FR2959198A1 - Dispositif de direction assistee electrique - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de direction assistée électrique qui comprend une machine rotative à courant alternatif (4) qui génère un couple auxiliaire pour assister un couple de direction d'un système de direction et un contrôleur (3) qui assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude de courant électrique autorisée de la machine rotative à courant alternatif (4) devienne importante si une vitesse de rotation ((ω de la machine rotative à courant alternatif (4) augmente. En conséquence, il est possible d'éliminer ou d'atténuer la limite quant au nombre de répétitions ou au temps continu du "braquage stationnaire" ou du "contact de fin de course".
Description
DISPOSITIF DE DIRECTION ASSISTEE ELECTRIQUE Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de direction assistée électrique qui génère un couple auxiliaire pour un couple de direction d'un système de direction utilisant une machine rotative à courant alternatif.
Description de l'art connexe On connaît un dispositif de direction assistée électrique qui assure l'alimentation électrique depuis un convertisseur de puissance à semi-conducteur de sorte à détecter un couple de direction d'un système de direction et à générer un couple auxiliaire grâce à une machine rotative à courant alternatif sur la base du couple détecté.
En général, lorsque la machine rotative à courant alternatif est entraînée par le convertisseur de puissance à semi-conducteur présent dans le dispositif de direction assistée électrique, un courant alternatif est décomposé en un courant électrique composante de flux magnétique et un courant électrique composante de couple au moyen d'une technique appelée transformation de coordonnées, et le courant électrique composante de couple est contrôlé pour atteindre une valeur souhaitée. Ainsi, il est possible de définir le couple de la machine rotative à courant alternatif à un couple auxiliaire souhaité. En outre, lorsqu'une machine rotative à courant alternatif ayant un aimant permanent dans un rotor est utilisée, étant donné qu'une tension induite atteint une amplitude de tension qui peut être appliquée à la machine rotative à courant alternatif si l'amplitude d'une vitesse de rotation augmente, une commande d'affaiblissement du flux pour contrôler le courant composante de flux magnétique est exécutée afin d'annuler le flux magnétique du rotor, limitant ainsi l'augmentation de la tension induite pour entraîner la machine rotative à courant alternatif jusqu'à une rotation à grande vitesse.
Cependant, dans une machine rotative à courant alternatif servant à entraîner une pompe volumétrique, étant donné que la charge peut être proportionnelle à une vitesse de rotation ou au carré de la vitesse de rotation, lorsque la vitesse de rotation augmente, la charge devient importante. Ainsi, dans la machine rotative à courant alternatif servant à entraîner la pompe volumétrique ou similaire, lorsque la vitesse augmente, il est nécessaire d'augmenter l'amplitude du courant électrique de la machine rotative à courant alternatif. D'autre part, dans la machine rotative à courant alternatif présente dans le dispositif de direction assistée électrique, lorsque la vitesse de rotation diminue, la charge devient importante, contrairement à la machine rotative à courant alternatif servant à entraîner la pompe volumétrique ou similaire. En particulier, dans le braquage du dispositif de direction, une grande quantité de couple auxiliaire est nécessaire lorsque le braquage est assuré dans un état où le véhicule est arrêté, que l'on appelle "braquage stationnaire". Etant donné que la vitesse de braquage du "braquage stationnaire" n'est pas élevée, la vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif qui génère le couple auxiliaire n'est pas élevée non plus. De cette sorte, étant donné que la charge devient élevée lorsque la vitesse de rotation diminue dans la machine rotative à courant alternatif présente dans le dispositif de direction assistée électrique, l'amplitude du courant électrique de la machine rotative à courant alternatif est augmentée lorsque la vitesse de rotation est réduite dans le dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe. Dans un cas où le "braquage stationnaire" est exécuté, étant donné que la vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif n'est pas élevée, la machine rotative à courant alternatif présente dans le dispositif de direction assistée électrique n'a pas besoin de la commande d'affaiblissement de flux. En conséquence, lorsque la machine rotative à courant alternatif génère le couple maximal pouvant être produit, si l'entraînement est exécuté avec une instruction de courant électrique composante de flux magnétique nulle et avec une composante de courant électrique équivalente à un courant électrique composante de couple, ceci est approprié pour générer une quantité importante du couple auxiliaire du "braquage stationnaire". En outre, lorsqu'une quantité importante de couple auxiliaire est générée dans la machine rotative à courant alternatif, le convertisseur de puissance à semi-conducteur prévu dans le dispositif de direction assistée électrique fournit un courant électrique de grande amplitude à la machine rotative à courant alternatif. Lorsque l'amplitude du courant électrique qui peut être fourni par le convertisseur de puissance à semi-conducteur devient importante, le coût ou la taille du convertisseur de puissance à semi- conducteur augmente. Ainsi, afin d'empêcher l'utilisation inutile du convertisseur de puissance à semi-conducteur, il peut être avantageux de générer le courant électrique maximal qui peut être fourni par le convertisseur de puissance à semi-conducteur dans une région où la vitesse de rotation générée par le "braquage stationnaire" est faible. Par exemple, dans un dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe décrit dans le document JP-A-2000-279000 (se référer au paragraphe 0007 et à la figure 5), lorsque la machine rotative à courant alternatif est commandée conformément à une instruction de couple au moyen d'une commande vectorielle qui peut être exprimée par un système de coordonnées rotatif biphasé dans lequel une direction d'un courant électrique composante de flux magnétique est représentée sous forme d'une direction axiale d et une direction perpendiculaire à l'axe d est représentée sous forme d'une direction axiale q, lorsqu'un courant électrique d'axe d, qui est une composante d'axe d d'un courant d'induit de la machine rotative à courant alternatif dans un état où l'instruction de couple est nulle, est corrigé pour prendre une valeur prédéterminée dans laquelle le flux magnétique de la machine rotative à courant alternatif est affaibli, et lorsque la valeur prédéterminée est corrigée de telle sorte que le courant électrique d'axe d devient nul dans un cas où l'instruction de couple augmente par