht. Wenn bestimmt worden ist, dass die beiden Systeme normal sind (Ja in Schritt S1), rückt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 zu Schritt S2 vor. Wenn bestimmt worden ist, dass eines der zwei Systeme einen Fehler aufweist (Nein in Schritt S1), werden die folgenden Schritte nicht durchgeführt.
In Schritt S2 bestimmt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75, ob die geschätzte Temperatur Te des Ferritmagneten 43, welche von der Temperaturschätzeinheit 74 eingegeben worden ist, kleiner ist als eine erste vorherbestimmte Temperatur Tt1, oder nicht. Wenn bestimmt worden ist, dass die geschätzte Temperatur Te kleiner ist als die erste vorherbestimmte Temperatur Tt1 (Ja in Schritt S2), rückt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 zu Schritt S3 vor und beginnt die Temperaturzunahmesteuerung. Auf der anderen Seite, wenn bestimmt wird, dass die geschätzte Temperatur Te gleich ist wie oder größer ist als die erste vorherbestimmte Temperatur Tt1 (Nein in Schritt S2), kehrt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 wieder zu Schritt S1 zurück.
In Schritt S3 gibt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 einen Temperaturzunahmestrombefehlswert aus.
Als ein Beispiel des Temperaturzunahmestrombefehlswerts berechnet die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 einen d-Achsen-Stromsummenbefehl IdH-Summe* und einen d-Achsen-Stromdifferenzbefehl IdH-Differenz* und gibt diese berechneten Befehle an die Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300 aus (siehe 4). In diesem Beispiel sind die Bedingungen, dass der d-Achsen-Stromsummenbefehl IdH-Summe* = 0 ist, und dass der d-Achsen-Stromdifferenzbefehl IdH-Differenz* ≠ 0 ist, erfüllt. In diesem Fall kann ein Absolutwert des d-Achsen-Stromdifferenzbefehls IdH-Differenz* auf einen kleineren Wert eingestellt werden, für den Zweck der Verhinderung der Demagnetisierung, wenn die geschätzte Temperatur Te des Ferritmagneten 43 geringer ist (siehe 11).
Der d-Achsen-Stromsummenbefehl IdH-Summe* und der d-Achsen-Stromdifferenzbefehl IdH-Differenz* werden in die Strombefehlswertadditions-/Subtraktionseinheit 20 der Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300 eingegeben (siehe 5).
Während der Lenkunterstützung gibt die Strombefehlswertadditions-/Subtraktionseinheit 20 einen Wert, welcher erhalten wird durch Addieren des eingegebenen d-Achsen-Stromsummenbefehls IdH-Summe* zu einer Summe der d-Achsen-Strombefehlswerte in den beiden Systemen, als eine Id-Summe** aus und gibt auch einen Wert, welcher erhalten wird durch Addieren des eingegebenen d-Achsen-Stromdifferenzbefehls IdH-Differenz* zu einer Differenz der d-Achsen-Strombefehlswerte in den zwei Systemen als eine Id-Differenz** aus. Als ein Ergebnis wird ein Strom, bei welchem der Temperaturzunahmestrom zu dem Antriebsstrom des Motors 80 hinzuaddiert wird, in die Spulensätze 801 und 802 geleitet.
Die Temperaturzunahmesteuerung kann nicht während der Lenksteuerung durchgeführt werden. In diesem Fall gibt die Strombefehlswertadditions-/Subtraktionseinheit 20 den eingegebenen d-Achsen-Stromsummenbefehl IdH-Summe* als die Id-Summe** aus und gibt den eingegebenen d-Achsen-Stromdifferenzbefehl IdH-Differenz* als die Id-Differenz** aus.
Wie durch Klammern in 4 angezeigt, kann als ein weiteres Beispiel des Temperaturzunahmestrombefehlswerts die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 einen q-Achsen-Stromsummenbefehl IqH-Summe* und einen q-Achsen-Stromdifferenzbefehl IqH-Differenz* berechnen und diese berechneten Werte an die Stromrückkopplungsberechnungseinheit 300 ausgeben. In diesem Fall sind die Bedingungen, dass q-Achsen-Stromsummenbefehl IqH-Summe* = 0 und q-Achsen-Stromdifferenzbefehl IqH-Differenz* ≠ 0 sind, erfüllt. Die andere Beschreibung ist die gleiche wie die des d-Achsen-Stromsummenbefehls IdH-Summe* und des d-Achsen-Stromdifferenzbefehls IdH-Differenz*.
Nachdem die Temperaturzunahmesteuerung startet, bestimmt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 in Schritt S4, ob die geschätzte Temperatur Te der Ferritmagneten 43, welche von der Temperaturschätzungseinheit 74 eingegeben worden sind, höher ist als eine zweite vorherbestimmte Temperatur Tt2, oder nicht. Die Beziehung erste vorherbestimmte Temperatur Tt1 < zweite vorherbestimmte Temperatur Tt2 besteht.
