CN102099997A - 电动动力转向装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动动力转向装置，其在三相无刷电机中有一相发生了异常时，能够在不使操纵感变差的情况下，使用其余的两相来继续驱动电机。当异常检测部(27)在各相线圈中的一相的驱动系统中检测出通电异常时，异常时电机指令值计算部(34)根据操纵辅助电流指令值Iref计算使用其余的两相线圈的异常时相电流指令值，根据该异常时相电流指令值对电机(12)进行驱动。此时，当电气角θe处于加速区域内时，进行使异常时相电流指令值增减的校正，使得三相无刷电机(12)的旋转在操纵方向上进行加速。

Description

电动动力转向装置

技术领域

本发明涉及电动动力转向装置，该电动动力转向装置对三相无刷电机进行驱动控制，向操纵系统施加减轻驾驶员的操纵负担的操纵辅助力。

背景技术

作为以往的电动动力转向装置，存在专利文献1中记载的技术。该技术是如下所述的技术：在三相无刷电机中有一相发生了异常时，根据其余的两相的反向电压信息，计算使电机转矩大致恒定的异常时电流指令值，根据该异常时电流指令值继续驱动上述电机。

但是，由于硬件等的制约，流过电机的电流量存在极限。因此，在到达电流极限的角度区域中，无法得到恒定的电机转矩，驾驶员将感到手柄卡滞感，导致操纵感变差。

因此，存在如下技术：以比无法得到恒定转矩的角度区域小的角度设置过度辅助特性，增大电机转矩，并且，以比无法得到恒定转矩的角度区域大的角度设置减小辅助特性，减小电机转矩(例如，参照专利文献2)。该技术是在到达无法得到恒定转矩的角度区域之前，使电机的旋转加速，由此跳过该角度区域。

专利文献1：日本特开2009-6963号公报

专利文献2：国际公开WO2005/091488号

在上述专利文献2记载的电动动力转向装置中，在进行偏转增加操纵、从而电机转矩方向及电机旋转方向均为正方向的情况下，在即将到达无法得到恒定转矩的角度区域的之前，增大电机转矩，由此，能够使电机的旋转在正方向上加速。但是，由于是在刚刚超过该角度区域之后立刻减小电机转矩，因此，电机的旋转容易因外部负荷而减速，容易停止在无法得到恒定转矩的角度区域中。

并且，在进行偏转返回操纵、从而电机转矩方向为正向且电机旋转方向为负方向的情况下，在即将到达无法得到恒定转矩的角度区域之前减小电机转矩，由此，能够使电机的旋转在负方向上加速。但是，由于是在刚刚超过该角度区域之后立刻增大电机转矩，因此，这可能成为制动转矩而导致电机停止在无法得到恒定转矩的角度区域中。

其结果，在从偏转返回操纵向偏转增加操纵转移时，将出现辅助不足，会使驾驶员感到手柄卡滞感。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供一种电动动力转向装置，该电动动力转向装置在三相无刷电机中有一相发生了异常时，能够在不使操纵感变差的情况下，使用剩下的两相来继续驱动电机。

为了达到上述目的，本发明的电动动力转向装置的第1方式的特征在于，该电动动力转向装置具有：三相无刷电机，该三相无刷电机中的对操纵系统施加操纵辅助力的各相线圈进行了星形接线；操纵转矩检测部，其检测传递给所述操纵系统的操纵转矩；以及电机控制部，其至少根据由所述操纵转矩检测部检测出的操纵转矩，对所述三相无刷电机进行驱动控制，所述电机控制部具有：线圈驱动系统异常检测部，其检测所述各相线圈的驱动系统的通电异常；操纵辅助电流指令值计算部，其根据由所述操纵转矩检测部检测出的操纵转矩，计算操纵辅助电流指令值；正常时电机指令值计算部，在所述线圈驱动系统异常检测部未检测到各相线圈的驱动系统的异常时，该正常时电机指令值计算部根据所述操纵辅助电流指令值，计算使用三相线圈的正常时相电流指令值；异常时电机指令值计算部，在所述线圈驱动系统异常检测部在各相线圈中的一相的驱动系统中检测出通电异常时，该异常时电机指令值计算部根据所述操纵辅助电流指令值，计算其余两相的相电流指令值之和成为零的异常时相电流指令值；电机驱动控制部，其选择由所述正常时电机指令值计算部计算出的正常时相电流指令值及由所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值中的任意一方，根据所选择的相电流指令值，对所述三相无刷电机进行驱动控制；加速区域判定部，其判定所述三相无刷电机的电气角是否处于加速区域内，该加速区域是跨越由所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值的符号发生反转的电气角的规定的角度区域；以及电机旋转加速部，在所述加速区域判定部判定为所述电气角处于所述加速区域内时，该电机旋转加速部对所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值进行校正，由此，使所述三相无刷电机的旋转在操纵方向上进行加速。

另外，第2方式的特征在于，由所述操纵辅助电流指令值计算部计算出的操纵辅助电流指令值越大，将所述加速区域设定得越大。

另外，第3方式的特征在于，所述加速区域是包含由所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值达到相电流上限值的角度区域的前后区域在内的角度区域，其中，所述相电流上限值相当于所述各相线圈的驱动系统所能通电的电流值的上限。

另外，第4方式的特征在于，该电动动力转向装置还具有操纵方向判定部，该操纵方向判定部判定针对方向盘的操纵操作是偏转增加方向还是偏转返回方向，所述电机旋转加速部根据由所述操纵方向判定部判定的操纵方向，变更所述异常时相电流指令值的校正方法。

另外，第5方式的特征在于，在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转增加方向时，所述电机旋转加速部进行增大所述异常时相电流指令值的校正。

另外，第6方式的特征在于，在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转返回方向、且所述操纵辅助电流指令值计算部计算出的操纵辅助电流指令值为规定值以上时，所述电机旋转加速部进行使所述异常时相电流指令值为零或大致为零的校正。

另外，第7方式的特征在于，在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转返回方向、且所述操纵辅助电流指令值计算部计算出的操纵辅助电流指令值小于规定值时，所述电机旋转加速部进行使所述异常时相电流指令值的符号反转的校正。

另外，第8方式的特征在于，在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转返回方向、且所述操纵辅助电流指令值计算部计算出的操纵辅助电流指令值小于规定值时，所述电机旋转加速部进行这样的校正：使所述异常时相电流指令值的符号反转，并且减小所述异常时相电流指令值。

另外，第9方式的特征在于，在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转返回方向时，所述电机旋转加速部在进行所述规定值处的所述异常时相电流指令值的校正方法的切换时，设置渐变区域，在该渐变区域中，使所述异常时相电流指令值的校正量随所述操纵辅助电流指令值逐渐变化。

另外，第10方式的特征在于，所述电机旋转加速部通过规定的变化率限制值，限制校正后的所述异常时相电流指令值的变化率的上限。

另外，第11方式的特征在于，该电动动力转向装置还具有检测车速的车速检测部，所述电机控制部具有电流限制部，该电流限制部根据与所述车速检测部检测出的车速对应的电流限制值，限制所述异常时相电流指令值的最大值，并且，在所述车速检测部检测出的车速比规定值小时，该电流限制部将所述电流限制值设定为零或大致为零。

另外，第12方式的特征在于，所述电机控制部具有减小校正部，该减小校正部进行这样的校正：在所述加速区域判定部判定为所述电气角处于所述加速区域外时，减小由所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值。

根据本发明，在三相无刷电机中有一相发生了异常时，能够使用剩下的两相来继续驱动电机。并且此时，在跨越由异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值的符号发生反转的电气角的加速度区域中，有意地使电机的旋转在操纵方向上加速，因此，能够防止该加速区域中的制动转矩的产生。其结果，能够通过电机惯性力高效率地跳过电机转矩低的不稳定输出角度区域，能够提高操纵感。

附图说明

图1是本发明的电动动力转向装置的系统结构图。

图2是示出操纵辅助控制装置的具体结构的框图。

图3是示出第1实施方式的控制运算装置23的具体结构的框图。

图4是操纵辅助电流指令值计算映射(map)。

图5是示出矢量相指令值计算电路的d轴电流指令值计算部的具体结构的框图。

图6是示出d-q轴电压计算用存储表的特性线图。

图7是示出正常时的三相无刷电机中产生的感应电压波形的特性线图。

图8是示出三相无刷电机中的两相通电时的定子磁场模型的说明图。

图9是示出三相无刷电机中的两相通电时的电机感应电压的特性线图。

图10是示出偏转返回校正增益的例子的图。

图11是示出偏转增加操纵时的电机电流和电机转矩的图。

图12是示出偏转返回操纵时(高电流)的电机电流和电机转矩的图。

图13是示出偏转返回操纵时(低电流)的电机电流和电机转矩的图。

图14是用于说明比较例的动作的图。

图15是示出第2实施方式中的控制运算装置23的具体结构的框图。

图16是示出最大电流值Imax的例子的图。

图17是用于说明本发明的变形例的图。

具体实施方式

下面，根据附图来说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

(结构)

