电动转向设备制造技术

当判定旋转角度传感器（２３）已经发生故障时，电子控制单元（３０）将控制方式从正常辅助控制改变到无传感器辅助控制。在无传感器辅助控制中，辅助停止指令单元（６３）从角速度转换单元（５６）接收与电动机旋转角速度ωｍ有关的信息。然后，电动机旋转角速度ωｍ与阈值ωｍｌ比较。如果电动机旋转角速度ωｍ等于或者高于阈值ωｍｌ，则辅助许可信号传递到ＰＷＭ电压产生单元（４７）以继续动力辅助。另一方面，如果电动机旋转角速度ωｍ低于阈值ωｍｌ，则停止指令信号传递到ＰＷＭ电压产生单元（４７）以停止动力辅助。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动转向设备，该电动转向设备设置有电动机，并且辅助驾驶员执行的驾驶员方向盘的转向操作。
技术介绍
有一种用于车辆的电动转向设备，其检测施加到由驾驶员转动的方向盘(以下，称为“驾驶员方向盘”)的转向扭矩，并且基于所检测的转向扭矩使电动机产生辅助扭矩。例如，在日本专利申请公开No.JP-2003-26020(JP-A-2003-26020)中所描述的电动转向设备中，控制器基于施加到驾驶员方向盘的转向扭矩和车辆速度计算用于电动机的目标电流值，并且控制器基于由电流检测器检测的电动机电流值(实际电流值)与目标电流值的偏差计算向电动机供电的目标电压值。然后，控制器以对应于目标电压值的占空比对逆变器执行切换控制，由此目标三相电源电压从逆变器施加到电动机。结果，产生了所需的辅助扭矩。 例如，三相永磁电动机用作电动转向设备的电动机。当电动机的旋转由三相电源单元控制时，通常执行由两相旋转磁束坐标系统(d-q坐标系统)表示的矢量控制。当执行矢量控制时，检测旋转角度(转子的电气的旋转角度位置)，并且基于旋转角度执行两相/三相坐标转换(从两相到三相的坐标转换和从三相到两相的坐标转换)。 因此，如果检测电动机旋转角度的旋转角度传感器发生故障，则难以执行该控制。根据日本专利申请公开No.JP-2003-26020(JP-A-2003-26020)，解析传感器用作旋转角度传感器。当由于例如断线使得来自解析传感器的输出(周期波形信号的振幅值)等于或者低于预定值时，判定在解析传感器中已经发生故障。根据JP-A-2003-26020，即使在判定在解析传感器中已经发生了故障之后，在电动机在解析传感器的输出等于或者高于预定水平的旋转角度位置处时，还继续执行辅助控制以产生辅助扭矩。结果，避免了驾驶员突然陷入转向操作困境中的情况。 然而，基于来自这种出现故障的旋转角度传感器的检测信号执行该控制没有其预期中的那样可靠。当凸极型永磁电动机用作产生转向辅助扭矩的电动机时，基于凸极性(由于转子位置变化引起的磁阻变化)估计旋转角度。因此，可以认为不使用传感器就可以估计电动机的旋转角度，通过基于所估计的旋转角度控制向电动机供应的电量而继续执行辅助控制。 然而，在电动转向设备中，电动机在许多情况下以接近0的相当低的速度下旋转。如果电动机以这样低的速度旋转，则电动机旋转角度的估计值的可靠性较低。即，随着电动机的电动机速度(旋转角速度)减小，使用电动机的凸极性获得的旋转角度的估计值的可靠性降低。因此，如果在没有采取措施的情况下电动转向设备的电动机在无传感器控制下驱动，则不能获得目标辅助扭矩。在一些情况下，会产生逆辅助扭矩，即，在与应该施加目标辅助扭矩的方向相反的方向上不期望地施加了辅助扭矩。
技术实现思路
本专利技术提供一种高度可靠的电动转向设备，其通过无传感器控制驱动产生转向辅助扭矩的电动机。 本专利技术的第一方面涉及一种电动转向设备，该电动转向设备包括转向机构，其响应于驾驶员方向盘的转向操作而使转向车轮转向；电动机，其装配到转向机构，并产生用来辅助驾驶员方向盘的转向操作的转向辅助扭矩，并且由凸极型永磁电动机形成；旋转角度信息获取装置，用于获取与电动机的旋转角度有关的信息；电动机控制装置，用于基于由旋转角度信息获取装置获得的与旋转角度有关的信息控制电动机的旋转；和辅助控制装置，用于基于驾驶员方向盘的转向操作计算目标转向辅助扭矩，并且用于基于所计算的目标转向辅助扭矩向电动机控制装置提供向电动机供电的指令，以使电动机产生转向辅助扭矩；该电动转向设备还包括旋转角度传感器，其随着电动机旋转而旋转，以检测电动机的旋转角度；旋转角度估计装置，用于利用电动机的凸极性估计电动机的旋转角度；和传感器故障判定装置，用于判定旋转角度传感器是否已经发生故障。当判定旋转角度传感器没有故障时，旋转角度信息获取装置从旋转角度传感器获取与电动机的旋转角度有关的信息，并且当判定旋转角度传感器已经发生故障时，旋转角度信息获取装置从旋转角度估计装置获取与电动机的旋转角度有关的信息。辅助控制装置在当传感器故障判定装置判定旋转角度传感器已经发生故障时和当传感器故障判定装置判定旋转角度传感器没有故障时两种情况下改变使电动机产生转向辅助扭矩的控制方式。 