rapport à l'état nul, le courant électrique d'axe d est normalement défini de telle sorte que le flux magnétique de la machine rotative à courant alternatif est affaibli dans l'état où l'instruction de couple est nul, et dans cet état, la valeur prédéterminée est corrigée de telle sorte que le courant électrique d'axe d devient nul dans le cas où l'instruction de couple augmente par rapport à l'état nul et ainsi, la commande pour l'affaiblissement du flux magnétique de la machine rotative à courant alternatif est lancée. De plus, par exemple, dans un dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe qui est décrit dans le document JP-A-2007-116849 (se référer au paragraphe 0039 et à la figure 2), au moment de la commande d'affaiblissement du flux d'axe d d'une commande vectorielle, lorsqu'une valeur d'instruction de courant électrique ou le nombre de tours est légèrement modifié(e), le changement d'une valeur d'instruction de courant électrique d'axe d est limité de telle sorte qu'un couple de sortie n'est pas modifié et ainsi, une ondulation de couple dans une région de grande vitesse de la machine rotative à courant alternatif ne peut pas être générée y compris au moment d'un braquage rapide k d'un volant de direction, et l'entraînement de la machine rotative à courant alternatif est assuré sans aucune vibration ni son anormal. Ici, la valeur d'instruction du courant électrique d'axe d est calculée par une unité arithmétique des valeurs d'instruction de courant électrique des axes d/q ayant une courbe de relation du courant électrique des axes d/q de commande d'affaiblissement de flux, et la valeur d'instruction du courant électrique d'axe d devient nulle lorsqu'une valeur d'instruction de courant électrique d'axe q est maximale. De plus, par exemple, dans un dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe décrit dans le document JP-A-2008-6919 (se référer au paragraphe 0021 et aux figures 4 à 6), un bloc de commande électronique comprend une unité arithmétique des paramètres de commande d'affaiblissement de flux liée à une commande d'affaiblissement de flux pour l'efficacité, la miniaturisation et la puissance élevée de la machine rotative à courant alternatif. L'unité arithmétique des paramètres de commande d'affaiblissement du flux reçoit les entrées d'une vitesse angulaire i de la machine rotative à courant alternatif, une tension d'instruction d'axe q Vq*' par rapport à la machine rotative à courant alternatif et un courant électrique réel d'axe q Iq de la machine rotative à courant alternatif, et calcule les premier à troisième paramètres Cw, Cq et Ci selon la vitesse angulaire i, la tension d'instruction d'axe q Vq*' et le courant électrique réel d'axe q Iq en faisant référence à un premier à troisième tableau de paramètres. Les premier à troisième paramètres Cw, Cq et Ci sont fournis à une unité arithmétique de courant électrique cible d'axe d et l'unité arithmétique de courant électrique cible d'axe d multiplie les premier à troisième paramètres Cw, Cq et Ci par un coefficient positif k, afin de calculer un courant électrique cible d'axe d Id* (= k. Cw. Cq. Ci). Le courant électrique cible d'axe d Id* est un courant électrique composante d'axe d dans la commande vectorielle exprimé par le système de coordonnées de flux magnétique rotatif biphasé, qui affaiblit le flux magnétique de la machine rotative à courant alternatif. Ici, étant donné que le troisième paramètre Ci qui est un coefficient du courant électrique réel d'axe q devient nul lorsque le courant électrique réel d'axe q est maximal, le courant électrique cible d'axe d devient nul dans un cas où le couple maximal est produit. En outre, par exemple, dans un dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe qui est décrit dans le document JP-A-2008-271755 (se référer au paragraphe 0006 et aux figures 1 et 2), afin de commander une valeur d'instruction de tension de sortie d'un convertisseur de puissance qui entraîne une machine rotative à courant alternatif à aimant permanent sur la base des valeurs d'instruction de courant électrique d'un axe d et d'un axe q, des valeurs de détection de courant électrique de l'axe d et de l'axe q, et des valeurs de calcul de fréquences de celles-ci, dans un cas où une valeur d'instruction de couple dépassant le couple qui peut être produit dans une plage où la tension n'est pas saturée est entrée, une valeur limite d'un angle de phase qui est une différence entre une valeur d'instruction de phase de rotation de la commande et une valeur de phase de rotation de la machine rotative à courant alternatif peut être modifiée sur la base d'une quantité d'état prédéterminée et ainsi, un couple limite est produit, de telle sorte que la machine rotative à courant alternatif peut être entraînée de façon stable y compris dans un cas où une valeur d'instruction de couple excessivement supérieure au couple qui peut être produit au moment de la commande d'affaiblissement de flux est entrée. Ici, l'instruction de courant électrique d'axe d est fixée à une valeur nulle et l'instruction de courant électrique d'axe d est nul dans un cas où la machine rotative à courant alternatif génère le couple maximal qui peut être produit. Comme décrit ci-dessus, dans les dispositifs de direction assistée électrique de l'art connexe, lorsque la machine rotative à courant alternatif génère le couple maximal qui peut être produit, le courant électrique composante de flux magnétique est défini à une valeur nulle. Ainsi, lorsque le "braquage stationnaire" est exécuté, le courant électrique maximal qui peut être fourni par le convertisseur de puissance à semi-conducteur est entièrement affecté au courant électrique composante de couple. En outre, lorsqu'un braquage dans lequel un angle de braquage atteint le maximum, que l'on appelle "contact de fin de course", est assuré, étant donné qu'une puissance de direction appliquée au braquage devient importante, le convertisseur de puissance à semi-conducteur fournit une grande quantité de courant électrique à la machine rotative à courant alternatif dans une région où la vitesse de rotation est faible d'une manière similaire au cas du "braquage stationnaire". Cependant, si le "contact de fin de course" se produit en continu, la quantité de génération de chaleur augmente comme on le décrit plus tard, et il existe ainsi un risque de détérioration de la fiabilité. Ainsi, les dispositifs de direction assistée électrique de l'art connexe sont configurés de telle sorte qu'une valeur admissible de l'amplitude de courant électrique devant être fournie est modifiée lorsque le courant électrique continue à circuler pendant une durée supérieure ou égale à une durée prédéterminée, ou sont configurés de sorte à comprendre des moyens de détermination d'angle de braquage servant à déterminer que l'angle de braquage devient un angle précédent immédiatement une valeur prédéterminée par rapport à l'angle de contact de fin de course.