图1是示出本发明的一个实施方式的整体结构图。

图中，符号1为方向盘，从驾驶员作用在该方向盘1上的操纵力被传递至转向轴2。该转向轴2具有输入轴2a和输出轴2b。输入轴2a的一端与方向盘1连接，另一端经由操纵转矩传感器3与输出轴2b的一端连接。

并且，传递至输出轴2b的操纵力经由万向节4传递至下轴(lower shaft)5，进而，经由万向节6传递至小齿轮轴7。传递至该小齿轮轴7的操纵力经由转向齿轮8传递至转向横拉杆(tie rod)9，使未图示的转向轮转动。这里，转向齿轮8构成为具有与小齿轮轴7连接的小齿轮8a及与该小齿轮8a啮合的齿条8b的齿轮齿条副(rack-and-pinion)的形式，通过齿条8b将传递至小齿轮8a的旋转运动变换为车宽方向的直线行进运动。

在转向轴2的输出轴2b上连接着将操纵辅助力传递至输出轴2b的操纵辅助机构10。该操纵辅助机构10具有：减速齿轮11，其与输出轴2b连接；以及三相无刷电机12，其与该减速齿轮11连接，产生操纵辅助力。

操纵转矩传感器3检测施加给方向盘1而传递到输入轴2a的操纵转矩，例如构成为：将操纵转矩变换为插装在输入轴2a与输出轴2b之间的未图示的扭杆的扭转角度位移，并将该扭转角度位移变换为阻抗变化或磁气变化来进行检测。

并且，如图2所示，三相无刷电机12的U相线圈Lu、V相线圈Lv及W相线圈Lw的一端彼此连接而成为星形接线，并且，各个线圈Lu、Lv及Lw的另一端与操纵辅助控制装置20连接而分别被提供电机驱动电流Iu、Iv及Iw。并且，三相无刷电机12具有：霍尔元件，其检测转子的旋转位置；以及转子旋转角检测电路13，其由旋转变压器(resolver)等构成。

由操纵转矩传感器3检测出的操纵转矩T及由车速传感器21检测出的车速Vs被输入到操纵辅助控制装置20，并且，由转子旋转角检测电路13检测出的转子旋转角θm被输入到操纵辅助控制装置20。并且，从电机电流检测电路22输出的电机驱动电流检测值Iud、Ivd及Iwd也被输入到操纵辅助控制装置20，其中，该电机电流检测电路22检测提供给三相无刷电机12的各相线圈Lu、Lv及Lw的电机驱动电流Iu、Iv及Iw。

操纵辅助控制装置20具有：控制运算装置23，其根据操纵转矩T、车速Vs、电机电流检测值Iud、Ivd及Iwd、以及转子旋转角θm，计算操纵辅助电流指令值，输出各相电机电压指令值Vu、Vv及Vw；电机驱动电路24，其由驱动三相无刷电机12的场效应晶体管(FET)构成；以及FET栅极驱动电路25，其根据从控制运算装置23输出的相电压指令值Vu、Vv及Vw，控制电机驱动电路24的场效应晶体管的栅极电流。而且，操纵辅助控制装置20具有：切断用继电器电路26，其连接在电机驱动电路24与三相无刷电机12之间；以及异常检测电路27，其检测提供给三相无刷电机12的电机驱动电流Iu、Iv及Iw的异常。

(控制运算装置23的结构)

图3是示出控制运算装置23的具体结构的框图。

如图3所示，控制运算装置23具有：操纵辅助电流指令值运算部31、角度信息运算部32、由正常时电机指令值计算部33及异常时电机指令值计算部34构成的指令值输出部30、指令值选择部35、以及电机电流控制部36。

操纵辅助电流指令值运算部31输入由操纵转矩传感器3检测出的操纵转矩T和由车速传感器21检测出的车速Vs，根据这些参数计算操纵辅助电流指令值Iref。

角度信息运算部32根据由转子旋转角检测电路13检测出的转子旋转角θm，计算电气角θe及电气角速度ωe。

正常时电机指令值计算部33根据操纵辅助电流指令值Iref、电气角θe及电气角速度ωe，计算三相电流指令值(正常时相电流指令值)Iuref～Iwref。

异常时电机指令值计算部34根据从后述的异常检测电路27输入的异常检测信号AS、操纵辅助电流指令值Iref、电气角θe及电气角速度ωe，计算针对正常的线圈Li(i＝u～w)及Lj(j＝v～u)的两相电流指令值(异常时相电流指令值)Iiref及Ijref。此时，计算出的Iiref与Ijref彼此符号相反且绝对值相同。即，Iiref与Ijref之和为零，并且，它们的符号在相同的电气角θe下发生反转。

指令值选择部35从由正常时电机指令值计算部33输出的三相电流指令值Iuref～Iwref和由异常时电机指令值计算部34输出的两相电流指令值Iiref及Ijref中，选择其中的任意一方。

电机电流控制部36使用由指令值选择部35选择的电流指令值和由电机电流检测电路22检测出的电机电流检测值Iud、Ivd及Iwd，进行电流反馈处理。

下面，详细说明各模块中执行的处理。

操纵辅助电流指令值运算部31根据操纵转矩T及车速Vs，参照图4所示的操纵辅助电流指令值计算映射，计算操纵辅助电流指令值Iref。如图4所示，操纵辅助电流指令值计算映射由用抛物线状的曲线表示的特性线图构成，该特性线图在横轴上取操纵转矩T、在纵轴上取操纵辅助电流指令值Iref，并且将车速检测值Vs作为参数。在该特性线图中，设定为：在操纵转矩T从“0”到其附近的设定值Ts1为止的区间，操纵辅助电流指令值Iref保持为“0”，当操纵转矩T超过设定值Ts1时，最初，操纵辅助电流指令值Iref相对于操纵转矩T的增加而比较缓慢地增加，不过，当操纵转矩T进一步增加时，操纵辅助电流指令值Iref相对于操纵转矩T的增加而急剧增加。并且，该特性曲线被设定为：随着车速Vs增加，倾斜度变小。

角度信息运算部32具有：电气角变换部32a，其将由转子旋转角检测电路13检测出的转子旋转角θm变换为电气角θe；以及微分电路32b，其对从该电气角变换部32a输出的电气角θe进行微分，计算电气角速度ωe。

如图3所示，正常时电机指令值计算部33具有：d-q轴电流指令值计算部33d，其由d轴电流指令值计算部33a、d-q轴电压计算部33b以及q轴电流指令值计算部33c构成，其中，上述d轴电流指令值计算部33a根据操纵辅助电流指令值Iref和电气角速度ωe计算d轴电流指令值Idref，上述d-q轴电压计算部33b根据电气角θe计算d轴电压ed(θe)及q轴电压eq(θe)，上述q轴电流指令值计算部33c根据从该d-q轴电压计算部33b输出的d轴电压ed(θe)及q轴电压eq(θe)、从d轴电流指令值计算部33a输出的d轴电流指令值Idref、以及从操纵辅助电流指令值运算部31输出的操纵辅助电流指令值Iref，计算q轴电流指令值Iqref；以及两相/三相变换部33e，其将从d轴电流指令值计算部33a输出的d轴电流指令值Idref和从q轴电流指令值计算部33c输出的q轴电流指令值Iqref，变换为三相电流指令值Iuref、Ivref及Iwref。

如图5所示，d轴电流指令值计算部33a具有：换算部51，其将从操纵辅助电流指令值运算部31输出的操纵辅助电流指令值Iref换算为针对三相无刷电机12的基础角速度ωb；绝对值部52，其计算操纵辅助电流指令值Iref的绝对值|Iref|；机械角计算部53，其根据电气角速度ωe和电机的磁极数P计算电机的机械角速度ωm(＝ωe/P)；a cos计算部54，其根据基础角速度ωb和机械角速度ωm计算超前角φ＝acos(ωb/ωm)；sin计算部55，其根据超前角φ求出sinφ；以及乘法器56，其将来自绝对值部52的绝对值|Iref|与从sin计算部55输出的sinφ相乘并乘以-1，由此求出d轴电流指令值Idref(＝-|Iref|sinφ)。

