本發明涉及具備多個由變換器和對應多個相的繞組構成的通電系統的電動機的控制裝置以及控制方法。
背景技術:
以往,作為具備多個由變換器和對應多個相的繞組構成的通電系統的電動機的控制裝置以及控制方法,公知的有,例如,如專利文獻1所示,對在車輛用的電動助力轉向系統中產生轉向輔助力的一個電動機,從兩臺變換器供應電流。
此處,在其中一個變換器故障,將從該故障變換器對電動機的輸出強制停止的情況下,為了避免由所有變換器的總輸出的下降導致的轉向力的急劇增加,可以想到的是為了能夠通過另一個正常的變換器輸出相當于兩臺變換器的量而使各變換器的容量為兩倍的程度,但是會引起產品成本的上升。
因此,在專利文獻1的電動機的控制裝置以及控制方法中,在其中一個變換器故障的情況下,在使故障變換器的輸出強制停止的同時,使從另一個正常的變換器向電動機供應的電流為正常時的兩倍,出于過熱保護的觀點,在經過一定時間以后,使從正常的變換器向電動機供應的電流逐漸減少。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:(日本)特開2012-111474號公報
技術實現要素:
發明所要解決的課題
但是,駕駛員在故障前后不連續地進行轉向,例如,在故障前暫時結束轉向,故障后經過所述一定時間以后重新開始轉向,在該情況下,因為從另一個正常的變換器供應的電流的值低于正常時的兩倍,所以未從故障變換器供應的這部分電流不能通過正常的變換器充分地補充。因此,由于與故障前相比轉向力急劇增加而影響操縱性能,所以可能有車輛的行駛安全性能降低的風險。
本發明為鑒于上述問題點作出的發明,目的在于提供電動機的控制裝置以及控制方法,在通過利用從多臺變換器供應的電流驅動的電動機產生轉向輔助力的電動助力轉向系統中,即使在駕駛員在一部分的變換器的故障前后不連續地進行轉向的情況下,也會抑制在故障后的轉向力的急劇增加。
用于解決課題的技術方案
因此,在本發明的電動機的控制裝置以及控制方法中,將電動機作為控制對象,該電動機具備多個由變換器和對應多個相的繞組構成的通電系統,并在電動助力轉向系統中產生轉向輔助力,診斷各通電系統中的變換器的故障;在診斷為一部分通電系統中的變換器故障的情況下,一方面使診斷為故障的故障變換器的輸出比例減少,另一方面使未診斷為所述故障的正常變換器的輸出比例增大,抑制診斷為所述故障后的所有變換器的總輸出下降。而且,將診斷為所述故障以后進行轉向作為條件,使對所述所有變換器的總輸出的限制值逐漸降低。此處,在各通電系統的變換器的故障中,也可以包括控制變換器的輸出的控制部。
發明效果
根據本發明的電動機的控制裝置以及控制方法,在利用由從多臺變換器供應的電力驅動的電動機產生轉向輔助力的電動助力轉向系統中,即使在一部分的變換器的故障前后駕駛員不連續轉向的情況下,也能抑制在故障以后的轉向力急劇增加,因此能夠使車輛的行駛安全性提高。
附圖說明
圖1是本發明的實施方式中適用了電動機的控制裝置以及控制方法的電動助力轉向系統的概略結構圖。
圖2是本發明的實施方式中電動機的控制裝置的功能框圖。
圖3是表示本發明的實施方式中的第一變換器和第二變換器的輸出比例以及對所有變換器總輸出的限制值的設定處理的一個例子的流程圖。
圖4是表示本發明的實施方式中,將圖3的第二通電系統故障時的處理作為內容的子程序的一個例子的流程圖。
圖5是表示本發明的實施方式中,將圖3的第一通電系統故障時的處理作為內容的子程序的一個例子的流程圖。
圖6是表示本發明的實施方式中,將圖3的所有通電系統故障時的處理作為內容的子程序的一個例子的流程圖。
圖7是表示本發明的實施方式中過熱保護用電流限制值的設定處理的一個例子的流程圖。
圖8是表示本發明的實施方式中的所有通電系統的正常診斷時的過熱保護圖表,(a)為第一變換器用,(b)為第二變換器用。
圖9是表示本發明的實施方式中,第二通電系統故障診斷時的第一變換器的第一故障時用過熱保護圖表的說明圖。
圖10是表示本發明的實施方式中,第一變換器和第二變換器的電流限制值·輸出比例、對所有變換器的總輸出的限制值以及正常變換器相關的溫度的變化的時間圖。
圖11是表示本發明的實施方式中,圖9的第一故障時用過熱保護圖表的其他例子的說明圖。
具體實施方式
以下,參照附圖,詳細說明用于實施本發明的實施方式。
圖1表示本發明的電動機的控制裝置以及控制方法的一個實施方式,表示適用于在車輛用的電動助力轉向系統中產生轉向輔助力的電動機的例子。
圖1中表示的電動助力轉向系統100是設置在車輛200中并通過電動機140產生轉向輔助力的系統。
電動助力轉向系統100構成為包括:方向盤110、轉向轉矩傳感器120、轉向角度傳感器130、電動機140、包括變換器的電子控制單元(ECU)150、使電動機140的旋轉減速并傳遞至轉向軸170(小齒輪軸)的減速機160。
轉向轉矩傳感器120、轉向角度傳感器130以及減速機160設置在轉向柱180內,該轉向柱180內包含旋轉軸170。
在轉向軸170的前端設置有小齒輪171,該小齒輪171旋轉時,齒條172相對于車輛200的行進方向向左右水平移動。在齒條172的兩端分別設置有車輪201的轉向機構202,并且通過齒條172的水平移動改變車輪201的朝向。
轉向轉矩傳感器120檢測通過車輛200的駕駛員進行轉向操作而在轉向軸170上產生的轉向轉矩,并將檢測到的轉向轉矩的信號ST向電子控制單元150輸出。
轉向角度傳感器130將在通過車輛200的駕駛員進行轉向操作而使方向盤110旋轉時的轉向軸170的旋轉角度作為轉向角度檢測,并將檢測到的轉向角度的信號SA向電子控制單元150輸出。
轉向轉矩信號ST以及轉向角度信號SA、車速傳感器190輸出的車速的信號VSP等用于決定轉向輔助力的狀態量的信息被輸入具備微型計算機(運算處理裝置)的電子控制單元150。
而且,電子控制單元150基于轉向轉矩信號ST、轉向角度信號SA、車速信號VSP等車輛200的駕駛狀態控制電動機140,基于電動機140產生的轉矩控制轉向輔助力。需要說明的是,雖然在圖1所示的例子中,利用含有變換器的電子控制單元150構成控制電動機140的電動機的控制裝置,但也可以將作為驅動電路的變換器從電子控制單元150分離而獨立構成。在該情況下,電子控制單元150中除變換器之外的部分構成電動機的控制裝置。
圖2是表示電子控制單元(ECU)150的控制功能的一個例子的功能框圖。需要說明的是,本發明的電動機的控制裝置以及控制方法能夠適用于具備多個由變換器和對應多個相的繞組構成的通電系統的電動機,但是為了便于說明,將具備兩個由變換器和三相繞組構成的通電系統的電動機作為一個例子進行說明。
在圖2中,電子控制單元150包括由相同的結構構成的第一變換器1A以及第二變換器1B,從第一變換器1A以及第二變換器1B雙方向一個電動機140供應電力。
電動機140是具有由星形聯結的三相繞組UA、VA、WA構成的第一繞組群2A和由同樣為星形聯結的三相繞組UB、VB、WB構成的第二繞組群2B的三相同步電動機,第一繞組群2A以及第二繞組群2B共用磁路。
而且,第一繞組群2A(三相繞組UA、VA、WA)與第一變換器1A直接連接,第二繞組群2B(三相繞組UB、VB、WB)與第二變換器1B直接連接,電力從第一變換器1A供應至第一繞組群2A,從第二變換器1B供應至第二繞組群2B。
第一變換器1A以及第二變換器1B分別是各相中各使用兩個開關元件的三相輸出變換器,將直流電轉換為三相交流電并輸出。
