專利名稱：電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備和用于控制電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備和用于控制電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的方法，該 電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備設(shè)置有電動(dòng)機(jī)并對由駕駛員對駕駛員轉(zhuǎn)向盤執(zhí)行的轉(zhuǎn)動(dòng)操 作進(jìn)行輔助。
背景技術(shù)：
已經(jīng)使用了一種用于車輛的電動(dòng)車輛設(shè)備，其檢測施加到由駕駛員 轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)向盤(以下稱為"駕駛員轉(zhuǎn)向盤")的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩，并基于檢測 到的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生輔助轉(zhuǎn)矩。使用車載電池作為用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向 設(shè)備的電力供應(yīng)單元。還有一種電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，其設(shè)置有多個(gè)電池，以 即使在其中一個(gè)電池發(fā)生故障時(shí)，也允許電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備正常地工作。例
如，日本專利申請公報(bào)No. JP-2000-236626 (JP-A-2000-236626)描述了
一種電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，其設(shè)置有高壓電池和低壓12V電池作為用于驅(qū)動(dòng)電 動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的電動(dòng)機(jī)的電力供應(yīng)單元。當(dāng)來自高壓電池的電力供應(yīng)被切 斷時(shí)，電力從用作后備電力供應(yīng)單元的低壓電池供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)。
然而，當(dāng)電力從低壓電池供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)沒有以高速旋 轉(zhuǎn)?；隈{駛員轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)操作來設(shè)定需要由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的要求轉(zhuǎn)矩 (輔助轉(zhuǎn)矩)。如圖12所示，當(dāng)使用低壓電池時(shí)產(chǎn)生要求轉(zhuǎn)矩的情況下 的電動(dòng)機(jī)速度co2顯著低于當(dāng)使用高壓電池時(shí)產(chǎn)生要求轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)速度 wl。如果駕駛員逐漸地轉(zhuǎn)動(dòng)駕駛員轉(zhuǎn)向盤，則不會造成不便。然而，如 果駕駛員快速地轉(zhuǎn)動(dòng)駕駛員轉(zhuǎn)向盤，則電動(dòng)機(jī)速度不會準(zhǔn)確響應(yīng)于駕駛 員轉(zhuǎn)動(dòng)駕駛員轉(zhuǎn)向盤的速度，這對駕駛員轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)操作施加了阻 力。電動(dòng)機(jī)連接到使車輛的轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。因而，當(dāng)由于使 用低壓電池而不能使電動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，如果快速地轉(zhuǎn)動(dòng)駕駛員轉(zhuǎn)向 盤，則僅僅通過駕駛員施加到駕駛員轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向力來使轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向。即，電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備不能適當(dāng)?shù)剌o助駕駛員轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)操作。
例如，通過在低壓電池的輸出側(cè)設(shè)置升壓電路可以將這種不便減至 最小。然而，設(shè)置這樣的升壓電路會造成諸如成本提高之類的其它不 便，并需要形成用于升壓電路的空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種即使當(dāng)使用作為后備電力供應(yīng)單元的低壓電力供 應(yīng)單元供應(yīng)電力時(shí)也可以在無需提高成本和形成額外空間的情況下就適 當(dāng)?shù)剌o助轉(zhuǎn)向操作的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備。本發(fā)明還提供了一種用于控制這種 電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的方法。
本發(fā)明的第一方面涉及一種電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備。該電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備包括 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其響應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向操作使轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向；電動(dòng) 機(jī)，其裝配到所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并使用從電力供應(yīng)裝置供應(yīng)的電力旋轉(zhuǎn)， 以產(chǎn)生用于輔助所述轉(zhuǎn)向操作的力；以及電動(dòng)機(jī)控制單元，其基于執(zhí)行 所述駕駛員轉(zhuǎn)向盤的所述轉(zhuǎn)向操作的方式來控制所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。所 述電力供應(yīng)裝置包括并聯(lián)連接的至少兩個(gè)電力供應(yīng)單元，所述兩個(gè)電力 供應(yīng)單元是主電力供應(yīng)單元和副電力供應(yīng)單元，所述副電力供應(yīng)單元輸 出的電壓比從所述主電力供應(yīng)單元輸出的電壓低。所述電力供應(yīng)裝置被 構(gòu)造成電力從所述主電力供應(yīng)單元和所述副電力供應(yīng)單元中的一者供應(yīng) 到所述電動(dòng)機(jī)。所述電動(dòng)機(jī)控制單元包括矢量控制單元，其通過執(zhí)行由 兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系表示的矢量控制來控制所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，在所述 兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系中，所述電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向用作q軸，與所述電動(dòng) 機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向垂直的方向用作d軸；以及電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單元。當(dāng)電力 從所述副電力供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單元 將用作磁場減弱控制電流的d軸電流增大的量大于當(dāng)電力從所述主電力 供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)增大的量，從而抑制由于從所述電力供應(yīng) 裝置輸出的電壓降低而引起的電動(dòng)機(jī)速度的降低。
利用這樣構(gòu)成的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，電力通常從主電力供應(yīng)單元供應(yīng)到 電動(dòng)機(jī)。當(dāng)由于例如在主電力供應(yīng)單元中引起的故障而不能將電力的預(yù) 定量供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)時(shí)，電力從副電力供應(yīng)單元而不是從主電力供應(yīng)單元供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)控制單元包括矢量控制單元和電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單 元，并通過執(zhí)行由兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系(d-q坐標(biāo)系)表示的矢量控制、 使用矢量控制單元來控制電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電力從副電力供應(yīng)單元供應(yīng)
到電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單元將用作磁場減弱控制電流的d軸電流
增大的量大于當(dāng)電力從主電力供應(yīng)單元供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)時(shí)增大的量。
d軸電流沿著產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的方向和電動(dòng)機(jī)的永久磁體的磁場被減 弱的方向施加，并抑制由電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢。因而，當(dāng)電力 從副電力供應(yīng)單元供應(yīng)時(shí)，與電力從主電力供應(yīng)單元供應(yīng)的情況不同， 電動(dòng)機(jī)被控制為使得將優(yōu)先級賦予電動(dòng)機(jī)速度。結(jié)果，即使當(dāng)使用輸出 比從主電力供應(yīng)單元輸出的電壓低的電壓的副電力供應(yīng)單元來供應(yīng)電力 時(shí)，也可以抑制電動(dòng)機(jī)速度的降低。
在本發(fā)明的第一方面，所述副電力供應(yīng)單元的副電力輸出線可以設(shè) 置有開關(guān)單元和保護(hù)電路，所述開關(guān)單元允許或者切斷通過所述副電力 輸出線的電力供應(yīng)，所述保護(hù)電路設(shè)置在所述開關(guān)單元和所述副電力供 應(yīng)單元之間并防止所述副電力輸出線的電壓升高。
利用具有以上所述結(jié)構(gòu)的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，當(dāng)沒有使用副電力供應(yīng)單 元時(shí)，開關(guān)單元保持關(guān)斷，由此防止電流從主電力供應(yīng)單元流到副電力 供應(yīng)單元。當(dāng)開關(guān)單元接通，并且電力從副電力供應(yīng)單元供應(yīng)到電動(dòng)機(jī) 時(shí)，即使由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生再生電力，再生電力也被保護(hù)電路吸收。結(jié)果， 可以保護(hù)副電力供應(yīng)單元和供應(yīng)有來自副電力供應(yīng)單元的電力的其它電 氣負(fù)載。
