电动助力转向系统的制作方法

专利名称：电动助力转向系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动助力转向系统。
背景技术：
在现有技术中，电动助力转向系统(EPS)控制电动机，使得转向助力具有基于车辆行驶情况的辅助特性。例如，控制电动机的方法包括弱磁控制。弱磁控制只在车速低于预定值时执行，而在车速高于或等于预定值时不执行(例如，参见日本专利申请公开第2008-068769号(JP-A-2008-068769 ))。通过这样做，使电动机特性的线性在车辆行驶期间被维持为抵抗转向，并且可以根据命令值获得电动机输出。因此，行驶期间的转向感得到了改进。另一方面，弱磁控制在车辆停止或者车辆低速行驶时工作，因此，可以获得所需要的转矩，所以，可以确保合适的助力。在另一相关技术中，例如，转向系统的从车辆的方向盘到转向轮的不同部分处布置有两个具有不同输出特性的电动机，并且在车辆的行驶情况的基础上单独地控制每个电动机，从而，例如，在高速行驶期间只辅助低功率电动机的转向，而在相对低速行驶期间只辅助高功率电动机的转向(例如，参见日本专利申请公开第2005-247214号(JP-A-2005-247214))。通过这样做，可以在车辆的行驶情况的基础上轻易地控制转向助力。然而，如在上述相关示例的情况下，当单个电动机的输出特性在车辆的行驶情况的基础上频繁变化时，由于急剧的转矩变化所引起的电动机的发热和振动，部件性能可能退化，从而导致系统的可靠性降低，并且，在一些情况下，转向感可能减弱。此外，因为对单个电动机进行控制，所以存在如下问题:当由于电源线路的断裂、驱动电路的接触故障等而在电动机的任一相位(U、V和W相位中的任一个)中出现弱的通电时,应该立刻停止系统。另一方面，当转向系统的从车辆的方向盘到转向轮的不同的部分处布置有具有不同输出特性的两个电动机时，安装这两个电动机的部分是不同的，所以转向感可能包括在这两个电动机之间转换时的陌生感。除了上述情况以外，需要用于安装这两个电动机的空间，所以问题是降低了安装的灵活性。因此，以上几点仍然有改进的空间。

发明内容
本发明提供了一种维持系统的可靠性以及根据车辆的行驶情况来给予合适的转向感的电动助力转向系统。本发明的一方面涉及电动助力转向系统。电动助力转向系统包括:向转向系统施加助力并且具有生成助力的电动机的转向力辅助设备；驱动电动机的电动机驱动电路；以及控制电动机驱动电路的控制单元，其中，电动机包括具有磁体的转子和具有齿的定子，围绕每个齿绕有线圈，转向力辅助设备包括至少两个独立的由电动机驱动电路和控制单元构成的组，电动机具有在定子上的具有相同极性和不同电动机特性的线圈，线圈的数量等于由电动机驱动电路和控制单元构成的组的数量，并且线圈分别连接至不同的由电动机驱动电路和控制单元构成的组。根据上述配置，可以通过相同数量的独立的由电动机驱动电路和控制单元构成的组来分别控制被设置用于电动机的定子并且具有相同极性和不同特性的至少两个线圈。因此，可以保持系统的可靠性，并且可以获得与车辆的行驶情况相对应的合适的转向感。在上述方面中，电动机特性可以是高速/低转矩特性以及低速/高转矩特性。根据上述配置，可以将电动机特性设为高速/低转矩特性或者低速/高转矩特性。因此，可以响应于车辆的行驶情况根据电动机特性控制每个电动机。所以可以获得合适的转向感。也就是说，当车速是中速或高速并且需要电动机的高转动次数时(例如，在紧急转向时)，根据高速/低转矩特性控制电动机；然而，当车速是低速或者车辆停止并且需要大的输出转矩时(例如，在固定转向时)，可以根据低速/高转矩特性控制电动机。在上述方面中，电动机可以被形成为使得围绕定子的每个齿绕有具有低速/高转矩特性的线圈，而在电动机的转子与具有低速/高转矩特性的线圈之间，围绕定子的每个齿绕有具有高速/低转矩特性的线圈。根据上述配置，具有低速/高转矩特性的线圈绕在齿的远离转子的一侧的具有高刚性的部分处，所以，即使在根据低速/高转矩特性通过电动机线圈生成大的输出转矩时，也可以抑制电动机生成的噪声和振动。在上述方面中，当仅电动机的一个线圈通电时，对应于电动机的线圈中的另一个线圈的控制单元可以断开电动机的线圈中的另一个线圈的三个相位。根据上述配置，没有再生电流流经三个相位被断开的电动机线圈，所以再生制动不工作，并且可以防止由于再生制动引起的转向感的减弱。本发明另一方面涉及电动助力转向系统。电动助力转向系统包括:向转向系统施加助力并且具有生成助力的电动机的转向力辅助设备；驱动电动机的电动机驱动电路；以及控制电动机驱动电路的控制单元，其中，电动机包括具有磁体的转子和具有齿的定子，围绕每个齿绕有线圈，转向力辅助设备包括至少两个独立的由电动机、电动机驱动电路和控制单元构成的组，至少两个电动机分别具有在定子上的具有相同极性和不同电动机特性的线圈，线圈的数量等于由电动机、电动机驱动电路和控制单元构成的组的数量，并且至少两个电动机具有共同的转子。根据本发明的上述方面，可以提供一种维持系统的可靠性并且基于车辆的行驶情况来给予合适的转向感的电动助力转向系统。