第一變換器1A具有檢測第一變換器1A相關的溫度TA并輸出信號的第一溫度傳感器(溫度檢測器)16A,第二變換器1B具有檢測第二變換器1B相關的溫度TB并輸出信號的第二溫度傳感器(溫度檢測器)16B。第一溫度傳感器16A設置在例如第一變換器1A的基板上等、第一變換器1A的內部或第一變換器1A的附近。第二溫度傳感器16B也同樣地設置在第二變換器1B的內部或附近。
需要說明的是,在第一變換器1A以及第二變換器1B的位置接近的情況下,第一變換器1A以及第二變換器1B也可以共用一個檢測第一變換器1A相關的溫度TA以及第二變換器1B相關的溫度TB的溫度傳感器。
第一變換器1A內置有分別檢測流向第一繞組群2A的各繞組UA、VA、WA的輸出電流的值的第一輸出電流檢測器(省略圖示),第二變換器1B內置有分別檢測流向第二繞組群2B的各繞組UB、VB、WB的輸出電流的值的第二輸出電流檢測器(省略圖示)。另外,第一變換器1A內置有檢測從車載電源供應的電源電流(輸入電流)的值的第一電源電流檢測器(省略圖示),同樣地,第二變換器1B內置有檢測從車載電源供應的電源電流的值的第二電源電流檢測器(省略圖示)。
目標輔助轉矩運算部20基于通過駕駛員對圖1的方向盤施加的轉向力(根據轉向轉矩信號ST的轉向轉矩)、根據車速信號VSP的車速以及根據轉向角度信號SA的轉向角度等,運算目標輔助轉矩(電動機140的輸出轉矩的目標值)。
磁極角度運算部21輸入對固定于電動機140的旋轉體即轉子(省略圖示)的永磁鐵的磁極的角度進行檢測的磁極位置傳感器(省略圖示)的輸出信號,運算磁極角度(磁極位置),馬達旋轉運算部5基于磁極角度的信息運算電動機140的轉速,將轉速的信號發送至目標電流值運算部3以及輸出電壓運算部4。
目標電流值運算部3基于目標輔助轉矩的數據和電動機140的轉速的數據運算d軸電流指令值Id*以及q軸電流指令值Iq*。
輸出電壓演算部4基于由目標電流值運算部3運算的d軸電流指令值Id*以及q軸電流指令值Iq*、和基于內置于第一變換器1A的第一輸出電流檢測器以及內置于第二變換器1B的第二輸出電流檢測器這兩個檢測器的檢測結果的d軸實際電流值Id以及q軸實際電流值Iq,進行反饋控制。即,輸出電壓運算部4以使d軸實際電流值Id接近d軸電流指令值Id*、且q軸實際電流值Iq接近q軸電流指令值Iq*的方式,運算d軸電壓指令值Vd以及q軸電壓指令值Vq。
具體來說,輸出電壓運算部4以使d軸實際電流值Id和d軸電流指令值Id*的差值(偏差)、以及q軸實際電流值Iq和q軸電流指令值Iq*的差值(偏差)接近零的方式,使用矢量控制用的馬達模型公式運算d軸電壓指令值Vd以及q軸電壓指令值Vq。
由輸出電壓運算部4運算的d軸電壓指令值Vd以及q軸電壓指令值Vq在電壓分配部26被使用。
電壓分配部6基于d軸電壓指令值Vd以及q軸電壓指令值Vq、和第一電壓分配常數VA%(第一變換器1A的輸出比例)以及第二電壓分配常數VB%(第二變換器1B的輸出比例),運算用于第一繞組群2A(第一變換器1A)的d軸電壓指令值Vd1以及q軸電壓指令值Vq1、和用于第二繞組群2B(第二變換器1B)的d軸電壓指令值Vd2以及q軸電壓指令值Vq2。具體來說,電壓分配部6基于d軸電壓指令值Vd、q軸電壓指令值Vq以及第一電壓分配常數VA%,運算d軸電壓指令值Vd1以及q軸電壓指令值Vq1。另外,電壓分配部6基于d軸電壓指令值Vd、q軸電壓指令值Vq以及第二電壓分配常數VB%,運算d軸電壓指令值Vd2以及q軸電壓指令值Vq2。
需要說明的是,在第一電壓分配常數VA%和第二電壓分配常數VB%的總和為100%,且第一電壓分配常數%=第二電壓分配常數%=50%時,d軸電壓指令值Vd1=d軸電壓指令值Vd2,并且,q軸電壓指令值Vq1=q軸電壓指令值Vq2,第一變換器1A和第二變換器1B的輸出比例為50%:50%。
在電壓分配部6運算的d軸電壓指令值Vd1以及q軸電壓指令值Vq1在第一輸出功率運算部7A被使用。另外,在電壓分配部6運算的d軸電壓指令值Vd2以及q軸電壓指令值Vq2在第二輸出功率運算部7B被使用。
第一輸出功率運算部7A基于d軸電壓指令值Vd1、q軸電壓指令值Vq1以及第一變換器1A的電源電壓,運算第一變換器1A的PWM(Pulse Width Modulation)控制中的d軸功率Dutyd1以及q軸功率Dutyq1。
第二輸出功率運算部7B基于d軸電壓指令值Vd2、q軸電壓指令值Vq2以及第二變換器1B的電源電壓,運算第二變換器1B的PWM控制中的d軸功率Dutyd2以及q軸功率Dutyq2。
在第一輸出功率運算部7A運算的d軸功率Dutyd1、q軸功率Dutyq1以及電動機140的磁極角度的信息在第一二相三相變換部8A被使用,第一二相三相變換部8A基于這些信息運算對第一繞組群2A的三相的各相的功率指令值DutyU1、DutyV1和DutyW1。
在第二輸出功率運算部7B運算的d軸功率Dutyd2和q軸功率Dutyq2以及電動機140的磁極角度的信息在第二二相三相變換部8B被使用,第二二相三相變換部8B基于這些信息運算對第二繞組群2B的三相的各相的功率指令值DutyU2、DutyV2和DutyW2。
需要說明的是,第一變換器1A和第二變換器1B的輸出比例的變更能夠通過在二相三相變換部8A、8B運算的功率指令值的修正處理實施,如圖2所示的結構,通過對輸入二相三相變換器8A、8B前的信號進行修正并變更所述輸出比例的結構,即使電動機140的繞組的相位不同,也能夠以高精度控制輸出比例。
在第一二相三相變換部8A運算的功率指令值DutyU1、DutyV1、DutyW1在第一死區補償部9A被使用,第一死區補償部9A運算實施了死區補償的功率指令值DutyU1、DutyV1、DutyW1,生成對各相的PWM信號即PWM(U1)、PWM(V1)和PWM(W1)。
另外,在第二二相三相變換部8B運算的功率指令值DutyU2、DutyV2、DutyW2在第二死區補償部9B被使用,第二死區補償部9B運算實施了死區補償的功率指令值DutyU2、DutyV2、DutyW2,生成對各相的PWM信號即PWM(U2)、PWM(V2)和PWM(W2)。
死區補償是指,為了使變換器1A和1B中的上下橋臂不短路,在進行PWM控制的情況下,用于抑制死區電壓導致的電壓降低等的處理,所述PWM控制是基于例如三角波和功率指令值的比較結果將PWM信號的上升延遲死區的部分并生成柵極信號。
在第一死區補償部9A實施了死區補償的功率指令值DutyU1、DutyV1、DutyW1變換為對第一變換器1A的各相的PWM信號即PWM(U1)、PWM(V1)、PWM(W1),基于這些PWM(U1)、PWM(V1)、PWM(W1),生成并輸出對各相的開關元件的柵極信號。在第一變換器1A中,各相的開關元件輸入柵極信號并被驅動,由此,流向第一繞組群2A的各繞組UA、VA、WA的輸出電流通過PWM控制被調整。
另外,在第二死區補償部9B實施了死區補償的功率指令值DutyU2、DutyV2、DutyW2變換為對第二變換器1B的各相的PWM信號即PWM(U2)、PWM(V2)、PWM(W2),基于這些PWM(U2)、PWM(V2)、PWM(W2),生成并輸出對各相的開關元件的柵極信號。在第二變換器1B中,各相的開關元件輸入柵極信號并被驅動,由此,流向第二繞組群2B的各繞組UB、VB、WB的輸出電流通過PWM控制被調整。
流向第一繞組群2A的各繞組UA、VA、WA的輸出電流iu1、iv1、iw1由如上所述地內置于第一變換器1A的第一輸出電流檢測器檢測,檢測結果被輸出至第一三相二相變換部10A。第一三相二相變換部10A將輸出電流iu1、iv1和iw1變換為d軸實際電流值Id1和q軸實際電流值Iq1。