所述主電力供應(yīng)單元可以包括具有第一 電壓的高壓電池和降低從所 述高壓電池輸出的所述第一電壓的降壓電路，并輸出通過降低所述第一 電壓獲得的電壓。所述副電力供應(yīng)單元可以包括具有第二電壓的低壓電 池，并輸出所述第二電壓，所述第二電壓低于從所述主電力供應(yīng)單元輸 出的、通過降低所述第一電壓獲得的所述電壓。電力可以從所述主電力 供應(yīng)單元和所述副電力供應(yīng)單元中的一者供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)。
利用具有以上所述結(jié)構(gòu)的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，當(dāng)從主電力供應(yīng)單元的高 壓電池供應(yīng)電力時(shí)，從高壓電池輸出的電壓(第一電壓)被降壓電路降低到合適地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電壓，并且輸出經(jīng)降低的電壓。因而，例如用 作用于混合動(dòng)力車輛的主電動(dòng)機(jī)(用于推動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī))的電力供應(yīng) 單元的高壓電池被用作電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的電力供應(yīng)單元。此外，在電壓被 降壓電路降低到以最佳的方式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電壓之后供應(yīng)電力。因而， 可以實(shí)現(xiàn)更高功率和更高性能的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備。
同時(shí)，因?yàn)楦彪娏?yīng)單元包括具有比從主電力供應(yīng)單元輸出的電 壓低的第二電壓的低壓電池，例如將用于通用12V電氣負(fù)載的電池用作 副電力供應(yīng)單元。電力從主電力供應(yīng)單元和副電力供應(yīng)單元中的一者供 應(yīng)到電動(dòng)機(jī)。當(dāng)從主電力供應(yīng)單元供應(yīng)電力時(shí)，將用作磁場減弱控制電 流的d軸電流增大的量大于當(dāng)從主電力供應(yīng)單元供應(yīng)電力時(shí)增大的量。 因而，電流沿著電動(dòng)機(jī)的永久磁體的磁場被減弱的方向流到線圈。因 而，即使當(dāng)從低壓電力供應(yīng)單元供應(yīng)電力時(shí)，也能抑制電動(dòng)機(jī)速度的降 低。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備可以包括電力供應(yīng)單元切換 控制單元，當(dāng)電力從所述主電力供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)，所述電 力供應(yīng)單元切換控制單元起動(dòng)所述主電力供應(yīng)單元的所述降壓電路的操 作，并關(guān)閉所述副電力供應(yīng)單元的所述開關(guān)單元，當(dāng)電力從所述副電力 供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)，所述電力供應(yīng)單元切換控制單元停止所 述主電力供應(yīng)單元的所述降壓電路的所述操作，并打開所述副電力供應(yīng) 單元的所述開關(guān)單元。
利用具有以上所述的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，因?yàn)楫?dāng)電力從主電力供 應(yīng)單元供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)時(shí)，電力供應(yīng)切換控制單元關(guān)斷副電力供應(yīng)單元的 開關(guān)單元，所以可以防止電流從主電力供應(yīng)單元流到副電力供應(yīng)單元。 當(dāng)電力從副電力供應(yīng)單元供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)時(shí)，停止主電力供應(yīng)單元的降壓 電路的操作，切斷從主電力供應(yīng)單元供應(yīng)的電力，并接通開關(guān)單元，由 此形成從副電力供應(yīng)單元延伸的電力供應(yīng)電路。在此情況下，因?yàn)橥Ｖ?降壓電路的操作，所以電流不會從主電力供應(yīng)單元供應(yīng)到副電力供應(yīng)單 元。此外，即使當(dāng)由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生再生電力時(shí)，再生電力也被設(shè)置在副電 力供應(yīng)單元的電力供應(yīng)線上的保護(hù)電路吸收。因而，可以保護(hù)低壓電池和供應(yīng)有來自低壓電池的電力的其它電氣負(fù)載。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備可以還包括供應(yīng)電壓檢測單 元，其檢測從所述電力供應(yīng)裝置輸出的電壓。所述電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單元 可以基于由所述供應(yīng)電壓檢測單元檢測到的所述電壓來控制用作所述磁
場減弱控制電流的d軸電流的供應(yīng)量。
利用具有以上所述的結(jié)構(gòu)的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，由電壓檢測單元檢測從 電力供應(yīng)裝置輸出的電壓，并且由電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單元基于檢測到的輸 出電壓來控制d軸電流的供應(yīng)量。因而，當(dāng)電力從輸出低壓的副電力供 應(yīng)單元供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)時(shí)，d軸電流的量自動(dòng)增大。因而，不必取決于例如 用來將電力供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)的電力供應(yīng)單元而改變磁場減弱控制，這便于 該控制的執(zhí)行。
根據(jù)本發(fā)明第一方面的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備可以還包括磁力減小防止單 元，其設(shè)定為防止所述電動(dòng)機(jī)的永久磁體的磁力減小的、用于所述d軸 電流的上限值。
如果施加過大的d軸電流，則電動(dòng)機(jī)的永久磁體的磁力減小。根據(jù) 本發(fā)明的第一方面，通過設(shè)定用于d軸電流的上限值來防止這種不便。 本發(fā)明的第二方面涉及一種用于控制電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的方法，所述電
動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其響應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向操作使轉(zhuǎn)向 車輪轉(zhuǎn)向；電動(dòng)機(jī)，其裝配到所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并使用從電力供應(yīng)裝置供 應(yīng)的電力旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生用于輔助所述轉(zhuǎn)向操作的力；以及電動(dòng)機(jī)控制單
元，其基于執(zhí)行所述駕駛員轉(zhuǎn)向盤的所述轉(zhuǎn)向操作的方式來控制所述電
動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。所述方法包括以下步驟將電力從至少兩個(gè)電力供應(yīng)單元 中的一者供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)，所述至少兩個(gè)電力供應(yīng)單元包括在所述電 力供應(yīng)裝置中，并聯(lián)連接，并且包括主電力供應(yīng)單元和副電力供應(yīng)單 元，所述副電力供應(yīng)單元輸出的電壓比從所述主電力供應(yīng)單元輸出的電 壓低；所述電動(dòng)機(jī)控制單元通過執(zhí)行由兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系表示的矢量
控制來控制所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，在所述兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中，所述
電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向用作q軸，與所述電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向垂直的方向用作d 軸；以及當(dāng)電力從所述副電力供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)控制單元將用作磁場減弱控制電流的d軸電流增大的量大于當(dāng)電力從 所述主電力供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)增大的量，從而抑制由于從所 述電力供應(yīng)裝置輸出的電壓降低而引起的電動(dòng)機(jī)速度的降低。


結(jié)合附圖，從以下對示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的前述和其它目 的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清楚，其中，相同或者相應(yīng)的部分由相同的附圖 標(biāo)記表示，其中
圖1是示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的整個(gè)結(jié)構(gòu)的 視圖2是示出輔助ECU的功能的功能框圖3是示出轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩與基本輔助力之間的關(guān)系的曲線圖。
圖4是示出電動(dòng)機(jī)的角速度與磁場減弱控制參數(shù)中的第一參數(shù)Cw
之間的關(guān)系的曲線圖5是示出電動(dòng)機(jī)的q軸命令電壓與磁場減弱控制參數(shù)中的第二參
數(shù)Cq之間的關(guān)系的曲線圖6是示出電動(dòng)機(jī)的q軸實(shí)際電流與磁場減弱控制參數(shù)中的第三參
數(shù)Ci之間的關(guān)系的曲線圖7是示出從電力供應(yīng)裝置輸出的電壓與校正系數(shù)Cv之間的關(guān)系的
曲線圖8是示出q軸電流校正計(jì)算例程的流程圖； 圖9是示出校正d軸目標(biāo)電流與校正系數(shù)a之間的關(guān)系的曲線圖； 圖10是示出電力供應(yīng)單元切換/磁場減弱校正控制例程的流程圖； 圖11是示出電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)速度與從電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的 曲線圖；并且
圖12是示出電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)速度與從電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系 的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
10以下，將參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備。圖1是 示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的視圖。