通过这样地构成d轴电流指令值计算部33a，由此，d轴电流指令值Idref如下式所示：

Idref＝-|Iref|·sin(a cos(ωb/ωm))……(1)。

关于上述(1)式中的a cos(ωb/ωm)这一项，在电机的旋转速度不是高速时，即，在三相无刷电机12的机械角速度ωm比基础角速度ωb低时，ωm＜ωb成立，因此a cos(ωb/ωm)＝0，从而Idref＝0。但是，在高速旋转时，即，在机械角速度ωm比基础角速度ωb高时，电流指令值Idref的值将显现出来，开始弱励磁控制。如上述(1)式所示，电流指令值Idref随三相无刷电机12的旋转速度而变化，因此，具有如下出色的效果：能够无波节地、平滑地进行高速度旋转时的控制。

并且，作为其他效果，在电机端子电压的饱和问题上也具有效果。电机的相电压V一般表示为：

V＝E+R·I+L(di/dt)……(2)。

这里，E为反向电压，R为固定电阻，L为电感。反向电压E大到能够使电机高速旋转的程度，电池电压等电源电压是固定的，因此，可用于电机控制的电压范围小。达到该电压饱和时的角速度为基础角速度ωb，当产生电压饱和时，PWM控制的占空比达到100％，无法再进一步跟踪电流指令值，其结果，转矩波动变大。

但是，上述(1)式中示出的电流指令值Idref的极性为负，与上述(2)式中的L(di/dt)有关的电流指令值Idref的感应电压分量的极性与反向电压E相反。因此，展现出这样的效果：对于旋转速度越高、值越大的反向电压E，能够利用由电流指令值Idref感应出的电压，减小该反向电压。其结果，即使三相无刷电机12进行高速旋转，也能够通过电流指令值Idref的效果，扩大能对电机进行控制的电压范围。即，通过由电流指令值Idref的控制实现的弱励磁控制，使得电机的控制电压不会发生饱和，能够扩大所能控制的范围，具有在电机的高速旋转时也能够防止转矩波动变大的效果。

此外，d-q轴电压计算部33b根据电气角θe，参照图6所示的作为三相驱动用存储表的d-q轴电压计算用存储表，计算d轴电压ed(θe)及q轴电压eq(θe)。这里，如图6所示，d-q轴电压计算用存储表以如下方式构成：在横轴上取电气角θe，在纵轴上取将各相线圈产生的感应电压波形变换为旋转坐标后的d轴电压ed(θ)及q轴电压eq(θ)。如图7所示，在三相无刷电机12是正常时的感应电压波形U相EMF、V相EMF及W相EMF为分别相差120度相位的正弦波的正弦波感应电压电机的情况下，如图6所示，ed(θ)及q轴电压eq(θ)均为与电气角θ无关的恒定值。

进而，q轴电流指令值计算部33c根据所输入的操纵辅助电流指令值Iref、d轴电压ed(θe)、q轴电压eq(θe)、d轴电流指令值Idref及电气角速度ωe，进行下述(3)式的运算而计算出q轴电流指令值Iqref。

Iqref＝{Kt×Iref×ωe-edθe)×Idrefθe)}/eqθe)……(3)

这里，Kt为电机转矩常数。

(异常时电机指令值计算部34的结构)

在三相无刷电机12中的一相的驱动系统发生了异常时，异常时电机指令值计算部34计算用于使用剩下的两相线圈来继续进行三相无刷电机12的旋转驱动的相电流指令值。

在三相无刷电机12中，例如图8(a)所示，如果在针对U相线圈Lu的驱动系统中发生了断线、而成为无法向U相线圈Lu提供电机电流的状态，则能够提供电机电流的线圈成为V相线圈Lv及W相线圈Lw这两个线圈。向这些V相线圈Lv及W相线圈Lw提供的电流的方向为以下两种情况：从V相线圈Lv输入电机电流而从W相线圈Lw输出的情况、以及相反地从W相线圈Lw输入电机电流而从V相线圈Lv输出的情况。

如图8(b)及(c)所示，由这些电机电流产生的定子合成磁场仅能在相差180度的方向上形成，因此，仅借助这些定子合成磁场，是不能对三相无刷电机12进行两相驱动的。

因此，例如在U相驱动系统中发生了通电异常时，如图9所示，使得使用剩下的V相及W相进行电机驱动时的电机感应电压成为由特性曲线L3表示的合成感应电压EMFa，该特性曲线L3是将由电气角θe的特性曲线L1及L2表示的感应电压EMFv(θe)及EMFw(θe)进行合成而得到的。然后，根据该合成感应电压EMFa计算相电流指令值Im(θe)，根据该相电流指令值Im(θe)，计算上述的两相电流指令值。

这里，在本实施方式中，在当前的电气角θe处于后述的规定的加速区域内时，进行使上述相电流指令值Im(θe)增大或减小的校正，以在操纵方向上对三相无刷电机12进行加速。

接着，说明异常时电机指令值计算部34的具体结构。

如图3所示，异常时电机指令值计算部34具有：加速区域判定部61、偏转增加/偏转返回判定部62、感应电压计算部63、相电流指令值计算部64、相电流指令值校正部65、电流限制部66、以及两相电流指令值计算部67。

加速区域判定部61输入操纵辅助电流指令值Iref及电气角θe。并且，首先根据操纵辅助电流指令值Iref设定加速区域。这里，操纵辅助电流指令值Iref越大，将加速区域设定得越大。

上述加速区域被设定为规定的角度区域，该规定的角度区域跨越由后述的相电流指令值计算部64计算出的相电流指令值Im(θe)的符号发生反转的电气角θe。具体地讲，将该加速区域设为这样的角度区域：该角度区域包含相电流指令值Im(θe)达到相电流上限值(电机驱动电路24所能输出的最大电流值Imax)时的角度区域前后的区域，其中，所述相电流上限值相当于在各相线圈的驱动系统中能进行通电的电流值的上限。

在三相无刷电机12中的任一相发生了通电异常、从而根据两相电流指令值对三相无刷电机12进行旋转驱动的情况下，在相电流指令值Im(θe)的符号发生反转的电气角θe下，电机转矩必然为零。因此，也可以将上述加速区域称为跨越电机转矩为零时的电气角θe的角度区域。

接着，加速区域判定部61判定当前的电气角θe是否处于上述加速区域内。并且，在处于加速区域内时将加速区域判定标志Fa设定为“1”，在处于加速区域外时将加速区域判定标志Fa复位为“0”。

偏转增加/偏转返回判定部62输入操纵转矩T及电气角速度ωe，根据这些参数，判定针对方向盘的操纵操作是偏转增加方向、还是偏转返回方向。

这里，操纵转矩传感器3例如构成为：将向右操纵时的产生转矩设为正值、将向左操纵时的产生转矩设为负值，在操纵转矩T上加上符号而输出。同样地，三相无刷电机12的微分电路32b根据三相无刷电机12的旋转方向来加上符号，例如构成为：对于向右操纵时施加操纵辅助力的旋转方向，附上正值，对于向左操纵时施加操纵辅助力的旋转方向，附上负值，进行输出。

因此，在偏转增加/偏转返回判定部62中，如果三相无刷电机12的电气角速度ωe及操纵转矩T的符号相同、即它们都为正或都为负，则判定为是偏转增加，如果它们的符号不同，则判定为是偏转返回。并且，在判定为操纵方向是偏转增加方向的情况下，将偏转增加/偏转返回判定标志Fb设定为“1”，在判定为操纵方向是偏转返回方向的情况下，将偏转增加/偏转返回判定标志Fb复位为“0”。

另外，也可以是：在操纵转矩T的符号与操纵转矩变化率的符号相同、且操纵转矩变化率的绝对值为规定值以上时，判定为是偏转增加，在操纵转矩T的符号与操纵转矩变化率的符号不同、且操纵转矩变化率的绝对值为规定值以上时，判定为是偏转返回。此时，可以不使用电气角速度ωe，而仅利用操纵转矩T来判定偏转增加/偏转返回。

感应电压计算部63根据电气角θe及从后述的异常检测电路27输出的异常检测信号AS，计算合成感应电压EMFa(θe)。

这里，感应电压计算部63具有以下三个合成感应电压计算用存储表，即：示出了通过V-W两相进行驱动时、由图9的特性曲线L3表示的合成感应电压EMFa与电气角θe之间的关系的合成感应电压计算用存储表；示出了通过U-V两相进行驱动时、合成感应电压EMFa与电气角θe之间的关系的合成感应电压计算表；以及示出了通过U-W两相进行驱动时、合成感应电压EMFa与电气角θe之间的关系的合成感应电压计算用存储表。并且，根据异常检测信号AS选择与正常的两相对应的合成感应电压计算用存储表，参照根据电气角θe选择的合成感应电压计算用存储表，计算合成感应电压EMFa(θe)。