另外,流向第二繞組群2B的各繞組UB、VB、WB的電流iu2、iv2、iw2由如上所述地內置于第二變換器1B的第二輸出電流檢測器檢測,檢測結果被輸出至第二三相二相變換部10B。第二三相二相變換部10B將輸出電流iu2、iv2和iw2變換為d軸實際電流值Id2和q軸實際電流值Iq2。
在第一三相二相變換部10A運算的d軸實際電流值Id1和在第二三相二相變換部10B運算的d軸實際電流值Id2在第一加法器11A相加,相加結果作為電動機140中的d軸實際電流值Id在輸出電壓運算部4被使用。
另外,在第一三相二相變換部10A運算的q軸實際電流值Iq1和在第二三相二相變換部10B運算的q軸實際電流值Iq2在第二加法器11B相加,相加結果作為電動機140中的q軸實際電流值Iq在輸出電壓運算部4被使用。
在電壓分配常數運算部12中使用,在第一三相二相變換部10A運算的d軸實際電流值Id1以及q軸實際電流值Iq1、在第一二三相二相變換部10B運算的d軸實際電流值Id2以及q軸實際電流值Iq2、在第一電流限制值運算部13A運算的第一電流限制值CA%、在第二電流限制值運算部13B運算的第二電流限制值CB%、以及在綜合電流限制值運算部14運算的綜合電流限制值CT%。
電壓分配常數運算部12基于d軸實際電流值Id1以及q軸實際電流值Iq1、d軸實際電流值Id2以及q軸實際電流值Iq2、第一電流限制值CA%、第二電流限制值CB%、以及綜合電流限制值CT%的輸入信號,運算指定第一變換器1A的輸出比例的第一電壓分配常數(第一變換器1A的輸出比例的指令值)VA%和指定第二變換器1B的輸出比例的第二電壓分配常數(第二變換器1B的輸出比例的指令值)VB%。
在第一電流限制值運算部13A中使用,在第一過熱防止邏輯部15A設定的第一過熱保護用電流限制值HA%、在第一故障診斷部17A設定的第一診斷結果標識FA、由所述第一電源電流檢測器檢測的第一變換器1A的電源電流值、從第一溫度傳感器16A輸出的第一變換器1A相關的溫度TA、以及由所述第一輸出電流檢測器檢測的輸出電流iu1、iv1、iw1的值。
另外,在第二電流限制值運算部13B中使用,在第二過熱防止邏輯部15B設定的第二過熱保護用電流限制值HB%、在第二故障診斷部17B設定的第二診斷結果標識FB、由所述第二電源電流檢測器檢測的第二變換器1B的電源電流值、從第二溫度傳感器16B輸出的第二變換器1B相關的溫度TB、以及由所述第二輸出電流檢測器檢測的輸出電流iu2、iv2、iw2的值。
進一步地,在第一電流限制值運算部13A以及第二電流限制值運算部13B中共同使用,根據轉向轉矩信號ST的轉向ST、根據轉向角度信號SA的轉向角度、從目標輔助轉矩運算部20輸出的目標輔助轉矩、從磁極角度運算部21輸出的磁極角度、馬達旋轉運算部5輸出的馬達轉速、以及從目標電流值運算部3輸出的q軸電流指令值Iq*以及d軸電流指令值Id*。
向第一過熱防止邏輯部15A輸入從第一溫度傳感器(溫度檢測器)16A輸出的第一變換器1A相關的溫度TA,另外,向第二過熱防止邏輯部15B輸入從第二溫度傳感器(溫度檢測器)16B輸出的第二變換器1B相關的溫度TB。
而且,第一過熱防止邏輯部15A根據第一變換器1A相關的溫度TA,設定用于抑制第一變換器1A變為過熱狀態的電流限制值即第一過熱保護用電流限制值HA%(上限比例)。同樣地,第二過熱防止邏輯部15B根據第二變換器1B相關的溫度TB,設定用于抑制第二變換器1B變為過熱狀態的電流限制值即第二過熱保護用電流限制值HB%(上限比例)。過熱狀態是指,第一變換器1A或者第二變換器1B的構成部件可能發生由溫度上升導致的故障(過熱故障)的狀態。
即,第一過熱防止邏輯部15A以及第二過熱防止邏輯部15B分別使第一過熱保護用電流限制值HA%和第二過熱保護用電流限制值HB%變化,以將相對于第一變換器1A相關的溫度TA以及第二變換器1B相關的溫度TB的上升實際供應的電流限制為較低。
需要說明的是,如后所述,在第一過熱防止邏輯部15A中使用,來自第一故障診斷部17A的第一診斷結果標識FA和來自第二故障診斷部17B的第二診斷結果標識FB,即使第一變換器1A相關的溫度TA相同,在第一過熱防止邏輯部15A設定的第一過熱保護用電流限制值HA%也因第一診斷結果標識FA以及第二診斷結果標識FB的值而不同。同樣地,在第二過熱防止邏輯部15B中使用,來自第一故障診斷部17A的第一診斷結果標識FA和來自第二故障診斷部17B的第二診斷結果標識FB,即使第二變換器1B相關的溫度TB相同,在第二過熱防止邏輯部15B設定的第二過熱保護用電流限制值HB%也因第一診斷結果標識FA以及第二診斷結果標識FB的值而不同。關于第一過熱保護用電流限制值HA%以及第二過熱保護用電流限制值HB%的詳細設定在后文說明。
第一故障診斷部17A以及第二故障診斷部17B實施針對電動機140的驅動控制系統的故障診斷。第一故障診斷部17A對由第一變換器1A和控制第一變換器1A的輸出的第一控制部(電壓分配部6、第一輸出功率運算部7A、第一二相三相變換部8A以及第一死區補償部9A)構成的包含第一變換器1A的通電系統(以下稱為“第一通電系統”)診斷故障的有無。第二故障診斷部17B對由第二變換器1B和控制第二變換器1B的輸出的第二控制部(電壓分配部6、第二輸出功率運算部7B、第二二相三相變換部8B以及第二死區補償部9B)構成的包含第二變換器1B的通電系統(以下稱為“第二通電系統”)診斷故障的有無。
第一故障診斷部17A使用第一診斷結果標識FA作為表示故障診斷結果的標識,如果第一通電系統(第一變換器1A以及第一控制部)正常則將第一診斷結果標識FA設定為1(開啟),在診斷為有故障的情況下設定為零(關閉),并存儲在內置于電子控制單元150中的RAM(Random Access Memory)等。同樣地,第二故障診斷部17B使用第二診斷結果標識FB作為表示故障診斷結果的標識,如果第二通電系統(第二變換器1B以及第二控制部)正常則將第二診斷結果標識FB設定為1(開啟),在診斷為有故障的情況下設定為零(關閉),并存儲在內置于電子控制單元150中的RAM等。
第一診斷結果標識FA的信號在第一電流限制值運算部13A、第一過熱防止邏輯部15A以及第二過熱防止邏輯部15B中被使用,并且,將第一變換器1A的輸出作為開啟·關閉的指令信號,向在第一變換器1A設置的半導體繼電器等輸出停止機構輸出。而且,在第一通電系統中沒有故障的正常狀態的情況下,第一變換器1A的輸出停止機構變為產生輸出的開啟狀態(電動機140的驅動狀態),在第一通電系統中有故障的故障狀態的情況下,第一變換器1A的輸出停止機構變為使輸出停止的關閉狀態(電動機140的驅動停止狀態)。
同樣地,第二診斷結果標識FB的信號在第二電流限制值運算部13B、第一過熱防止邏輯部15A以及第二過熱防止邏輯部15B中被使用,并且,將第二變換器1B的輸出作為開啟·關閉的指令信號,向在第二變換器1B設置的半導體繼電器等輸出停止機構中輸出。而且,在第二通電系統中沒有故障的正常狀態的情況下,第二變換器1B的輸出停止機構變為產生輸出的開啟狀態(電動機140的驅動狀態),在第二通電系統中有故障的故障狀態的情況下,第二變換器1B的輸出停止機構變為使輸出停止的關閉狀態(電動機140的驅動停止狀態)。