電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備主要包括響應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)動(dòng)操作使車輛 的轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)10;裝配到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)IO并產(chǎn)生用來輔助駕駛 員轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)操作的力(以下稱為"轉(zhuǎn)向操作輔助力")的電動(dòng)機(jī) 20;響應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)動(dòng)操作來控制電動(dòng)機(jī)20的運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng) 機(jī)控制單元30;以及將電力供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20和電動(dòng)機(jī)控制單元30的電
力供應(yīng)裝置70。
轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)IO包括轉(zhuǎn)向軸12，轉(zhuǎn)向軸12在其上端處連接到駕駛員轉(zhuǎn) 向盤11以與駕駛員轉(zhuǎn)向盤11 一起轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪13連接到轉(zhuǎn)向軸12的 下端以與轉(zhuǎn)向軸12—起轉(zhuǎn)動(dòng)。小齒輪13與形成在齒條14中的齒條齒嚙 合，由此形成齒條齒輪機(jī)構(gòu)。左前輪FW1和右前輪FW2經(jīng)由連桿(未 示出)和轉(zhuǎn)向節(jié)臂(未示出)連接到齒條14的各個(gè)端部，使得前輪FW1 和FW2能夠轉(zhuǎn)向。左前輪FW1和右前輪FW2根據(jù)齒條14的軸向運(yùn)動(dòng) 而順時(shí)針或者逆時(shí)針轉(zhuǎn)向，而齒條14的軸向運(yùn)動(dòng)是由轉(zhuǎn)向軸12繞轉(zhuǎn)向 軸12的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)引起的。
電動(dòng)機(jī)20用來輔助駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)動(dòng)操作，并裝配到齒條 14。電動(dòng)機(jī)20由三相同步永磁電動(dòng)機(jī)(無電刷電動(dòng)機(jī))形成。電動(dòng)機(jī)20 包括裝配在殼體內(nèi)的定子。在電動(dòng)機(jī)20中，三相電流(電樞電流)流經(jīng) 繞定子纏繞的線圈，由此產(chǎn)生三相旋轉(zhuǎn)磁場。永久磁體固定到轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn) 子基于三相電流的大小在三相旋轉(zhuǎn)磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
電動(dòng)機(jī)20的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)由滾珠絲桿機(jī)構(gòu)16連接到齒條14，使得動(dòng)力 動(dòng)從電動(dòng)機(jī)20傳遞到齒條14。電動(dòng)機(jī)20的轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)輔助左前輪FW1 和右前輪FW2的轉(zhuǎn)向操作。滾珠絲桿機(jī)構(gòu)16用作減速器和轉(zhuǎn)動(dòng)-直線運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn)換器。滾珠絲桿機(jī)構(gòu)16降低從電動(dòng)機(jī)20傳遞的轉(zhuǎn)速，將電動(dòng)機(jī)20 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，并將直線運(yùn)動(dòng)傳遞到齒條14。代替裝配到 齒條14，電動(dòng)機(jī)20可以裝配到轉(zhuǎn)向軸12。于是，電動(dòng)機(jī)20的旋轉(zhuǎn)可以 經(jīng)由減速器傳遞到轉(zhuǎn)向軸12，以驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向軸12，使得轉(zhuǎn)向軸12繞其軸 線轉(zhuǎn)動(dòng)。
ii接著，將描述控制電動(dòng)機(jī)20的運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)控制單元30。電動(dòng)機(jī)控
制單元30包括電子控制單元40 (以下稱為"輔助ECU40")，其主要 由包括CPU、 ROM、 RAM等的微計(jì)算機(jī)形成，并計(jì)算轉(zhuǎn)向操作輔助 量；作為用于電動(dòng)機(jī)20的驅(qū)動(dòng)電路的逆變器36;作為用來控制流到電動(dòng) 機(jī)20的電流的傳感器的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器31;車速傳感器32;轉(zhuǎn)角傳感 器33;電壓傳感器34;和電流傳感器37。
轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器31裝配到轉(zhuǎn)向軸12，并檢測響應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)向盤 ll的轉(zhuǎn)動(dòng)操作施加到轉(zhuǎn)向軸12的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T。轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T由正值或者負(fù) 值表示。當(dāng)為正值時(shí)，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T表示由駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 操作產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的大小。當(dāng)為負(fù)值時(shí)，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T表示由駕駛員轉(zhuǎn) 向盤11的逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)操作產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩的大小。代替裝配到轉(zhuǎn)向軸 12，轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器31可以裝配到齒條14以基于齒條14的軸向運(yùn)動(dòng)量 來檢測轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T。車速傳感器32檢測車速Vx，并輸出表示檢測到的 車速Vx的信號。
轉(zhuǎn)角傳感器33由結(jié)合在電動(dòng)機(jī)20內(nèi)的編碼器形成。隨著電動(dòng)機(jī)20 的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角傳感器33輸出相位相差tt/2的兩相脈沖串信號(tmin signal)和表示基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)位置的零相位脈沖串信號。來自轉(zhuǎn)角傳感器33 的檢測信號用來計(jì)算電動(dòng)機(jī)20的轉(zhuǎn)角0和角速度(o。電動(dòng)機(jī)20的轉(zhuǎn)角0 與駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向角成比例。因而，轉(zhuǎn)角0在本說明書中還用作 駕駛員轉(zhuǎn)向盤ll的轉(zhuǎn)向角度。
作為電動(dòng)機(jī)20的電動(dòng)機(jī)速度的角速度cj與駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向 角速度成比例。因而，角速度co在本說明書中用作駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn) 向角速度。代替使用從轉(zhuǎn)角傳感器33輸出的檢測信號，可以準(zhǔn)備檢測轉(zhuǎn) 向軸12的轉(zhuǎn)角或齒條14的軸向位置的傳感器，可以使用轉(zhuǎn)向軸12的轉(zhuǎn) 角或齒條14的運(yùn)動(dòng)量作為駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)角，并且可以使用轉(zhuǎn)角 的微分值或者運(yùn)動(dòng)量的微分值作為駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向角速度。這樣 檢測到的轉(zhuǎn)向角0和轉(zhuǎn)向角速度co每個(gè)都由正值或負(fù)值表示。當(dāng)為正值 時(shí)，轉(zhuǎn)向角0和轉(zhuǎn)向角速度"分別表示當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)向盤ll被順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向角速度。當(dāng)為負(fù)值時(shí)，轉(zhuǎn)向角0和轉(zhuǎn)向角速度co分別
12表示當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)向盤11被逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)向角和轉(zhuǎn)向角速度。
對于逆變器36，例如，使用三相電壓PWM (脈寬調(diào)制)逆變器。
逆變器36設(shè)置在電力供應(yīng)線100上，電力從電力供應(yīng)裝置70通過該電 力供應(yīng)線100供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20。逆變器36響應(yīng)于來自輔助ECU 40的 PWM控制信號來打開/關(guān)閉三相橋接電路(未示出)的開關(guān)元件，由此 使預(yù)定大小的三相電流流到電動(dòng)機(jī)20的線圈。電流傳感器37檢測從逆 變器36流到電動(dòng)機(jī)20的電流。電流傳感器37包括檢測流到三相中的兩 相(例如，U相和W相)的電流的電流檢測器37a和37b。電壓傳感器 34使用A/D (模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器將從電力供應(yīng)線100輸出的電壓(電力 從電力供應(yīng)裝置70通過電力供應(yīng)線IOO供應(yīng)到逆變器36)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號，并將表示從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout (以下有時(shí)稱為"輸出 電壓Vout")的數(shù)字信號輸出到輔助ECU40。
輔助ECU 40從轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器31、車速傳感器32、轉(zhuǎn)角傳感器 33、電壓傳感器34和電流傳感器37 (電流傳感器37a和37b)接收檢測 信號，并基于由這些檢測信號表示的值來計(jì)算下文詳述的用于電動(dòng)機(jī)20 的控制電流值。