Wenn die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 bestimmt, dass die geschätzte Temperatur Te größer ist, als die zweite vorherbestimmte Temperatur Tt2 (Ja in Schritt S4), beendet die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 die Temperaturzunahmesteuerung (S5). Auf der anderen Seite, wenn die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 bestimmt, dass die geschätzte Temperatur Te gleich ist wie oder kleiner ist als die zweite vorherbestimmte Temperatur Tt2 (Nein in Schritt S4), wiederholt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 den Schritt S4 und führt die Temperaturzunahmesteuerung fort.
Der oben genannte Betrieb der Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 wird wiederholt durchgeführt, während die Steuerungseinheit 10 den Motor 80 steuert.
Im Folgenden wird ein Strom mit Bezugnahme auf die 12 bis 15 beschrieben, welcher in den Spulensätzen 801 und 802 während der Temperaturzunahmesteuerung fließt.
In dieser Ausführungsform wird, weil zwei Systeme der Spulensätze 801 und 802 auf den Statorkern 51 gewickelt sind, die Rotation des Motors 80 in Übereinstimmung mit der Summe der eingegebenen Ströme in diesen Spulensätzen 801 und 802 gesteuert. Die 12 bis 13 zeigen von links dq-Achsen-Koordinatenvektoren eines Stroms, welcher in den Spulensatz 801 des ersten Systems fließt, einen Strom, welcher in den zweiten Spulensatz 802 des zweiten Systems fließt, und die Summe der Ströme, welche in die Spulensätze 801 und 802 der zwei Systems fließen.
Im Folgenden wird zur Vereinfachung der Beschreibung der Merkmale der Temperaturzunahmesteuerung gemäß dieser Ausführungsform eine Beschreibung von nur dem Temperaturzunahmestrom gegeben, welcher in Übereinstimmung mit dem Temperaturzunahmestrombefehlswert von der Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 fließt.
Zunächst werden mit Bezugnahme zu den 12 und 13 Beispiele beschrieben, in welchen der Temperaturzunahmestrombefehlswert der d-Achsen-Stromsummenbefehl IdH-Summe* (= 0) und der d-Achsen-Stromdifferenzbefehl IdH-Differenz* (≠ 0) ist.
Der d-Achsen-Stromsummenbefehl IdH-Summe* und d-Achsen-Stromdifferenzbefehl IdH-Differenz* werden berechnet mit dem Zweck der Einstellung der Temperaturzunahmeströme IdH1, IqH1, welche in dem ersten System fließen, und der Temperaturzunahmeströme IdH2, IqH2, welche in dem zweiten System fließen, auf IdH1 = a, IqH1 = 0, IdH2 = -a und IqH2 = 0 (a ≠ 0). Die Temperaturzunahmeströme Ih1 und Ih2, welche in 12 gezeigt sind, fließen in die Spulensätze 802 und 801 der jeweiligen Systeme in Übereinstimmung mit dem Temperaturzunahmestrombefehlswert.
Wie in 12 gezeigt, fließen die Temperaturzunahme-d-Achsenströme IdH1 und IdH2, welche entgegengesetzt und positiv und negativ zueinander sind, in die Spulensätze 801 und 802 der jeweiligen Systeme. Mit diesem Betrieb erzeugen die Spulensätze 801 und 802 Wärme. Die Summe der Temperaturzunahme-d-Achsenströme in den zwei Systemen ist IdH1 + IdH2 = 0.
Auf der anderen Seite fließen die Temperaturzunahme-q-Achsenströme IqH1 und IqH2 nicht in die Spulensätze 801 und 802 der jeweiligen Systeme und die Summe der Temperaturzunahm-q-Achsenströme in den zwei Systemen ist IqH1 + IqH2 = 0. Aus diesem Grund wird kein Drehmoment in dem Motor 80 erzeugt.
In dem Beispiel der 12 ist ein Fall dargelegt, in welchem der elektrische Winkelfehler Δθ bei einer rotativen Position des Rotors 40 besteht. In diesem Fall fließen, wie in 13 gezeigt, die Temperaturzunahmeströme Ih1 und Ih2, welche die d-Komponente und die q-Komponente haben. In anderen Worten wird, sogar wenn die Temperaturzunahmestrombefehlswerte derart berechnet werden, dass sie die Temperaturzunahme-q-Achsenströme IqH1 und IqH2 der jeweiligen Systeme auf 0 einstellen, die Bedingung IqH1 und IqH2 ≠ 0 erfüllt.
Es wird jedoch ursprünglich eine Steuerung derart durchgeführt, dass die Summe der Temperaturzunahme-dq-Achsenströme in den zwei Systemen 0 wird. Aus diesem Grund ist, sogar wenn der elektrische Winkelfehler Δθ besteht, die Summe der Temperaturzunahme-q-Achsenströme in den zwei Systemen IqH1 + IqH2 = 0 und kein Drehmoment wird in dem Motor 80 erzeugt.
Im Folgenden werden mit Bezugnahme auf die 14 und 15 Beispiele beschrieben, in welchen die Temperaturzunahmestrombefehlswerte der q-Achsen-Stromsummenbefehl IqH-Summe* (= 0) und der q-Achsenstrom-Differenzbefehl IqH-Differenz* (:# 0) sind.