根据本专利技术第一方面的电动转向设备包括旋转角度传感器，其实际地检测电动机的旋转角度(旋转角位置)；和旋转角估计装置，其用于使用电动机的凸极性估计电动机的旋转角度。当判定旋转角度传感器没有故障时，电动机控制装置基于与来自旋转角度传感器的旋转角度有关的信息控制电动机的旋转。另一方面，当判定旋转角度传感器已经发生故障时，电动机控制装置基于与由旋转角度估计装置估计的旋转角度有关的信息控制电动机的旋转。电动机控制装置通过执行由两相旋转磁束坐标系统表示的矢量控制而控制电动机的旋转，在两相旋转磁束坐标系统中，电动机旋转的方向用作q轴，与电动旋转方向垂直的方向用作d轴。 辅助控制装置在当传感器故障判定装置判定旋转角度传感器已经发生故障时和当传感器故障判定装置判定旋转角度传感器没有故障时两种情况下改变使电动机产生转向辅助扭矩的控制方式。因此，可以通过无传感器控制驱动电动机，并且此外增强电动转向设备的可靠性。 辅助控制装置可以包括辅助停止装置，用于当传感器故障判定装置判定旋转角度传感器已经发生故障时，如果辅助控制装置判定电动机的旋转角速度低于预定值，则辅助停止装置停止转向辅助扭矩的产生。 利用这样构造的电动转向设备，当判定旋转角度传感器已经发生故障时，基于与由旋转角度估计装置估计的旋转角度有关的信息控制电动机的旋转。如果判定电动机的旋转角速度低于预定值，则辅助停止装置停止转向辅助扭矩的产生。当使用电动机的凸极性估计电动机的旋转角度时，如果电动机的旋转角速度较低，所估计的旋转角度与实际旋转角度的偏差较大。因此，根据上述构造，当电动机的旋转角速度低于预定值时，停止转向辅助扭矩的产生，使得不执行基于所估计的旋转角度的电动机控制。这在以相当低的速度驱动电动机的电动转向设备中尤其有效，这是因为所估计的旋转角度和实际旋转角度的偏差在这种电动转向设备中可能较大。结果，增强了电动转向设备的可靠性和安全性。电动机的旋转角速度是否低于预定值是基于例如由电动的旋转产生的反电动势电压的振幅的减小程度判定的。 辅助控制装置可以包括辅助扭矩减小装置，当传感器故障判定装置判定旋转角度传感器已经发生故障时，如果辅助控制装置判定电动机的旋转角速度低于预定值，则辅助扭矩减小装置根据旋转角速度的减小而减小由电动机产生的转向辅助扭矩。 利用这样构造的电动转向设备，当判定旋转角度传感器已经发生故障时，基于与由旋转角度估计装置估计的旋转角度有关的信息控制电动机的旋转。如果电动机的旋转角速度低于预定值，则辅助扭矩减小装置随着旋转角速度的减小而减小由电动机产生的转向辅助扭矩。即，当电动机的旋转角速度较低时(即，当所估计的旋转角度的可靠性较低时)，转向辅助扭矩随着旋转角速度的减小而减小。因此，所估计的旋转角度与实际旋转角度的偏差对辅助扭矩的影响得到降低，因此，驾驶员感受到的不舒适感觉得到降低。优选地，随着旋转角速度减小，转向辅助扭矩逐渐减小。 电动转向设备还可以包括用于检测驾驶员方向盘的转向速度的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动转向设备，其特征在于包括：转向机构（１０），其响应于驾驶员方向盘（１１）的转向操作而使转向车轮（ＦＷ１、ＦＷ２）转向；电动机（１５），其装配到所述转向机构，并产生用来辅助所述驾驶员方向盘的转向操作的转向辅助扭矩，并且 由凸极型永磁电动机形成；旋转角度信息获取装置（５５），用于获取与所述电动机的旋转角度有关的信息；电动机控制装置（３０），用于基于由所述旋转角度信息获取装置获得的与所述旋转角度有关的信息控制所述电动机的旋转；辅助控制装 置（３０），用于基于所述驾驶员方向盘的所述转向操作计算目标转向辅助扭矩，并且用于基于所计算的目标转向辅助扭矩向所述电动机控制装置提供向所述电动机供电的指令，以使所述电动机产生所述转向辅助扭矩；旋转角度传感器（２３），其随着所述电动机 旋转而旋转，以检测所述电动机的所述旋转角度；旋转角度估计装置（６２），用于利用所述电动机的凸极性估计所述电动机的所述旋转角度；和传感器故障判定装置（６１），用于判定所述旋转角度传感器是否已经发生故障，其中，当 判定所述旋转角度传感器没有故障时，所述旋转角度信息获取装置从所述旋转角度传感器获取与所述电动机的所述旋转角度有关的信息，并且当判定所述旋转角度传感器已经发生故障时，所述旋转角度信息获取装置从所述旋转角度估计装置获取与所述电动机的所述旋转角度有关的信息，并且所述辅助控制装置在当所述传感器故障判定装置判定所述旋转角度传感器已经发生故障时和当所述传感器故障判定装置判定所述旋转角度传感器没有故障时两种情况下改变使所述电动机产生所述转向辅助扭矩的控制方式。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山下正治，河西荣治，山崎一平，藤田修司，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]