[发明专利]电机控制装置和电动动力转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于驱动无刷电机的电机控制装置和具备这样的无刷电机控制装置的电动动力转向装置。

背景技术

以往，使用一种电动动力转向装置，其通过根据驾驶员向方向盘(转向盘)施加的转向转矩驱动电动机，由此对车辆的转向机构赋予转向辅助力。作为电动动力转向装置的电动机以往广泛使用有刷电机，但从可靠性和耐久性的提高和惯性降低等观点出发，近年来也使用无刷电机。

一般在高速旋转且高负荷的状态下驱动无刷电机时，应向该无刷电机施加的电压变大，但实际上向无刷电机施加的电压受到电源电压的限制。因此，用于驱动无刷电机的控制装置，以向无刷电机施加的电压不超过预先决定的电压限制值的方式进行控制(例如参照专利文献日本特开2003-304697号公报、国际公开第2006/109809号、日本特开2008-29088号公报)。结果，对于无刷电机的输出转矩(以下称作“电机转矩”)，当(每单位时间的)转速N超过某一值时，如图13(a)所示那样下降，无法得到所希望的电机转矩。

作为用于抑制这样的高速旋转区域中的电机转矩的降低的方法，以往已知有磁通削弱控制的方法，其是在无刷电机中流动负的d轴电流，以削弱作为无刷电机中的转子的旋转磁场在d轴方向的磁通(例如参照日本特开2002-345281号公报、日本特开2006-248389号公报)。当在无刷电机中进行该磁通削弱控制时，电机转矩Tm(N)相对于转速N按照图13(b)中的实线所示那样变化，能够抑制因转速N的增大而导致转矩下降。

但是，如果想要在不超过预先决定的电压限制值的范围内为了使电机转矩最大化而在无刷电机中流动q轴电流，则也需要使d轴电流增大。结果，如果想要在高速旋转区域中通过磁通削弱控制来得到所希望的电机转矩，则在电机控制装置所包含的驱动电路等的配线图案或开关元件中流动的电流将超过容许值，有可能对电机控制装置造成损伤。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种电机控制装置，其对于无刷电机在高速旋转区域中避免驱动电路等的损伤并能够进行磁通削弱控制。此外，本发明的其他目的在于提供一种具备这样的电机控制装置的电动动力转向装置。

第一方案的电机控制装置，其能够进行驱动无刷电机的磁通削弱控制，其具备：

指令电流设定单元，其决定表示应向上述无刷电机供给的电流的d轴和q轴电流指令值；

控制运算单元，其基于由上述指令电流设定单元决定的d轴和q轴电流指令值，求出表示应向上述无刷电机施加的电压的d轴和q轴电压指令值；和

驱动单元，其基于由上述控制运算单元求出的d轴和q轴电压指令值，对上述无刷电机进行驱动，

上述指令电流设定单元，对于预先决定的电压限制值和电流限制值，以上述d轴和q轴电压指令值以及上述d轴和q轴电流指令值满足下述的两个不等式的方式决定上述d轴和q轴电流指令值，

在此，vd是上述d轴电压指令值，vq是上述q轴电压指令值，Vlim是上述电压限制值，id是上述d轴电流指令值，iq是上述q轴电流指令值，Ilim是上述电流限制值。

第二方案的电机控制装置，是在第一方案的电动控制装置中，上述指令电流设定单元包括：

目标电流设定单元，其对应向上述无刷电机供给的电流的目标值进行设定；和

目标值校正单元，在为了向上述无刷电机供给上述目标值的电流而使应向上述无刷电机施加的电压超过基于上述电压限制值Vlim的限制的情况下，对于上述电压限制值Vlim，以上述d轴和q轴电压指令值vd、vq满足下式的方式对上述目标值的d轴和q轴成分进行校正，由此求出上述d轴和q轴电流指令值，

第三方案的电机控制装置，是在第一方案或第二方案的电动控制装置中，

上述指令电流设定单元包括转矩下降补偿单元，上述转矩下降补偿单元对因上述d轴电流指令值引起的上述无刷电机的输出转矩的下降进行补偿且以满足上述两个不等式的方式对上述q轴电流指令值进行修正，

上述控制运算单元，使用上述d轴电流指令值和由上述转矩下降补偿单元进行修正后的q轴电流指令值，求出上述d轴和q轴电压指令值。

第四方案的电机控制装置，是在第三方案的电动控制装置中，

上述转矩下降补偿单元包括：

第一最大值决定单元，其在以满足表示上述两个不等式之中的基于上述电压限制值Vlim的限制的不等式的方式使上述q轴电流指令值iq变化的情况下，求出上述q轴电流指令值iq所能得到的最大值作为第一最大值；