In diesem Beispiel wird dieselbe Beschreibung angewendet und es wird lediglich die dq-Achse in dem oben genannten Beispiel ersetzt. In anderen Worten fließen, wie in 14 gezeigt, die Temperaturzunahmeströme Ih1 und Ih2, bei welchen die Temperaturzunahme-q-Achsen-Stromsumme und die Temperaturzunahme-d-Achsen-Stromsumme 0 sind, in den Spulensätzen 801 und 802 der jeweiligen Systeme. Sogar wenn der elektrische Winkelfehler Δθ besteht, ist die Temperaturzunahme-q-Achsenstromsumme Null, wie in 15 gezeigt, und kein Drehmoment wird in dem Motor 80 erzeugt.
Besteht keine Notwendigkeit, den elektrischen Winkelfehler Δθ zu berücksichtigen, wenn der Temperaturzunahmestrombefehlswert nur unter Berücksichtigung der Summe der Temperaturzunahme-q-Achsenströme in den zwei Systemen berechnet wird, welche auf Null gesetzt ist, kann die Temperaturzunahmesteuerung ohne die Erzeugung eines Drehmoments in dem Motor 80 durchgeführt werden.
In der obigen Ausführungsform, als einer bevorzugten Ausführungsform, werden die Summe der Temperaturzunahme-d-Achsenströme und die Summe der Temperaturzunahme-q-Achsenströme in den zwei Systemen derart gesteuert, dass sie Null sind. Mit dieser Steuerung kann, sogar wenn der elektrische Winkelfehler Δθ besteht, die Temperaturzunahmesteuerung ohne die Erzeugung eines Drehmoments in dem Motor 80 durchgeführt werden, weil die Summe der Temperaturzunahme-q-Achsenströme immer Null wird.
Die oben genannten Beispiele der Temperaturzunahmestrombefehlswerte können miteinander kombiniert werden. In anderen Worten kann die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 den d-Achsen-Stromsummenbefehl IdH-Summe*, den d-Achsen-Stromdifferenzbefehl IdH-Differenz*, den q-Achsen-Stromsummenbefehl IqH-Summe* und den q-Achsen-Stromdifferenzbefehl IqH-Differenz* ausgeben.
Vorteile
(1) Der Motor gemäß dieser Ausführungsform wird auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 1 angewendet, welche die Lenkung unterstützt, und weist den Stator 50, welcher die Spulensätze 801 und 802 in den mehreren Systemen hat, und den Rotor 40, welcher die Ferritmagneten 43 hat, und die Inverter 601 und 602 in den mehreren Systemen auf, welche entsprechend mit den Spulensätzen 801 und 802 angeordnet sind und welche einen Wechselstrom auf die entsprechenden Spulensätze aufbringen.
Wie oben beschrieben, ist die Veränderung in dem Magnetfeld H der Ferritmagneten 43 mit einer Veränderung in der Temperatur entgegengesetzt wie bei dem Neodymmagneten. In anderen Worten ist das magnetische Feld H der Ferritmagneten 43 kleiner, wenn die Temperatur geringer ist, und größer, wenn die Temperatur höher ist (siehe 6). Beispielsweise hat, wie in einem Graphen in 6 gezeigt ist, der Ferritmagnet ein größeres magnetisches Feld H, als der Neodymmagnet, in einem Bereich von um die 60° oder höher.
Aus diesem Grund ist in dem Motor 80 gemäß dieser Ausführungsform der maximale Strom, welcher ohne eine Demagnetisierung fließen kann, bei einer hohen Temperatur groß im Vergleich mit der herkömmlichen rotatorischen elektrischen Maschine, welche einen Neodymmagneten verwendet. Daher kann das Drehmoment des Motors 80 leicht bei einer hohen Temperatur sichergestellt werden. Insbesondere, in dem Ein-System-Fehlerzustand ist es leicht, das Drehmoment des normalen Systems sogar bei hoher Temperatur sicherzustellen.
Der Ferritmagnet enthält Eisenoxid als ein hauptsächliches Rohmaterial und ist preiswert im Vergleich mit dem Neodymmagnet, welcher eine seltene Erde als das hauptsächliche Rohmaterial enthält. Dies führt dazu, dass der Motor 80 gemäß dieser Ausführungsform die Kosten reduzieren kann im Vergleich mit dem Stand der Technik.
(2) Die Steuerungseinheit 65 für die Steuerung die Erregung des Motors 80 gemäß dieser Ausführungsform weist auf: die Strombefehlswertberechnungseinheit 15 zur Berechnung eines dq-Achsen-Strombefehlswerts für die Erregung der Spulensätze 801 und 802; die Temperaturschätzungseinheit 74 für die Schätzung der Temperatur des Ferritmagneten 43; und die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 für die Berechnung des Temperaturzunahme-dq-Achsenstrombefehlswerts, welcher zu dem dq-Achsen-Strombefehlswert addiert werden soll, um zu ermöglichen, dass der Temperaturzunahmestrom in den Spulensätzen 801 und 802 fließt, wenn die geschätzte Temperatur Te geringer ist als die vorherbestimmte Temperatur Tt1.