第一電流限制值運算部13A基于來自第一過熱防止邏輯部15A的第一過熱保護用電流限制值HA%、來自第一故障診斷部17A的第一診斷結果標識FA、為了判定通過方向盤110轉向是否進行而提供必要參數的各種信號,運算第一電流限制值CA%。在第一電流限制值運算部13A運算的第一電流限制值CA%在第二電流限制值運算部13B、綜合電流限制值運算部14以及電壓分配常數運算部12中被使用。同樣地,第二電流限制值運算部13B基于來自第二過熱防止邏輯部15B的第二過熱保護用電流限制值HB%、來自第二故障診斷部17B的第二診斷結果標識FB、為了判定通過方向盤110轉向是否進行而提供必要參數的各種信號,運算第二電流限制值CB%。在第二電流限制值運算部13B運算的第二電流限制值CB%在第一電流限制值運算部13A、綜合電流限制值運算部14以及電壓分配常數運算部12中被使用。
綜合電流限制值運算部14將第一電流限制值CA%和第二電流限制值CB%的總和作為綜合電流限制值CT%進行運算(綜合電流限制值CT%=第一電流限制值CA%+第二電流限制值CB%),運算出的綜合電流限制值CT%在電壓分配常數運算部12以及目標電流值運算部3中被使用。
而且,目標電流值運算部3利用綜合電流限制值CT%修正基于目標輔助轉矩等運算的目標電流值,運算d軸電流指令值Id*以及q軸電流指令值Iq*。即目標電流值運算部3在綜合電流限制值CT%為100%的情況下,基于目標電流值的原值運算d軸電流指令值Id*以及q軸電流指令值Iq*,在綜合電流限制值CT%為不足100%的值的情況下,基于將目標電流值減少修正的值運算d軸電流指令值Id*以及q軸電流指令值Iq*。因此,目標電流限制值CT%被用作對所有變換器的總輸出的限制值。
另外,電壓分配部6基于第一電壓分配常數VA%,運算用于第一繞組群2A的d軸電壓指令值Vd1以及q軸電壓指令值Vq1,基于第二電壓分配常數VB%,運算用于第二繞組群2B的d軸電壓指令值Vd2以及q軸電壓指令值Vq2。由此,電子控制單元150構成為:在第一通電系統或第二通電系統的至少一個發生故障的情況下,通過變更用于第一電壓分配常數VA%以及第二電壓分配常數VB%的運算的第一電流限制值CA%以及第二電流限制值CB%,能夠變更第一變換器1A和第二變換器1B的輸出比例。
在上述的電子控制單元150中,第一過熱防止邏輯部15A、第二過熱防止邏輯部15B、第一電流限制值運算部13A、第二電流限制值運算部13B、綜合電流限制值14以及電壓分配常數運算部12一起構成輸出修正部18。該輸出修正部18在通過第一故障診斷部17A或第二故障診斷部17B診斷為一部分通電系統中的變換器有故障的情況下,一方面使診斷為故障的故障變換器的輸出比例減少,另一方面使未診斷為故障的正常變換器的輸出比例增大,抑制在診斷為故障以后(以下,稱為“故障診斷后”)所有變換器的總輸出的下降。而且,構成為,將診斷為故障以后進行轉向作為條件,為了進行過熱保護而使對所有變換器的總輸出的限制值逐漸降低。
圖3的流程圖表示的是在電子控制單元150中,通過除第一過熱防止邏輯部15A以及第二過熱防止邏輯部15B之外的輸出修正部18、第一故障診斷部17A以及第二故障診斷部17B,運算綜合電流限制值CT%和第一電壓分配常數VA%以及第二電壓分配常數VB%的運算處理的一個例子。
圖3的流程圖中表示的處理程序通過電子控制單元150每隔設定時間(例如每隔1ms)的嵌入處理來實施。需要說明的是,通過使第一電流限制值CA%以及第二電流限制值CB%的初始值為50%,使第一變換器1A和第二變換器1B的輸出比例為50%:50%,并且使對所有變換器的總輸出的限制值即綜合電流限制值CT%作為100%而開始。
在步驟1001(圖中簡稱為“S1001”。以下同樣如此。)中,通過第一故障診斷部17A使用公知的方法對第一通電系統診斷有無故障。在診斷為未發生故障的情況下,前進至步驟1002(是)。另一方面,在診斷為發生故障的情況下,前進至步驟1003(否)。
在步驟1002中,通過第二故障診斷部17B使用公知的方法對第二通電系統診斷有無故障。在診斷為未發生故障的情況下,推定為第一通電系統以及第二通電系統均為無故障的正常狀態,前進至為了進行過熱保護處理的步驟1004(是)。另一方面,在診斷為發生故障的情況下,推定為第二通電系統發生故障,前進至為了進行第二通電系統的故障時處理的步驟1011(否)。
在步驟1003中,也通過第二故障診斷部17B對第二通電系統使用公知的方法診斷有無故障。在診斷為未發生故障的情況下,推定為第一通電系統發生故障,前進至為了進行第一通電系統的故障時處理的步驟1012(是)。另一方面,另一方面,在診斷為發生故障的情況下,推定為第一通電系統以及第二通電系統雙方發生故障,前進至為了進行所有通電系統故障時處理的步驟1013(否)。
在步驟1004中,在第一電流限制值運算部13A中,為了判斷第一變換器1A的過熱保護的必要性,判定當前的第一電流限制值CA%是否比第一過熱保護用電流限制值HA%大。第一過熱保護用電流限制值HA%是通過在第一過熱防止邏輯部15A中并行實施的后述處理根據第一變換器1A相關的溫度TA運算的,并在第一電流限制值運算部13A中被使用。
在判定為當前的第一電流限制值CA%比第一過熱保護用電流限制值HA%大的情況下前進至步驟1005(是),另一方面,在判定為當前的第一電流限制值CA%低于第一過熱保護用電流限制值HA%的情況下省略步驟1005并前進至步驟1006(否)。
在步驟1005中,作為第一電流限制值CA%采用第一過熱保護用電流限制值HA%,使第一電流限制值CA%降低至第一過熱保護用電流限制值HA%為止。這是由于,在步驟1004中判定為當前的第一電流限制值CA%比用于抑制第一變換器1A的過熱狀態的第一過熱保護用限制值HA%大,即,判斷為如果以當前的第一電流限制值CA%持續通電則不能防止第一變換器1A變為過熱狀態。
在步驟1006中,在第二電流限制值運算部13B中,為了判斷第二變換器1B的過熱保護的必要性,判定當前的第二電流限制值CB%是否比第二過熱保護用電流限制值HB%大。第二過熱保護用電流限制值HB%是通過在第二過熱防止邏輯部15B中并行實施的后述處理根據第二變換器1B相關的溫度TB運算的,并在第二電流限制值運算部13B中被使用。
在判定為當前的第二電流限制值CB%比第二過熱保護用電流限制值HB%大的情況下前進至步驟1007(是),另一方面,在判定為當前的第二電流限制值CB%低于第二過熱保護用電流限制值HB%的情況下省略步驟1007并前進至步驟1008(否)。
在步驟1007中,作為第二電流限制值CB%采用第二過熱保護用電流限制值HB%,使第二電流限制值CB%降低至第二過熱保護用電流限制值HB%為止。這是由于,在步驟1006中判定為當前的第二電流限制值CB%比用于抑制第二變換器1B的過熱狀態的第二過熱保護用限制值HB%大,即,判斷為如果以當前的第二電流限制值CB%持續通電則不能防止第二變換器1B變為過熱狀態。
在步驟1008中,在綜合電流限制值運算部14中,將第一電流限制值CA%和第二電流限制值CB%的總和作為綜合電流限制值CT%運算。通過在目標電流值運算部3中使用該綜合電流限制值CT%,能夠限制由第一變換器1A以及第二變換器1B構成的所有變換器的總輸出。
在步驟1009中,在電壓分配常數運算部12中,將第一電流限制值CA%相對于綜合電流限制值CT%的比例作為第一電壓分配常數VA%運算(第一電壓分配常數VA%=第一電流限制值CA%/綜合電流限制值CT%)。