Par exemple, un dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe décrit dans le document JPA-01-186468 (se référer à la revendication 1), présente des moyens de limitation de machine rotative servant à limiter une valeur maximale d'un courant électrique de machine de rotation en fonction de la grandeur d'une valeur moyenne du courant électrique d'une machine rotative lorsque le courant électrique continue à circuler pendant une durée supérieure ou égale à une durée prédéterminée dans la machine de rotation, ceci permettant d'empêcher la génération de chaleur due à la génération continue d'une grande quantité de courant électrique. En outre, par exemple, un dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe décrit dans le document JP-A-61-184171 (se référer à la revendication 1 et à la figure 1), présente des moyens de détermination d'angle de braquage servant à déterminer qu'un angle de braquage d'un système de direction devient un angle précédent immédiatement une valeur prédéterminée par rapport à l'angle de contact de fin de course et le courant électrique fourni à une machine rotative lorsque l'angle de braquage devient l'angle précédent immédiatement une valeur prédéterminée par rapport à l'angle de contact de fin de course est réduit afin de réduire un couple auxiliaire.
De plus, par exemple, dans un dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe décrit dans le document JP-A-2005-289296 (se référer au paragraphe 0006 et à la figure 5), n'importe quel courant électrique triphasé circulant dans un inverseur triphasé est contrôlé de sorte à être inférieur à une valeur de courant électrique maximale dans un angle de contact de fin de course au moment du braquage et ainsi, l'inverseur triphasé réduit sa génération de chaleur au moment de l'angle de contact de fin de course.
La perte dans un convertisseur de puissance à semi-conducteur et une machine rotative à courant alternatif générée lorsque le courant électrique est fourni à la machine rotative à courant alternatif est proportionnelle au carré de l'amplitude du courant électrique. En conséquence, lorsque la machine rotative à courant alternatif génère une grande quantité de couple auxiliaire grâce au "braquage stationnaire" ou au "contact de fin de course", la perte due à l'alimentation électrique devient sensiblement importante.
Dans les dispositifs de direction assistée électrique de l'art connexe qui sont décrits dans les documents JP-A-2000-279000, JP-A-2007-116849, JP-A- 2008-6919 et JP-A-2008-271755 susmentionnés, dans le cas où le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" est exécuté, le courant électrique qui peut être fourni par le convertisseur de puissance à semi-conducteur est entièrement affecté au courant électrique composante de couple. Ainsi, si le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" généré dans une plage où la vitesse de rotation est basse est exécuté, le courant électrique qui peut être fourni par le convertisseur de puissance à semi-conducteur devient le courant électrique maximal et la génération de chaleur devient également importante, pour limiter ainsi le nombre de répétitions du "braquage stationnaire" ou le temps continu du "contact de fin de course", ce qui conduit au problème d'altération de la sensation de braquage.
En outre, dans le dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe qui est décrit dans le document JP-A-01-186468 susmentionné, étant donné que le courant électrique ne circule pas en continu pendant une durée supérieure ou égale à une durée prédéterminée afin de limiter la génération de chaleur dans une plage admissible, le nombre de répétitions du "braquage stationnaire" ou le temps continu du "contact de fin de course" est limité, ce qui conduit au problème que la sensation de braquage est altérée de manière similaire.
De plus, dans le dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe décrit dans le document JP- A-61-184171 ou JP-A-2005-289296 susmentionné, étant donné que l'on détermine que l'angle de braquage devient l'angle précédent immédiatement la valeur prédéterminée par rapport à l'angle de contact de fin de course, la génération de chaleur due au "contact de fin de course" peut être limitée. Cependant, étant donné que l'angle de braquage du "braquage stationnaire" devient arbitraire, le problème est que la génération de chaleur due au "braquage stationnaire" ne peut pas être limitée. En outre, un tel dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe doit comprendre les moyens de détermination d'angle de braquage, mais seule une valeur relative de l'angle de braquage peut être déterminée à partir des informations concernant la position rotationnelle de la machine rotative à courant alternatif. Ainsi, afin de déterminer une valeur absolue de l'angle de braquage, un détecteur d'angle de braquage ou similaire est nécessaire, ce qui aboutit à un problème d'augmentation du coût du dispositif de direction assistée électrique.
RESUME DE L'INVENTION La présente invention a été conçue pour résoudre les problèmes ci-dessus et propose un dispositif de direction assistée électrique qui est capable d'éliminer ou d'atténuer la limite quant au nombre de répétitions ou au temps continu du "braquage stationnaire" ou du "contact de fin de course". Un aspect de la présente invention propose un dispositif de direction assistée électrique comprenant : une machine rotative à courant alternatif qui génère un couple auxiliaire pour assister un couple de direction d'un système de direction ; et un contrôleur qui effectue un contrôle de telle sorte que l'amplitude de courant électrique autorisée de la machine rotative à courant alternatif s'accroît si une vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif augmente. Avec une telle configuration, lorsque la vitesse de rotation est supérieure à une valeur prédéterminée, étant donné qu'il n'est pas nécessaire de poursuivre ni de répéter une quantité importante du couple auxiliaire, même si l'amplitude du courant électrique est autorisée jusqu'à l'amplitude de courant électrique maximale qui peut être fournie par un convertisseur de puissance à semi-conducteur à une vitesse de rotation supérieure ou étale à une vitesse de rotation prédéterminée, le nombre de répétitions ou le temps continu du « braquage stationnaire » ou du contact de fin de course » n'est pas réduit(e) et l'amplitude du courant électrique autorisée devient inférieure à l'amplitude de courant électrique maximale qui peut être fournie par le convertisseur de puissance à semi-conducteur à la vitesse de rotation inférieure ou égale à la vitesse de rotation prédéterminée (région de basse vitesse). Ainsi, il est possible d'éliminer ou d'atténuer la limite quant au nombre de répétitions ou au temps continu du «braquage stationnaire» ou du «contact de fin de course». Avantageusement le contrôleur comprend un correcteur d'instruction de courant électrique qui reçoit une entrée d'une instruction de courant électrique composante de flux magnétique et d'une instruction de courant électrique composante de couple, produit en sortie les deux instructions telles quelles si la relation entre les deux instructions se situe dans une plage admissible de l'amplitude de courant électrique qui est fournie à la machine rotative à courant alternatif, et corrige au moins une des deux instructions de telle sorte que la relation entre les deux instructions se trouve dans la plage admissible si la relation entre les deux instructions se trouve au- delà de la plage admissible de l'amplitude de courant électrique. Avantageusement le correcteur d'instruction de courant électrique décompose le courant électrique de la machine rotative à courant alternatif en un courant électrique composante de flux magnétique et un courant électrique composante de couple, contrôle indépendamment le courant électrique composante de flux magnétique et le courant électrique composante de couple et assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude du courant électrique composante de couple autorisée soit maintenue de façon constante et l'amplitude du courant électrique composante de flux magnétique devienne importante si la vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif augmente. Avantageusement le correcteur d'instruction de courant électrique décompose le courant électrique de la machine rotative à courant alternatif en un courant électrique composante de flux magnétique et un courant électrique composante de couple, contrôle indépendamment le courant électrique composante de flux magnétique et le courant électrique composante de couple et assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude du courant électrique composante de flux magnétique autorisée soit maintenue de façon constante et l'amplitude du courant électrique composante de couple devienne importante si la vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif augmente. Avantageusement le correcteur d'instruction de courant électrique décompose le courant électrique de la machine rotative à courant alternatif en un courant électrique composante de flux magnétique et un courant électrique composante de couple, contrôle indépendamment le courant électrique composante de flux magnétique et le courant électrique composante de couple et assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude du courant électrique composante de couple et l'amplitude du courant électrique composante de flux magnétique deviennent importantes si la vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif augmente. Avantageusement le correcteur d'instruction de courant électrique décompose le courant électrique de la machine rotative à courant alternatif en un courant électrique composante de flux magnétique et un courant électrique composante de couple, contrôle indépendamment le courant électrique composante de flux magnétique et le courant électrique composante de couple et assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude du courant électrique composante de flux magnétique devienne importante si la vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif augmente et l'amplitude du courant électrique composante de couple autorisée devienne faible si la vitesse de rotation devient inférieure à une valeur prédéterminée.