Mit der oben genannten Konfiguration werden die Spulensätze 801 und 802 von dem Temperaturzunahmestrom erregt, um Wärme zu erzeugen, und die erzeugte Hitze ermöglicht es, die Ferritmagneten 43 des Rotors 40 zu erwärmen. Daher kann die Demagnetisierung in den Ferritmagneten 43 vermieden werden.
(3) Die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 gemäß dieser Ausführungsform stellt die Temperaturzunahme-dq-Achsen-Strombefehlswerte derart ein, dass die q-Achsen-Summen der Temperaturzunahmeströme in all den Systemen 0 werden. Mit der oben genannten Einstellung kann die Temperaturzunahmesteuerung ohne die Erzeugung eines Drehmoments in dem Motor 80 durchgeführt werden.
Die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 gemäß dieser Ausführungsform stellt den Temperaturzunahme-dq-Achsen-Strombefehlswert derart ein, dass die d-Achsen-Summen und die q-Achsen-Summen der Temperaturzunahmeströme in allen Systemen 0 werden. Mit den oben genannten Einstellungen kann, sogar, wenn der elektrische Winkelfehler Δθ besteht, die Temperaturzunahmesteuerung ohne die Erzeugung eines Drehmoments in dem Motor 80durchgeführt werden.
(4) Die Steuerungseinheit 65 gemäß dieser Ausführungsform weist weiterhin die Maximalstrombegrenzungseinheit 16 auf, welche den dq-Achsen-Strombefehlswert begrenzt und die Maximalstrombegrenzungseinheit 16 verringert den maximalen Stromgrenzwert Ilim des dq-Achsen-Strombefehlswert mehr, wenn die geschätzte Temperatur Te, welche von der Temperaturschätzungseinheit 74 geschätzt worden ist, geringer ist.
Mit der oben genannten Konfiguration kann dadurch, dass ermöglicht wird, dass ein übermäßiger Strom in einem Niedrigtemperaturzustand fließt, verhindert werden, dass die Ferritmagneten 43 demagnetisiert werden.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezugnahme auf die 16 und 17 beschrieben. In der zweiten Ausführungsform werden die Komponenten, welche im Wesentlichen dieselben Komponenten sind wie die in der ersten Ausführungsform, durch identische Symbole bzw. Bezugszeichen bezeichnet und eine Wiederholung der Beschreibung wird weggelassen.
Eine Steuerungseinheit 66 gemäß der zweiten Ausführungsform weist Strombefehlswertberechnungseinheiten 151, 152, Maximalstrombegrenzungseinheiten 161, 162, Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheiten 391, 392, Steuerungen 301, 302, Zweiphasen/Dreiphasen-Umwandlungseinheiten 381, 382, Fehlererfassungseinheiten 711, 712, eine Temperaturschätzeinheit 74 und eine Temperaturzunahmesteuerungseinheit 76 auf.
Die Steuerungseinheit 66 weist wie in der ersten Ausführungsform eine Konfiguration auf, welche einem jeden des ersten Systems und des zweiten Systems entspricht. Bei den Symbolen von Komponenten und physikalischen Quantitäten, welche den jeweiligen Systemen entsprechen, wird „1“ zu den Enden der Symbole in dem ersten System hinzufügt und „2“ wird zu den Enden der Symbole in dem zweiten System hinzugefügt.
Die Strombefehlswertberechnungseinheit 151 berechnet einen d-Achsen-Strombefehlswert Id1 * und einen q-Achsen-Strombefehlswert Iq1 * auf der Basis eines Eingabesignals, wie z.B. eines Lenkdrehmoments Tq*, von einem Drehmomentsensor 94.
Die Maximalstrombegrenzungseinheit 161 begrenzt die d-q-Achsen-Strombefehlswerte Id1* und Iq1* auf einen Maximalstromgrenzwert Ilim1 oder geringer und gibt die Strombefehlswerte Id1** und Iq1** aus.
Die Steuerung 301 empfängt Stromabweichungen zwischen den dq-Achsen-Strombefehlswerten Id1 **, Iq1 ** und den dq-Achsen-Stromerfassungswerten Id1, Iq1 und berechnet die Spannungsbefehlswerte Vd1 und Vq1 durch PI (proportionales Integral) -Steuerungsberechnungen, so dass die Stromabweichungen 0 werden.
Die Fehlererfassungseinheit 711 bestimmt, ob die Phasenstromerfassungswerte lu, Iv und Iw, welche von dem Stromsensor 701 erfasst worden sind, innerhalb eines Normalbereichs von einem vorherbestimmten niedrigeren Wert zu einem vorherbestimmten oberen Wert fallen, oder nicht, und erfasst dadurch einen Fehler in dem ersten Inverter 611 oder dem ersten Spulensatz 801.