下面将参照附图来描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的附图标记表示相同的元件，并且其中:图1是电动助力转向系统(EPS)的示意性配置图；图2是电动机的示意性配置图；图3A和图3B是分别示出了系统特性的曲线图；图4是示出了 EPS的电气配置的框图；图5是输电线断开-接通部分的配置图6是示出了 CPU的功能配置的框图；图7是第一线路系统异常确定单元的配置图；图8是第二线路系统异常确定单元的配置图；图9是示出了检测第一线路系统的弱通电相位的过程的流程图；图10是示出了检测第二线路系统的弱通电相位的过程的流程图；图11是示出了确定第一线路系统特征控制模式或第二线路系统特征控制模式的过程的流程图；以及图12是示出了第一线路输电线断开-接通部分和/或第二线路输电线断开-接通部分的过程的流程图。
具体实施例方式下文中，将参照附图描述根据本发明的具体实施方式
的柱型电动助力转向系统(下文中称为EPS)。如图1所示，在根据本实施例的EPSl中，转向轴3通过齿条齿轮传动机构4耦接至齿条轴5。方向盘2固定至转向轴3。因此，由于转向操作而产生的转向轴3的旋转通过齿条齿轮传动机构4被转换为齿条轴5的往复直线运动。注意，根据本实施例的转向轴3通过耦接柱轴3a、中间轴3b和齿轮轴3c来形成。因此，由于转向轴3的旋转而产生的齿条轴5的往复直线运动通过耦接至齿条轴5的两个端部的连结杆6被传递给转向节(未示出)，从而改变转向轮7的转动角。此外，EPSl包括EPS致动器10和E⑶11。EPS致动器10用作转向力辅助设备，并且向转向系统施加用于辅助转向操作的助力。ECUll控制EPS致动器10的操作。根据本实施例的EPS致动器10是柱型EPS致动器。作为EPS致动器10的驱动源的电动机12通过减速机构13可驱动地耦接至柱轴3a。EPS致动器10使用减速机构13来降低电动机12的旋转速度，并且将旋转传递给柱轴3a。通过这样做，EPS致动器10将电动机转矩作为助力施加给转向系统。转矩传感器14、车速传感器15和电动机旋转角传感器33连接至E⑶11。E⑶11在从这些传感器输出的信号的基础上检测转向转矩τ、车速V和电动机旋转角Θ。例如，根据本实施例的转矩传感器14是其中扭杆弹簧(未示出)的两个端部处设置有一对分解器的双分解器型转矩传感器。此外，ECUll在这些检测到的状态量的基础上计算目标助力，并且通过向电动机12提供驱动电力来控制EPS致动器10的操作，也就是施加给转向系统的助力。接下来，将描述根据本实施例的EPSl的电气配置(电动机，电力系统)。如图2所示，根据本实施例的电动机12被形成为使得围绕共同的定子22绕有作为独立的两个线路的第一线路电动机线圈21Α和第二线路电动机线圈21Β。具体地，围绕定子22的具有相应的相位(U、V和W)的齿23 (23u、23v和23w)分别绕有第一线路电动机线圈21A (21ua、21va和21wa)和第二线路电动机线圈21B (21ub、21vb和21wb)。而且这些齿23 (23u、23v和23w)内部径向地设置有转子24。转子24被可旋转地支承。也就是说，根据本实施例的电动机12包括这两个线路、也就是第一线路电动机线圈21A和第二线路电动机线圈21B共同的定子22和转子24。转子24在通过如上所述围绕齿23 (23u、23v和23w)的第一线路电动机线圈21A或者第二线路电动机线圈21B所生成的磁动势的基础上旋转。根据本实施例的ECUll被配置成向这些第一线路电动机线圈21A和第二线路电动机线圈21B彼此独立地提供驱动电力，从而控制电动机转矩。第一线路电动机线圈21A和控制信号输出单元31 (稍后描述)提供图3A所示的第一线路系统特性。第一线路系统特性是如曲线图所示的低速/高转矩模式，其中，横坐标轴表示电动机转矩，而纵坐标轴表示电动机的转动次数。通过这样做，可以使电动机12在低速/高转矩模式下运行。此外，第二线路电动机线圈21B和控制信号输出单元31 (稍后描述)提供图3B所示的第二线路系统特性。类似地，第二线路系统特性是高速/低转矩模式，其中，横坐标轴表示电动机转矩，而纵坐标轴表示电动机的转动次数。通过这样做，可以使电动机12在高速/低转矩模式下运行。注意，第一线路系统特性和第二线路系统特性之间的相互关系可以用Tl彡T2以及NI < N2表示，其中，在第一线路系统特性中，最大输出转矩是Tl，电动机的最大转动次数是NI，而在第二线路系统特性中，最大输出转矩是T2，电动机的最大转动次数是N2。那么，在车速是低速或者车辆停止的同时需要大的输出转矩(例如，固定转向)时，第一线路系统特性有效；然而，在车速是中速或者高速的同时需要电动机的大的转动次数(例如，紧急转向)时，第二线路系统特性有效。此外，如图2所示，输出高转矩的第一线路电动机线圈21A每个绕在每个齿23(23u、23v和23w)的远离转子24的一侧。这是因为，每个齿23 (23u、23v和23w)的刚性在远离转子24的一侧高于靠近转子24的一侧，并且，因此，即使在第一线路电动机线圈21A生成大的输出转矩时仍可以抑制齿的振动，并且也可以抑制由电动机生成的噪声和振动。注意，需要粗的电动机线圈以生成大的输出转矩，并且在远离转子24的一侧，围绕齿23 (23u、23v和23w)中相应的一个绕有第一线路电动机线圈21A中的每个，所以也可以改进装配时的可加工性。