Avantageusement le correcteur d'instruction de courant électrique génère une instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée et une instruction de courant électrique composante de couple corrigée sur la base de l'instruction de courant électrique composante de couple générée sur la base du couple de direction, l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique (id*) générée sur la base de la vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif, et la vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif, et applique la tension pour permettre au courant électrique composante de flux magnétique et au courant électrique composante de couple de coïncider respectivement avec l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée et l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée sur la machine rotative à courant alternatif, et dans lequel l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée et l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée sont corrigées de telle sorte que la somme des carrés de l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique et l'instruction de courant électrique composante de couple ne dépasse pas le carré de l'amplitude de courant électrique autorisée pour générer l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique (id*) et l'instruction de courant électrique composante de couple. Avantageusement le flux magnétique d'un rotor de la machine rotative à courant alternatif devient important dans la mesure où l'amplitude du courant électrique composante de couple autorisée diminue. Les objets, caractéristiques, aspects et avantages précédents et autres objets, caractéristiques, aspects et avantages de la présente invention ressortiront clairement à la lecture de la description détaillée ci-après de la présente invention, faite en référence aux dessins joints.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un schéma illustrant une configuration d'un dispositif de direction assistée électrique selon un premier mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 est un schéma illustrant une 20 configuration interne de moyens de commande selon le premier mode de réalisation. La figure 3 est un schéma illustrant une configuration interne d'un correcteur d'instruction de courant électrique selon le premier mode de réalisation. 25 La figure 4 est un schéma illustrant une relation entre un moment et une amplitude de courant électrique dans un cas où un "contact de fin de course" est réalisé en continu. La figure 5 est un schéma illustrant une 30 configuration interne d'un correcteur d'instruction de courant électrique selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention. La figure 6 est un schéma illustrant une configuration interne d'un correcteur d'instruction de courant électrique selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. Les figures 7A et 7B sont des schémas illustrant un état où l'amplitude du courant électrique autorisée en fonction d'une vitesse de rotation est modifiée.
La figure 8 est un schéma illustrant une configuration interne d'un correcteur d'instruction de courant électrique selon un quatrième mode de réalisation de la présente invention. La figure 9 est un schéma illustrant un état où l'amplitude du courant électrique autorisée en fonction d'une vitesse de rotation est modifiée, dans un dispositif de direction assistée électrique selon le quatrième mode de réalisation de la présente invention. Les figures 10A et 10B sont des schémas illustrant l'amplitude du courant électrique autorisée en fonction d'une vitesse de rotation et d'un couple maximal qui peut être généré par une machine rotative à courant alternatif.25 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Premier mode de réalisation La figure 1 est un schéma illustrant une configuration d'un dispositif de direction assistée électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention. Si un opérateur génère un couple de direction d'un système de direction au moyen d'un volant de direction 1, des moyens de détection de couple 2 détectent le couple de direction et produisent le couple de direction détecté en tant que couple de détection T. Afin de générer un couple qui assiste le couple de direction dans une machine rotative à courant alternatif 4, des moyens de commande 3 calculent les références de tension triphasée vu*, vv* et vw* devant être appliquées à la machine rotative à courant alternatif 4 sur la base du couple de détection z obtenu à partir des moyens de détection de couple 2, afin de sortir le résultat de calcul vers un convertisseur de puissance à semi-conducteur 5. Dans ce mode de réalisation, un cas où une machine synchrone à aimant permanent de surface appelée moteur à courant continu sans balai est utilisée comme machine rotative à courant alternatif 4 est décrit. Cependant, une autre machine rotative à courant alternatif telle qu'une machine synchrone à aimant permanent interne appelée un moteur API (IPM) peut être utilisée à la place comme machine rotative à courant alternatif 4.
Le convertisseur de puissance à semi-conducteur 5 applique les tensions triphasées vu, vv et vw à la machine rotative à courant alternatif 4, sur la base des instructions de tension obtenues à partir des moyens de commande 3. Un détecteur de courant électrique 6 détecte des courants électriques triphasés qui sont fournis à la machine rotative à courant alternatif 4 par le convertisseur de puissance à semi-conducteur 5 et produit en sortie le résultat de détection sur les moyens de commande 3. Selon le présent mode de réalisation, le détecteur de courant électrique 6 détecte les courants électriques biphasés iu et iv parmi les courants électriques triphasés, mais peut détecter les courants électriques triphasés iu, iv et iw. En outre, une technique connue dans laquelle les courants électriques triphasés sont obtenus grâce à un calcul issu d'un courant de bus (non représenté) à l'intérieur du convertisseur de puissance à semi-conducteur 5 peut être utilisée.