Die Konfigurationen der Strombefehlswertberechnungseinheit 162, der Maximalstrombegrenzungseinheit 162, der Steuerung 302 und der Fehlererfassungseinheit 712 in dem zweiten System sind identisch mit den Konfigurationen der Strombefehlswertberechnungseinheit 151, der Maximalstrombegrenzungseinheit 161, der Steuerung 301, und der Fehlererfassungseinheit 711 in dem ersten System.
Mit der oben genannten Konfiguration unterwirft die Steuerungseinheit 66 gemäß der zweiten Ausführungsform die jeweiligen Ströme der zwei Systeme der Rückkoppelungssteuerung.
Steuerung bei einem Ein-System-Fehlerzustand
Die Steuerungseinheit 66 gemäß der zweiten Ausführungsform führt in dem Ein-System-Fehlerzustand eine charakteristische Steuerung durch, welche unten beschrieben ist. Im Folgenden wird ein Fall angenommen, in welchem „das erste System in einem Fehlerzustand ist und das zweite System normal ist“.
Zuerst erfasst die Fehlererfassungseinheit 711 einen Fehler in dem Inverter 601 oder dem ersten Spulensatz 801 auf der Grundlage der Phasenstromerfassungswerte Iu1, Iv1 und Iw1, welche durch den Stromsensor 701 erfasst worden sind, und der Eingabespannung Vu1 des Inverters 601.
Bei einer Erfassung eines Fehlers in dem ersten System stoppt die Fehlererfassungseinheit 711 die Ausgabe an den Inverter 601. Als ein Verfahren des Stoppens der Ausgabe können die Strombefehlswerte Id1 * und Iq1 *, welche von der Strombefehlswertberechnungseinheit 151 befohlen worden sind, oder der Maximalstromgrenzwert, welcher von der Maximalstrombegrenzungseinheit 161 eingestellt worden ist, auf 0 eingestellt werden. Alle Antriebssignale zu den MOSs 611-616 von dem Treiberschaltkreis 68 können abgeschaltet werden. Alternativ kann, wenn keine Möglichkeit der Wiedererregung besteht, das Leistungsrelais 121, welches auf der Leistungsleitung des Inverters 601 angeordnet ist, auf dem Schaltkreis blockiert werden.
Die Steuerungseinheit 66 führt den Antrieb des Motors 80 nur in dem normalen zweiten System fort. Mit dem Betrieb des normalen zweiten Systems, wie oben beschrieben, kann verhindert werden, dass die Lenkunterstützungsfunktion komplett ausfällt, wenn sich ein System in einem Fehlerzustand befindet.
Übrigens treibt, wie in JP-A-2013-48524 detailliert dargelegt, wenn die Ausgabe zu dem Inverter 601 in dem Fehlersystem aufgrund eines Kurzschlussfehlers stoppt, der Inverter 602 in dem normalen System den Motor 80, oder ein Fahrer lenkt die Lenkwelle 92, um den Motor 80 von einer Lastseite zu rotieren, was dazu führt, dass eine umgekehrte Spannung in dem Inverter 601 des Fehlersystems erzeugt wird. Die umgekehrte Spannung bewirkt, dass ein Bremsdrehmoment gegen den zu erzeugenden Antrieb in dem Motor 80 erzeugt wird.
Der Kurzschlussfehler bezeichnet einen Zustand, in welchem irgendeine Leitung in dem Fehlersystem leitend geschaltet wird entgegen einer Steuerung, welche die Leitung nicht leitend einstellen sollte.
Wenn ein Bremsdrehmoment in dem Fall eines Kurzschlussfehlers erzeugt wird, wird ein maximales Drehmoment des Motors 80 reduziert. Unter diesen Umständen ist, um dieses Bremsdrehmoment zu kompensieren, ein größerer Strom, als in dem normalen Treiberzustand nötig, welcher in dem Inverter 602 des normalen Systems fließen soll.
Daher steuert, wenn der Kurzschlussfehler erfasst wird, die Steuerungseinheit 66 gemäß der zweiten Ausführungsform das normale System derart an, dass das Bremsdrehmoment kompensiert wird. Die Details sind in der JP-A-2013-48524 offenbart und daher wird die Beschreibung hiervon hier weggelassen.
Es ist bekannt, dass in dem Ferritmagneten die magnetische Flussdichte mehr abnimmt, wenn die Temperatur mehr zunimmt. Ein Einfluss dieses Phänomens auf eine Abnahme in dem Drehmoment ist insbesondere groß, wenn der Antrieb des Motors 80 nur durch das normale System beibehalten wird.
Daher wird bei der zweiten Ausführungsform bei der Steuerung des normalen Systems eine Steuerung zur Kompensation des Bremsdrehmoments durchgeführt, welche eine Reduktion in der magnetischen Flussdichte aufgrund einer Zunahme der Temperatur des Ferritmagneten 43 berücksichtigt. In anderen Worten erhöht die Steuerungseinheit 66 einen Strom, welcher in das normale System fließt, zu dem Grad, dass die magnetische Flussdichte abnimmt auf der Grundlage der Temperaturzunahme der Ferritmagneten 43, um dadurch effektiv das Bremsdrehmoment des Motors 80 zu kompensieren.