接下来，如图4所示，根据本实施例的E⑶11包括第一线路电动机驱动电路26A和第二线路电动机驱动电路26B。第一线路电动机驱动电路26A对应于第一线路电动机线圈2IA独立地设置。第二线路电动机驱动电路26B对应于第二线路电动机线圈2IB独立地设置。此外，E⑶11还包括第一预驱动电路47。第一预驱动电路47独立地将第一线路控制信号Smc_a和第二线路控制信号Smc_b分别输出给这些第一线路电动机驱动电路26A和第二线路电动机驱动电路26B。更具体地，第一线路电动机驱动电路26A通过第一线路输电线28A (28ua、28va和28wa)、第一线路输电线断开-接通单元(40、41和42)和第一线路输电线28AA (28uaa、28vaa和28waa)连接至第一线路电动机线圈21A。此外,第二线路电动机驱动电路26B通过第二线路输电线28B (28ub、28vb和28wb)、第二线路输电线断开-接通单元(43、44和45)和第二线路输电线28BB (28ubb、28vbb和28wbb)连接至第二线路电动机线圈21B。接下来，将描述第一线路输电线断开-接通单元(40、41和42)和第二线路输电线断开-接通单元(43、44和45)。第一线路输电线断开-接通单元(40、41和42)分别连接至第一线路输电线28A的三个相位(28ua、28va和28wa)。此外，第二线路输电线断开-接通单元(43、44和45)分别连接至第二线路输电线28B的三个相位(28ub、28vb和28wb)。更具体地，如图5所示，第一线路输电线断开-接通单元40由作为半导体开关元件的两个串联连接的MOS-FET形成。在其中一个MOS-FET是第一开关SWl而另一个MOS-FET是第二开关SW2的情况下，第一开关SWl和第二开关SW2中的每个的源极和漏极串联连接至第一线路输电线28A (28ua)，并且第二预驱动电路48 (参见图4)的第一线路输电线断开-接通输出信号PWM2_a连接至第一开关SWl的栅极和第二开关SW2的栅极。另一第一线路输电线断开-接通单元41和42也类似地形成。此外，第一开关SWl和第二开关SW2彼此串联连接，使得各自的寄生二极管的取向相反。因此，即使当第一开关SWl和第二开关SW2断开时，也可以防止电流流入电动机12中以及防止电流从电动机12流出。接下来，如图5所示，如在第一线路输电线断开-接通单元40的情况下，第二线路输电线断开-接通单元43由作为半导体开关元件的两个串联连接的MOS-FET形成。在其中一个MOS-FET是第一开关SWl而另一个MOS-FET是第二开关SW2的情况下，第一开关SWl和第二开关SW2中的每个的源极和漏极串联连接至第二线路输电线28B (28ub)，并且第二预驱动电路48 (参见图4)的第二线路输电线断开-接通输出信号PWM2_b连接至第一开关Sffl的栅极和第二开关SW2的栅极。另一第二线路输电线断开-接通单元44和45也类似地形成。CPU (控制单元)27通过第二预驱动电路48将第一线路输电线断开-接通输出信号PWM2_a输出给第一线路输电线断开-接通单兀40、41和42的第一开关SWl的栅极和第二开关SW2的栅极，并且通过第二预驱动电路48将第二线路输电线断开-接通输出信号PWM2_b输出给第二线路输电线断开-接通单元43、44和45的第一开关SWl的栅极和第二开关SW2的栅极。第一开关SWl和第二开关SW2每个在第一线路输电线断开-接通输出信号PWM2_a或者第二线路输电线断开-接通输出信号PWM2_b的接通信号周期内接通(源极和漏极导电)，而在断开信号周期内断开(源极和漏极中断)。在本实施例中，当设置图3A所示的第一线路系统特性(低速/高转矩模式)时，对所有的第一线路输电线断开-接通单元(40、41和42)进行接通/断开控制，并且，对所有的第二线路输电线断开-接通单元(43、44和45)进行断开控制。通过这样做，没有再生电流流经三个相位断开的第二线路电动机线圈21B，所以，再生制动不工作，并且可以防止由于再生制动而产生的转向感的减弱。此外，当设置图3B所示的第二线路系统特性(高速/低转矩模式)时，对所有的第二线路输电线断开-接通单元(43、44和45)进行接通/断开控制，并且，对所有的第一线路输电线断开-接通单元(40、41和42)进行断开控制。通过这样做，没有再生电流流经三个相位断开的第一线路电动机线圈21A，所以，再生制动不工作，并且可以防止由于再生制动而产生的转向感的减弱。注意，在本实施例中，公知的PWM逆变器被形成为使得一对串联连接的开关元件用作基本单元(臂)，然后，对应于各个相位的三个臂彼此并联，并且，公知的PWM逆变器用于第一线路电动机驱动电路26A和第二线路电动机驱动电路26B中的每个，并且，通过第一预驱动电路47从CPU27输出的第一线路控制信号Smc_a和第二线路控制信号Smc_b规定了各个相位的每个臂的占空比。根据本实施例的ECUll被配置成分别向彼此独立的、相应的第一线路电动机线圈21A和第二线路电动机线圈21B提供在这些第一线路控制信号Smc_a和第二线路控制信号Smc_b的基础上从第一线路电动机驱动电路26A和第二线路电动机驱动电路26B输出的驱动电力。接下来，将描述根据本实施例的EPSl的电气(控制系统)配置。如图6所示，根据本实施例的CPU27包括辅助控制单元30和控制信号输出单元31。辅助控制单元30生成基本命令Iq*,基本命令Iq*用于向电动机12提供电力，以生成对应于目标助力的电动机转矩。控制信号输出单元31通过第一预驱动电路47输出两个线路信号，也就是第一线路控制信号Smc_a和第二线路控制信号Smc_b。此外，如图6所示，CPU27包括异常检测单元50。当EPSl出现异常时，使用异常检测单元50来确定异常的模式。接着，CPU27包括控制线路确定单元53。控制线路确定单元53在第一线路X相位(X=U、V和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_a (稍后描述)、第二线路X相位(X=U、V和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_b (稍后描述)以及车速V的基础上确定使用第一线路系统特性还是第二线路系统特性。