相电流指令值计算部64根据由感应电压计算部63计算出的合成感应电压EMFa(θe)、操纵辅助电流指令值Iref及电气角速度ωe，计算相电流指令值Im(θe)。

即，相电流指令值计算部64进行下述(4)的运算而计算相电流指令值Im(θe)。

Im(θe)＝(Kt2×Iref×ωe)/EMFa(θe)……(4)

这里，Kt2是两相通电时的电机转矩常数。

相电流指令值校正部65输入由相电流指令值计算部64计算出的相电流指令值Im(θe)，对其进行校正而输出校正后的相电流指令值Im*(θe)。这里，在加速区域判定标志Fa＝1时，根据偏转增加/偏转返回判定标志Fb及操纵辅助电流指令值Iref，进行使相电流指令值Im(θe)增大或减小的校正。

具体地讲，在加速区域中操纵方向为偏转增加方向时(Fa＝1、Fb＝1)，进行增大相电流指令值Im(θe)的校正。这里，例如通过对相电流指令值Imθe乘上校正增益K1(＞1)来进行增加校正。

而在加速区域中操纵方向为偏转返回方向时(Fa＝1、Fb＝0)，根据操纵辅助电流指令值Iref的绝对值，对相电流指令值Imθe乘上具有图10的特性的偏转返回校正增益K2，由此来进行该相电流指令值Imθe的校正。

如图10所示，当Iref≥Iref_TH2时，偏转返回校正增益K2为0(或大致为0)，当Iref＜Iref_TH1时，偏转返回校正增益K2为-A。这里，A≤1。并且，将偏转返回校正增益K2设定为：当Iref_TH1≤Iref＜Iref_TH2时，随着操纵辅助电流指令值Iref变大，偏转返回校正增益K2从-A逐渐变化到0。

即，当Iref≥Iref_TH2时，进行使相电流指令值Im(θe)减小到0(或大致为0)的校正。另一方面，当Iref＜Iref_TH1时，进行使相电流指令值Im(θe)的符号反转并使其减小的校正。

而当Iref_TH1≤Iref＜Iref_TH2时，使上述相电流指令值Imθe的校正量以操纵辅助电流指令值Iref为基准而逐渐地变化，防止急剧的变化。以这种方式来设置相电流指令值Im(θe)的校正量随操纵辅助电流指令值Iref而逐渐变化的渐变区域。

这里，以产生了会对电机施加旋转力的程度的电机外部负荷时的操纵辅助电流指令值为基准，设定上述阈值Iref_TH1及Iref_TH2。

并且，当加速区域判定标志Fa＝0时，与偏转增加/偏转返回判定标志Fb及操纵辅助电流指令值Iref无关地，进行减小相电流指令值Im(θe)的校正。这里，例如通过对相电流指令值Imθe乘上校正增益K3(＜1)来进行减小校正。

电流限制部66用规定的最大电流值Imax来限制由相电流指令值校正部65计算出的相电流指令值Im*(θe)。这里，将该最大电流值Imax设定为电机驱动电路24所能输出的电流上限值。

两相电流指令值计算部67根据由电流限制部66限制的相电流指令值，输出相应的两相相电流指令值。

这里，根据从异常检测电路27输出的异常检测信号AS，确定所要通电的两相，并且根据相电流指令值Im*(θe)的符号设定通电方向(设定是从上述通电的两相中的哪一侧流出电流)。然后，将与设定的通电方向对应的一相的电流指令值Ikref(K＝u～w)输出到后述的指令值选择部35。

指令值选择部35具有：切换开关71u、71v及71w；以及对这些切换开关71u、71v及71w进行切换控制的选择控制部72。

由正常时电机指令值计算部33的两相/三相变换部33e计算出的各相电流指令值Iuref、Ivref及Iwref被输入到切换开关71u、71v及71w的常闭触点，从异常时电机指令值计算部34输出的各相电流指令值Iuref、Ivref及Iwref被输入到切换开关71u、71v及71w的另一方的常开触点。

当从异常检测电路27输出的异常检测信号AS是表示全部的相均正常的“0”时，选择控制部72向切换开关71u～71w输出选择常闭触点的逻辑值“0”的选择信号，并且，向后述的切断继电器电路RLY1～RLY3输出将它们控制为接通状态的继电器控制信号。另一方面，当异常检测信号AS不是“0”时，选择控制部72向切换开关71u～71w输出选择常开触点的逻辑值“1”的选择信号，并且向与发生异常的驱动系统对应的切断继电器电路RLYx(x＝u～w)输出将其控制为关闭状态的继电器控制信号。

电机电流控制部36具有：减法器81u、81v及81w，它们从由指令值选择部35提供的各相电流指令值Iuref、Ivref、Iwref中减去由电流检测电路22检测出的流过各相线圈Lu、Lv、Lw的电机相电流检测值Iud、Ivd、Iwd，求出各相电流误差ΔIu、ΔIv、ΔIw；以及PI控制部82，其对所求出的各相电流误差ΔIu、ΔIv、ΔIw进行比例积分控制，计算指令电压Vu、Vv、Vw。

然后，从PI控制部82输出的指令电压Vu、Vv、Vw被提供给FET栅极驱动电路25。

如图2所示，电机驱动电路24具有由开关元件Qua、Qub、Qva、Qvb及Qwa、Qwb并联连接而成的逆变器结构，该开关元件Qua与Qub、Qva与Qvb及Qwa与Qwb对应于各相线圈Lu、Lv及Lw而串联连接，且由N沟道MOSFET构成。开关元件Qua、Qub的连接点、Qva、Qvb的连接点及Qwa、Qwb的连接点分别连接到各相线圈Lu、Lv及Lw的与中性点Pn相反的一侧。

并且，从FET栅极驱动电路25输出的PWM(脉冲宽度调制)信号被提供到构成电机驱动电路24的各开关元件Qua、Qub、Qva、Qvb及Qwa、Qwb的栅极。

而且，切断用继电器电路26由继电器触点RLY1、RLY2及RLY3构成，其中，该继电器触点RLY1、RLY2及RLY3分别插装在三相无刷电机12的各相线圈Lu、Lv及Lw的与中性点Pn相反的一侧的端子与电机驱动电路24的场效应晶体管Qua、Qub、Qva、Qvb及Qwa、Qwb的连接点之间。通过从选择控制部72输出的继电器控制信号来控制各继电器触点RLY1～RLY3的接通/断开状态。此时，在异常检测电路27在全部的相中均未检测到异常的正常状态下，各继电器触点RLY1～RLY3被控制为闭合状态(接通状态)，而在任何一相中检测到异常时，发生异常的相的继电器触点RYLi(i＝1～3)被控制为打开状态(断开状态)。

并且，异常检测电路27通过对提供给FET栅极驱动电路25的电压指令值Vu、Vv及Vw或提供给电机驱动电路24的脉冲宽度调制信号与各相电机电压进行比较，能够检测U相、V相及W相的不导通及短路异常。并且，在异常检测电路27中，将相异常检测信号AS输出到控制运算装置23的异常时电机指令值计算部34及指令值选择部35，其中，在U相、V相及W相均正常时，相异常检测信号AS为“0”，在为U相不导通异常时，相异常检测信号AS为“U1”，在为U相短路异常时，相异常检测信号AS为“U2”，在为V相不导通异常时，相异常检测信号AS为“V1”，在为W相不导通异常时，相异常检测信号AS为“W1”，在为W相短路异常时，相异常检测信号AS为“W2”。

另外，图1的操纵转矩传感器3对应于操纵转矩检测部，车速传感器21对应于车速检测部，操纵辅助控制装置20对应于电机控制部，图2的异常检测电路27对应于线圈驱动系统异常检测部。

并且，图3的操纵辅助电流指令值运算部31对应于操纵辅助电流指令值计算部，正常时电机指令值计算部33对应于正常时电机指令值计算部，感应电压计算部63、相电流指令值计算部64及两相电流指令值计算部67对应于异常时电机指令值计算部，指令值选择部35及电机电流控制部36对应于电机驱动控制部。此外，加速区域判定部61对应于加速区域判定部，偏转增加/偏转返回判定部62对应于操纵方向判定部，相电流指令值校正部65对应于电机旋转加速部，电流限制部66对应于电流限制部。

(动作)

接着，说明上述第1实施方式的动作。

现在，设处于这样的正常状态：构成电机驱动电路24的各场效应晶体管Qua～Qwb正常，而且在三相无刷电机12的各相线圈Lu～Lw中未产生断线或接地短路。在该情况下，由于异常检测电路27不会检测到异常状态，因此，异常检测电路27将表示“0”的异常检测信号AS输出到异常时电机指令值计算部34及指令值选择部35。