Beispielsweise verändert, wenn die Fehlererfassungseinheit 711 den Kurzschlussfehler des ersten Systems erfasst, die maximale Strombegrenzungseinheit 162 des zweiten Systems die Einstellung eines Maximalstromgrenzwerts Ilim2 auf der Grundlage der geschätzten Temperatur Te der Ferritmagneten 43, welche von der Temperaturschätzungseinheit 74 eingegeben wird. In dieser Situation wird der Maximalstrombegrenzungswert Ilim2 derart eingestellt, dass er größer ist, wenn die geschätzte Temperatur Te des Ferritmagneten 43 höher ist, wie in 17 gezeigt. Mit der oben genannten Einstellung nimmt der Stromwert, welcher in den Inverter 602 des normalen Systems fließt, mehr zu, wenn die Temperatur des Ferritmagneten 43 mehr zunimmt.
Der „Ilim2“, welcher von der Achse der Ordinate in 17 angezeigt wird, entspricht dem maximalen Stromgrenzwert des normalen Systems in dem Ein-System-Fehlerzustand und dem Maximalstromgrenzwert Ilim1 des ersten Systems, wenn das zweite System, welches sich in einem Fehlerzustand befindet, in der gleichen Weise eingestellt ist. Der in 17 gezeigte Graph ist ein Beispiel und beschränkt sich nicht auf eine gerade Linie, sondern kann schrittweise bei jeder vorherbestimmten Temperatur verändert werden.
Stromgrenze
In der zweiten Ausführungsform stellen, wie bei der ersten Ausführungsform, bei dem Zwei-System-Normalzustand die Maximalstromgrenzeinheiten 161 und 162 die Maximalstromgrenzwerte Ilim1 und Ilim2 auf der Grundlage der geschätzten Temperatur Te der Ferritmagneten 43, welche von einer Temperaturschätzeinheit 74 eingegeben worden ist, derart ein, dass die Ferritmagneten 43 nicht demagnetisiert werden. Das Verfahren der Einstellung der Maximalstromgrenzwerte Ilim1 und Ilim2 ist dasselbe wie das Verfahren der Einstellung des maximalen Stromgrenzwertes Ilim in der ersten Ausführungsform.
Tem peraturzunahmesteuerung
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform führt bei der zweiten Ausführungsform in dem Zwei-System-Normalzustand die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 76 in Übereinstimmung gemäß der zweiten Ausführungsform die „Temperaturzunahmesteuerung“ für die Zunahme der Temperatur der Ferritmagneten 43 auf der Grundlage der eingegebenen geschätzten Temperatur Te der Ferritmagneten 43 durch, wie bei der Temperaturzunahmesteuerungseinheit 75 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Betrieb der Temperaturzunahmesteuerungseinheit 76 ist der gleiche wie der in der ersten Ausführungsform.
Als Temperaturzunahmestrombefehlswert gibt die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 76 den Temperaturzunahme-d-Achsen-Strombefehlswert IdH1 * an die Strombefehlswertberechnungseinheit 151 aus und gibt den Temperaturzunahme-d-Achsen-Strombefehlswert IdH2* an die Strombefehlswertberechnungseinheit 152 aus. In diesem Beispiel sind die Temperaturzunahme-d-Achsen-Strombefehlswerte IdH1* und IqH2* Werte, welche einander in positiv und negativ entgegengesetzt sind, und deren Summe 0 ist.
Die Strombefehlswertberechnungseinheit 151 gibt einen Wert aus, welcher durch Addieren des eingegebenen Temperaturzunahme-d-Achsen-Strombefehlswerts IdH1 * zu dem berechneten Befehlswert als der d-Achsen-Strombefehlswert Id1 * erhalten worden ist. Die Strombefehlswertberechnungseinheit 152 gibt einen Wert, welcher erhalten wird durch Addieren des eingegebenen Temperaturzunahme-d-Achsen-Strombefehlswerts IdH2* zu dem berechneten Befehlswert als den d-Achsen-Strombefehlswert Id2* aus.
Mit der oben genannten Konfiguration fließen dieselben Temperaturzunahmeströme Ih2 und Ih2, wie bei dem in 12 gezeigten Beispiel, in den Spulensätzen 801 und 802. Daher kann, wie bei der ersten Ausführungsform, sogar wenn der elektrische Winkelfehler Δθ besteht, die Temperaturzunahmesteuerung ohne die Erzeugung von einem Drehmoment in dem Motor 80, durchgeführt werden, weil die Summe der Temperaturzunahme-q-Achsen-Ströme immer 0 wird.
Wenn die Temperaturzunahmesteuerungseinheit 76 die Temperaturzunahme-q-Achsen-Strombefehlswerte IqH1* und IqH2* als die Temperaturzunahmestrombefehlswerte ausgibt, wird dieselbe Beschreibung angewandt mit dem Ersetzen der dq-Achse. Die Temperaturzunahme-d-Achsen-Strombefehlswerte IdH1* und IdH2* und die Temperaturzunahme-q-Achsen-Strombefehlswerte Iqh1 *, IqH2* können miteinander kombiniert werden.