在步驟1010中,與步驟1009相同,在電壓分配常數運算部12中,將第二電流限制值CB%相對于綜合電流限制值CT%的比例作為綜合電流限制值CT%運算(第二電壓分配常數VB%=第二電流限制值CB%/綜合電流限制值CT%)。
通過在電壓分配部6使用該第一電壓分配常數VA%以及第二電壓分配常數VB%,決定第一變換器1A和第二變換器1B的輸出比例。
在步驟1011中,因診斷為第二通電系統發生故障而進行第二通電系統故障時處理,該處理結束后,前進至步驟1004,關于第二通電系統故障時處理子程序的內容在后文說明。
在步驟1012中,因診斷為第一通電系統發生故障而進行第一通電系統故障時處理,該處理結束后,前進至步驟1004,關于第一通電系統故障時處理子程序的內容在后文說明。
在步驟1013中,因診斷為第一通電系統以及第二通電系統雙方發生故障而進行所有通電系統故障時處理,該處理結束后,前進至步驟1004,關于所有通電系統故障時處理子程序的內容在后文說明。
圖4的流程圖是在圖3的步驟1011中表示的第二通電系統故障時處理子程序的一個例子。需要說明的是,故障時處理標識P1的初始值為0。
在步驟2001中,判定表示步驟2002~步驟2008的故障時處理是否實施的故障時處理標識P1是否為零。如后文所述,此處的故障時處理標識P1在實施步驟2002~步驟2007之后運行步驟2008時從零變更為1。
在判定故障時處理標識P1為零的情況下前進至為了進行故障時處理的步驟2002(是),另一方面,在判定故障時處理標識P1為1的情況下,由于故障時處理已實施,因此省略步驟2002~步驟2008的故障時處理,前進至為了進行通過圖3的步驟1004~步驟1007的過熱保護處理的步驟1004(否)。
在步驟2002中,將診斷為故障的第二通電系統中包含的第二變換器1B的輸出強制停止。具體來說,在步驟1002中診斷為第二通電系統有故障的情況下,第二故障診斷部17B將第二診斷結果標識FB設定為1,通過基于該第二診斷結果標識的信號被輸入至第二變換器1B的輸出停止機構,使第二變換器1B的輸出停止。
在步驟2003中,在第一電流限制值運算部13A中,對當前的第一電流限制值CA%加上當前的第二電流限制值CB%作為新的第一電流限制值CA%,另外,在第二電流限制值運算部13B中將新的第二電流限制值CB%變更為0%。
在本實施方式中,由于當前的第一電流限制值CA%為初始值的50%,且當前的第二電流限制值CB%為初始值的50%,因此將第一電流限制值CA%變更為100%,并且將第二電流限制值CB%變更為0%。由此,使診斷為正常的第一通電系統中包含的第一變換器1A的輸出比例增大為100%,另一方面,使診斷為故障的第二通電系統中包含的第二變換器1B的輸出比例減少為0%。
另一方面,在當前的第一電流限制值CA%以及當前的第二電流限制值CB%由過熱保護等導致例如均降低至40%的情況下,將第一電流限制值CA%變更為80%,并且將第二電流限制值CB%變更為0%。
在診斷為故障前的第一電流限制值CA%以及第二電流限制值CB%例如均為50%的情況下,綜合電流限制值CT%(=第一電流限制值CA%+第二電流限制值CB%)在故障前后一直為100%不變。因此,由于在目標電流值運算部3中基于目標輔助轉矩運算的目標電流值未被利用綜合電流限制值CT%減少修正,因此抑制了診斷為故障以后的所有變換器的總輸出的下降。因此,在診斷為故障以后重新開始轉向時,能夠抑制與診斷為故障前相比轉向力急劇增加。
另外,第二變換器1B的輸出通過在步驟2002中第二診斷結果標識FB的信號從第二故障診斷部17B輸入至第二變換器1B的輸出停止機構中而直接關閉,但是在步驟2003中,如果第二通電系統的第二控制部沒有故障也能夠從第二控制部限制,從而能夠雙重地停止輸出。
在步驟2004~步驟2006中,基于在步驟2003變更的第一電流限制值CA%以及第二電流限制值CB%,分別運算綜合電流限制值CT%、第一電壓分配常數VA%以及第二電壓分配常數VB%。由此,根據第二通電系統發生故障的診斷結果,設定第一變換器1A和第二變換器1B的輸出比例以及所有變換器的總輸出的限制值。步驟2004~步驟2006的詳細處理內容因為與步驟1008~步驟1010相同而省略說明。
在步驟2007中,在第一電流限制值運算部13A中,判定通過方向盤110轉向是否進行。
具體來說,除d軸電流指令值Id*以及q軸電流指令值Iq*以外,轉向轉矩ST、電動機140的磁極角度(磁極位置)、電動機140的轉速、方向盤110的轉向角度SA、方向盤110的轉速、流向第一繞組群2A的各繞組UA、VA、WA的輸出電流iu1、iv1、iw1或電源電流等各參數的檢測值或運算值、或者將這些各參數的值通過公知的方法推定的推定值為一定值以上的情況下,能夠判定通過方向盤110轉向。
在步驟2007中,在判定為通過方向盤110轉向的情況下前進至步驟2008(是),另一方面,在判定為沒有通過方向盤110轉向的情況下重復步驟2007(否)。
在步驟2008中,如上所述,將表示步驟2002~步驟2006的故障時處理已實施的故障時處理標識P1設定為1,然后,前進至為了進行過熱保護處理的步驟1004。
在步驟2007中在未轉向的情況下不跳轉至步驟2008乃至步驟1004~步驟1007的過熱保護處理的原因是為了避免第一電流限制值CA%因第一過熱保護用電流限制值HA%而降低。由此,在重新開始轉向時,綜合電流限制值CT%變得與診斷為故障前的值相同,對所有變換器的總輸出的限制值在故障診斷前后也不變化。因此,由于相對于在目標輔助轉矩運算部20運算的目標輔助轉矩而電動機140等實際產生的轉向輔助力與診斷為故障前相比難以變化,所以能夠抑制轉向力以對車輛200的操縱性造成的影響急劇增加的現象。
圖5的流程圖是在圖3的步驟1012中表示的第一通電系統故障時處理子程序的一個例子。需要說明的是,故障時處理標識P2的初始值為0。
雖然步驟2001~步驟2008是包含第二變換器1B的第二通電系統在故障情況下的故障時處理等,但是因為步驟3001~步驟3008是包含第一變換器1A的第一通電系統故障的情況下的故障時處理等,由于實施與步驟2001~步驟2008相同的處理,因此簡單說明。
在步驟3001中,與步驟2001相同,在判定表示步驟3002~步驟3008的故障時處理是否實施的故障時處理標識P2為表示未實施故障時處理的零的情況下前進至為了進行故障時處理的步驟3002(是)。另一方面,在判定故障時處理標識P2為表示已實施故障時處理的1的情況下,省略步驟3002~步驟3008的故障時處理,前進至為了進行圖3的步驟1004~步驟1007的過熱保護處理的步驟1004。
在步驟3002中,與步驟2002相同,將診斷為故障的第一通電系統中包含的第一變換器1A的輸出強制停止。
在步驟3003中,與步驟2003相同,在第二電流限制值運算部13B中,對當前的第二電流限制值CB%加上當前的第一電流限制值CA%作為新的第二電流限制值CB%,另外,在第一電流限制值運算部13A中將新的第一電流限制值CA%變更為0%。步驟3004~步驟3006與步驟2004~步驟2006相同。
在步驟3007中,與步驟2007相同,在第二電流限制值運算部13B中,判定是否進行通過方向盤110轉向,在判定為方向盤110轉向的情況下前進至步驟3008(是),另一方面,在判定為方向盤110未轉向的情況下重復步驟3007(否)。
在步驟3008中,與步驟2008相同,將表示步驟3002~步驟3006的故障時處理已實施的故障時處理標識P2設定為1。在步驟3008結束以后,前進至為了進行過熱保護處理的步驟1004。