因此，指令值选择部35的选择控制部72将逻辑值“0”的选择信号输出到切换开关71u～71w。从而，各切换开关71u～71w选择常闭触点侧，由正常时电机指令值计算部33输出的相电流指令值Iuref～Iwref被提供给电机电流控制部36。与此同时，向各继电器触点RLY1～RLY3输出将它们控制为闭合状态的继电器控制信号。

由此，从电机驱动电路24输出的电机驱动电流Iu、Iv及Iw经由继电器触点RLY1、RLY2及RLY3被提供给三相无刷电机12的各相线圈Lu、Lv及Lw。即，进行使用了三相线圈的电机驱动控制。

此时，如果假设处于车辆停止、驾驶员未操纵方向盘1的状态，则控制运算装置23的正常时电机指令值计算部33分别将相电流指令值Iuref、Ivref及Iwref计算为“0”。此时，在三相无刷电机12停止的情况下，提供给各相线圈Lu、Lv及Lw的电机电流Iu、Iv及Iw也成为“0”，三相无刷电机12保持停止状态。

当从该方向盘1的非操纵状态变为车辆停止时操纵方向盘1的所谓的静态转向状态时，与此相应地，操纵转矩传感器3检测到大的操纵转矩T。从而，正常时电机指令值计算部33计算与该操纵转矩T对应的相电流指令值Iuref、Ivref及Iwref，并将它们提供给电机电流控制部36。

于是，电机电流控制部36根据相电流指令值Iuref、Ivref及Iwref，计算指令电压Vu、Vv及Vw，并将它们提供给FET栅极驱动电路25。由此，电机驱动电路24的各场效应晶体管受到控制，对三相无刷电机12进行旋转驱动。因此，三相无刷电机12产生与输入到方向盘1的操纵转矩T对应的操纵辅助力，并经由减速齿轮11将其传递到转向轴2，由此，驾驶员可以通过轻的操纵力来操纵方向盘1。

设从该正常状态下产生了以下异常：例如因驱动U相线圈Lu的驱动系统、即电机驱动电路24的场效应晶体管Qua或Qub持续保持断开状态、或者在包含U相线圈Lu的通电径路上产生了断线，从而导致U相线圈Lu不导通。此时，由异常检测电路27检测到该异常，并且，异常检测电路27将表示U相不导通异常的“U1”的相异常检测信号AS提供给异常时电机指令值计算部34及指令值选择部35。

因此，选择开关71u～71w从常闭触点侧切换到常开触点侧。从而，提供给电机电流控制部36的相电流指令值从由正常时电机指令值计算部33输出的相电流指令值Iuref～Iwref切换为由异常时电机指令值计算部34输出的相电流指令值Iuref～Iwref。

在异常时电机指令值计算部34中，由于从异常检测电路27输入的异常检测信号AS为“U1”，因此，感应电压计算部63根据从角度信息运算部32输入的电气角θe，计算V相感应电压与W相感应电压的合成感应电压EMFa(θe)。然后，计算出的合成感应电压EMFa(θe)被提供给相电流指令值计算部64，在该相电流指令值计算部64中进行上述(4)式的运算而计算相电流指令值Im(θe)。

此时，当电气角θe未到达加速区域时，加速区域判定部61输出加速区域判定标志Fa＝0。并且此时，在驾驶员正在向偏转增加方向操纵方向盘1的情况下，偏转增加/偏转返回判定部62输出偏转增加/偏转返回判定标志Fb＝1。

因此，相电流指令值校正部65进行减小由相电流指令值计算部64计算出的相电流指令值Im(θe)的校正。校正后的相电流指令值Im*(θe)被提供给电流限制部66。此时，在相电流指令值Im*(θe)超过最大电流值Imax的情况下，电流限制部66将相电流指令值Im*(θe)限制为该最大电流值Imax。

电流限制部66输出的相电流指令值Im*(θe)被提供给两相电流指令值计算部67。在两相电流指令值计算部67中，根据相电流指令值Im*(θe)的符号，设定是从V相及W相中的哪一侧流出电流，将与此对应的相电流指令值Iuref～Iwref输出到选择开关71u～71w。

此时，在电气角θe为0°～90°时，将W相电流指令值Iwref设定为正值，使得从W相线圈Lw向V相线圈Lv流入电流。另外，在电气角θe为90°～270°时，将V相电流指令值Ivref设定为正值，使得从V相线圈Lv向W相线圈Lw流入电流。此外，在电气角θe为270°～360°时，将W相电流指令值Iwref设定为正值，使得从W相线圈Lw向V相线圈Lv流入电流。另外，U相电流指令值Iuref为“0”。即，在U相的驱动系统中发生了通电异常的情况下，V相电流指令值与W相电流指令值彼此符号相反且它们的绝对值相同(正常的两相电流指令值之和为零)。

这样地产生旋转的定子合成磁场而使转子旋转，由此对三相无刷电机12进行两相驱动。

图11是示出偏转增加操纵时的电机电流和电机转矩的图，虚线表示不进行相电流指令值Im(θe)的校正时的电机电流及电机转矩，实线表示进行了上述校正时的电机电流及电机转矩。并且，图中的圆圈及箭头表示电机状态的形态。

这里，由于正在进行偏转增加操纵，因此电机转矩方向和电机旋转方向均为正方向(图11中从左向右的方向)，电机的外部负荷的方向为负方向(图11中从右向左的方向)。

如图11的虚线所示，在不进行相电流指令值Im(θe)的校正时，在电机电流达到电流上限之前的区域(到达区域A之前的区域)中，电机电流以向上凸起的圆弧状增加到负的最大电流值。并且，在区域A中，在90°之前的区域中保持负的最大值，在90°处符号发生反转，进而在90°之后的区域中保持正的最大值。而当超过区域A时，电机电流以向下凸起的圆弧状从正的最大值减小。

此时，电机转矩如图11的虚线所示，在区域A前后的角度区域中为恒定值。并且，在相电流达到电流上限的区域A中电机转矩下降，且在90°处电机转矩成为零。即，区域A前后的角度区域是能够输出恒定的电机转矩的稳定输出角度区域，区域A是电流被限制为电机驱动电路24所能输出的最大电流值Imax、而无法得到恒定的电机转矩的不稳定输出角度区域。

这样，在通电异常时对三相无刷电机进行驱动控制时，存在相电流指令值Im(θe)的符号发生反转、从而电机转矩必然为零的电气角θe(90°、270°)。在本实施方式中，将这样的角度区域设为加速区域D，即：该角度区域包含着跨越该电气角θe的区域A的前后区域(区域B、C)。

在电气角θe未到达加速区域D时，相电流指令值校正部65向电流限制部66输入对相电流指令值Im(θe)进行了减小校正后的相电流指令值Im*(θe)。此时，由于相电流指令值Im*(θe)未超过最大电流值Imax，因此电流限制部66直接将从相电流指令值校正部65输入的相电流指令值Im*(θe)提供给两相电流指令值计算部67。

这样，通过在到达加速区域D之前的稳定输出角度区域中对电机电流进行减小校正，由此，在该区域中电机转矩减小。由此，有意地提高操纵转矩。

之后，当电气角θe到达加速区域D时，加速区域判定部61输出加速区域判定标志Fa＝1。此时，由于偏转增加/偏转返回判定标志Fb＝1，因此，相电流指令值校正部65进行使相电流指令值计算部64计算出的相电流指令值Im(θe)增加的校正。

这样，通过在到达加速区域D时对电机电流进行增加校正，来提高电机转矩而使三相无刷电机12在正方向上加速。在电气角θe处于加速区域D内的期间，持续进行该增加校正。

在该加速区域D中，当随着相电流指令值校正部65的增加校正而使相电流指令值Im*(θe)超过电流最大值Imax时，电流限制部66进行电流限制。由此，在加速区域D中，以90°为分界保持负的最大值和正的最大值。即，在区域A前后的区域B及C中，与虚线表示的未进行校正的情况相比，电机电流更大，与此相伴，电机转矩也更大。

这样，在该实施方式中，在达到电流上限之前及之后的稳定输出角速度区域中，即，在可自由增减电机转矩的角度区域中，进行增减电机电流的校正。

并且，当电气角θe超过加速区域D时，加速区域判定部61输出加速区域判定标志Fa＝0。因此，相电流指令值校正部65进行再次减小由相电流指令值计算部64计算出的相电流指令值Im(θe)的校正，降低电机转矩。

这样，在进行偏转增加操纵时，在到达区域A之前的区域B中，使电机在正方向上进行加速，因此，如图中从圆圈b到圆圈c的状态所示，能够跳过无法得到恒定的电机转矩的区域A。并且此时，在加速区域D的近前减小相电流，提高操纵转矩。由于电机的外部负荷为车辆负荷-操纵力(操纵转矩)，因此，通过提高操纵转矩，能够减小电机的外部负荷。因此，能够容易地进行加速区域D中的电机加速。