Un détecteur de position rotationnelle 7 détecte une position rotationnelle e de la machine rotative à courant alternatif 4 et produit en sortie le résultat de détection sur les moyens de commande 3. Dans le présent mode de réalisation, le détecteur de position rotationnelle 7 détecte directement la position rotationnelle avec un résolveur ou similaire, mais la position rotationnelle peut être obtenue grâce à une technique connue qui calcule la position rotationnelle sur la base de la tension appliquée à la machine rotative à courant alternatif 4 et du courant électrique détecté par le détecteur de courant électrique 6. La machine rotative à courant alternatif 4 génère un couple auxiliaire destiné à assister le couple de direction par le biais d'un pignon 8, et les roues avant 9 sont orientées grâce au couple de direction et au couple auxiliaire. La figure 2 est un schéma illustrant une configuration interne des moyens de commande 3 selon le premier mode de réalisation de l'invention. Sur la figure, une unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de couple 10 produit une instruction de courant électrique composante de couple iq* sur la base du couple de détection z obtenu à partir des moyens de détection de couple 2. Telle que connue dans l'art connexe, l'unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de couple 10 peut produire en sortie l'instruction de courant électrique composante de couple iq*, sur la base du couple de détection z et d'informations telles que la vitesse d'un véhicule (non représentée) autres que le couple de détection. Une unité arithmétique de vitesse de changement de position rotationnelle 11 calcule un changement de vitesse de la position rotationnelle e obtenue à partir du détecteur de position rotationnelle 7 et produit en sortie la vitesse de changement calculée en tant que vitesse rotationnelle i de la machine rotative à courant alternatif 4. Une unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de flux magnétique 12 produit en sortie une instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* sur la base de la vitesse rotationnelle i et de l'instruction de courant électrique composante de couple iq*. En outre, comme représenté dans l'art connexe, l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique 12 peut produire l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* sur la base d'une pluralité d'éléments d'informations tels qu'une tension de bus (non représentée) à l'intérieur du convertisseur de puissance à semi-conducteur, en plus de la vitesse rotationnelle i et de l'instruction de courant électrique composante de couple iq*. Comme décrit ci-dessus, étant donné que si la vitesse rotationnelle de la machine rotative à courant alternatif 4 augmente, une tension inductive atteint une amplitude de tension qui peut être appliquée à la machine rotative à courant alternatif 4, l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* produite par l'unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de flux magnétique 12 est définie à une valeur destinée à annuler le flux magnétique d'un rotor, lorsque la vitesse rotationnelle augmente. Grâce à cette opération, même si la vitesse rotationnelle augmente, étant donné que l'on peut limiter l'augmentation de la tension inductive, la machine rotative à courant alternatif 4 peut être entraînée à rotation élevée. En outre, dans un cas où la tension inductive est suffisamment inférieure à l'amplitude de tension qui peut être appliquée à la machine rotative à courant alternatif, l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* est définie à une valeur nulle de telle sorte qu'un courant électrique inutile n'est pas fourni à celle-ci. L'amplitude du courant électrique de la machine rotative à courant alternatif 4 est proportionnelle à la racine carrée de la somme des carrés du courant électrique composante de flux magnétique et du courant électrique composante de couple. Ici, si la relation entre l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* et l'instruction de courant électrique composante de couple iq* est une relation dans laquelle l'amplitude de courant électrique fournie à la machine rotative à courant alternatif 4 se trouve dans une plage admissible, un correcteur d'instruction de courant électrique 13 produit l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* en tant qu'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id0* telle quelle et produit l'instruction de courant électrique composante de couple iq* en tant qu'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* telle quelle. D'autre part, si la relation entre l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* et l'instruction de courant électrique composante de couple iq* est une relation dans laquelle l'amplitude de courant électrique fournie à la machine rotative à courant alternatif 4 excède la plage admissible, le correcteur d'instruction de courant électrique 13 corrige l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* ou l'instruction de courant électrique composante de couple iq* ou à la fois l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* et l'instruction de courant électrique composante de couple iq* pour produire l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée idO* et l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0*, de telle sorte que l'amplitude du courant électrique soit dans la plage admissible. De cette manière, le correcteur d'instruction de courant électrique 13 est utilisé de telle sorte que l'amplitude de courant électrique autorisée devienne importante si la vitesse rotationnelle i (vitesse de changement de la position rotationnelle) augmente et l'amplitude de courant électrique autorisée devient faible si la vitesse rotationnelle i diminue.
Un convertisseur de coordonnées 14 produit le courant électrique composante de flux magnétique id et le courant électrique composante de couple iq, sur la base des courants électriques triphasés iu et iv obtenus à partir du détecteur de courant électrique 6 et de la position rotationnelle e obtenue à partir du détecteur de position rotationnelle 7. Un contrôleur de courant électrique 15 produit une instruction de tension à composante de flux magnétique vd* et une instruction de tension à composante de couple vq* de telle sorte que le courant électrique composante de flux magnétique id coïncide avec l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée idO et que le courant électrique composante de couple iq coïncide avec l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0*. Un convertisseur de coordonnées 16 produit les références de tension triphasées vu*, vv* et vw* sur la base de l'instruction de tension à composante de flux magnétique vd*, de l'instruction de tension à composante de couple vq* et de la position rotationnelle O. Comme les moyens de commande 3 emploient la configuration sur la figure 2, le courant électrique de la machine