第一线路X相位(X=U、V和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_a和第二线路X相位(χ=υ、V和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_b从异常检测单元50输出。更具体地，在本实施例中，用作命令单元的辅助控制单元30在由转矩传感器14检测的转向转矩τ和由车速传感器15检测的车速V的基础上计算对应于目标助力的电流命令值。具体地，计算电流命令值以生成随着转向转矩τ增加或者随着车速V降低而更大的助力。然后，辅助控制单元30将基于转向转矩τ和车速V的电流命令值输出给控制信号输出单元31作为用于向电动机12提供电力的基本命令Iq*。另一方面，流经第一线路输电线28A的第一线路相位电流值Iu_a、Iv_a、和Iw_a、流经第二线路输电线28B的第二线路相位电流值Iu_b、Iv_b和Iw_b、电动机12的旋转角Θ以及从控制线路确定单元53输出的第一线路系统状态标记FLGl (稍后描述)和第二线路系统状态标记FLG2 (稍后描述)输入给控制信号输出单兀31。注意,分别通过第一线路电流传感器32A (32ua、32va和32wa)和第二线路电流传感器32B (32ub、32vb和32wb)来检测第一线路相位电流值Iu_a、Iv_a和Iw_a以及第二线路相位电流值Iu_b、Iv_b和Iw_b ;而通过共同的旋转角传感器33来检测电动机12的旋转角Θ。第一线路电流传感器32A(32ua、32va和32wa)设置在第一线路输电线28A中，而第二线路电流传感器32B (32ub、32vb和32wb)设置在第二线路输电线28B中。然后，控制信号输出单元31在从辅助控制单元30输出的这些状态量和基本命令Iq*的基础上执行电流反馈控制，从而通过第一预驱动电路47输出对应于第一线路电动机驱动电路26A的第一线路控制信号Smc_a和对应于第二线路电动机驱动电路26B的第二线路控制信号Smc_b。更具体地，控制信号输出单元31包括第一线路电流控制单元35A、第一线路PWM转换单元36A、第二线路电流控制单元35B和第二线路PWM转换单元36B。第一线路电流控制单元35A和第一线路PWM转换单元36A对应于第一线路电动机驱动电路26A、第一线路电动机线圈21A和第一线路输电线28A。第二线路电流控制单元35B和第二线路PWM转换单元36B对应于第二线路电动机驱动电路26B、第二线路电动机线圈2IB和第二线路输电线28B。此外，控制信号输出单元31将从辅助控制单元30输入的基本命令Iq*输入给第一线路电流控制单元35A和第二线路电流控制单元35B。然后，第一线路相位电流值Iu_a、Iv_a和Iw_a、电动机12的旋转角Θ以及从控制线路确定单元53输出的第一线路系统状态标记FLGl被输入给第一线路电流控制单元35A，并且第二线路相位电流值Iu_b、Iv_b和Iw_b、电动机12的旋转角Θ以及从控制线路确定单元53输出的第二线路系统状态标记FLG2被输入给第二线路电流控制单元35B。然后，第一线路电流控制单元35A和第二线路电流控制单元35B在输入的状态量的基础上各自独立地执行电流反馈控制。具体地，当从控制线路确定单元53输入的第一线路系统状态标记FLGl为“I” (执行辅助控制)时，第一线路电流控制单元35A根据电动机12的旋转角Θ将相应的第一线路相位电流值Iu_a、Iv_a和Iw_a转换为d轴电流值Id和q轴电流值Iq (d/q转换)。当从控制线路确定单元53输入的第二线路系统状态标记FLG2为“I”(执行辅助控制)时，第二线路电流控制单元35B根据电动机12的旋转角Θ将相应的第二线路相位电流值Iu_b、Iv_b和Iw_b转换为d轴电流值Id和q轴电流值Iq (d/q转换)。此外，q轴电流命令值Iq*作为q轴电流命令值(d轴电流命令值为“ I ”)被输入。然后，第一线路电流控制单元35A将通过对d/q坐标系统执行电流反馈控制而获得的d轴电压命令值和q轴电压命令值映射成三相交流电坐标(d/q反相)以计算第一线路相位电压命令值Vu*_a、Vv_a*和Vw_a*。第二线路电流控制单元35B将通过对d/q坐标系统执行电流反馈控制而获得的d轴电压命令值和q轴电压命令值映射成三相交流电坐标(d/q反相)以计算第二线路相位电压命令值Vu_b*、Vv_b*和Vw_b*。然后，第一线路PWM转换单元36A被配置成在从第一线路电流控制单元35A输入的第一线路相位电压命令值Vu*_a、Vv_a*和Vw_a*的基础上通过第一预驱动电路47将第一线路控制信号Smc_a输出给第一线路电动机驱动电路26A，第二线路PWM转换单元36B被配置成在从第二线路电流控制单元35B输入的第二线路相位电压命令值Vu_b*、Vv_b*和Vw_b*的基础上通过第一预驱动电路47将第二线路控制信号Smc_b输出给第二线路电动机驱动电路26B。然而，当第一线路系统状态标记FLGl和第二线路系统状态标记FLG2中的至少任一个为“O”时，不执行辅助控制。接下来，将参照图7至图10详细描述异常检测单元50的配置。首先，第一线路相位电流值Iu_a、Iv_a和Iw_a、第二线路相位电流值Iu_b、Iv_b和Iw_b和电动机12的旋转角速度ω、第一线路负荷(duty)命令值a x_a、第二线路负荷命令值a x_b等被输入给异常检测单元50。