而且，在加速区域D中，即便在超过区域A后的区域C中，也使电机在正方向上进行加速，因此，能够防止一度跳过区域A之后、因负方向上产生的电机外部负荷而导致电机再次落入区域A中的状况。因此，如从圆圈c到圆圈d的状态所示，能够确切地使电机在正方向上前进。

这样，在三相中有一相发生了异常时，能够使用其余的两相，继续驱动三相无刷电机12。并且此时，能够高效地跳过因电流限制而无法得到恒定的电机转矩的区域A。

接着，说明驾驶员正在进行偏转返回操纵时的情况。

在该情况下，偏转增加/偏转返回判定部62输出偏转增加/偏转返回标志Fb＝0。此时，如果操纵辅助电流指令值Iref为阈值Iref_TH以上时，则在相电流指令值校正部65中，在加速区域内进行使电机电流成为“0”的校正，并且在加速区域外进行减小电机电流的校正。

图12是示出偏转返回操纵(高电流)时的电机电流和电机转矩的图。

在进行偏转增加操纵时，电机转矩方向与电机旋转方向不一致。即，电机转矩方向为正方向(图12中从左向右的方向)，而电机旋转方向为与电机外部负荷的方向相同的负方向(图12中从右向左的方向)。

在电气角θe到达加速区域D之前的区域中，相电流指令值校正部65进行减小相电流指令值Im(θe)的校正。因此，在该加速区域D之前的区域中电机转矩降低。

并且，当电气角θe到达加速区域D时，相电流指令值校正部65进行使相电流指令值Im(θe)成为“0”的校正。在电气角θe处于加速区域D内的期间，持续进行该减小校正。因此，在加速区域D中电机转矩也成为“0”。

此时，在偏转返回状态下，操纵辅助电流指令值Iref为阈值Iref_TH2以上的状态大致等同于电机外部负荷大的状态。因此，在该情况下，将电机电流设为0，利用电机旋转方向与电机外部负荷的方向相一致这一状况，利用该电机的外部负荷在负方向上对电机进行加速。

这里，在加速区域D之前的区域中，由于如上所述地减小电机转矩，因此，对于到达加速区域D之前与到达加速区域D之后双方而言，它们之间的电机转矩之差小。因此，能够容易地使电机的状态从圆圈a转移到圆圈b。

之后，当电气角θe超过加速区域D时，相电流指令值校正部65再次对相电流指令值Im(θe)进行减小校正。由此，电机转矩降低。因此，在该情况下，对于处于加速区域D内时与超过加速区域D之后双方而言，也能够减小它们之间的电机转矩之差，能够容易地使电机的状态从圆圈c转移到圆圈d。

这样，能够高效地跳过因电流限制而无法得到恒定的电机转矩的区域A。

另一方面，在偏转返回操纵时，在操纵辅助电流指令值Iref小于阈值Iref_TH1的情况下，相电流指令值校正部65在加速区域内进行使电机电流反转/减小的校正，并且在加速区域外进行减小电机电流的校正。

图13是示出偏转返回操纵(低电流)时的相电流和电机转矩的图。

即，在电气角θe到达加速区域D之前的区域中，相电流指令值校正部65进行减小相电流指令值Im(θe)的校正。因此，在该加速区域D之前的区域中，电机转矩降低。

并且，当电气角θe到达加速区域D时，相电流指令值校正部65进行这样的校正：使相电流指令值Im(θe)的符号反转并使其减小。

此时，在偏转返回状态下，操纵辅助电流指令值Iref比较小的状态大致等同于电机外部负荷小的状态。因此，不能期望于利用该电机的外部负荷来实现电机加速。因此，使该电机电流成为反向电流，产生反向转矩，由此在负方向上对电机进行加速。

这里，在加速区域D之前的区域中，如上所述地减小电机转矩，并且，通过在加速区域D中也对相电流指令值Im(θe)进行减小校正，由此来降低电机转矩，因此，对于到达加速区域D之前与到达加速区域D之后双方而言，它们之间的电机转矩之差小。因此，能够使电机的状态容易地从圆圈a转移到圆圈b。

并且，当相电流指令值Im(θe)急剧地变化时，有可能会超过电流反馈控制的控制响应性，从而产生过电流。与此相对，在本实施方式中，由于在使相电流指令值Im(θe)的符号反转时进行减小校正，因此，能够抑制从加速区域D外向加速区域D内(或者与此相反地)移动时相电流的急剧变化，能够抑制过电流。

之后，当电气角θe超过加速区域D时，相电流指令值校正部65再次对相电流指令值Im(θe)进行减小校正。由此，电机转矩降低。因此，在该情况下，对于处于加速区域D时与超过加速区域D之后双方而言，能够减小它们之间的电机转矩之差，能够容易地使电机的状态从圆圈c转移到圆圈d。

这样，能够高效地跳过因电流限制而无法得到恒定的电机转矩的区域A。

这里，作为跳过区域A的方法(比较例)，存在这样的方式：在区域A之前设置过度辅助特性，在区域A之后设置减小辅助特性。

图14是用于说明上述比较例中的动作的图。在该图14中，(a)为偏转增加操纵时的相电流、(b)为偏转增加操纵时的电机转矩、(c)为偏转返回操纵时的相电流、(d)为偏转返回操纵时的电机转矩，它们均表示U相发生断线而利用V相及W相进行电机旋转驱动的情况。

如图14(a)及(b)所示，在偏转增加操纵时，在电机转矩成为0的电机旋转角度(90°、270°)的紧前，利用过度辅助特性使电机转矩变大，因此，使电机的旋转在正方向上加速。但是，如α所示，在电机转矩成为0的电机旋转角度(这里为90°)的紧后，利用减小辅助特性使电机转矩变小。因此，因外部负荷使得电机减速，由此，有可能导致电机旋转角度停止在90°、或者无法克服外部负荷而使电机旋转角度回到90°。

并且，如图14(c)及(d)所示，在偏转返回操纵时，在电机转矩成为0的电机旋转角度(90°、270°)的紧前，利用减小辅助特性使电机转矩变小，因此使电机的旋转在负方向上加速。但是，如β所示，在电机转矩成为0的电机旋转角度(这里为270°)的紧后，利用过度辅助特性使电机转矩变大。因此，这将成为制动转矩(成为转矩阻碍)，有可能导致电机旋转角度停在270°。

因此，在该比较例中，在从偏转返回操纵向偏转增加操纵转移时，将出现辅助不足而带来很强的手柄卡滞感，因此，可能无法进行驾驶员所希望的手柄操作，导致操纵感变差。

另外，作为其他例子，存在这样的情况：根据电机转速及操纵转矩使电气角提前，由此来补偿各相的电流反馈控制器的相位延迟，并且在区域A之前设置过度辅助特性和反向辅助特性。

但是，在该情况下，在偏转增加操纵时，虽然是利用过度辅助特性对电机进行加速，但是反向辅助特性则成为制动转矩，从而电机容易回到区域A中，无法有效地跳过区域A。并且，在偏转返回操纵时，虽然是利用反向辅助特性对电机进行加速，但是过度辅助特性则成为制动转矩，容易使电机停止在区域A中。

这样，由于这些比较例中的区域A的跳过方法不是有效的跳过方法，因此，很难用于极数少且区域A大的无刷电机。

与此相对，在本实施方式中，在包含着因电流限制而无法得到恒定的电机转矩的区域的前后区域的加速区域中，对相电流指令值Im(θe)进行校正，使得有意地在操纵方向上对电机进行加速。此时，根据针对方向盘1的操纵操作(偏转增加/偏转返回)，变更相电流指令值Im(θe)的校正方法。因此，能够利用还适用于电动动力转向所特有的电机转矩方向与电机旋转方向不一致的状态的结构，高效地跳过无法得到恒定的电机转矩的区域。

另外，在由异常检测电路27检测出的U相驱动系统的异常是电机驱动电路24的场效应晶体管Qua或Qub的短路异常时，异常检测电路27输出表示为“U2”的异常检测信号AS。并且，当该异常检测信号AS被提供给指令值选择部35的选择控制部72时，该选择控制部72向切断用继电器RLY1提供使U相的切断用继电器RLY1成为切断状态的继电器控制信号。由此，切断针对三相无刷电机12的U相线圈Lu的电力供给系统。除了该动作以外，进行与上述的不导通异常相同的处理，对三相无刷电机12进行两相通电控制。因此，此时也能够继续进行电机的旋转驱动。