rotative à courant alternatif 4 se décompose en le courant électrique composante de flux magnétique id et le courant électrique composante de couple iq et ainsi, le courant électrique composante de flux magnétique id et le courant électrique composante de couple iq peuvent être commandés indépendamment. La figure 3 est un schéma illustrant une configuration interne du correcteur d'instruction de courant électrique 13 selon le premier mode de réalisation de l'invention. Sur la figure, une unité arithmétique de courant électrique admissible 20 produit une amplitude de courant électrique admissible imax sur la base de la vitesse de rotation w. L'unité arithmétique de courant électrique admissible 20 produit l'amplitude de courant admissible imax de telle sorte que l'amplitude de courant électrique admissible imax devienne importante si la vitesse de rotation i augmente. L'unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée 21 définit l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée id0* à -imax dans un cas où l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* est inférieure à -imax, définit l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée id0* à imax dans un cas où l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* est plus importante qu'imax et définit l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée id0* à l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* dans les autres cas. En outre, une unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de couple corrigée 22 calcule l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* selon la formule suivante (1). Iq0* = min{abs (iq*) , -\i(imax2 - id0*2) } x sign (iq*) On va à présent expliquer la formule (1). Premièrement, une valeur absolue abs (iq*) de l'instruction de courant électrique composante de couple iq* est calculée. Comme décrit ci-dessus, étant donné que l'amplitude de courant électrique de la machine rotative à courant alternatif 4 est proportionnelle à la racine carrée de la somme des carrés du courant électrique composante de flux magnétique et du courant électrique composante de couple, id0 *2 + iq0 *2 peut être admis jusqu'à imax2. En d'autres termes, la grandeur de iq0* peut être autorisée jusqu'à \f(imax2 - id0*2). Ainsi, étant donné une relation minimale entre abs (iq*) et (imax2 - id0*2), une valeur inférieure "min {abs(iq*), (imax2 - id0*2) }" entre l'abs (iq*) et (imax2 - id0*2) est calculée. Dans un cas où l'id0*2 + iq*2 est inférieure à imax2, étant donné que min {abs (iq*) , imax2 - id0*2)} devient abs(iq*), iq0*, c'est-à-dire, min {abs(iq*), (imax2 - idO*2) } x sign(iq*) devient abs(iq*) x sign(iq*), c'est-à-dire iq*. En outre, dans un cas où idO*2 + iq*2 est supérieur 5 à imax2, étant donné que min {abs(iq*), (imax2 - idO*2)} devient (imax2 - idO*2), min {abs(iq*), (imax2 - idO*2) } x sign(iq*) devient (imax2 - idO*2) x sign(iq*) et iq0* est défini à (imax2 - idO*2) x sign(iq*). A ce stade, la racine carrée (idO*2 + iqO*2) de la somme 10 des carrés de l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée id0* et l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* produite par le correcteur d'instruction de courant électrique 13 coïncide avec 15 imax. Lorsque l'unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de couple corrigée 22 réalise un tel calcul, (idO*2 + iqO*2) correspondant à la valeur d'instruction de l'amplitude de courant électrique de la machine rotative à courant alternatif 20 peut être autorisée jusqu'à imax. Avec une telle configuration, lorsque la vitesse de rotation i de la machine rotative à courant alternatif 4 augmente, l'amplitude de courant électrique admissible imax devient importante. Dans la 25 direction assistée électrique, dans un cas où la vitesse de rotation est supérieure à une valeur prédéterminée, un couple auxiliaire qui est généré en continu ou de manière répétée est faible. En d'autres termes, dans un cas où la vitesse de rotation est 30 supérieure à la valeur prédéterminée, étant donné qu'une quantité importante du couple auxiliaire n'est pas générée en continu ou de manière répétée, dans ce cas, bien que le convertisseur de puissance à semi-conducteur autorise l'amplitude de courant électrique jusqu'à l'amplitude de courant électrique maximale qui peut être fournie par le convertisseur de puissance à semi-conducteur, la génération de chaleur du convertisseur de puissance à semi-conducteur ne se produit pas en continu, et la sensation de braquage n'est pas altérée. D'autre part, dans un cas où la vitesse de rotation est inférieure à la valeur prédéterminée, le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" nécessitant une quantité importante de couple auxiliaire comme décrit ci-dessus peut se produire, et le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" peuvent être répétés ou peuvent être opérés en continu. La figure 4 illustre les relations entre les moments et les amplitudes de courant électrique d'un dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe (indiqué par A sur la figure) et le dispositif de direction assistée électrique selon le présent mode de réalisation (indiqué par 0 sur la figure) dans un cas où le "contact de fin de course" est effectué en continu. Etant donné qu'un angle de braquage du "contact de fin de course" atteint le maximum, la vitesse de rotation est nulle. Dans le dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe, étant donné que l'amplitude de courant électrique peut devenir le maximum au cours du "contact de fin de course", lorsque le courant électrique circule en continu pendant une durée supérieure ou égale à une durée prédéterminée, la valeur maximale du courant électrique est limitée (réduite à partir d'un point "a") en fonction de la grandeur de la valeur moyenne du courant électrique et ainsi, la génération de chaleur due à la génération continue d'une quantité importante de courant électrique est empêchée, mais comme l'amplitude du courant électrique est modifiée, la sensation de braquage est altérée. D'autre part, dans le dispositif de direction assistée électrique selon le présent mode de réalisation, étant donné que l'amplitude de courant électrique autorisée devient importante (réduite à partir d'un point "b") si la vitesse de rotation augmente, l'amplitude de courant électrique qui est inférieure à celle du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe est fournie au moment du "contact de fin de course" lorsque la vitesse de rotation est nulle et ainsi, la capacité de l'alimentation électrique du convertisseur de puissance à semi-conducteur ne peut pas être utilisée au niveau maximal. Cependant, à la place, même si le "contact de fin de course" est réalisé en continu, étant donné que la capacité de l'alimentation électrique du convertisseur de puissance à semi-conducteur n'est pas au niveau maximal, la génération de chaleur du convertisseur de puissance à semi-conducteur peut être limitée.