然后，异常检测单元50例如在这些状态量的基础上检测电动机12的电力供应系统的异常，具体地，检测由于相应的输电线(包括电动机线圈)的断裂、电动机驱动电路的接触不良等导致的过电流的出现和弱通电相位的出现。异常检测单元50由图7所示的第一线路异常确定单元50_a和图8所示的第二线路异常确定单元50_b形成。第一线路异常确定单元50_a由X_a相位通电异常确定单元50_a和X_a相位正常/异常通电确定存储单元52_a形成。X_a相位通电异常确定单元51_a确定第一线路的X_a相位(X=U、V或者W)中是否有通电异常。X_a相位正常/异常通电确定存储单元52_a存储由X_a相位通电异常确定单元51_a确定的X_a相位正常/异常通电确定结果。例如，在X_a相位正常/异常通电确定存储单元52_a中，第一线路U相位正常/异常通电确定状态标记Stmu_a的细节存储在IOOa的内存地址处(当状态标记Stmu_a为“O”时，表明第一线路U相位通电正常；当状态标记Stmu_a为“I”时，表明第一线路U相位通电异常)。类似地，第一线路V相位正常/异常通电确定状态标记Stmv_a的细节存储在IOla的内存地址处，而第一线路W相位正常/异常通电确定状态标记Stmw_a的细节存储在102a的内存地址处。然后，存储在X_a相位正常/异常通电确定存储单元52_a中的Stmx_a的状态被输出给控制线路确定单元53。此外，第二线路异常确定单元50_b由X_b相位通电异常确定单元51_b和X_b相位正常/异常通电确定存储单元52_b形成。X_b相位通电异常确定单元51_b确定第二线路的X_b相位(X=U、V或者W)中是否有通电异常。乂_13相位正常/异常通电确定存储单元52_b存储由X_b相位通电异常确定单元51_b确定的X_b相位正常/异常通电确定结果。在X_b相位正常/异常通电确定存储单元52_b中，第二线路U相位正常/异常通电确定状态标记Stmu_b的细节存储在IOOb的内存地址处(当状态标记Stmu_b为“O”时，表明第二线路U相位通电正常 ；当状态标记Stmu_b为“I”时，表明第二线路U相位通电异常)。类似地，第二线路V相位正常/异常通电确定状态标记Stmv_b的细节存储在IOlb的内存地址处，而第二线路W相位正常/异常通电确定状态标记Stmw_b的细节存储在102b的内存地址处。然后，存储在X_b相位正常/异常通电确定存储单元52_b中的Stmx_b的状态被输出给控制线路确定单元53。接下来，将参照图9描述由第一线路异常确定单元50_a的X_a相位通电异常确定单元51_a执行的X_a弱通电确定方法。例如，当X_a相位的相位电流值Ix_a小于或者等于预定电流值Ith ( |lx_a ( Ith)并且旋转角速度ω落入断裂确定目标范围(| ω | ( ω0)内时，在对应于相位的负荷命令值a x_a是否持续地落在预定电流值Ith和与限定确定目标范围的预定旋转角速度ω O相对应的预定范围(a LO彡a x_a彡αΗΙ)以外的基础上，检测弱通电相位的出现。注意,在这种情况下,将作为X_a相位电流值Ix_a的阈值的预定电流值Ith设为接近于“O”的值，并且将作为旋转角速度ω的阈值的预定旋转角速度ωΟ设为对应于电动机的基本速度(最大转动次数)的值。然后，将用于负荷命令值ax_a的负荷阈值(aLO和a HI)分别设为小于在正常控制中能够达到负荷命令值a x_a的下限值的值以及大于在正常控制中能够达到负荷命令值01_&的上限值的值。也就是说，如图9所示的流程图所示，X_a相位通电异常确定单元5 l_a确定检测到的X_a相位电流值Ix_a (绝对值)是否小于或者等于预定电流值Ith (步骤101),并且，当检测到的X_a相位电流值Ix_a (绝对值)小于或者等于预定电流值Ith时(| Ix_a| ( Ith,步骤101中为是)，接着确定旋转角速度ω (绝对值)是否小于或者等于预定旋转角速度ωΟ(步骤102)。然后，当旋转角速度ω低于或者等于预定旋转角速度ωΟ时(|ω| < ωΟ，步骤102)，确定负荷命令值ax_a是否落入预定范围内(aLCX a x_a彡αΗΙ)(步骤103)，并且，当负荷命令值ax_a落到预定范围外时(步骤103中为否)，确定X相位中存在弱通电，然后在乂_曰相位正常/异常通电确定存储单元52_a中写入“I”(X_a相位弱通电，Stmx_a=l，步骤104)。
然后，当相位电流值Ix_a大于预定电流值Ith时(I Ix_a| > Ith,步骤101中为否)，当旋转角速度ω高于预定旋转角速度ωΟ时(I ω I > ωΟ，步骤102中为否)或者当负荷命令值ax_a落入预定范围内时(aLO彡a x_a彡a HI，步骤103中为是)，X_a相位通电异常确定单元51_a确定X_a相位正常，并且在X_a相位正常/异常通电确定存储单元52_a中写入“O”(X_a相位正常，Stmx_a=0，步骤105)。也就是说，当X_a相位(U、V和W相位中的任一个)中存在弱通电(线路的断裂)时，相应的相位的X_a相位电流值Ix_a为“O”。此处，当X_a相位的相位电流值Ix_a为“O”或者“接近于O的值”时，除了这样出现线路的断裂以外，还可能出现下面的两种情况。也就是说，可能存在电动机的旋转角速度ω达到基本速度(最大转动次数)的情况以及电流命令本身基本上为“O”的情况。考虑到这些要点，在本实施例中，首先，将待确定的X_a相位的相位电流值Ix_a与预定电流值Ith进行比较，从而确定相位电流值Ix_a是否为“O”。然后，确定除了线路的断裂以外，是否要适用于上述两种情况，其中，相位电流值Ix_a是“0”或者“接近于O的值”。当不适用于上述两种情况时，确定X_a相位中存在线路的断裂。也就是说，在虽然旋转角速度ω (基本速度)没有慢到使相位电流值Ix_a低于或者等于接近于“O”的预定电流值Ith，但是输出了极端的负荷命令值a x_a的情况下，可以确定X_a相位中存在弱通电。然后，在本实施例中，第一线路异常确定单元50_&对于各个X_a相位执行上述确定以确定弱通电相位。尽管为了描述方便而从图9所示的流程图中省略了上述确定，但是在供电电压高于或者等于驱动电动机12所需的规定电压的情况下仍执行上述确定。然后，在预定步骤104中确定存在弱通电的状态是否会持续预定的一段时间或者更长时间的基础上，进行关于异常检测的最终确定。