電力供應(yīng)裝置70包括用作用來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的電動(dòng)機(jī)20的主 電力供應(yīng)單元的主電力供應(yīng)單元80，和用作用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的后備電 力供應(yīng)單元的副電力供應(yīng)單元90，副電力供應(yīng)單元90在主電力供應(yīng)單元 80發(fā)生故障時(shí)使用。主電力供應(yīng)單元80由高壓電池81和降壓電路82形 成。對于高壓電池81，在本發(fā)明的實(shí)施例中使用具有288V額定電壓的 電池。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備安裝在混合動(dòng)力車輛中?；旌?動(dòng)力車輛設(shè)置有驅(qū)動(dòng)用來推動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)(主電動(dòng)機(jī))的高壓電池。 因而，該高壓電池還用來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的電動(dòng)機(jī)。優(yōu)選地，以高壓 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，以滿足高動(dòng)力和高性能電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的要求。因而，在根 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備中，用作用于推動(dòng)車輛用的電動(dòng)機(jī)的 電力供應(yīng)單元的高壓電池還用作主電力供應(yīng)單元。
降壓電路82設(shè)置在高壓電池81的輸出線83上，并將電池電壓 (288V)降低到以最佳方式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的電動(dòng)機(jī)20的48V。因?yàn)榻祲弘娐?2具有普通的結(jié)構(gòu)，所以以下將不提供對參照附圖的降壓電路 82的描述。降壓電路82包括這樣的電路使用晶體管橋接電路將高壓電
池81輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓，使用變壓器將交流電壓降低到低
壓，對降低了的交流電壓進(jìn)行整流和平滑化，然后將交流電壓轉(zhuǎn)換成直
流電壓；降壓電路82還包括控制晶體管電橋使得降低了的電壓變成等于 目標(biāo)電壓(48V)的降壓控制電路。
吸收電路(未示出)吸收由電動(dòng)機(jī)20產(chǎn)生的再生電力，并設(shè)置在降 壓電路82內(nèi)輸出一側(cè)上。在吸收電路中，例如，使用包括開關(guān)元件和電 阻的串聯(lián)電路將減壓電路82的輸出線84接地。當(dāng)輸出線84的電壓由于 電動(dòng)機(jī)20產(chǎn)生的再生電力而升高時(shí)，以與該升高的電壓對應(yīng)的占空比打 開/關(guān)閉開關(guān)元件，由此吸收再生電力。
副電力供應(yīng)單元90包括低壓電池91、設(shè)置在低壓電池91的輸出線 92 (對應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的副電力供應(yīng)輸出線)上的保護(hù)電路93、以及切 換開關(guān)94。低壓電池91是具有12V額定電壓的通用電池，其將電力供 應(yīng)到布置在車輛內(nèi)的各種電氣負(fù)載，并還用作用于控制電動(dòng)機(jī)控制單元 30的電力供應(yīng)單元。切換開關(guān)94被視為根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)單元。對于切 換開關(guān)94，例如使用MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)。響 應(yīng)于來自輔助ECU 40的信號來打開/關(guān)閉切換開關(guān)94。當(dāng)電力從副電力 供應(yīng)單元90供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20時(shí)，打開切換開關(guān)94 (電路閉路)。當(dāng)電 力從主電力供應(yīng)單元80供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20時(shí)，切換開關(guān)94關(guān)閉(電路開 路)。
對于保護(hù)電路93，使用雪崩(zener) 二極管。在本發(fā)明實(shí)施例中， 使用具有27V的雪崩電壓的雪崩二極管。因而，即使副電力供應(yīng)單元90 的輸出線92的電壓由于電動(dòng)機(jī)20產(chǎn)生的再生電力而升高時(shí)，以電壓的 安全水平(27V)吸收再生電力。因而，可以保護(hù)被供應(yīng)有來自低壓電 池91的電力的各種電氣負(fù)載。主電力供應(yīng)單元80的輸出線84和副電力 供應(yīng)單元90的輸出線92通過電力供應(yīng)線IOO彼此連接。因而，將電力 供應(yīng)裝置70構(gòu)造成主電力供應(yīng)單元80和副電力供應(yīng)單元90彼此并聯(lián)連 接，并且來自這些電力供應(yīng)單元80和90中一者的電力通過電力供應(yīng)線
14100輸出。
接著，將描述電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的運(yùn)行概況。駕駛員執(zhí)行的駕駛員轉(zhuǎn)向
盤11的轉(zhuǎn)動(dòng)操作經(jīng)由轉(zhuǎn)向軸12和小齒輪13傳遞到齒條14，并使齒條 14軸向運(yùn)動(dòng)，由此使左前輪FW1和右前輪FW2轉(zhuǎn)向。同時(shí)，輔助ECU 40基于來自轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器31的信號來檢測施加到轉(zhuǎn)向軸12的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn) 矩T，基于來自車速傳感器32的信號來檢測車速Vx，并基于檢測到的 轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T和車速Vx來計(jì)算輔助轉(zhuǎn)矩。輔助ECU 40通過傳輸與計(jì)算出 的輔助轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的適合量的電力來控制電動(dòng)機(jī)20，由此驅(qū)動(dòng)齒條14。結(jié) 果，產(chǎn)生轉(zhuǎn)向操作輔助力。
接著，將描述輔助ECU 40。輔助ECU40從轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器31、車 速傳感器32、轉(zhuǎn)角傳感器33、電壓傳感器34以及電流傳感器37a和37b 接收信號。輔助ECU40計(jì)算電動(dòng)機(jī)20的控制量，并選擇在電力供應(yīng)裝 置70中使用的電力供應(yīng)單元。圖2是示出輔助ECU 40的微計(jì)算機(jī)的功 能的功能框圖，這些功能通過執(zhí)行程序來實(shí)現(xiàn)。
輔助ECU 40通過執(zhí)行由兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系表示的矢量控制來控制 電動(dòng)機(jī)20的旋轉(zhuǎn)，在兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)20旋轉(zhuǎn)的方向 用作q軸，與電動(dòng)機(jī)20旋轉(zhuǎn)的方向垂直的方向用作d軸。換言之，d軸 表示永久磁體形成的磁場延伸的方向，q軸表示與該磁場延伸的方向垂直 的方向。
輔助ECU 40包括基本輔助力計(jì)算單元41和補(bǔ)償值計(jì)算單元42?；?本輔助力計(jì)算單元41具有基本輔助力表，其儲存如圖3中的曲線所示基 于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T和車速Vx變化的基本輔助力Tas。基本輔助力計(jì)算單元41 從轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩傳感器31接收表示轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T的信號，從車速傳感器32接 收表示車速Vx的信號，并使用基本輔助力表計(jì)算基本輔助力Tas。在此 情況下，基本輔助力Tas隨著轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T的增大而增大，并隨著車速Vx 升高而減小。
圖3中的曲線圖僅僅示出了基本輔助力Tas與由正值表示的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn) 矩T (即，當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)向盤11被順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T) 之間的關(guān)系。表示基本輔助力Tas和由負(fù)值表示的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T (即，當(dāng)
15駕駛員轉(zhuǎn)向盤11被逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)施加的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T)之間的關(guān)系的
線與表示基本輔助力Tas和由正值表示的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系的線關(guān) 于圖3的曲線圖的原點(diǎn)對稱。在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用基本輔助力表 來計(jì)算基本輔助力Tas。代替使用基本輔助力表計(jì)算基本輔助力Tas，可 以準(zhǔn)備對基于轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩T和車速V變化的基本輔助力Tas進(jìn)行定義的函 數(shù)，并可以使用該函數(shù)計(jì)算基本輔助力Tas。
補(bǔ)償值計(jì)算單元42接收表示車速Vx的信號、表示電動(dòng)機(jī)20的轉(zhuǎn)角 0 (對應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的轉(zhuǎn)向角0)的信號和表示電動(dòng)機(jī)20的角速 度w (對應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)向盤11的角速度O))的信號，并計(jì)算對應(yīng)于基本 輔助力Tas的補(bǔ)償值Trt。即，補(bǔ)償值計(jì)算單元42基本上通過將使轉(zhuǎn)向 軸12返回到基準(zhǔn)位置的力(其與轉(zhuǎn)向角0成比例增大)加到與抵抗轉(zhuǎn)向 軸12的轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力對應(yīng)的返回轉(zhuǎn)矩(其與轉(zhuǎn)向角速度"成比例增大)來 計(jì)算補(bǔ)償值Trt。補(bǔ)償值Trt隨著車速Vx升高而增大。補(bǔ)償值Trt可以基 于以上所述的值以外還基于來自其它傳感器的信號所表示的值來計(jì)算。
