[发明专利]电动转向设备和用于控制电动转向设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动转向设备和用于控制电动转向设备的方法，该电动转向设备设置有电动机并对由驾驶员对驾驶员转向盘执行的转动操作进行辅助。

背景技术

已经使用了一种用于车辆的电动车辆设备，其检测施加到由驾驶员转动的转向盘(以下称为“驾驶员转向盘”)的转向转矩，并基于检测到的转向转矩使电动机产生辅助转矩。使用车载电池作为用于电动转向设备的电力供应单元。还有一种电动转向设备，其设置有多个电池，以即使在其中一个电池发生故障时，也允许电动转向设备正常地工作。例如，日本专利申请公报No.JP-2000-236626(JP-A-2000-236626)描述了一种电动转向设备，其设置有高压电池和低压12V电池作为用于驱动电动转向设备的电动机的电力供应单元。当来自高压电池的电力供应被切断时，电力从用作后备电力供应单元的低压电池供应到电动机。

然而，当电力从低压电池供应到电动机时，电动机没有以高速旋转。基于驾驶员转向盘的转动操作来设定需要由电动机产生的要求转矩(辅助转矩)。如图12所示，当使用低压电池时产生要求转矩的情况下的电动机速度ω2显著低于当使用高压电池时产生要求转矩的电动机速度ω1。如果驾驶员逐渐地转动驾驶员转向盘，则不会造成不便。然而，如果驾驶员快速地转动驾驶员转向盘，则电动机速度不会准确响应于驾驶员转动驾驶员转向盘的速度，这对驾驶员转向盘的转动操作施加了阻力。电动机连接到使车辆的转向车轮转向的转向机构。因而，当由于使用低压电池而不能使电动机高速旋转时，如果快速地转动驾驶员转向盘，则仅仅通过驾驶员施加到驾驶员转向盘的转向力来使转向车轮转向。即，电动转向设备不能适当地辅助驾驶员转向盘的转动操作。

例如，通过在低压电池的输出侧设置升压电路可以将这种不便减至最小。然而，设置这样的升压电路会造成诸如成本提高之类的其它不便，并需要形成用于升压电路的空间。

发明内容

本发明提供了一种即使当使用作为后备电力供应单元的低压电力供应单元供应电力时也可以在无需提高成本和形成额外空间的情况下就适当地辅助转向操作的电动转向设备。本发明还提供了一种用于控制这种电动转向设备的方法。

本发明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，其响应于驾驶员转向盘的转向操作使转向车轮转向；电动机，其装配到所述转向机构，并使用从电力供应装置供应的电力旋转，以产生用于辅助所述转向操作的力；以及电动机控制单元，其基于执行所述驾驶员转向盘的所述转向操作的方式来控制所述电动机的运转。所述电力供应装置包括并联连接的至少两个电力供应单元，所述两个电力供应单元是主电力供应单元和副电力供应单元，所述副电力供应单元输出的电压比从所述主电力供应单元输出的电压低。所述电力供应装置被构造成电力从所述主电力供应单元和所述副电力供应单元中的一者供应到所述电动机。所述电动机控制单元包括矢量控制单元，其通过执行由两相旋转磁通坐标系表示的矢量控制来控制所述电动机的旋转，在所述两相旋转磁通坐标系中，所述电动机旋转的方向用作q轴，与所述电动机旋转的方向垂直的方向用作d轴；以及电动机速度补偿单元。当电力从所述副电力供应单元供应到所述电动机时，所述电动机速度补偿单元将用作磁场减弱控制电流的d轴电流增大的量大于当电力从所述主电力供应单元供应到所述电动机时增大的量，从而抑制由于从所述电力供应装置输出的电压降低而引起的电动机速度的降低。

利用这样构成的电动转向设备，电力通常从主电力供应单元供应到电动机。当由于例如在主电力供应单元中引起的故障而不能将电力的预定量供应到电动机时，电力从副电力供应单元而不是从主电力供应单元供应到电动机。电动机控制单元包括矢量控制单元和电动机速度补偿单元，并通过执行由两相旋转磁通坐标系(d-q坐标系)表示的矢量控制、使用矢量控制单元来控制电动机的旋转。当电力从副电力供应单元供应到电动机时，电动机速度补偿单元将用作磁场减弱控制电流的d轴电流增大的量大于当电力从主电力供应单元供应到电动机时增大的量。

d轴电流沿着产生电动机转矩的方向和电动机的永久磁体的磁场被减弱的方向施加，并抑制由电动机的旋转产生的反电动势。因而，当电力从副电力供应单元供应时，与电力从主电力供应单元供应的情况不同，电动机被控制为使得将优先级赋予电动机速度。结果，即使当使用输出比从主电力供应单元输出的电压低的电压的副电力供应单元来供应电力时，也可以抑制电动机速度的降低。