接下来，将参照图10描述由第二线路异常确定单元50_b的X_b相位通电异常确定单元51_b执行的X_b弱通电确定方法。例如，当X_b相位的相位电流值Ix_b小于或者等于预定电流值Ith (|lx_b < Ith)并且旋转角速度ω落入断裂确定目标范围内(I ω I ( ωΟ)时,在对应于相位的负荷命令值a x_b是否持续地落到预定电流值Ith以及与限定确定目标范围的预定旋转角速度ω O相对应的预定范围(a LO彡a x_b彡αΗΙ)以外的基础上检测弱通电相位的出现。注意，在这种情况下，将作为X_b相位电流值Ix_b的阈值的预定电流值Ith设为接近于“O”的值，并且将作为旋转角速度ω的阈值的预定旋转角速度ωΟ设为对应于电动机的基本速度(最大转动次数)的值。然后，将用于负荷命令值a x_b的负荷阈值(a LO和a HI)分别设为小于在正常控制中能够达到负荷命令值a x_b的下限值的值以及大于在正常控制中能够达到负荷命令值ax_b的上限值的值。也就是说，如图10所示的流程图所示，X_b相位通电异常确定单元51_b确定检测到的X_b相位电流值Ix_b (绝对值)是否小于或者等于预定电流值Ith (步骤201),并且，当检测到的X_b相位电流值Ix_b (绝对值)小于或者等于预定电流值Ith时(I Ix_b I ( Ith,步骤201中为是)，接着确定旋转角速度ω (绝对值)是否低于或者等于预定旋转角速度ωΟ (步骤 202)。然后，当旋转角速度ω低于或者等于预定旋转角速度ωΟ时(|ω|彡ωΟ，步骤202)，确定负荷命令值ax_b是否落入预定范围内(aLO彡a x_b彡αΗΙ)(步骤203)，并且，当负荷命令值a x_b落到预定范围外时(步骤203中为否)，确定X相位中存在弱通电，然后在X_b相位正常/异常通电确定存储单元52_b中写入“I” (X_b相位弱通电，Stmx_b=l，步骤204)。然后，当相位电流值Ix_b大于预定电流值Ith时(I Ix_b I > Ith,步骤201中为否)，当旋转角速度ω高于预定旋转角速度ωΟ时(I ω I > ωΟ，步骤202中为否)或者当负荷命令值a x_b落入预定范围内时(a LO彡a x_b彡a HI，步骤203中为是)，X_b相位通电异常确定单元51_b确定X_b相位正常，并且在X_b相位正常/异常通电确定存储单元52_b中写入“O” (X_b相位正常，Stmx_b=0，步骤205)。也就是说，当X_b相位(U、V和W相位中的任一个)中存在弱通电(线路的断裂)时，相应的相位的X_b相位电流值Ix_b为“O”。此处，当X_b相位的相位电流值Ix_b为“O”或者“接近于O的值”时，除了这样出现线路的断裂以外，还可能出现下面的两种情况。也就是说，可能存在电动机的旋转角速度ω达到基本速度(最大转动次数)的情况以及电流命令本身基本上为“O”的情况。考虑到这些要点，在本实施例中，首先，将待确定的X_b相位的相位电流值Ix_b与预定电流值Ith进行比较，从而确定相位电流值Ix_b是否为“O”。然后，确定除了线路的断裂以外，是否要适用于上述两种情况，其中，相位电流值^_13是“0”或者“接近于O的值”。当不适用于上述两种 情况时，确定在x_b相位中存在线路的断裂。也就是说，在虽然旋转角速度ω (基本速度)没有慢到使相位电流值Ix_b低于或者等于接近于“O”的预定电流值Ith，但输出了极端的负荷命令值ax_b的情况下，可以确定x_b相位中存在弱通电。然后，在本实施例中，第一线路异常确定单元50_b对于各个X_b相位执行上述确定以确定弱通电相位。尽管为了描述方便而从图10所示的流程图中省略了上述确定，但是在供电电压高于或者等于驱动电动机12所需的规定电压的情况下仍执行上述确定。然后，在预定步骤204中确定存在弱通电的状态是否会持续预定的一段时间或者更长时间的基础上，进行关于异常检测的最终确定。在本实施例中，ECUlI在由异常检测单元50进行的异常确定的结果的基础上改变电动机12的控制模式。具体地，异常检测单元50将上述异常确定一包括弱通电检测一的结果输出给控制线路确定单元53作为第一线路X相位(X=U、V和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_a和第二线路X相位(χ=υ、ν和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_b。控制线路确定单元53在第一线路X相位(X=U、V和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_a、第二线路X相位(X=U、V和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_b和独立地输入的车速V的基础上改变电动机12的控制模式。