表示基本輔助力Tas和補(bǔ)償值Trt的信號傳輸?shù)接?jì)算單元43。計(jì)算 單元43將基本輔助力Tas加到補(bǔ)償值Trt，并將表示作為相加結(jié)果的目 標(biāo)命令轉(zhuǎn)矩^的信號傳輸?shù)絨軸目標(biāo)電流計(jì)算單元44。 q軸目標(biāo)電流計(jì) 算單元44計(jì)算與目標(biāo)命令轉(zhuǎn)矩"成比例的q軸目標(biāo)電流Iq* 。 q軸目標(biāo) 電流^*在由兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系所表示的矢量控制中是q軸分量電流， 并用來控制由電動(dòng)機(jī)20產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的大小。
輔助ECU 40包括與用于實(shí)現(xiàn)更緊湊、更高功率和更高性能的電動(dòng)機(jī) 20的磁場減弱控制有關(guān)的磁場減弱控制參數(shù)計(jì)算單元45。磁場減弱控制 參數(shù)計(jì)算單元45接收表示電動(dòng)機(jī)20的角速度co、用于電動(dòng)機(jī)20的q軸 命令電壓Vq^和電動(dòng)機(jī)20的q軸實(shí)際電流Iq的信號，并分別使用第 一、第二和第三參數(shù)表計(jì)算與角速度o;、 q軸命令電壓Vq^和q軸實(shí)際電 流Iq相對應(yīng)的第一參數(shù)Cw、第二參數(shù)Cq和第三參數(shù)Ci。表示第一到 第三參數(shù)Cw、 Cq和Ci的信號傳輸?shù)絛軸目標(biāo)電流計(jì)算單元46。 d軸目 標(biāo)電流計(jì)算單元46將第一至第三參數(shù)Cw、 Cq和Ci乘以正系數(shù)k以計(jì) 算d軸目標(biāo)電流Id* (二kXCwXCqXCi) 。 d軸目標(biāo)電流1(1*在由兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系所表示的矢量控制中是d軸分量電流，并用來減弱電動(dòng) 機(jī)20的磁場。
接著，將描述第一至第三參數(shù)Cw、 Cq和Ci。如在圖4中的曲線圖 所示，第一參數(shù)表存儲第一參數(shù)Cw，該第一參數(shù)Cw在電動(dòng)機(jī)20的角 速度co較低時(shí)為0，并在角速度"較高時(shí)為大致恒定的正值。換言之， 第一參數(shù)表存儲的第一參數(shù)Cw增大直到角速度o)達(dá)到預(yù)定值。因而， 基于此特性設(shè)定的第一參數(shù)Cw意味著當(dāng)電動(dòng)機(jī)20的電動(dòng)機(jī)速度較高時(shí) 磁場減弱電流增大，并改變電動(dòng)機(jī)20的特性，使得較高的優(yōu)先級被賦予 電動(dòng)機(jī)速度而不是輸出轉(zhuǎn)矩。此外，第一參數(shù)被設(shè)定成在電動(dòng)機(jī)20的電 動(dòng)機(jī)速度較低時(shí)(即，當(dāng)駕駛員逐漸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤時(shí))防止不需要的磁場 7咸弱電流流動(dòng)。
如在圖5中所示，第二參數(shù)表存儲第二參數(shù)Cq，該第二參數(shù)Cq在 q軸命令電壓Vq^較低時(shí)為0，并在q軸命令電壓Vq^較高時(shí)為大致恒定 的正值。換言之，第二參數(shù)表存儲的第二參數(shù)Cq增大直到q軸命令電壓 Vq^達(dá)到預(yù)定值。較高的q軸命令電壓Vq^意味著q軸命令電流AIq較 大，即電動(dòng)機(jī)20的實(shí)際q軸電流Iq與q軸目標(biāo)電流kf'(經(jīng)校正的q軸 目標(biāo)電流Iq*')的偏差較大。隨著偏差增大，增大電動(dòng)機(jī)20的磁場減弱 電流。第二參數(shù)Cq被設(shè)定成當(dāng)車輛正在行駛的情況下駕駛員轉(zhuǎn)向盤被逐 漸地并輕微地轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果偏差較大則通過執(zhí)行磁場減弱控制來增大電 動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)速度，并在偏差較小時(shí)防止不需要的磁場減弱電流流動(dòng)。
如圖6中所示，第三參數(shù)表存儲第三參數(shù)Ci，該第三參數(shù)Ci在q軸 實(shí)際電流Iq較小時(shí)為大致恒定的正值，并在q軸實(shí)際電流Iq較大時(shí)為 0。換言之，第三參數(shù)表存儲隨著q軸實(shí)際電流Iq在其到達(dá)預(yù)定值之后 進(jìn)一步增大而減小的第三參數(shù)Ci。第三參數(shù)Ci設(shè)定成防止以下情況當(dāng) 電動(dòng)機(jī)20的角速度cj較高時(shí)，如果駕駛員轉(zhuǎn)向盤11被更快地轉(zhuǎn)動(dòng)，則 由于電動(dòng)機(jī)20產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向操作輔助力減小而需要更高的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩施加到 駕駛員轉(zhuǎn)向盤11。在本發(fā)明的實(shí)施例中，分別使用第一至第三參數(shù)表來 計(jì)算第一至第三參數(shù)Cw、 Cq和Ci。代替使用這些參數(shù)表，可以準(zhǔn)備分 別定義基于角速度co、 q軸命令電壓Vq^和q軸實(shí)際電流Iq而變化的第一至第三參數(shù)Cw、 Cq和Ci的函數(shù)，并可以使用這些函數(shù)來計(jì)算第一至 第三參數(shù)Cw、 Cq禾BCi。
輔助ECU 40包括d軸電流校正系數(shù)計(jì)算單元47，其基于從電力供 應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout計(jì)算校正系數(shù)，該校正系數(shù)用來校正由d軸 目標(biāo)電流計(jì)算單元46計(jì)算的d軸目標(biāo)電流Id、 d軸電流校正系數(shù)計(jì)算單 元47接收從電壓傳感器34傳輸?shù)谋硎緩碾娏?yīng)裝置70輸出的電壓 Vout的檢測信號，并使用校正系數(shù)計(jì)算表來計(jì)算校正系數(shù)Cv。
基于校正系數(shù)表，如圖7中的曲線圖所示，當(dāng)輸出電壓Vout等于或 者高于基準(zhǔn)電壓Vrl時(shí)，校正系數(shù)Cv設(shè)定為1 (Cv=l)，并且當(dāng)輸出 電壓Vout低于基準(zhǔn)電壓Vri時(shí)，校正系數(shù)Cv設(shè)定為大于1的值。換言 之，d軸電流校正系數(shù)計(jì)算單元47存儲的校正系數(shù)Cv隨著輸出電壓 Vout減小而增大，直到輸出電壓Vout達(dá)到預(yù)定值。在圖7所示的示例 中，當(dāng)輸出電壓Vout等于或者低于比基準(zhǔn)電壓Vrl低的預(yù)定電壓Vr2 時(shí)，校正系數(shù)Cv設(shè)定為預(yù)定值(例如，Cv=2)。例如，基準(zhǔn)電壓Vrl 設(shè)定為30V。在本發(fā)明的實(shí)施例中，使用校正系數(shù)表來計(jì)算校正系數(shù) Cv。代替使用校正系數(shù)表，可以準(zhǔn)備定義基于輸出電壓Vout變化的校正 系數(shù)Cv，并使用該函數(shù)來計(jì)算校正系數(shù)Cv。
表示由d軸目標(biāo)電流計(jì)算單元46計(jì)算的d軸目標(biāo)電流IW和由d軸 電流校正系數(shù)計(jì)算單元47計(jì)算的校正系數(shù)Cv的信號傳輸?shù)絛軸目標(biāo)電 流校正計(jì)算單元48。 d軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元48通過將由接收到的信 號表示的d軸目標(biāo)電流If乘以校正系數(shù)Cv來計(jì)算經(jīng)校正的d軸目標(biāo)電 流IcP (Id*'=Id*XCv)。因而，當(dāng)從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout 較低時(shí)，通過增大d軸目標(biāo)電流If來減弱電動(dòng)機(jī)20的磁場。
由d軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元48計(jì)算的經(jīng)校正的d軸目標(biāo)電流Id*' 受到限制以等于或者低于預(yù)先由上限值設(shè)定單元49設(shè)定的上限值 Idmax。如果過大的d軸電流流到電動(dòng)機(jī)20，則電動(dòng)機(jī)20的永久磁鐵的 磁力減小。為了防止磁力的減小，設(shè)定用于d軸電流的上限值Idmax。
表示由q軸目標(biāo)電流計(jì)算單元44計(jì)算的q軸目標(biāo)電流^*和由d軸 目標(biāo)電流校正計(jì)算單元48計(jì)算的經(jīng)校正的d軸目標(biāo)電流W的信號被傳
18輸?shù)絨軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元50。 q軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元50通過 執(zhí)行圖8中的q軸電流校正計(jì)算程序、使用經(jīng)校正的d軸目標(biāo)電流1(1*'來 校正q軸目標(biāo)電流Iq* 。 q軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元50從q軸目標(biāo)電流計(jì) 算單元44接收表示q軸目標(biāo)電流Iq^^的信號(S11)，并從d軸目標(biāo)電流 校正計(jì)算單元48計(jì)算表示經(jīng)校正的d軸目標(biāo)電流IW的信號(S12)。 然后，q軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元50使用校正系數(shù)表來計(jì)算與經(jīng)校正的 d軸目標(biāo)電流If相對應(yīng)的校正系數(shù)a (S13)。校正系數(shù)表存儲在q軸 目標(biāo)電流校正計(jì)算單元50中。如在圖9中的曲線圖所示，校正系數(shù)表存 儲隨著校正d軸目標(biāo)電流If增大而減小的正校正系數(shù)ce。在本發(fā)明的實(shí) 施例中，使用校正系數(shù)表來計(jì)算校正系數(shù)a。代替使用校正系數(shù)表，可 以準(zhǔn)備定義基于校正d軸目標(biāo)電流W而變化的校正系數(shù)a的函數(shù)，并可 以使用該函數(shù)來計(jì)算校正系數(shù)a。
接著，q軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元50通過對q軸目標(biāo)電流Iq+進(jìn)行校 正，即通過將q軸目標(biāo)電流Iq^余以校正系數(shù)a來計(jì)算經(jīng)校正的q軸目標(biāo) 電流Iq*' (S14)，并將表示經(jīng)校正的q軸目標(biāo)電流If的信號傳輸?shù)接?jì) 算單元51 (S15)。因而，隨著經(jīng)校正的d軸目標(biāo)電流I(P'增大，通過對 9軸目標(biāo)電流^*的校正而得到的經(jīng)校正的9軸目標(biāo)電流^1*'也增大。
經(jīng)校正的d軸目標(biāo)電流Id*'大致等于后述的d軸實(shí)際電流Id。因 而，如圖2中的虛線所示，q軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元50可以使用d軸 實(shí)際電流Id代替使用校正d軸目標(biāo)電流If來計(jì)算通過對q軸目標(biāo)電流 ^*校正得到的校正q軸目標(biāo)電流Iq*'。在此情況下，如沿著圖9中的橫 軸的括號所示，校正系數(shù)表存儲以與校正系數(shù)a基于經(jīng)校正的d軸目標(biāo) 電流If變化相同的方式而基于d軸實(shí)際電流Id變化的校正系數(shù)a。然 后，如圖8中的步驟S12中的括號所示，q軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元50 接收表示d軸實(shí)際電流Id的信號，并使用改變的校正系數(shù)表在步驟S13 計(jì)算校正系數(shù)o;。
計(jì)算單元51從經(jīng)校正的q軸目標(biāo)電流Iq"咸去q軸實(shí)際電流Iq，并 將表示相減結(jié)果的信號(即，q軸命令電流AIq)傳輸?shù)奖壤e分控制單 元(PI控制單元)53。計(jì)算單元52從經(jīng)校正的d軸目標(biāo)電流If喊去d軸實(shí)際電流Id，并將表示相減結(jié)果的信號(即，d軸命令電流AId)傳輸