圖6的流程圖是在圖3的步驟1013中表示的所有變換器故障處理時子程序的一個例子。
在步驟4001中,將診斷為故障的所有通電系統中包含的第一變換器1A以及第二變換器1B這兩個變換器的輸出強制停止。具體來說,在步驟1001中診斷為第一通電系統有故障的情況下,通過第一故障診斷部17A將第一診斷結果標識FA設定為1,在步驟1003中診斷為第二通電系統有故障的情況下,通過第二故障診斷部17B將第二診斷結果標識FB設定為1。然后,通過基于第一診斷結果標識FA的信號輸入至第一變換器1A的輸出停止機構,且基于第二診斷結果標識FB的信號輸入至第二變換器1B的輸出停止機構,使第一變換器1A以及第二變換器1B所有變換器的輸出停止。
在步驟4002中,在第一電流限制值運算部13A中使新的第一電流限制值CA%為0%,另外,在第二電流限制值運算部13B中將新的第二電流限制值CB%變更為0%,前進至步驟1004。
需要說明的是,因為在步驟4002中設定為第一電流限制值CA%=0%且第二電流限制值CB%=0%,所以在步驟4002的處理結束以后,為了減輕電子控制單元150的處理負擔也可以省略過熱保護處理(步驟1004~步驟1007)。
另外,在步驟4002的處理結束后,在步驟1009以及步驟1010中,在運算“第一電壓分配常數VA%=第一電流限制值CA%/綜合電流限制值CT%”以及“第二電壓分配常數VB%=第二電流限制值CB%/綜合電流限制值CT%”的情況下,第一電壓分配常數VA%以及第二電壓分配常數VB%均設定為0%。
圖7的流程圖表示的是在電子控制單元150中,根據第一通電系統以及第二通電系統的故障的有無,設定第一過熱保護用電流限制值HA%或第二過熱保護用電流限制值HB%的處理的一個例子,即,輸出修正部18中第一過熱防止邏輯部15A以及第二過熱防止邏輯部15B,和第一故障診斷部17A以及第二故障診斷部17B中的處理內容的一個例子。
圖7的流程圖中表示的處理子程序通過電子控制單元150的每隔設定時間(例如每隔1ms)的嵌入處理來實施。
在步驟5001~步驟5003中,在第一故障診斷部17A或者第二故障診斷部17B中,進行與前述的步驟1001~步驟1003相同的處理。通過這些處理,在診斷為第一通電系統以及第二通電系統均正常的情況下前進至步驟5004,在診斷為第一通電系統正常但第二通電系統故障的情況下前進至步驟5005,在診斷為第二通電系統正常但第一通電系統故障的情況下前進至步驟5006。在診斷為第一通電系統以及第二通電系統均故障的情況下,不設定第一過熱保護用電流限制值HA%以及第二過熱保護用電流限制值HB%并結束本處理程序。
在步驟5004中,在第一過熱防止邏輯部15A以及第二過熱防止邏輯部15B中,參照正常時用過熱保護圖表,設定第一過熱保護用電流限制值HA%和第二過熱保護用電流限制值HB%。
在正常時用過熱保護圖表中有圖8(a)所示的第一正常時用過熱保護圖表和圖8(b)所示的第二正常時用過熱保護圖表這兩者。第一正常時用過熱保護圖表相對于第一變換器1A相關的溫度TA關聯第一過熱保護用電流限制值HA%并預先存儲在第一過熱防止邏輯部15A中。第一過熱保護用電流限制值HA%是使第一通電系統中、例如第一變換器1A中,耐熱性較低的特定的構成部件不發生過熱故障的上限電流值。
第二正常時用過熱保護圖表對第二變換器1B相關的溫度TB關聯第二過熱保護用電流限制值HB%并預先存儲在第二過熱防止邏輯部15B中。第二過熱保護用電流限制值HB%是使第二通電系統中、例如第二變換器1A中耐熱性較低的特定的構成部件不發生過熱故障的上限電流值。在本實施方式中,由于第一變換器1A和第二變換器1A為相同結構,因此第一正常時用過熱保護圖表和第二正常時用過熱保護圖表相同,但在第一變換器1A和第二變換器1B具有不同結構的情況下,第一正常時用過熱保護圖表和第二正常時用過熱保護圖表也可以不同。
對正常時用過熱保護圖表中、例如第一正常時用過熱保護圖表更具體地說明,使溫度TA和第一過熱保護用電流限制值HA%以如下方式關聯:第一變換器1A相關的溫度TA在達到規定溫度TAnor之前固定為50%,隨著從規定溫度TAnor上升而第一過熱保護用電流限制值HA%從50%逐漸變低,在溫度TA中最大溫度TAmax時第一過熱保護用電流限制值HA%變為零。
由此,在前述的步驟1004中,在第一變換器1A相關的溫度TA不足規定溫度TAnor的情況下,如果當前的第一電流限制值CA%為初始值的50%,則不會低于第一過熱保護用電流限制值HA%,因此在前述的步驟1005中不進行使第一電流限制值CA%降低的處理。
另一方面,若溫度TA從規定溫度TAnor向最大溫度TAmax上升則第一過熱保護用電流限制值HA%逐漸降低,因此在前述的步驟1004中判定為,第一電流限制值CA%比第一過熱保護用電流限制值HA%大。由此,通過實施前述的步驟1005而第一電流限制值CA%逐漸降低,在最大溫度TAmax以上的溫度TA下限制為不向第一變換器1A供應電流。對于第一變換器1A相關的溫度TA的變化的第一過熱保護用電流限制值HA%的降低量的變化率被設定為:相對于第一變換器1A的溫度上升,轉向力對車輛200的操縱性造成的影響不急劇增加。
第一正常時用過熱保護圖表中的最大溫度TAmax是比耐熱臨界溫度TAlim低的溫度,耐熱臨界溫度TAlim是指在不向第一變換器1A供應電流的情況下在第一變換器1A中的特定的構成部件(例如,開關半導體)發生過熱故障時的構成部件溫度(例如,開關半導體的觸點附近的溫度等)。通過像這樣使用與耐熱臨界溫度TAlim不同的最大溫度TAmax,考慮到由其他的構成部件的發熱導致的影響、由特定的構成部件和溫度傳感器16A的位置關系導致的溫度差等,進一步降低第一變換器1A的過熱故障的可能性。
在第一正常時用過熱保護圖表中未達到規定溫度TAnor時第一過熱保護用電流限制值HA%為50%,在第二正常時用過熱保護圖表中未達到規定溫度TBnor時第二過熱保護用電流限制值HB%為50%。這是由于如果第一通電系統以及第二通電系統沒有故障,則將從第一變換器1A以及第二變換器1B供應的電流等分,為了在第一變換器1A以及第二變換器1B中使與電流值的平方大致成比例的發熱量的總和為最小,而將第一變換器1A和第二變換器1B的輸出比例的初始值設為50%:50%。
另外,第一過熱保護用電流限制值HA%在規定溫度TAnor以上時從50%逐漸減少并在最大溫度TAmax時變為0,并且,第二過熱保護用電流限制值HB%在規定溫度TBnor以上時從50%逐漸減少并在最大溫度TBmax時變為0的理由如下。即,以第一正常時用過熱保護圖表為例說明的話,原因在于,在以50%的第一過熱保護用電流限制值HA%向第一變換器1A供應電流的情況下,在第一變換器1A相關的溫度TA中,第一通電系統中耐熱性較低的特定的構成部件變為與達到最大溫度TAmax時相同的溫度狀態是在規定溫度TAnor。
在第一過熱防止邏輯部15A中,基于從第一溫度傳感器16A得到的第一變換器1A相關的溫度TA,通過參照第一正常時用過熱保護圖表,設定第一過熱防止用電流限制值HA%。同樣地,在第二過熱防止邏輯部15B中,基于從第二溫度傳感器16B得到的第二變換器1B相關的溫度TB,通過參照第二正常時用過熱保護圖表,設定第二過熱防止用電流限制值HB%。
在步驟5005中,參照在診斷為第一通電系統正常但第二通電系統故障的情況下的故障時用過熱保護圖表(以下,稱為“第一故障時用過熱保護圖表”),設定第一過熱保護用電流限制值HA%。