更具体地，控制模式包括“第一线路系统辅助控制模式”、“第二线路系统辅助控制模式”和“辅助停止模式”。在“第一线路系统辅助控制模式”下，使用第一线路系统进行辅助控制，同时第二线路电动机的三个相位断开。在“第二线路系统辅助控制模式”下，使用第二线路系统进行辅助控制，同时第一线路电动机的三个相位断开。在“辅助停止模式”下，第一线路电动机的三个相位和第二线路电动机的三个相位断开。此外，具体地，当从异常检测单元50输出的第一线路X相位(X=U、V和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_a和第二线路X相位(X=U、V和W)正常/异常通电确定状态标记Stmx_b正常时，控制线路确定单元53将车速V与预定车速VO进行比较。然后，当车速V低于或者等于预定车速W时(低车速)，设置“第一线路系统辅助控制模式”以使用第一线路系统来进行辅助控制并且断开第二线路电动机的三个相位。此外，当车速V高于预定车速VO时(中等车速或者高车速)，设置“第二线路系统辅助控制模式”以使用第二线路系统来进行辅助控制并且断开第一线路电动机的三个相位。然后，当第一线路系统和第二线路系统中的任一个异常时，通过剩余的正常系统继续辅助控制；然而，当两个系统都异常时，设置“辅助停止模式”以断开第一线路电动机和第二线路电动机中的每个的三个相位。将参照图11所示的流程图详细描述由控制线路确定单元53执行以在三个控制模式之间转换的处理。控制线路确定单元53最初载入车速V、第一线路X相位正常/异常通电确定状态标记Stmx_a以及第二线路X相位正常/异常通电确定状态标记Stmx_b(步骤301)。接着，确定是否存在任一个第一线路X相位正常/异常通电确定状态标记Stmx_a为“I”(步骤
302)。之后，当在步骤302中确定第一线路X相位中不存在弱通电时(步骤302中为否)，确定是否存在任一个第二线路X相位正常/异常通电确定状态标记Stmx_b为“I”(步骤
303)。然后，当在步骤303中确定第二线路X相位中不存在弱通电时(步骤303中为否)，确定车速是否低于或者等于预定车速VO (步骤304)。接着，当在步骤304中确定车速V高于预定车速VO时(步骤304中为否)，将第一线路电动机的三个相位断开(步骤305中FLGl=O),并且使用第二线路系统设置辅助控制(步骤306中FLG2=1)，这之后处理结束。或者，当在步骤304中确定车速V低于或者等于预定车速VO时(步骤304中为是)，将第二线路电动机的三个相位断开(步骤307中FLG2=0)，并且使用第一线路系统设置辅助控制(步骤308中FLGl=I),这之后处理结束。当在步骤303中确定第二线路X相位中存在弱通电时(步骤303中为是)，将第二线路电动机的三个相位断开(步骤307中FLG2=0)，并且使用第一线路系统设置辅助控制(步骤308中FLGl=I),这之后处理结束。当在步骤302中确定第一线路X相位中存在弱通电时(步骤302中为是)，确定是否存在任一个第二线路X相位正常/异常通电确定状态标记Stmx_b为“I”(步骤309)。接着，当在步骤309中确定第二线路X相位中不存在弱通电时(步骤309中为否)，将第一线路电动机的三个相位断开(步骤310中FLGl=O),并且使用第二线路系统设置辅助控制(步骤311中FLG2=1)，这之后处理结束。或者，当在步骤309中确定第二线路X相位中存在弱通电时(步骤309中为是)，将第一线路电动机的三个相位断开(步骤312中FLGl=O),并且将第二线路电动机的三个相位断开(步骤313中FLG2=0)，这之后处理结束。接下来，将参照图12所示的流程图详细描述第一线路系统状态标记FLG1、第二线路系统状态标记FLG2以及从图4所示的第二预驱动电路48输出的第一线路输电线断开-接通输出信号PWM2_a和第二线路输电线断开-接通输出信号PWM2_b之间的关系。
首先，确定第一线路系统状态标记FLGl是否为“I”(步骤401)。然后，当第一线路系统状态标记FLGl不为“I”时(步骤401中为否)，确定第二线路系统状态标记FLG2是否为“I”(步骤402)。然后，当第二线路系统状态标记FLG2不为“I”时(步骤402中为否)，将第一线路电动机和第二线路电动机两者的三个相位断开(在步骤403中，对PWM2_a进行断开控制，并且对PWM2_b进行断开控制)，这之后处理结束。当第二线路系统状态标记FLG2为“I”时(步骤402中为是)，将第一线路电动机的三个相位断开，并且使用第二线路系统设置辅助控制(在步骤404中，对PWM2_a进行断开控制，并且对PWM2_b进行接通/断开控制)，这之后处理结束。当第一线路系统状态标记FLGl为“I”时(步骤401中为是)，确定第二线路系统状态标记FLG2是否为“I”(步骤405)。然后，当第二线路系统状态标记FLG2不为“I”时(步骤405中为否)，使用第一线路系统设置辅助控制，并且将第二线路电动机的三个相位断开(在步骤406中，对PWM2_a进行接通/断开控制，并且对PWM2_b进行断开控制)，这之后处