到比例積分控制單元(PI控制單元)54。比例積分控制單元53和54通 過執(zhí)行比例積分計(jì)算，來計(jì)算q軸命令電壓Vqf和d軸命令電壓Vd*， 使得q軸實(shí)際電流Iq和d軸實(shí)際電流Id分別大致等于q軸命令電壓Id*' 和d軸命令電流If。
通過非干涉校正值計(jì)算單元55并分別通過計(jì)算單元56和計(jì)算單元 環(huán)57，將q軸命令電壓Vq-和d軸命令電壓Vf校正為q軸校正命令電 壓Vq^和d軸校正命令電壓Vd*'。然后，將表示q軸校正命令電壓Vq*' 和d軸校正命令電壓Vf的信號傳輸?shù)絻上?三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元58。非干 涉校正值計(jì)算單元55基于q軸實(shí)際電流Iq和d軸實(shí)際電流Id以及轉(zhuǎn)子 的角速度w，來計(jì)算用于q軸命令電壓Vq巧卩d軸命令電壓VW的非干 涉校正值—coX(4)a+LaXId)和非干涉校正值wXLaXIq。感應(yīng)系數(shù)La 和磁通小a是預(yù)先設(shè)定的常數(shù)。計(jì)算單元56和57分別通過從q軸命令電 壓Vq"n d軸命令電壓VW減去非干涉校正值一wXOa+LaXId)和非干 涉校正值wXLaXIq，來計(jì)算q軸校正命令電壓Vq*' (=Vq*+coX(d)a 十LaXId))和d軸校正命令電壓Vq5^ (=(Vq*—"XLaXIq)。
兩相/三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元58將q軸校正命令電壓Vq^和d軸校正命 令電壓Vq^轉(zhuǎn)換成三相命令電壓Vu*、 Vvf和Vw*，并將表示三相命令 電壓Vu、 Vv巧a VwM勺信號傳輸?shù)絇WM電壓產(chǎn)生單元59。 PWM電壓 產(chǎn)生單元59將與三相命令電壓Vu*、 Vv"卩Vw申對應(yīng)的PWM控制電壓 信號Uu、 Vu和Wu分別傳輸?shù)侥孀兤?6。逆變器36分別產(chǎn)生與PWM 控制電壓信號Uu、 Vu和Wu對應(yīng)的三相激勵(lì)電壓信號Vu、 Vv和Vw， 并將激勵(lì)電壓信號Vu、 Vv和Vw通過三相激勵(lì)電流路徑傳輸?shù)诫妱?dòng)機(jī) 20。電流傳感器37a和37b分別設(shè)置在三相激勵(lì)電流路徑中的兩個(gè)激勵(lì) 電流路徑上。電流傳感器37a和37b分別檢測電動(dòng)機(jī)20的三相激勵(lì)電流 Iu、 Iv和Iw中的兩個(gè)激勵(lì)電流Iu和Iw，并將表示激勵(lì)電流Iu和Iw的 信號傳輸?shù)饺?兩相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元60。表示由計(jì)算單元61基于實(shí)際電 流Iu和Iw計(jì)算的激勵(lì)電流Iv的信號也傳輸?shù)饺?兩相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元 60。三相/兩相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元60將三相實(shí)際電流Iu、 Iv和Iw轉(zhuǎn)換成兩相實(shí)際電流Id和Iq。
來自轉(zhuǎn)角傳感器33的兩相脈沖串信號和零相脈沖串信號以預(yù)定的采 樣間隔相繼傳輸?shù)诫娊嵌绒D(zhuǎn)換單元62。電角度轉(zhuǎn)換單元62基于以上所述 的脈沖串信號計(jì)算轉(zhuǎn)子相對于電動(dòng)機(jī)20的定子的電角度，并將表示該電 角度的信號傳輸?shù)浇撬俣绒D(zhuǎn)換單元63。角速度轉(zhuǎn)換單元63對該電角度進(jìn) 行微分以計(jì)算轉(zhuǎn)子相對于定子的角速度。該電角度和角速度分別對應(yīng)于 電動(dòng)機(jī)2O的轉(zhuǎn)角0 (駕駛員轉(zhuǎn)向盤ll的轉(zhuǎn)向角)和角速度o)(駕駛員轉(zhuǎn) 向盤ll的轉(zhuǎn)向角速度)。表示旋轉(zhuǎn)角度0和角速度co的信號傳輸?shù)窖a(bǔ)償 值計(jì)算部分42、磁場減弱控制參數(shù)計(jì)算單元45、兩相/三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單 元58、三相/兩相坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元60等并被這些單元使用。
輔助ECU 40還包括輸出基于從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout來 切換電力供應(yīng)單元的命令的電力供應(yīng)單元切換命令單元。電力供應(yīng)裝置 70包括主電力供應(yīng)單元80和副電力供應(yīng)單元90。電力供應(yīng)裝置70構(gòu)造 成電力從這些電力供應(yīng)單元80和90中的一者供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20。電力供 應(yīng)單元切換命令單元64基于從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout切換將 電力供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng)單元。
當(dāng)電力從主電力供應(yīng)單元80供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20時(shí)，電力供應(yīng)單元切 換命令單元64將操作命令輸出到降壓電路82，并輸出用于關(guān)斷副電力供 應(yīng)單元90的切換開關(guān)94的關(guān)斷信號。當(dāng)電力從副電力供應(yīng)單元90供應(yīng) 到電動(dòng)機(jī)20時(shí)，電力供應(yīng)單元切換命令單元64將操作停止命令輸出到 降壓電路82，并輸出用于接通副電力供應(yīng)單元90的切換開關(guān)94的接通 信號。
電力供應(yīng)單元切換命令單元64通常使主電力供應(yīng)單元80將電力供 應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20。然而，當(dāng)在主電力供應(yīng)單元80中發(fā)生故障(高壓電池 81的異常電壓、斷線或者降壓電路82的故障)時(shí)或者當(dāng)由于從混合動(dòng)力 控制單元(未示出)輸出禁止使用高壓電力供應(yīng)單元的命令而切斷經(jīng)過 高壓電池81的輸出線83的電力供應(yīng)時(shí)，用于電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng)單元 被切換到副電力供應(yīng)單元90。在此情況下，用電壓比能夠合適驅(qū)動(dòng)電動(dòng) 機(jī)20的48V低的電力供應(yīng)電動(dòng)機(jī)20。因而，電動(dòng)機(jī)20不能高速旋轉(zhuǎn)。因而，d軸電流校正系數(shù)計(jì)算單元47基于從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓 Vout來校正d軸目標(biāo)電流Id*以增大磁場減弱控制量。
以下將描述由電力供應(yīng)單元切換命令單元64和d軸電流校正系數(shù)計(jì) 算單元48以協(xié)調(diào)的方式執(zhí)行的電力供應(yīng)單元切換/磁場減弱校正控制例 程。圖10示出了主要由輔助ECU40的電力供應(yīng)單元切換命令單元64和 d軸電流校正系數(shù)計(jì)算單元47執(zhí)行的電力供應(yīng)單元切換/磁場減弱校正控 制例程。控制例程作為控制程序存儲在輔助ECU40的ROM中。控制例 程響應(yīng)于用于接通點(diǎn)火開關(guān)的操作而初始化，并以短間隔而被周期性地 執(zhí)行。當(dāng)控制例程初始化時(shí)，主電力供應(yīng)單元80的降壓電路82正在操 作，并且副電力供應(yīng)單元90的切換開關(guān)94保持關(guān)斷。
當(dāng)控制例程開始時(shí)，輔助ECU 40基于從電壓傳感器34輸出的信號 檢測從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout (S21)。接著，輔助ECU 40 判定標(biāo)記F是否設(shè)定為0 (S22)。當(dāng)用于電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng)單元正 被切換到副電力供應(yīng)單元90時(shí)，標(biāo)記F被設(shè)定為1。在控制例程開始 時(shí)，標(biāo)記F示出為O。因而，在控制例程開始時(shí)，接著執(zhí)行步驟S23。在 步驟S23，判定輸出電壓Vout是否低于切換電壓Vs。切換電壓Vs用作 基準(zhǔn)電壓以判定基于從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout的減小是否應(yīng) 該切換電力供應(yīng)單元。預(yù)先存儲切換電壓Vs。在本發(fā)明的實(shí)施例中，切 換電壓Vs設(shè)定為12V。然而，切換電壓Vs可以設(shè)定為從12V到48V的 范圍內(nèi)的任何值。
如果主電力供應(yīng)單元80正在正常操作，則輸出電壓Vout為48V。 在此情況下，輸出電壓Vout等于或者高于基準(zhǔn)電壓Vs。因而，在步驟 S23作出否定的判定，并且不執(zhí)行步驟S24至S27，而執(zhí)行步驟S28。步 驟S28由d軸電流校正系數(shù)計(jì)算單元47執(zhí)行。在步驟S28，使用圖7所 示的校正系數(shù)計(jì)算表來計(jì)算校正系數(shù)Cv。如果主電力供應(yīng)單元80正在 正常操作，則從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout等于或者高于基準(zhǔn)電 壓Vrl (例如，30V)。因而，校正系數(shù)Cv設(shè)定為l。接著，在步驟S29 將表示計(jì)算出的校正系數(shù)Cv (Cv=l)的信號傳輸?shù)絛軸目標(biāo)電流校正 計(jì)算單元48，此后，控制例程結(jié)束。因而，磁場減弱控制量實(shí)際上沒有被校正。
因?yàn)橹芷谛缘貓?zhí)行控制例程，所以定常地監(jiān)視從電力供應(yīng)裝置70輸
出的電壓Vout。因而，如圖7中的校正系數(shù)計(jì)算表所示，當(dāng)輸出電壓 Vout維持等于或者高于基準(zhǔn)電壓Vrl時(shí)，校正系數(shù)維持在1。即使在從 電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout減小到切換電壓Vs之前，如果輸出電 壓Vout下降為低于基準(zhǔn)電壓Vrl，則在步驟S28將校正系數(shù)Cv設(shè)定為大 于1的值。因而，磁場減弱控制量增大。
如果在監(jiān)視輸出電壓Vout的同時(shí)從電力供應(yīng)裝置70 (主電力供應(yīng)單 元80)輸出的電壓Vout下降到低于切換電壓Vs，在步驟S23作出肯定 的判定，然后執(zhí)行步驟S24。
設(shè)置高壓電池81主要是為了將電力供應(yīng)到用來驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力系統(tǒng)的 電動(dòng)機(jī)。高壓電池81還用作用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng) 單元。在此電力供應(yīng)系統(tǒng)中，對混合動(dòng)力系統(tǒng)執(zhí)行控制的混合動(dòng)力控制 器(未示出)給出高壓電池81的使用許可。當(dāng)從混合動(dòng)力控制器輸出禁 止使用高壓電池81的命令時(shí)，關(guān)斷設(shè)置在高壓電池81的輸出線83上的 電力供應(yīng)繼電器(未示出)，由此將從主電力供應(yīng)單元80供應(yīng)的電力切 斷。從主電力供應(yīng)單元80輸出的電壓會由于高壓電池81的容量不足、 電力供應(yīng)線的斷線、降壓電路82的故障等而下降到低于切換電壓Vs。
