[發(fā)明專利]電動助力轉(zhuǎn)向裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980163226.0
• 申請日: 2009-12-25
• 公開（公告）號: CN102687386A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁井康平
• 申請（專利權(quán)）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16;B62D5/04;B62D6/00;B62D101/00;B62D113/00;B62D119/00
• 代理公司: 北京東方億思知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11258
• 代理人: 柳春雷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于駕駛員的轉(zhuǎn)向操作對電動馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動控制而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向輔助轉(zhuǎn)矩的電動助力轉(zhuǎn)向裝置。

背景技術(shù)

以往，電動助力轉(zhuǎn)向裝置具有電動馬達(dá)和電子控制單元(以下，稱作ECU)，所述電動馬達(dá)輔助駕駛員的轉(zhuǎn)向盤操作，所述電子控制裝置設(shè)定與駕駛員輸入到轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的目標(biāo)輔助轉(zhuǎn)矩并對電動馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動控制。使用無刷DC馬達(dá)作為電動馬達(dá)的電動助力轉(zhuǎn)向裝置也被普及。無刷DC馬達(dá)通過逆變器的切換控制進(jìn)行對U相、V相、W相的通電。無刷DC馬達(dá)通過利用了d-q座標(biāo)的電流矢量控制而被驅(qū)動，在d-q座標(biāo)中，規(guī)定了作為設(shè)置在轉(zhuǎn)子上的永磁體的磁場所貫穿的方向的d軸、和作為與d軸垂直的方向的q軸。因此，在使用無刷DC馬達(dá)的情況下，設(shè)置用于檢測轉(zhuǎn)子的電角度的旋轉(zhuǎn)角傳感器。

在旋轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)生了故障的情況下，不能進(jìn)行馬達(dá)的控制。因此，在日本專利文獻(xiàn)特開2008-37399號等中公開了一種電動助力轉(zhuǎn)向裝置，該電動助力轉(zhuǎn)向裝置在旋轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)生了故障的情況下，基于馬達(dá)所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(反電動勢)來估計(jì)電角度，使用該估計(jì)的電角度(估計(jì)電角度)對馬達(dá)進(jìn)行驅(qū)動控制。這種使用估計(jì)電角度的馬達(dá)控制被稱作無傳感器控制。在進(jìn)行無傳感器控制時，ECU基于估計(jì)電角度來估計(jì)d軸和q軸，并利用所估計(jì)的d-q座標(biāo)進(jìn)行電流矢量控制。將所估計(jì)的控制上的d軸稱作γ軸，將所估計(jì)的控制上的q軸稱作δ軸。

發(fā)明內(nèi)容

在通過利用了d-q座標(biāo)的電流矢量控制來驅(qū)動馬達(dá)的情況下，為了高效率地驅(qū)動馬達(dá)，對馬達(dá)繞組通電以向q軸方向牽引永磁體。也就是說，使電流流過馬達(dá)繞組，使得在d-q座標(biāo)上電流矢量朝向q軸方向。圖16表示輔助轉(zhuǎn)矩(馬達(dá)轉(zhuǎn)矩)相對于電流矢量的方向(電角度)的關(guān)系。當(dāng)電流矢量的朝向?yàn)閐軸方向時，輔助轉(zhuǎn)矩為0，當(dāng)變?yōu)閺脑撐恢们斑M(jìn)90°電角度的q軸方向時，輔助轉(zhuǎn)矩為最大(圖16中的P1位置)。因此，當(dāng)電流矢量朝向q軸方向并對馬達(dá)繞組通電時，能夠最有效地驅(qū)動馬達(dá)。在此情況下，如圖17所示，控制馬達(dá)繞組的通電量，使得將輔助轉(zhuǎn)矩Tm和駕駛員的轉(zhuǎn)向力Ts合成的力與軸力F平衡。該軸力F表示用于改變轉(zhuǎn)向齒條所需的力。

然而，在進(jìn)行無傳感器控制的情況下，一旦將電流矢量朝向q軸方向通電，則有時會由于軸力變動等外擾而發(fā)生馬達(dá)的失步現(xiàn)象。軸力時常發(fā)生變動。當(dāng)軸力急劇增加從而馬達(dá)所產(chǎn)生的輔助轉(zhuǎn)矩不足時，轉(zhuǎn)子相對于轉(zhuǎn)向方向向反方向轉(zhuǎn)動。此時，如果旋轉(zhuǎn)角傳感器正常，能夠檢測出與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)對應(yīng)的電角度，因此能夠?qū)㈦娏魇噶康姆较蚓S持為q軸。然而，在無傳感器控制的情況下，由于難以與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相應(yīng)地高精度地估計(jì)電角度，難以將電流矢量的方向維持為q軸方向。因此，如圖16的箭頭所示，若電流矢量的方向比q軸更前進(jìn)，輔助轉(zhuǎn)矩就會逐漸減小。因此，馬達(dá)的反轉(zhuǎn)進(jìn)一步被促進(jìn)。由此，進(jìn)入電流矢量的方向比d軸前進(jìn)了180°以上的反向輔助區(qū)域，馬達(dá)變成失步狀態(tài)，轉(zhuǎn)向盤震動。

本發(fā)明就是為了解決上述問題而作出的，其目的在于在進(jìn)行無傳感器控制的情況下抑制馬達(dá)的失步現(xiàn)象。