第一故障時用過熱保護圖表如圖9所示,相對于第一變換器1A相關的溫度TA關聯第一過熱保護用電流限制值HA%并預先存儲在第一過熱防止邏輯部15A中。
對第一故障時用過熱保護圖表進一步具體地說明的話,使溫度TA和第一過熱保護用電流限制值HA%以如下方式關聯,隨著第一變換器1A相關的溫度TA從規定溫度TAabn上升,第一過熱保護用電流限制值HA%從100%逐漸降低,在溫度TA中在最大溫度TAmax時第一過熱保護用電流限制值HA%變為零。
在第一故障時用過熱保護圖表中未達到規定溫度TAabn時第一過熱保護用電流限制值HA%為100%的原因在于,若診斷為第二通電系統故障,則將第一電流限制值CA%從50%變更為100%,因此根據變更,能夠在步驟1004中恰當地判斷過熱保護的必要性。
與前述的正常時用過熱保護圖表相同,在第一通電系統中的耐熱性低的特定的構成部件中不發生過熱故障的上限電流值即第一過熱保護用電流限制值HA%隨著第一變換器1A相關的溫度TA從最大溫度TAmax變低而變高,但是第一過熱保護用電流限制值HA%達到100%是在規定溫度TAabn下。該規定溫度TAabn比前述的正常時過熱保護圖表中的規定溫度TAnor低。
將第二通電系統故障時的第一過熱保護用電流限制值HA%、和在正常時用過熱保護圖表中表示的第二通電系統正常時的第一過熱保護用電流限制值HA%比較的話,在第一變換器1A相關的溫度TA(在正常時的情況下也可以是溫度TB)中從最大溫度TAmax降低至規定溫度TAnor為止是相同的,但是正常時的第一過熱保護用電流限制值HA%在未達到規定溫度TAnor時固定為50%,與此相對故障時的第一過熱保護用電流限制值HA%隨著從未達到規定溫度TAnor到降低至規定溫度TAabn而進一步上升,在未達到規定溫度TAabn時固定為100%。
而且,將第二通電系統故障時的第一故障時用過熱保護圖表中的第一過熱保護用電流限制值HA%、和正常時用過熱保護圖表中的第一過熱保護用電流限制值HA%與第二過熱保護用電流限制值HB%的相加值即所有變換器的過熱保護用電流限制值(HA%+HB%)進行比較的話,均隨著溫度TA(在正常時的情況下也可以是溫度TB)從最大溫度TAmax降低而逐漸上升達到100%。但是,正常時的所有變換器的過熱保護用電流限制值(HA%+HB%)達到100%是在規定溫度TAnor,第二通電系統故障時的電流限制值HA%達到100%是在比規定溫度TAnor低的規定溫度TAabn。因此,伴隨溫度TA的上升的第一電流限制值CA%的降低率在診斷為第一通電系統以及第二通電系統均未故障的正常診斷時、和在診斷為其中一個第二通電系統故障的故障診斷時不同。
特別是,在過熱保護處理(步驟1004~步驟1007)中,在診斷為第二通電系統故障的情況下第一電流限制值CA%開始降低的下限溫度(規定溫度TAabn)比在診斷為第一通電系統以及第二通電系統均正常的情況下的第一電流限制值CA%以及第二電流限制值CB%開始降低的下限溫度(規定溫度TAnor)低。這是由于,因為在診斷為第二通電系統故障的情況下通過診斷為正常的第一通電系統中包含的第一變換器1A供應兩臺變換器的量的輸出,所以通過過熱保護處理,從比在診斷為正常的情況下還低的溫度限制電流,避免由包含第一變換器1A的第一通電系統的過熱導致的二次故障。
進一步說明的話,在過熱保護處理(步驟1004~步驟1007)中,在診斷為第二通電系統故障的情況下第一電流限制值CA%伴隨第一變換器1A的溫度TA的上升而從100%降低的降低率比在診斷為第一通電系統以及第二通電系統均正常的情況下第一電流限制值CA%以及第二電流限制值CB%降低的降低率緩慢。這是由于,考慮到兩臺的量的電流向診斷為正常的第一通電系統中包含的第一變換器1A集中且構成部件的溫度上升速度變快,通過放緩相對于第一變換器1A相關的溫度TA的上升的第一電流限制值CA%的降低速度(即,相對于第一變換器1A的溫度上升的所有變換器的總輸出的降低速度),使轉向力伴隨溫度上升不急劇增加。
在步驟5006中,參照在診斷為第二通電系統正常但第一通電系統故障的情況下的故障時用過熱保護圖表(以下,稱為“第二故障時用過熱保護圖表”)設定第二過熱保護用電流限制值HB%。
關于第二故障時用過熱保護圖表,由于在本實施方式中第一變換器1A和第二變換器1B為相同結構,所以與第一故障時用過熱保護圖表相同,因此省略說明。
圖10的時間圖示意性地表示的是在診斷為第二通電系統故障的時刻前后,第一電流限制值CA%以及第二電流限制值CB%、綜合電流限制值CT%、和第一電壓分配常數VA%以及第二電壓分配常數VB%的時間變化的一個例子。需要說明的是,假設駕駛員在故障前的時刻t1暫時結束轉向,在診斷為故障后的時刻t3重新開始轉向。
在時刻t1下,第一通電系統以及第二通電系統中未發生故障,第一變換器1A相關的溫度TA(也可以是第二變換器1B相關的溫度TB)不超過圖4的正常時用過熱保護圖表中的規定溫度TAnor,所以第一電流限制值CA%以及第二電流限制值CB%為初始值的50%不變。而且,綜合電流限制值CT%為100%,第一電壓分配常數VA%以及第二電壓分配常數VB%為50%。因此,第一變換器1A以及第二變換器1B的輸出比例為50%:50%。并且控制為,所有變換器的總輸出的限制值為100%不變,電動機140的產生轉矩為根據目標輔助轉矩的值。
在時刻t2下,若診斷為第二通電系統發生故障,則將第二電流限制值CB%從50%變更為0%,相應地,將第一電流限制值CA%從50%變更為100%。由此,使第一電壓分配常數VA%和第二電壓分配常數VB%的比例即輸出比例為100%:0%,禁止來自故障的第二通電系統中包含的第二變換器的輸出,并且使綜合電流限制值CT%為與時刻t2前的時刻t1相同的100%不變。
而且,在時刻t3重新開始轉向時,開始圖3的步驟1004~步驟1007的過熱保護處理,在時刻t4第一變換器1A相關的溫度TA超過圖9中的第一故障時用過熱保護圖表的規定溫度TAabn時,通過使第一電流限制值CA%從100%逐漸降低,而綜合電流限制值CT%以及第一電壓分配常數CA%從100%逐漸降低。
也就是說,在診斷為故障以后重新開始轉向的情況下,相對于在目標輔助轉矩運算部20運算的目標輔助轉矩電動機140等(包括減速機160)實際產生的轉向輔助力,與診斷為故障以前相比基本沒有變化。而且,在利用這樣的轉向輔助力輔助轉向力的狀態下重新開始轉向,然后,轉向力由于過熱保護而逐漸變大。
因此,即使在第二通電系統的故障診斷前后駕駛員不連續地進行轉向的情況下,也能夠使駕駛員感知故障而不帶來有損車輛200的操縱性的程度的過度的不協調感,進而能夠使車輛200的行駛安全性提高。
可以想到如下情況,由于例如在時刻t1下第一變換器1A相關的溫度TA已超過規定溫度TAabn等原因,而在從時刻t2到時刻t3為止的非轉向期間中的溫度TA超過了規定溫度Aabn。但是,在這種情況下也同樣,由于只要不通過方向盤110轉向,過熱保護處理就不實施,因此第一電流限制值CA%不降低。即便如此,在非轉向期間目標輔助轉矩不運算,或設定為零,第一變換器1A由于無輸出而不發熱地變為自然冷卻狀態,因此不立即實施過熱保護處理也沒有問題。
假設在駕駛員在故障診斷前后連續地持續進行轉向的情況下,如果在時刻t2診斷為第二通電系統故障,則將第二電流限制值CB%變更為0%,并且將第一電流限制值CA%變更為100%,使過熱保護處理在步驟2007或步驟3007不待命地立即實施。而且,在第一變換器1A相關的溫度TA超過規定溫度TAabn時使第一電流限制值CA%逐漸降低,從而綜合電流限制值CT%以及第一電壓分配常數CA%逐漸降低。因此,能夠抑制診斷為故障以后轉向力急劇增加,能夠使駕駛員感知故障而不帶來有損車輛200的操縱性的程度的過度的不協調感。