Etant donné que la perte générée dans le convertisseur de puissance à semi-conducteur est proportionnelle au carré de l'amplitude de courant électrique, la perte est diminuée de 50 % si l'amplitude du courant électrique diminue de 30 % et la perte peut être réduite de 20 % en diminuant l'amplitude du courant électrique de 10 % uniquement. De cette sorte, la génération de chaleur générée dans le convertisseur de puissance à semi-conducteur peut être réduite efficacement en diminuant légèrement l'amplitude du courant électrique pour la capacité de l'alimentation électrique du convertisseur de puissance à semi-conducteur. En outre, dans un cas où le "contact de fin de course" représenté sur la figure 4 est réalisé en continu, un moment (point "b") où la limitation de l'amplitude du courant électrique due à la génération de chaleur du convertisseur de puissance à semi- conducteur commence est retardé de quatre fois ou plus par rapport au dispositif de direction assistée électrique (point I I a I I) de l'art connexe. Etant donné que le moment où la limitation de l'amplitude du courant électrique est retardée de cette sorte, une opportunité pour le "contact de fin de course" dans laquelle la limitation de l'amplitude de courant électrique commence diminue. En conséquence, le problème de l'altération de la sensation peut être résolu ou atténué. Le cas du "contact de fin de course" est décrit en référence à la figure 4. Cependant, étant donné que le "braquage stationnaire" est généré de sorte similaire dans une condition où la vitesse de rotation est faible, les mêmes effets peuvent être obtenus. Comme décrit ci-dessus, dans le dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe, étant donné que l'opération telle qu'un "braquage stationnaire" ou "contact de fin de course" nécessaire pour une grande part de couple auxiliaire est générée dans une région dans laquelle la vitesse de rotation est faible, dans un cas où la vitesse de rotation est dans cette région, l'amplitude du courant électrique autorisée est réglée de telle sorte que la capacité de l'alimentation électrique du convertisseur de puissance à semi-conducteur est utilisée aussi efficacement que possible. Ainsi, il est difficile de résoudre le problème d'altération de la sensation si le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" est généré en continu ou de manière répétée. D'autre part, dans le dispositif de direction assistée électrique selon le présent mode de réalisation, si la vitesse de rotation de la machine rotative à courant alternatif augmente, puisque l'amplitude du courant électrique autorisée devient importante, dans la région dans laquelle la vitesse de rotation est faible, la capacité de l'alimentation électrique du convertisseur de puissance à semi-conducteur ne peut pas être complètement utilisée. Cependant, à la place, même dans un cas où le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" est généré en continu ou de sorte répétée, le problème de l'altération de la sensation peut être résolu ou atténué, contrairement au dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe. En outre, dans le dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe qui comprend les moyens de détermination d'angle de braquage destinés à déterminer que l'angle de braquage devient un angle immédiatement antérieur à une valeur prédéterminée par rapport à l'angle de contact de fin de course, le détecteur d'angle de braquage est nécessaire et en outre, il n'existe pas d'effet contre la génération de chaleur due à la génération continue ou répétée du "braquage stationnaire". Cependant, dans le dispositif de direction assistée électrique selon le présent mode de réalisation, le détecteur d'angle de braquage n'est pas nécessaire et en outre, la génération de chaleur due à la génération continue ou répétée de l'un quelconque du "braquage stationnaire" et du "contact de fin de course" peut être limitée. En outre, le cas où la machine synchrone à aimant permanent de surface est utilisée comme machine rotative à courant alternatif 4 est comparé au cas où la machine synchrone à aimant permanent interne est utilisée comme machine rotative à courant alternatif 4, le cas de la machine synchrone à aimant permanent de surface est plus avantageux en ce que le couple qui peut être produit dans une région de vitesse de rotation élevée est important. En général, étant donné que la machine synchrone à aimant permanent interne a une forte inductance et peut faire augmenter le flux magnétique atténué généré par le courant électrique composante de flux magnétique et l'inductance, la machine synchrone à aimant permanent interne peut être entraînée jusqu'à une vitesse de rotation élevée dans un cas où le couple est faible. Cependant, dans un cas où le couple est important, une réaction d'induit générée par le courant électrique composante de couple et l'inductance est considérable et la saturation de tension est susceptible de se produire. En d'autres termes, dans la machine synchrone à aimant permanent de surface, dans un cas où le couple est important, étant donné que la réaction d'induit générée par le courant électrique composante de couple et l'inductance n'est pas considérable et la saturation de tension ne se produit pas facilement, le couple qui peut être produit dans la région de la vitesse de rotation élevée est important. En conséquence, comme décrit dans le présent mode de réalisation, dans le contrôleur qui assure le contrôle de sorte que l'amplitude du courant électrique autorisée par la machine rotative à courant alternatif devienne importante si la vitesse de rotation augmente, en fournissant la machine rotative à courant alternatif comme machine synchrone à aimant permanent de surface, le couple qui peut être produit dans la région de la vitesse de rotation élevée peut être garanti en plus des effets décrits ci-dessus. Ainsi, il est possible de réaliser le dispositif de direction assistée électrique qui peut effectuer le "braquage stationnaire" jusqu'à une vitesse de braquage supérieure. En outre, dans le dispositif de direction assistée électrique, les ondulations du couple de la machine rotative à courant alternatif apparaissent sous forme de vibrations subtiles d'un volant de direction. Dans le cas où la machine synchrone à aimant permanent de surface est utilisée comme machine rotative à courant alternatif 4 est comparé au cas où la machine synchrone à aimant permanent interne est utilisée comme machine rotative à courant alternatif 4, le cas de la machine synchrone à aimant permanent de surface est avantageux en ce que les ondulations du couple sont faibles. En conséquence, lorsque la machine rotative à courant alternatif est prévue en tant que machine synchrone à aimant permanent de surface, un dispositif de direction assistée électrique dans lequel les vibrations subtiles du volant de direction sont faibles peut être obtenu en plus des effets décrits ci-dessus.
Deuxième mode de réalisation Dans le premier mode de réalisation, le correcteur d'instruction de courant électrique 13 a la configuration représentée sur la figure 3, mais peut être remplacé par un correcteur d'instruction de courant électrique 13a dans lequel l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique et l'instruction de courant électrique composante de couple sont échangées l'une par l'autre. La figure 5 est un schéma illustrant une configuration interne du correcteur d'instruction de courant électrique 13a dans un deuxième mode de réalisation. Ici, des numéros de référence similaires sont donnés à des éléments identiques ou équivalents à ceux du premier mode de réalisation.
Une unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de couple corrigée 30 définit une instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* à -imax dans un cas où une instruction de courant électrique composante de couple iq* est inférieure à -imax ; définit l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* à imax dans un cas où l'instruction de courant électrique composante de couple iq* est supérieure à imax ; et définit l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* à l'instruction de courant électrique composante de couple iq* dans les autres cas. D'autre part, une unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée 31 calcule une instruction de courant électrique composante de couple corrigée id0* en fonction de la formule suivante (2). IdO* = min{abs (id*) , (imax2 - iq0*2) } x sign (id*) (2) 20 Dans la formule (2), la composante de couple et la composante de flux magnétique de la formule (1) sont échangées l'une par l'autre. La formule (2) est la même que la formule (1) en ce que (id0*2 + iq0*2) 25 correspondant à une valeur d'instruction de l'amplitude de courant électrique de la machine rotative à courant alternatif peut être autorisée jusqu'à imax. Bien que le correcteur d'instruction de courant électrique 13a soit configuré comme décrit ci-dessus, 30 si une vitesse de rotation i de la machine rotative à courant alternatif 4 augmente, étant donné que l'amplitude du courant électrique admissible imax devient importante, les mêmes effets que dans le premier mode de réalisation peuvent être obtenus. C'est-à-dire que, dans une région où la vitesse de rotation est basse, la capacité de l'alimentation électrique d'un convertisseur de puissance à semi-conducteur ne peut pas être complètement utilisée. Cependant, à la place, même dans un cas où le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" est généré en continu ou de manière répétée, le problème de l'altération de la sensation peut être résolu ou atténué.