并且，除U相驱动系统以外，在V相或W相的驱动系统中发生了不导通异常或短路异常时，也与上述同样，能够通过对正常的两相进行通电控制，来继续进行旋转驱动。

(效果)

这样，在上述第1实施方式中，在针对三相无刷电机12的各相线圈Lu～Lw的驱动系统正常时，如通常那样，由正常时电机指令值计算部33计算各相电流指令值Iuref～Iwref，并根据它们对三相无刷电机12进行反馈控制。由此，在三相无刷电机12中产生与操纵转矩T及车速Vs对应的操纵辅助力，能够进行最恰当的操纵辅助控制。

另一方面，在三相无刷电机12的各相线圈Lu～Lw中的任何一个驱动系统发生了异常时，由异常时电机指令值计算部34计算使用正常的两相线圈的相电流指令值Iuref～Iwref，并根据它们对三相无刷电机12进行反馈控制。由此，能够继续进行三相无刷电机12的驱动。

此时，在包含着跨越异常时相电流指令值的符号发生反转、从而电机转矩成为零的电气角θe的角度区域、即无法得到恒定转矩的角度区域(不稳定输出角度区域)的前后区域的加速区域中，对异常时相电流指令值进行校正，使得有意地在操纵方向上对三相无刷电机12的旋转进行加速。

由此，能够在到达不稳定输出角度区域之前进行电机加速。并且，在超过不稳定输出角度区域之后，也进行异常时相电流指令值的增加减小校正，因此，能够防止在一度超过不稳定输出角度区域之后发生转矩不足、从而导致电机再次落入到不稳定输出角度区域中的状况。而且，通过对异常时相电流指令值进行增加减小校正，使得电机在操纵方向上加速，因此，能够防止在上述加速区域中产生制动转矩。

因此，能够利用电机惯性力高效地跳过不稳定输出角度区域，能够提高操纵感。并且，还能够应用于不稳定输出角度区域大的无刷电机(轴倍角小的无刷电机)。

并且，考虑到操纵辅助电流指令值Iref越大，达到电流上限的角度区域范围(不稳定输出角度区域宽范围)越大这一情况，而设定为操纵辅助电流指令值Iref越大加速区域越大。这样，能够可靠地设置包含着达到电流上限的角度区域的前后区域的区域，作为加速区域。因此，能够在可自由地增减不稳定输出角度区域的前后区域的电机转矩的角度区域中，进行异常时相电流指令值的增减校正。其结果，能够可靠地得到用于跳过不稳定输出角度区域的电机转矩特性。

而且，在偏转增加操纵时，即，在电机转矩方向与电机旋转方向一致时，增大异常时相电流指令值而成为过转矩，由此使电机在旋转方向上加速。并且，在偏转返回操纵时，即，在电机转矩方向与电机旋转方向不一致的情况下，如果电机的外部负荷大，则利用电机外部负荷的方向与电机旋转方向一致这一状况，使异常时相电流指令值成为零，由此，利用电机的外部负荷在旋转方向上对电机进行加速。并且，在偏转返回操纵时，即，在电机转矩方向与电机旋转方向不一致的情况下，如果电机的外部负荷小，则不能期待利用电机的外部负荷实现电机加速，因此，有意地施加反向转矩而在旋转方向上对电机进行加速。

这样，能够根据操纵状态恰当地进行电机加速。因此，即便对于电动动力转向装置所特有的操纵状态、即电机转矩方向与电机旋转方向不一致的状态，也能够得到跳过不稳定输出角度区域的加速力。

而且，在进行偏转返回操纵时电机的外部负荷小的情况下，进行使异常时相电流指令值反转且使其减小的校正，因此，能够抑制从加速区域外向加速区域内(或与其相反地)转移时电机转矩的阶差，容易地转移到稳定区域。并且，能够抑制电机电流的急剧变动，因此能够抑制过电流的产生。

而且，在进行偏转返回操纵时，当从电机的外部负荷大的状态变化为外部负荷小的状态、或从外部负荷小的状态变化为外部负荷大的状态时，是使异常时相电流指令值的校正量逐渐地变化，因此，能够保持平滑的操纵而防止产生不协调感。

并且，是在加速区域外进行减小异常时相电流指令值的校正，因此在偏转增加操纵中，通过在电气角到达加速区域之前的角度区域中，有意地提高操纵转矩，由此，能够减小电机的外部负荷，能够容易地进行电机加速。而且，在偏转返回操纵中，通过在电气角到达加速区域之前的角度区域中降低电机转矩，由此，能够抑制从稳定输出角度区域向加速区域(或与其相反地)转移时电机转矩的阶差，能够容易地转移到稳定区域。

(第2实施方式)

接着，说明本发明的第2实施方式。

在上述的第1实施方式中，是将最大电流值Imax固定为电流上限值，与之相对，该第2实施方式是根据车速Vs来变更最大电流值Imax的大小。

(结构)

图15是示出第2实施方式的控制运算装置23的具体结构的框图。

该第2实施方式中的控制运算装置23除了在电流控制部66中输入了由车速传感器21检测出的车速Vs这一结构以外，具有与图3所示的控制运算装置23相同的结构。因此，这里以结构不同的部分为中心进行说明。

电流控制部66利用最大电流值Imax限制由相电流指令值校正部65计算出的相电流指令值Im*(θe)。此时，车速Vs越小，将最大电流值Imax设定得越小，并且，在包含车辆停止状态在内的低车速时，设定为最大电流值Imax＝0(或者大致为0)。即，最大电流值Imax例如按图16所示来设定。

另外，最大电流值Imax的特性只要被设定为使得在上述低车速时最大电流值Imax＝0(或者大致为0)即可，不限于图16所示的特性。

(动作)

现在，假设在三相无刷电机12中的一相发生了异常的状态下，进行朝向偏转增加方向的静态转向操纵。此时，由于车速Vs＝0，因此，异常时电机指令值计算部34的电流限制部66将最大电流值Imax设定为“0”。因此，电流限制部66将相电流指令值Im*(θe)限制为“0”，并将其提供给两相电流指令值计算部67。

因此，各相电流指令值Iuref～Iwref分别成为“0”，操纵辅助为“0”，成为手动转向的状态。

在静态转向操纵时，与车辆行驶状态相比，电机外部负荷非常大。因此，用于跳过无法得到恒定电机转矩的角度区域的加速能量变得非常大。即，即使设定加速区域并如上述第1实施方式那样在该加速区域中对电机的旋转进行加速，也不能跳过无法得到恒定电机转矩的角度区域，有可能给驾驶员带来很强的卡滞感。此时，虽然不会反映在车辆动作中，但是可能会产生如下等状况：因手柄负荷的急剧变动，致使驾驶员的手指被手柄卡住。

因此，在本实施方式中，车速Vs越小，电流限制部66将用于电流限制的最大电流值Imax设定得越小。此时，在车速Vs为规定车速以下的低车速时，将最大电流值Imax设定为“0”，从而使操纵辅助成为“0”。因此，在静态转向操纵时，能够抑制因不能跳过无法得到恒定电机转矩的角度区域而产生手柄负荷的急剧变动的状况。

(效果)

这样，在上述第2实施方式中，利用规定的最大电流值(电流限制值)限制异常时相电流指令值的最大值。此时，当车速为规定车速以下时，将最大电流值设为零，使得操纵辅助为零。

因此，在车辆停止状态下的偏转增加操纵时，能够防止因电机外部负荷非常大而不能跳过无法得到恒定电机转矩的区域、从而导致手柄负荷产生急剧变动的状况。由此，能够防止操纵者的手指被手柄卡住等的状况的产生。

(变形例)

另外，在上述各实施方式中，如图13所示，对如下情况进行了说明，即：在偏转返回操纵时，在加速区域内相电流指令值Im(θe)的符号发生反转时实施减小校正，由此来抑制相电流指令值Im*(θe)的急剧变动。不过，在相同的目的下，也可以根据电流控制的响应性，对校正后的相电流指令值Im*(θe)的变化率设置限制(进行速率限制：rate limit)。

图17是示出速率限制时的电机电流的图。这里，示出了偏转返回操纵时(低电流)的电机电流。

这样，通过对校正后的相电流指令值Im*(θe)进行速率限制，能够使从加速区域D外向加速区域D内(或与其相反地)转移时电机电流的变化、或相电流指令值Im*(θe)的符号发生反转时电机电流的变化变得缓慢。其结果，能够抑制因电机电流的急剧变动而产生过电流的状况。