在此情況下，在步驟S23作出肯定的判定。如果在步驟S23作出肯 定的判定，則輔助ECU 40執(zhí)行步驟S24。在步驟S24，輔助ECU 40判 定輸出電壓Vout低于切換電壓Vs的狀態(tài)是否已經(jīng)持續(xù)達(dá)預(yù)定時(shí)間。如 果判定這種狀態(tài)尚未持續(xù)達(dá)預(yù)定時(shí)間，則執(zhí)行步驟S28。例如，將預(yù)定 的時(shí)間設(shè)定為約500毫秒。如果輸出電壓Vout的減小是瞬時(shí)的，則即使 輸出電壓Vout下降到低于切換電壓Vs，輸出電壓Vout也在預(yù)定時(shí)間內(nèi) 返回到下降之前的電壓。然而，如果輸出電壓Vout低于切換電壓Vs的 狀態(tài)已經(jīng)持續(xù)達(dá)預(yù)定時(shí)間，則執(zhí)行步驟S25和后續(xù)的步驟。
在步驟S25，停止操作的命令從電力供應(yīng)單元切換命令單元64輸出 到降壓電路82。因而，停止降壓電路82的降低電壓的操作，并且切斷從 主電力供應(yīng)單元80到電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng)。接著，在步驟S26，接通信號從電力供應(yīng)單元切換命令單元64傳輸?shù)礁彪娏?yīng)單元90的切換開
關(guān)94。因而，形成從副電力供應(yīng)單元90延伸到電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng)電 路。在此情況下，因?yàn)橥Ｖ怪麟娏?yīng)單元80的操作，所以電流不會從 主電力供應(yīng)單元80回流到副電力供應(yīng)單元90。
接著，在步驟S27將標(biāo)記F設(shè)定為1。然后，在步驟S28計(jì)算校正 系數(shù)Cv。在此情況下，從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout是作為從副 電力供應(yīng)單元卯輸出的電壓的12V。因而，將由d軸電流校正系數(shù)計(jì)算 單元47計(jì)算的校正系數(shù)Cv設(shè)定為大于1的值。例如，當(dāng)在圖7所示的 校正系數(shù)計(jì)算表中基準(zhǔn)電壓Vr2設(shè)定為12V時(shí)(Vr2=12V)，將校正系 數(shù)Cv設(shè)定為最大值(例如，Cv二2)。當(dāng)副電力供應(yīng)單元90用作用于 電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng)單元時(shí)，校正系數(shù)Cv設(shè)定為比當(dāng)使用主電力供應(yīng) 單元80時(shí)使用的校正系數(shù)Cv更大的值。在步驟S29，將表示計(jì)算出的 校正系數(shù)Cv的信號傳輸?shù)絛軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元48。因而，當(dāng)使 用副電力供應(yīng)單元90時(shí)，磁場減弱控制量增大的量比使用主電力供應(yīng)單 元80時(shí)增大的量更大。
在輔助ECU 40執(zhí)行步驟S29之后，控制例程結(jié)束。然而，輔助 ECU 40以預(yù)定的間隔周期性地執(zhí)行控制例程。在此情況下，因?yàn)闃?biāo)記F 設(shè)定為1，在用于電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng)單元從主電力供應(yīng)單元80切換到 副電力供應(yīng)單元90之后，直到控制例程再次初始化(直到再次接通點(diǎn)火 開關(guān))才切換電力供應(yīng)單元。例如，從高壓電池81輸出的電壓有時(shí)返回 到下降之前的電壓。在此情況下，不會從高壓電池81穩(wěn)定地供應(yīng)電力。 如果檢測到從高壓電池81輸出的電壓返回到下降之前的電壓，并且電力 供應(yīng)單元從副電力供應(yīng)單元90切換到主電力供應(yīng)單元80，則輸出電壓在 電力供應(yīng)單元切換的瞬間會下降。在本發(fā)明的實(shí)施例中，在電力供應(yīng)單 元從主電力供應(yīng)單元80切換到副電力供應(yīng)單元90之后，副電力供應(yīng)單 元90的使用得到維持。
圖11是示出電動(dòng)機(jī)速度和從電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的曲線圖。 在圖11中，實(shí)線表示當(dāng)在不執(zhí)行磁場減弱控制的情況下電動(dòng)機(jī)在12V和 48V下被驅(qū)動(dòng)時(shí)分別實(shí)現(xiàn)的兩個(gè)關(guān)系，虛線表示當(dāng)在執(zhí)行磁場減弱控制
24的情況下電動(dòng)機(jī)在12V下被驅(qū)動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)的關(guān)系。如圖11所示，當(dāng)沒有執(zhí) 行磁場減弱控制時(shí)，如果電動(dòng)機(jī)被驅(qū)動(dòng)的電壓較低，則產(chǎn)生要求轉(zhuǎn)矩時(shí) 的電動(dòng)機(jī)速度顯著降低。在圖ll所示的示例中，電動(dòng)機(jī)在12V下被驅(qū)動(dòng) 的電動(dòng)機(jī)速度降低到電動(dòng)機(jī)速度0)2，電動(dòng)機(jī)速度W2顯著低于當(dāng)電動(dòng)機(jī)
在48V下被驅(qū)動(dòng)時(shí)的電動(dòng)機(jī)速度col。
相反，當(dāng)在執(zhí)行磁場減弱控制的情況下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，即使電動(dòng)機(jī)
被驅(qū)動(dòng)的電壓是12V，則電動(dòng)機(jī)速度也提高到電動(dòng)機(jī)速度w3。在本發(fā)明 的實(shí)施例中，當(dāng)電力從副電力供應(yīng)單元90供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20時(shí)，通過校 正d軸目標(biāo)電流來增大磁場減弱控制量，由此實(shí)現(xiàn)虛線所示的關(guān)系。因 而，即使當(dāng)從副電力供應(yīng)單元90供應(yīng)電力時(shí)，電動(dòng)機(jī)速度也提高到電動(dòng) 機(jī)速度co3。
利用至此所述的輔助ECU 40，通過執(zhí)行由兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系所表 示的矢量控制來控制電動(dòng)機(jī)20的旋轉(zhuǎn)，在兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系中電動(dòng)機(jī) 20旋轉(zhuǎn)的方向用作q軸，與電動(dòng)機(jī)20旋轉(zhuǎn)的方向垂直的方向用作d軸。 在矢量控制中，d軸目標(biāo)電流計(jì)算單元46基于由磁場減弱控制參數(shù)計(jì)算 單元45計(jì)算的第一至第三參數(shù)Cw、 Cq和Ci來計(jì)算d軸目標(biāo)電流Id*， 并基于角速度co、 q軸命令電壓Vq和q軸實(shí)際電流Iq對電動(dòng)機(jī)20的d 軸電流執(zhí)行磁場減弱控制。因而，實(shí)現(xiàn)了更緊湊、更高功率和更高性能 的電動(dòng)機(jī)20，并且防止了不需要的磁場減弱電流流動(dòng)。
此外，基于從電力供應(yīng)裝置70輸出的電壓Vout來校正d軸目標(biāo)電 流1(1*。 S卩，d軸電流校正系數(shù)計(jì)算單元47基于輸出電壓Vcmt來計(jì)算校 正系數(shù)Cv，并且d軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元48將d軸目標(biāo)電流1(1*乘以 校正系數(shù)Cv，由此將經(jīng)校正的d軸目標(biāo)電流IW'設(shè)定為最終磁場減弱控 制量。因而，即使當(dāng)副電力供應(yīng)單元90用作后備的電力供應(yīng)單元時(shí)，電 動(dòng)機(jī)20也以適合的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并且對駕駛員執(zhí)行的轉(zhuǎn)向操作的響應(yīng)性得 到提高。因而，即使駕駛員快速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤，電動(dòng)機(jī)20也不會變成阻 力。結(jié)果，可以抑制轉(zhuǎn)向感覺的弱化。
此外，用來將電力供應(yīng)到布置在車輛內(nèi)的各種負(fù)載的通用12V電池 用作用于主電力供應(yīng)單元80的后備電力供應(yīng)單元。因而，用于主電力供應(yīng)單元80的后備電力供應(yīng)單元以低成本來實(shí)現(xiàn)。例如，如果輸出與從主 電力供應(yīng)單元80輸出的電壓大致相等的電壓的電力供應(yīng)單元被準(zhǔn)備作為 用于主電力供應(yīng)單元80的后備電力供應(yīng)單元，則即使當(dāng)使用后備電力供
應(yīng)單元時(shí)電動(dòng)機(jī)20也以適合的速度被驅(qū)動(dòng)。在此情況下，需要準(zhǔn)備另一
高壓電池。當(dāng)高壓電池用作后備電力供應(yīng)單元時(shí)，需要設(shè)置升壓電路。 設(shè)置升壓電路以升高從后備電力供應(yīng)單元輸出的電壓會造成成本的提 高。此外，如果設(shè)置升壓電路，則需要形成用于升壓電路的空間，并且 需要設(shè)置對由于升高電壓而產(chǎn)生的熱進(jìn)行散熱的散熱板。
相反，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，校正磁場減弱控制量使得可以使用低壓
電池91作為后備電力供應(yīng)單元。結(jié)果，不會造成諸如設(shè)備的成本提高和
尺寸增大帶來的不便。
即使當(dāng)在電力從副電力供應(yīng)單元90供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)20的情況下由電 動(dòng)機(jī)20產(chǎn)生再生電力時(shí)，再生電力被保護(hù)電路93吸收。因而，可以保 護(hù)被供應(yīng)有來自低壓電池91的電力的各種負(fù)載。此外，因?yàn)楸Ｗo(hù)電路93 由雪崩二極管形成，所以不需要控制電路，這使得可以以低成本來實(shí)現(xiàn) 保護(hù)電路93。即使當(dāng)使用副電力供應(yīng)單元90時(shí)，可以將設(shè)置在主電力供 應(yīng)單元80的降壓電路82中的吸收電路(未示出)保持操作以吸收再生 電力。
此外，不管使用電力供應(yīng)裝置70的哪個(gè)電力供應(yīng)單元，都基于輸出 電壓Vout校正磁場減弱控制量(d軸目標(biāo)電流)。因而，不必根據(jù)使用 所使用的電力供應(yīng)單元來切換磁場減弱控制，這便于執(zhí)行該控制。
因?yàn)樵O(shè)定了當(dāng)磁場減弱控制量增大時(shí)使用的d軸電流的上限值，所 以可以防止電動(dòng)機(jī)20的永久磁體的磁力的減小。此外，因?yàn)橛糜诨旌蟿?dòng) 力系統(tǒng)的高壓電池81也用作用于電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的電力供應(yīng)單元，所以電 力供應(yīng)單元輸出適合驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)20的電壓。因而，可以實(shí)現(xiàn)更高功率更 高性能的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備。
盡管已經(jīng)描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，但是本發(fā)明不 限于以上所述的實(shí)施例。本發(fā)明能夠以本發(fā)明的范圍內(nèi)的各種其它實(shí)施 例來實(shí)現(xiàn)。例如，在本發(fā)明的實(shí)施例中，基于從電力供應(yīng)裝置70輸出的