理结束。当第二线路系统状态标记FLG2为“I”时(步骤405中为是)，将第一线路电动机和第二线路电动机两者的三个相位断开(在步骤403中，对PWM2_a进行断开控制，并且对PWM2_b进行断开控制)，这之后处理结束。根据本实施例，可以获得下面的功能和优点。转向力辅助设备包括两个独立的由电动机驱动电路和控制单元构成的组，并且电动机包括在定子的每个齿上的具有相同极性和不同电动机特性的两个线圈。也就是说，可以由两个独立的由电动机驱动电路和控制单元构成的组分别控制被设置用于电动机的定子并且具有相同极性和不同电动机特性的两个线圈，所以，在车辆的行驶情况的基础上选择电动机特性，也就是高速/低转矩特性和低速/高转矩特性，从而使得能够获得合适的转向感。此外，第一线路系统和第二线路系统分别由两个独立的由电动机驱动电路和控制单元构成的组形成，所以，EPS系统的可靠性没有恶化。此外，当在第一线路系统和第二线路系统中的任一个出现异常时，可以由剩余的正常的系统来进行转向。除上述以外，电动机在定子的每个齿上包括具有相同极性和不同电动机特性的两个线圈，所以，可以节省空间。此外，当由于供电线路的断裂、驱动电路的接触故障等而在电动机的任一个相位中出现弱通电时，转向可以继续。注意，可以对本实施例进行如下修改。在本实施例中，本发明的具体实施例是电动助力转向系统(EPS);作为替代，本发明的具体实施例可以是在除了 EPS以外的应用中所使用的电动机控制设备。在本实施例中，围绕定子的每个齿绕有具有低速/高转矩特性的线圈，而在电动机的转子与具有低速/高转矩特性的线圈之间，围绕定子的每个齿再绕有具有高速/低转矩特性的线圈；作为替代，也适用的是，围绕定子的每个齿绕有具有高速/低转矩特性的线圈，而在电动机的转子与具有高速/低转矩特性的线圈之间，围绕定子的每个齿再绕有具有低速/高转矩的线圈。在本实施例中，第一线路输电线断开-接通单元和第二线路输电线断开-接通单元中的每个由作为半导体开关元件的两个串联连接的MOS-FET形成。然而，当然，第一线路输电线断开-接通单元和第二线路输电线断开-接通单元中的每个也可以由单个继电器形成。在本实施例中，转向力辅助设备包括两个独立的由电动机驱动电路和控制单元构成的组；当然，作为替代，转向力辅助设备也可以包括三个或更多个独立的由电动机驱动电路和控制单元构成的组。
权利要求
1.一种电动助力转向系统,其特征在于包括: 转向力辅助设备，所述转向力辅助设备向转向系统施加助力并且具有生成所述助力的电动机(12)； 电动机驱动电路(26A、26B)，所述电动机驱动电路(26A、26B)驱动所述电动机；以及 控制单元(27 )，所述控制单元(27 )控制所述电动机驱动电路，其中， 所述电动机包括具有磁体的转子(24 )和具有齿的定子(22 )，围绕每个齿绕有线圈， 所述转向力辅助设备包括至少两个独立的由所述电动机驱动电路(26A、26B)和所述控制单元(27)构成的组， 所述电动机(12)具有在所述定子(22)上的具有相同极性和不同电动机特性的线圈，所述线圈的数量等于所述由电动机驱动电路(26A、26B)和控制单元(27)构成的组的数量，以及 所述线圈分别连接至不同的由电动机驱动电路(26A、26B)和控制单元(27)构成的组。
2.根据权利要求1所述的电动助力转向系统，其中，所述转向力辅助设备包括两个独立的由所述电动机驱动电路(26A、26B)和所述控制单元(27)构成的组。
3.根据权利要求2所述的电动助力转向系统，其中，所述电动机特性是高速/低转矩特性和低速/高转矩特性。
4.根据权利要求2或3所述的电动助力转向系统，其中，所述电动机(12)被形成为使得围绕所述定子(22)的每个齿绕有具有低速/高转矩特性的所述线圈，并且在所述电动机(12)的所述转子(24)与具有低速/高转矩特性的所述线圈之间围绕所述定子(22)的每个齿绕有具有高速/低转矩特性的所述线圈。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的电动助力转向系统，其中，当所述电动机(12)的所述线圈中仅一个线圈被通电时，对应于所述电动机(12)的所述线圈中的另一个线圈的所述控制单元(27)断开所述电动机(12)的所述线圈中的所述另一个线圈的三相。
6.—种电动助力转向系统,其特征在于包括: 转向力辅助设备，所述转向力辅助设备向转向系统施加助力并且具有生成所述助力的电动机(12)； 电动机驱动电路(26A、26B )，所述电动机驱动电路(26A、26B )驱动所述电动机(12 );以及 控制单元(27)，所述控制单元(27)控制所述电动机驱动电路(26A、26B)，其中， 所述电动机(12)包括具有磁体的转子(24)和具有齿的定子(22)，围绕每个齿绕有线圈， 所述转向力辅助设备包括至少两个独立的由所述电动机(12)、所述电动机驱动电路(26A、26B)和所述控制单元(27)构成的组， 所述至少两个电动机(12)分别具有在所述定子(22)上的具有相同极性和不同电动机特性的线圈，所述线圈的数量等于由电动机(12)、电动机驱动电路(26A、26B)和控制单元(27)构成的组的数量，以及 所述至少两个电动机(12 )具有共同的转子(24 )。
全文摘要
一种转向力辅助设备，包括电动机(12)，并且包括两个独立的由电动机驱动电路(26A、26B)和控制单元(11)构成的组，电动机(12)包括具有相同极性和不同电动机特性的线圈，围绕电动机(12)的定子的每个齿绕有线圈。电动机特性是高速/低转矩特性和低速/高转矩特性，并且可以在车辆的行驶情况的基础上进行选择。
文档编号B62D5/04GK103153757SQ201180049504
公开日2013年6月12日 申请日期2011年10月17日 优先权日2010年10月18日
发明者铃木浩 申请人:株式会社捷太格特