并且，通过根据电流控制的响应性设定速率限制值(例如，限制为响应性越差变化率越慢)，能够更可靠地抑制过电流。

另外，这里说明了对偏转返回操纵时(低电流)的电机电流进行速率限制的情况，但也可以对偏转增加操纵时或偏转返回操纵时(高电流)的电机电流进行速率限制。在这些情况下，也能够抑制电机电流的急剧变动而抑制过电流的产生。

(应用例)

另外，在上述第2实施方式中，也可以仅在偏转增加操纵时，利用与车速Vs对应的最大电流值Imax来限制相电流指令值Im*(θe)，而在偏转返回操纵时将最大电流值Imax固定为电流上限。由此，在偏转返回操纵时，与上述第1实施方式同样，能够利用大的电机外部负荷在操纵方向上对电机进行加速，能够进行恰当的操纵辅助控制。

另外，在上述各实施方式中，对以下情况进行了说明：在电气角处于加速区域内时，乘上预先设定的校正增益，由此，利用一定的比例对相电流指令值Im(θe)进行增加校正或减小校正。不过，也可以通过在相电流指令值Im(θe)上加上一定的校正量、或从相电流指令值Im(θe)上减去一定的校正量，来进行增加校正或减小校正。并且，还可以通过如下方式进行增加校正或减小校正，即：使得校正后的相电流指令值Im*(θe)成为预先设定的规定值。而且，还可以根据操纵辅助电流指令值Iref的大小，变更相电流指令值Im(θe)的校正量。

另外，在上述各实施方式中，对在三相无刷电机12的各相线圈Lu～Lw与电机驱动电路24之间插装有切断用继电器电路RLY1～RLY3的情况进行了说明，不过也可以省略切断用继电器电路RLY1～RLY3中的任何一个。此时，对于包含所省略的切断用继电器电路的驱动系统中的电机驱动电路24的上支或下支的场效应晶体管发生了短路的情况，不能进行应对，不过，这仅仅使异常时的三相无刷电机的两相驱动的应用范围减少了两种情况，并不造成很大的问题。

另外，在上述各实施方式中，对在正常时电机指令值计算部33的d-q轴电流指令值计算部33d的输出侧设置有两相/三相变换部33e的情况进行了说明，但也可以省略该两相/三相变换部33e。此时，作为替代，可以采用以下方式：将从电机电流检测电路22输出的电机电流检测值Iud、Ivd及Iwd提供给三相/两相变换部，变换为旋转坐标的d轴电流Idd及q轴电流Iqd，电机电流控制部36从d轴电流指令值Idref及q轴电流指令值Iqref上减去d轴电流Idd及q轴电流Iqd，来计算电流偏差ΔId及ΔIq，PI控制部82对电流偏差ΔId及ΔIq进行PI控制处理而计算出d轴指令电压Vd及q轴指令电压Vq，然后，由两相/三相变换部将它们变换为三相指令电压Vu、Vv及Vw，并提供给FET栅极驱动电路25，从而将控制运算装置23整体构成为矢量控制系统。

产业上的可利用性

根据本发明的电动动力转向装置，在三相无刷电机中有一相发生了异常时，能够使用剩下的两相继续驱动电机，十分有用。并且此时，能够利用电机惯性力高效地跳过电机转矩低的不稳定输出角度区域，因此，能够提高操纵感，十分有用。

符号说明

1：方向盘

2：转向轴

3：操纵转矩传感器

8：转向齿轮(steering gear)

10：操纵辅助机构

12：三相无刷电机

13：转子旋转角检测电路

20：操纵辅助控制装置

21：车速传感器

22：电机电流检测电路

23：控制运算装置

24：电机驱动电路

25：FET栅极驱动电路

26：切断用继电器电路

27：异常检测电路

31：操纵辅助电流指令值运算部

32：角度信息运算部

32a：电气角变换部

32b：微分电路

33：正常时电机指令值计算部

33a：d轴电流指令值计算部

33b：d-q轴电压计算部

33c：q轴电流指令值计算部

33e：两相/三相变换部

34：异常时电机指令值计算部

35：指令值选择部

36：电机电流控制部

61：加速区域判定部

62：偏转增加/偏转返回判定部

63：感应电压计算部

64：相电流指令值计算部

65：相电流指令值校正部

66：电流限制部

67：相电流指令值计算部

71u～71w：选择开关

72：选择控制部

81u～81w：减法器

82：PI控制部

Claims (12)

1.一种电动动力转向装置，其特征在于，该电动动力转向装置具有：

三相无刷电机，该三相无刷电机中的对操纵系统施加操纵辅助力的各相线圈进行了星形接线；

操纵转矩检测部，其检测传递给所述操纵系统的操纵转矩；以及

电机控制部，其至少根据由所述操纵转矩检测部检测出的操纵转矩，对所述三相无刷电机进行驱动控制，

所述电机控制部具有：

线圈驱动系统异常检测部，其检测所述各相线圈的驱动系统的通电异常；

操纵辅助电流指令值计算部，其根据由所述操纵转矩检测部检测出的操纵转矩，计算操纵辅助电流指令值；

正常时电机指令值计算部，在所述线圈驱动系统异常检测部未检测到各相线圈的驱动系统的异常时，该正常时电机指令值计算部根据所述操纵辅助电流指令值，计算使用三相线圈的正常时相电流指令值；

异常时电机指令值计算部，在所述线圈驱动系统异常检测部在各相线圈中的一相的驱动系统中检测出通电异常时，该异常时电机指令值计算部根据所述操纵辅助电流指令值，计算其余两相的相电流指令值之和成为零的异常时相电流指令值；

电机驱动控制部，其选择由所述正常时电机指令值计算部计算出的正常时相电流指令值及由所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值中的任意一方，根据所选择的相电流指令值，对所述三相无刷电机进行驱动控制；

加速区域判定部，其判定所述三相无刷电机的电气角是否处于加速区域内，该加速区域是跨越由所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值的符号发生反转的电气角的规定的角度区域；以及

电机旋转加速部，在所述加速区域判定部判定为所述电气角处于所述加速区域内时，该电机旋转加速部对所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值进行校正，由此，使所述三相无刷电机的旋转在操纵方向上进行加速。

2.根据权利要求1所述的电动动力转向装置，其特征在于，

由所述操纵辅助电流指令值计算部计算出的操纵辅助电流指令值越大，将所述加速区域设定得越大。

3.根据权利要求2所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述加速区域是包含由所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值达到相电流上限值的角度区域的前后区域在内的角度区域，其中，所述相电流上限值相当于所述各相线圈的驱动系统所能通电的电流值的上限。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，

该电动动力转向装置还具有操纵方向判定部，该操纵方向判定部判定针对方向盘的操纵操作是偏转增加方向还是偏转返回方向，

所述电机旋转加速部根据由所述操纵方向判定部判定的操纵方向，变更所述异常时相电流指令值的校正方法。

5.根据权利要求4所述的电动动力转向装置，其特征在于，

在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转增加方向时，所述电机旋转加速部进行增大所述异常时相电流指令值的校正。

6.根据权利要求4或5所述的电动动力转向装置，其特征在于，

在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转返回方向、且所述操纵辅助电流指令值计算部计算出的操纵辅助电流指令值为规定值以上时，所述电机旋转加速部进行使所述异常时相电流指令值为零或大致为零的校正。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，

在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转返回方向、且所述操纵辅助电流指令值计算部计算出的操纵辅助电流指令值小于规定值时，所述电机旋转加速部进行使所述异常时相电流指令值的符号反转的校正。

8.根据权利要求7所述的电动动力转向装置，其特征在于，

在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转返回方向、且所述操纵辅助电流指令值计算部计算出的操纵辅助电流指令值小于规定值时，所述电机旋转加速部进行这样的校正：使所述异常时相电流指令值的符号反转，并且减小所述异常时相电流指令值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，

在所述操纵方向判定部判定的操纵方向为偏转返回方向时，所述电机旋转加速部在进行所述规定值处的所述异常时相电流指令值的校正方法的切换时，设置渐变区域，在该渐变区域中，使所述异常时相电流指令值的校正量随所述操纵辅助电流指令值逐渐变化。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述电机旋转加速部通过规定的变化率限制值，限制校正后的所述异常时相电流指令值的变化率的上限。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，

该电动动力转向装置还具有检测车速的车速检测部，

所述电机控制部具有电流限制部，该电流限制部根据与所述车速检测部检测出的车速对应的电流限制值，限制所述异常时相电流指令值的最大值，并且，在所述车速检测部检测出的车速比规定值小时，该电流限制部将所述电流限制值设定为零或大致为零。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电动动力转向装置，其特征在于，

所述电机控制部具有减小校正部，该减小校正部进行这样的校正：在所述加速区域判定部判定为所述电气角处于所述加速区域外时，减小由所述异常时电机指令值计算部计算出的异常时相电流指令值。

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