26電壓作出是否切換電力供應(yīng)單元的判定(參照圖10中的步驟S23)?？?br> 選地，可以將從主電力供應(yīng)單元80輸出的電壓和從副電力供應(yīng)單元90 輸出的電壓彼此比較。當(dāng)從主電力供應(yīng)單元80輸出的電壓下降到低于從 副電力供應(yīng)單元90輸出的電壓時(shí)，用于電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng)單元從主 電力供應(yīng)單元80切換到副電力供應(yīng)單元90。可選地，可以設(shè)置二極管來 代替切換開關(guān)94，并且可以自動(dòng)地將輸出更高電壓的電力供應(yīng)單元選擇 作為用于電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng)單元。在此情況下，二極管被布置成陽極 面向低壓電池19，并且電流僅僅朝著負(fù)載流動(dòng)。此外，當(dāng)在輸入在降壓 電路82中的電壓下降到低于預(yù)定的電壓時(shí)，用于電動(dòng)機(jī)20的電力供應(yīng) 單元可以從主電力供應(yīng)單元80切換到副電力供應(yīng)單元90。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輔助ECU 40的d軸校正系數(shù)計(jì)算單元47和d 軸目標(biāo)電流校正計(jì)算單元48可以視為根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單 元。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的輔助ECU 40的上限設(shè)定單元49可以視為根據(jù) 本發(fā)明的磁力減小防止單元。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的ECU40的電力供應(yīng)單 元切換命令單元64可以視為根據(jù)本發(fā)明的電力供應(yīng)單元切換控制單元。 除了計(jì)算單元47和48、上限設(shè)定單元49和電力供應(yīng)單元切換命令單元 64之外的單元41至63可以視為根據(jù)本發(fā)明的矢量控制單元。
盡管已經(jīng)參照其示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是可以理解到本發(fā) 明不限于所述的實(shí)施例或者構(gòu)造。相反，本發(fā)明意在覆蓋各種修改和等 同方案。此外，盡管所述發(fā)明的各種元件以各種示例性的組合和構(gòu)造示 出，但是包括更多、更少或者僅單個(gè)元件的其它組合和構(gòu)造也落在所附 權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，包括轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其響應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向操作使轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向；電動(dòng)機(jī)，其裝配到所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并使用從電力供應(yīng)裝置供應(yīng)的電力旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生用于輔助所述轉(zhuǎn)向操作的力；以及電動(dòng)機(jī)控制單元，其基于執(zhí)行所述駕駛員轉(zhuǎn)向盤的所述轉(zhuǎn)向操作的方式來控制所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，所述電力供應(yīng)裝置包括并聯(lián)連接的至少兩個(gè)電力供應(yīng)單元，所述兩個(gè)電力供應(yīng)單元是主電力供應(yīng)單元和副電力供應(yīng)單元，所述副電力供應(yīng)單元輸出的電壓比從所述主電力供應(yīng)單元輸出的電壓低，所述電力供應(yīng)裝置被構(gòu)造成電力從所述主電力供應(yīng)單元和所述副電力供應(yīng)單元中的一者供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)，并且所述電動(dòng)機(jī)控制單元包括矢量控制單元，其通過執(zhí)行由兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系表示的矢量控制來控制所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，在所述兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系中，所述電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向用作q軸，與所述電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向垂直的方向用作d軸；以及電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單元，當(dāng)電力從所述副電力供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單元將用作磁場減弱控制電流的d軸電流增大的量大于當(dāng)電力從所述主電力供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)增大的量，從而抑制由于從所述電力供應(yīng)裝置輸出的電壓降低而引起的電動(dòng)機(jī)速度的降低。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中，所述副電力供應(yīng)單元的副電力輸出線設(shè)置有開關(guān)單元和保護(hù)電路， 所述開關(guān)單元允許或者切斷通過所述副電力輸出線的電力供應(yīng)，所述保 護(hù)電路設(shè)置在所述開關(guān)單元和所述副電力供應(yīng)單元之間并防止所述副電 力輸出線的電壓升高。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，其中，所述主電力供應(yīng)單元包括具有第一電壓的高壓電池和降低從所述高 壓電池輸出的所述第一電壓的降壓電路，并輸出通過降低所述第一電壓 獲得的電壓，所述副電力供應(yīng)單元包括具有第二電壓的低壓電池，并輸出所述第 二電壓，所述第二電壓低于從所述主電力供應(yīng)單元輸出的、通過降低所 述第一電壓獲得的所述電壓，并且電力從所述主電力供應(yīng)單元和所述副電力供應(yīng)單元中的一者供應(yīng)到 所述電動(dòng)機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，還包括電力供應(yīng)單元切換控制單元，當(dāng)電力從所述主電力供應(yīng)單元供應(yīng)到 所述電動(dòng)機(jī)時(shí)，所述電力供應(yīng)單元切換控制單元起動(dòng)所述主電力供應(yīng)單 元的所述降壓電路的操作，并關(guān)閉所述副電力供應(yīng)單元的所述開關(guān)單 元，當(dāng)電力從所述副電力供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)，所述電力供應(yīng) 單元切換控制單元停止所述主電力供應(yīng)單元的所述降壓電路的所述操 作，并打開所述副電力供應(yīng)單元的所述開關(guān)單元。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，還包括 供應(yīng)電壓檢測單元，其檢測從所述電力供應(yīng)裝置輸出的電壓， 其中，所述電動(dòng)機(jī)速度補(bǔ)償單元基于由所述供應(yīng)電壓檢測單元檢測到的所 述電壓來控制用作所述磁場減弱控制電流的d軸電流的供應(yīng)量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備，還包括 磁力減小防止單元，其設(shè)定為防止所述電動(dòng)機(jī)的永久磁體的磁力減小的、用于所述d軸電流的上限值。
7. —種用于控制電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備的方法，所述電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備包括轉(zhuǎn)向 機(jī)構(gòu)，其響應(yīng)于駕駛員轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向操作使轉(zhuǎn)向車輪轉(zhuǎn)向；電動(dòng)機(jī)，其裝配到所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，并使用從電力供應(yīng)裝置供應(yīng)的電力旋轉(zhuǎn)，以產(chǎn)生用于輔助所述轉(zhuǎn)向操作的力；以及電動(dòng)機(jī)控制單元，其基于執(zhí)行所述駕 駛員轉(zhuǎn)向盤的所述轉(zhuǎn)向操作的方式來控制所述電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所述方法包括以下步驟將電力從至少兩個(gè)電力供應(yīng)單元中的一者供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)，所述 至少兩個(gè)電力供應(yīng)單元包括在所述電力供應(yīng)裝置中，并聯(lián)連接，并且包括主電力供應(yīng)單元和副電力供應(yīng)單元，所述副電力供應(yīng)單元輸出的電壓 比從所述主電力供應(yīng)單元輸出的電壓低，使用所述電動(dòng)機(jī)控制單元，通過執(zhí)行由兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系表示的 矢量控制來控制所述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，在所述兩相旋轉(zhuǎn)磁通坐標(biāo)系統(tǒng)中， 所述電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向用作q軸，與所述電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向垂直的方向 用作d軸；以及當(dāng)電力從所述副電力供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)，使用所述電動(dòng) 機(jī)控制單元將用作磁場減弱控制電流的d軸電流增大的量大于當(dāng)電力從 所述主電力供應(yīng)單元供應(yīng)到所述電動(dòng)機(jī)時(shí)增大的量，從而抑制由于從所 述電力供應(yīng)裝置輸出的電壓降低而引起的電動(dòng)機(jī)速度的降低。
全文摘要
電動(dòng)轉(zhuǎn)向設(shè)備設(shè)置有電力供應(yīng)裝置(70)，其包括供應(yīng)高壓電力的主電力單元(80)和供應(yīng)低壓電力的副電力供應(yīng)單元(90)，主電力單元(80)和副電力供應(yīng)單元(90)彼此并聯(lián)連接，電力供應(yīng)裝置(70)將電力從主電力供應(yīng)單元(80)和副電力供應(yīng)單元(90)中的一者供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)(20)。輔助ECU(40)計(jì)算校正系數(shù)Cv，并通過將d軸目標(biāo)電流Id^*乘以校正系數(shù)Cv來計(jì)算最終校正d軸目標(biāo)電流Id^*’，其中基于該校正系數(shù)Cv，d軸目標(biāo)電流隨著從電力供應(yīng)單元(70)輸出的電壓Vout的降低而增大。
文檔編號B62D5/04GK101472779SQ200780021227
公開日2009年7月1日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月6日
發(fā)明者河西榮治 申請人:豐田自動(dòng)車株式會社