Vorteile
(1) Wie oben beschrieben weist die Steuerungseinheit 66 gemäß der zweiten Ausführungsform zusätzlich die Fehlererfassungseinheiten 711 und 712 auf, um einen Kurzschlussfehler zu erfassen, bei welchem ein Bremsdrehmoment erzeugt wird, für die Inverter 601, 602 und die Spulensätze 801, 802. Wenn der Kurzschlussfehler der Inverter 601, 602 oder Spulensätze 801, 802 durch die Fehlererfassungseinheiten 711 und 712 erfasst wird, beendet die Steuerungseinheit 66 die Ausgabe des Inverters in dem Fehlersystem und steuert die Ausgabe des Inverters bei dem normalen System dazu an, das Bremsdrehmoment zu kompensieren.
In diesem Beispiel hat der Ferritmagnet eine kleine magnetische Kraft und hat eine relativ geringe gegenelektromotorische Kraft, welche von dem Fehlersystem abgeleitet ist, im Vergleich zu dem Neodymmagnet, welcher für den Motor des EPS im Stand der Technik verwendet wird. Beispielsweise ist 18 ein Graph, welcher die Beziehungen zwischen einer Motorrotationsgeschwindigkeit und einer umgekehrten Spannung in einem Fall, in welchem ein Neodymmagnet als ein Permanentmagnet eines bürstenlosen Motors verwendet wird, welcher eine bestimmte Konfiguration hat, und in einem Fall zeigt, in welchem ein Ferritmagnet als ein Permanentmagnet verwendet wird. Wie in 18 gezeigt, wird, wenn der Ferritmagnet verwendet wird, die gegenelektromotorische Kraft geringer, wenn die Motorrotationsgeschwindigkeit höher wird im Vergleich mit dem Fall, in welchem der Neodymmagnet verwendet wird.
Daher ist es bei der zweiten Ausführungsform leicht, das Bremsdrehmoment durch die Ausgabe des normalen Systems zu kompensieren, weil das Bremsdrehmoment, welches in dem Fehlersystem erzeugt worden ist, klein ist im Vergleich zu dem Stand der Technik.
(2) Die Steuerungseinheit 66 gemäß der zweiten Ausführungsform weist weiterhin die Maximalstrombegrenzungseinheiten 161 und 162 auf, welche den dq-Achsen-Strombefehlswert für ein jedes System der Spulensätze begrenzen.
Wenn ein Fehler in den Invertern 601, 602, oder den Spulensätzen 801, 802 in irgendeinem System durch die Fehlererfassungseinheiten 711 und 712 erfasst wird, erhöht die Maximalstrombegrenzungseinheit 161 oder 162 den Maximalstromgrenzwert Ilim1 oder Ilim2 mehr, wenn die geschätzte Temperatur Te, welche von der Temperaturschätzungseinheit 74 geschätzt worden ist, höher ist für den dq-Achsen-Strombefehlswert der Spulensätze in dem Normalsystem.
Mit der oben genannten Konfiguration wird verhindert, dass das maximale Drehmoment in Übereinstimmung mit einer Zunahme der geschätzten Temperatur Te des Ferritmagneten 43 abnimmt und das Bremsdrehmoment kann angemessen kompensiert werden.
(3) Zusätzlich werden bei der zweiten Ausführungsform bei dem Zwei-System-Normalzustand die Vorteile, welche von der Strombegrenzungssteuerung und der Temperaturzunahmesteuerung herrühren, wie bei der ersten Ausführungsform erreicht.
Andere Ausführungsformen
(a) Der bürstenlose Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschränkt sich nicht auf drei Phasen, sondern kann ein Mehrphasen-Wechselstrommotor mit vier oder mehr Phasen sein. Die Kombination des Inverters mit dem Spulenset, welches dem Inverter entspricht, beschränkt sich nicht auf die zwei Systeme, sondern kann drei oder mehr Systeme sein.
(b) Die spezielle Konfiguration der Steuerungseinheit 10 beschränkt sich nicht auf die Konfiguration der oben gezeigten Ausführungsform. Beispielsweise kann das Schaltelement ein Feldeffekttransistor, welcher anders ist als der MOSFET, oder ein IGBT sein.
(c) Die spezielle Konfiguration des Motors 80 beschränkt sich nicht auf die Konfiguration der vorstehenden Ausführungsform. Beispielsweise kann die Konfiguration des Motors 80 verschiedene Oberflächen-Permanentmagnete (SPM) enthalten oder verschiedene interne Permanentmagneten (IPM).