在前述的實施方式中,將圖9所示的內容作為一個例子對第一故障時用過熱保護圖表進行了說明,但是不僅限于此,也可以使用圖11所示的內容設定第一過熱保護用電流限制值HA%。
圖9的第一故障時用過熱保護圖表(以下,稱為“圖表1”)的最大溫度TAmax比圖11的第一故障時用過熱保護圖表(以下,稱為“圖表2”)中的最大溫度TAmax1高,在圖表1以及圖表2中相對于溫度TA的上升第一過熱保護用電流限制值HA%降低的傾斜部有如下不同,與在圖表1中相比,其在圖表2中向低溫側偏移。因此,圖表1的規定溫度TAabn在圖表2中也相對較低。
像這樣將圖表2的第一過熱保護用電流限制值HA%相對圖表1向低溫側偏移的理由如下。
即,在診斷為正常的第一通電系統中包含的第一變換器1A中耐熱性低的特定的構成部件和溫度傳感器16A的溫度差是由特定的構成部件和溫度傳感器16A之間的傳熱損失等引起的。而且,溫度傳感器16A與特定的構成部件的溫度差由于流向診斷為正常的第一變換器1A的電流量在故障時增加,而有有可能在故障使比正常時變大。另外,雖然在溫度傳感器16A的檢測溫度中基本不會出現,但是也可以想到特定的構成部件受到其他的構成部件的發熱的影響。由此,即使是相同的溫度TA,在故障時的特定的構成部件的實際溫度有可能比正常時高。因此,為了更可靠地阻止由在診斷為正常的第一通電系統中的第一變換器1A的過熱導致的二次故障的發生,使圖表2的第一過熱保護用電流限制值HA%相對于圖表1向低溫側偏移。
使用在第一過熱保護邏輯部中存儲的圖表1和圖表2中的哪一個圖表設定的第一過熱保護用電流限制值HA%,也可以基于第一電流限制值運算部13A決定被診斷為正常的第一通電系統中第一變換器1A的輸出的參數、例如、第一電流限制值CA%、d軸電流指令值Id*以及q軸電流指令值Iq*、流向第一繞組群2A的各繞組UA、VA、WA的電流iu1、iv1、iw1或電源電流來決定。
需要說明的是,在如上所述的實施方式中,例如,在診斷為第二通電系統故障的情況下,將第二變換器1B的輸出強制停止,并且,將第二電流限制值CB%設定為0%。但是,第一故障診斷部17A以及第二故障診斷部17B能夠診斷第一通電系統以及第二通電系統中的故障模式,根據診斷的故障模式,例如,可能會有在診斷為故障的第二通電系統中的第二變換器1B能夠輸出的情況。在這樣情況下,也可以代替在診斷為故障的第二通電系統中的第二變換器1B的輸出完全停止,而容許第二變換器1B的最小限度的輸出,使其輔助診斷為正常的第一通電系統中的第一變換器1A的輸出。例如,在前述的實施方式中,也可以省略步驟2002,在步驟2003中,使第二電流限制值CB%向α%(>0%)降低,并且對當前的第一電流限制值CA加上當前的第二電流限制值CB%(≠α%)以后減去α從而運算出新的第一電流限制值CA%(CA%=CA%+CB%-α%)。
在前述的實施方式中,作為過熱保護處理,輸出修正部18(特別是第一電流限制值運算部13A以及第二電流限制值運算部13B)在例如診斷為第二通電系統發生故障的情況下,以使對診斷為正常的第一通電系統的第一變換器1A的第一電流限制值CA%基于與第一變換器1A相關的溫度TA對應的第一過熱保護用電流限制值HA%降低、而使綜合電流限制值CT%逐漸降低的方式,通過根據診斷為正常的通電系統中包含的變換器(以下,稱為“正常變換器”)相關的溫度使對正常變換器的輸出的限制值減少,從而使對所有變換器的總輸出的限制值逐漸降低。像這樣的輸出修正部18中的過熱保護處理,也可以代替使用正常變換器相關的溫度,而如以下三個例子這樣,使用其他參數進行。
作為第一個例子的過熱保護處理,輸出修正部18在例如診斷為第二通電系統發生故障的情況下,在診斷為故障之后進行轉向時,也可以基于診斷為正常的第一通電系統中的第一變換器1A的輸入電流或輸出電流的變化、或者第一變換器1A的輸入電流或輸出電流的累計值,使對第一變換器1A的第一電流限制值CA%減少,而使綜合電流限制值CT%逐漸降低。
作為第二個例子的過熱保護處理,輸出修正部18在例如診斷為第二通電系統發生故障的情況下,在診斷為故障之后進行轉向時,也可以基于在目標電流值運算部3中運算的d軸電流指令值Id*以及q軸電流指令值Iq*的變化,或者這些指令值的累計值,使對診斷為正常的第一通電系統的第一變換器1A的第一電流限制值CA%減少,而使綜合電流限制值CT%逐漸降低。
在第二個例子的過熱保護處理中,為了更高精度地推定第一變換器1A以及第二變換器1B的溫度上升,優選的是,基于在d軸電流指令值Id*以及q軸電流指令值Iq*的值上考慮了在輸出修正部18得到的第一電壓分配常數VA%以及第二電壓分配常數VB%乃至綜合電流限制值CT%的值,使對第一變換器1A的第一電流限制值CA%減少,而使綜合電流限制值CT%降低。作為考慮了第一電壓分配常數VA%以及第二電壓分配常數VB%乃至綜合電流限制值CT%的值,可以例舉的有例如電壓分配部6的輸出即用于第一繞組群2A(第一變換器1A)的d軸電壓指令值Vd1以及q軸電壓指令值Vq1、和用于第二繞組群2B(第二變換器1B)的d軸電壓指令值Vd2以及q軸電壓指令值Vq2。
作為第三個例子的過熱保護處理,輸出修正部18在例如診斷為第二通電系統發生故障的情況下,在診斷為故障之后進行轉向時,也可以基于電動機140的轉速的變化或者該轉速的累計值,使對第一變換器1A的第一電流限制值CA%減少,而使綜合電流限制值CT%逐漸降低。
除了這些過熱保護處理以外,輸出修正部18也可以通過基于電動機140的磁極角度的變化或累計值、轉向轉矩的變化或累計值、方向盤110的角度的變化或累計值、或者方向盤110的轉速的變化或累計值,使對正常變換器的輸出的限制值減少,而使對所有變換器的總輸出的限制值逐漸降低。通過使用這些參數,能夠在過熱保護處理中,推定正常變換器相關的溫度。輸出修正部18也可以構成為,考慮由正常變換器的放熱導致的溫度降低,對用于推定正常變換器相關的溫度的前述累計值伴隨著時間的經過而作減法。
如上所述,本發明的電動機的控制裝置以及控制方法能夠適用于具備多個由變換器和對應多個相的繞組構成的通電系統的電動機。
在前述的實施方式中,在通電系統為N(2以上的自然數)個的情況下,繞組和變換器的組合也各自為N臺,但是對各變換器的電流限制值的初始值為(100/N)%。在變換器中的M(1以上的自然數且M>N)臺診斷為故障的情況下,作為故障時處理,將診斷為故障的變換器的輸出停止,且將電流限制值設定為0%,同時,將對診斷為正常的變換器的電流限制值從(100/N)%提升為(100/(N-M))%即可。
前述的實施方式有時是以第二通電系統故障且第一通電系統正常為前提進行說明的情況,同樣地,也可以是以第一通電系統故障且第二通電系統正常為前提進行說明。
附圖標記說明
1A:第一變換器
1B:第二變換器
2A:第一繞組群
2B:第二繞組群
3:目標電流運算部
4:輸出電壓運算部
5:馬達旋轉運算部
6:電壓分配部
12:電壓分配常數運算部
13A:第一電流限制值運算部
13B:第二電流限制值運算部
14:綜合電流限制值運算部
15A:第一過熱邏輯部
15B:第二過熱邏輯部
16A:第一溫度傳感器
16B:第二溫度傳感器
17A:第一故障診斷部
17B:第二故障診斷部
18:輸出修正部
100:電動助力轉向系統
110:方向盤
140:電動機
150:電子控制單元