Es wird darauf hingewiesen, dass ein Flussdiagramm oder das Verfahren des Flussdiagramms in der vorliegenden Anmeldung Abschnitte (auch bezeichnet als Schritte) umfasst, welche jeweils beispielsweise als S1 repräsentiert sind. Jeder Abschnitt kann jedoch aufgeteilt werden in verschiedene Unterabschnitte, und mehrere Abschnitte können in einem einzigen Abschnitt kombiniert werden. Weiterhin kann auch ein jeder der so konfigurierten Abschnitte als eine Vorrichtung, ein Modul oder ein Mittel bezeichnet werden.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf die vorstehenden Ausführungsformen beschrieben worden ist, beschränkt sich die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen und Konstruktionen. Die vorliegende Offenbarung bzw. Erfindung soll verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen umfassen. Zusätzlich befinden sich, neben diesen verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen auch andere Kombinationen und Konfigurationen, welche mehr, weniger oder auch nur ein einzelnes Element aufweisen, innerhalb des Geistes und Umfangs der vorliegenden Erfindung.

Claims

Motorsteuerungsvorrichtung (65, 66) geeignet für eine Steuerung einer Erregung eines bürstenlosen Motors (80) für eine elektrische Servolenkungsvorrichtung (1), welche einen Lenkbetrieb unterstützt, wobei der eine bürstenlose Motor (80) einen Stator (30), welcher eine Mehrzahl von Spulensätzen (801, 802) jeweils für eine Mehrzahl von Systemen hat, und einen Rotor (40) aufweist, welcher einen Ferritmagneten (43) hat, wobei die Motorsteuerungsvorrichtung (65, 66) aufweist: eine Mehrzahl von Invertern (601, 602) jeweils für die Systeme, von denen ein jeder einem Spulensatz (801, 802) eines jeweiligen Systems entspricht und einen Wechselstrom an den Spulensatz (801, 802) des jeweiligen Systems leitet; eine Strombefehlswertberechnungsvorrichtung (15, 151, 152), welche einen dq-Achsen-Strombefehlswert für die Erregung von den Spulensätzen (801, 802) des einen bürstenlosen Motors (80) berechnet; eine Temperaturschätzungsvorrichtung (74), welche eine Temperatur des einen Ferritmagneten (16) des einen bürstenlosen Motors (80) schätzt; und eine Temperaturzunahmesteuerungsvorrichtung (75, 76), welche einen Temperaturzunahme-dq-Achsen-Strombefehlswert berechnet, welcher zu dem dq-Achsen-Strombefehlswert addiert werden soll, zum Leiten eines Temperaturzunahmestroms in die einen Spulensätze (801, 802) des einen bürstenlosen Motors (80), wenn eine geschätzte Temperatur geringer ist als ein vorherbestimmter Wert, wobei: die Temperaturzunahmesteuerungsvorrichtung (75, 76) den Temperaturzunahme-dq-Achsen-Strombefehlswert derart einstellt, dass eine q-Achsen-Summe des Temperaturzunahmestroms in all den Systemen Null wird.
Motorsteuerungsvorrichtung (65, 66) gemäß Anspruch 1, wobei: die Temperaturzunahmesteuerungsvorrichtung (75, 76) den Temperaturzunahme-dq-Achsen-Strombefehlswert derart einstellt, dass eine jede einer d-Achsen-Summe und einer q-Achsen-Summe des Temperaturzunahmestroms in all den Systemen Null wird.
Motorsteuerungsvorrichtung (65, 66) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, mit weiterhin: einer Maximalstrombegrenzungsvorrichtung (16, 161, 162), welche den dq-Achsen-Strombefehlswert steuert, wobei: die Maximalstrombegrenzungsvorrichtung (16, 161, 162) einen Maximalstromgrenzwert des dq-Achsen-Strombefehlswerts verringert, wenn die von der Temperaturschätzungsvorrichtung (74) geschätzte Temperatur reduziert ist.
Motorsteuerungsvorrichtung (65, 66) gemäß Anspruch1, mit weiterhin: einer Fehlererfassungsvorrichtung (711, 712), welche einen Fehler in einem der Inverter (601, 602) und der Spulensätze (801, 802) erfasst, wobei: wenn der Fehler eines Inverters (601, 602) oder eines entsprechenden Spulensatzes (801, 802) in einem der Systeme durch die Fehlererfassungsvorrichtung (711, 712) erfasst wird, die Motorsteuerungsvorrichtung (65, 66) eine Ausgabe von dem Inverter (601, 602) in einem Fehlersystem stoppt und eine Ausgabe von einem Inverter (601, 602) in einem normalen System dazu ansteuert, ein Bremsdrehmoment, welches in dem Fehlersystem erzeugt wird, zu kompensieren.
Motorsteuerungsvorrichtung (65, 66) gemäß Anspruch 4, mit weiterhin: einer Maximalstrombegrenzungsvorrichtung (161, 162), welche den dq-Achsen-Strombefehlswert für jeden der Spulensätze (801, 802) in einem jeweiligen System steuert, wobei: wenn der Fehler eines Spulensatzes (801, 802) oder eines Inverters (601, 602) in einem der Systeme von der Fehlererfassungsvorrichtung (711, 712) erfasst wird, die Maximalstrombegrenzungsvorrichtung (161, 162) einen Maximalstromgrenzwert des dq-Achsen-Strombefehlswert in dem normalen System erhöht, wenn die von der Temperaturschätzungsvorrichtung (74) geschätzte Temperatur erhöht ist.