Troisième mode de réalisation Le correcteur d'instruction de courant électrique 13a selon le deuxième mode de réalisation peut être remplacé par un correcteur d'instruction de courant électrique 13b représenté sur la figure 6. La figure 6 est un schéma illustrant une configuration interne du correcteur d'instruction de courant électrique 13b selon un troisième mode de réalisation. Ici, des numéros de référence similaires sont donnés à des éléments identiques ou équivalents à ceux des premier et deuxième modes de réalisation.
Une unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique admissible 40 produit une amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax sur la base d'une vitesse de rotation w. L'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique admissible 40 est configurée de telle sorte que si la vitesse de rotation i augmente, l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax devient importante et si la vitesse de rotation i est inférieure à une valeur prédéterminée, l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax devient nulle. Une unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée 41 définit une instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée id0* à -idmax dans un cas où une instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* est inférieure à - idmax ; définit l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée id0* à idmax dans un cas où l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* est supérieure à idmax ; et définit l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée id0* à l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique id* dans les autres cas. Dans ce mode de réalisation, une amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax est donnée en tant que valeur constante quelle que soit la vitesse de rotation w. Une valeur de l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax est définie de sorte à être inférieure à l'amplitude de courant électrique maximale qui peut être fournie par le convertisseur de puissance à semi- conducteur 5. Plus particulièrement, l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax est réglée dans la formule (3) de sorte que la somme des carrés d'une valeur maximale idmax2 de l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax ait changé en fonction de la vitesse de rotation i et que l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax coïncide avec le carré de l'amplitude de courant électrique maximale, c'est-à-dire l'amplitude de courant électrique admissible imax qui peut être fournie par le convertisseur de puissance à semi- conducteur 5. Iqmax = (imax2 - idmax22) (3)
Etant donné que l'amplitude de courant électrique admissible imax et la valeur maximale idmax2 de l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible sont des valeurs constantes, respectivement, l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax est également une valeur constante.
Une unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de couple corrigée 42 définit une instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* à -iqmax dans un cas où l'instruction de courant électrique composante de couple iq* est inférieure à -iqmax ; définit l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* à iqmax dans un cas où l'instruction de courant électrique composante de couple iq* est supérieure à iqmax ; et définit l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* à l'instruction de courant électrique composante de couple iq* dans les autres cas.
En outre, l'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique 12 reçoit une entrée de la vitesse de rotation i et est configurée de telle sorte que l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique est définie à une valeur nulle dans un cas où la vitesse de rotation est faible et l'amplitude de l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique devient importante si la vitesse de rotation augmente. En outre, si l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax de l'unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de couple corrigée 42 satisfait la formule (3), les fonctions de l'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique admissible 40 et l'unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée 41 selon le présent mode de réalisation peuvent être données à l'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique 12. Dans ce cas, l'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique admissible 40 et l'unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée 41 peuvent être omises.
Bien que le correcteur d'instruction de courant électrique 13b soit configuré comme décrit ci-dessus, si la vitesse de rotation i de la machine rotative à courant alternatif 4 augmente, l'amplitude de courant électrique admissible peut devenir importante. Dans ce cas, bien que la vitesse de rotation i augmente et que l'amplitude de courant électrique admissible devienne importante, l'amplitude du courant électrique composante de couple autorisée n'est pas modifiée. Cependant, étant donné que l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax a la valeur constante, le calcul du correcteur d'instruction de courant électrique 13b peut être réalisé simplement. Les figures 7A et 7B sont des schémas illustrant un état où l'amplitude de courant électrique autorisée est modifiée en fonction de la vitesse de rotation. Ici, la figure 7A illustre le dispositif de direction assistée électrique selon le présent mode de réalisation. Etant donné que l'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique admissible 40 est configurée de telle sorte que l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax soit définie à une valeur nulle si la vitesse de rotation i est inférieure à une valeur prédéterminée, l'amplitude de courant électrique qui est autorisée dans une région où la vitesse de rotation i est inférieure à la valeur prédéterminée devient l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax. Ici, il est préférable que la vitesse de rotation prédéterminée dans laquelle l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax est définie à une valeur nulle soit une vitesse de rotation dans laquelle le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" ne se produit pas. Par exemple, étant donné qu'une région où le "braquage stationnaire" est généré est une région où la vitesse de braquage du volant de direction 1 est d'environ 100 à 300°/s au plus, la vitesse de rotation prédéterminée peut être calculée en multipliant la vitesse de braquage par un rapport d'engrenage d'un pignon 8. En outre, l'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique admissible 40 est configurée de telle sorte que l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax devienne importante si la vitesse de rotation co augmente, et la valeur maximale de l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax est idmax2. Lorsque l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible est la valeur maximale idmax2, étant donné que la somme des carrés de idmax2 et d'iqmax coïncide avec le carré de l'amplitude de courant électrique admissible imax, l'amplitude de courant électrique autorisée atteint l'amplitude de courant électrique admissible imax si la vitesse de rotation co augmente. En outre, la machine rotative à courant alternatif qui utilise un aimant permanent dans un rotor a une tension inductive qui devient élevée lorsque la vitesse de rotation augmente. Si la tension d'inductance atteint une valeur proche de l'amplitude de tension qui peut être appliquée grâce au convertisseur de puissance à semi-conducteur, le courant électrique composante de couple ne peut pas être fourni jusqu'à l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax et le courant électrique composante de couple est atténué lorsque la vitesse de rotation augmente.
La figure 7B illustre le dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe. Ici, dans un cas où la vitesse de rotation i est basse, le courant électrique maximal qui peut être fourni par le convertisseur de puissance à semi-conducteur est entièrement affecté au courant électrique composante de couple de telle sorte que le convertisseur de puissance à semi-conducteur ne puisse pas être utilisé inutilement. En outre, la machine rotative à courant alternatif qui utilise l'aimant permanent dans le rotor a une tension inductive qui devient élevée lorsque la vitesse de rotation augmente. Le présent mode de réalisation est le même que dans la direction assistée électrique de l'art connexe en ce que le courant électrique composante de couple ne peut pas être fourni si la tension inductive atteint une valeur proche de l'amplitude de tension qui peut être appliquée par le convertisseur de puissance à semi-conducteur et le courant électrique composante de couple est atténué lorsque la vitesse de rotation augmente. Comme on le voit en comparant la figure 7A à la figure 7B, la direction assistée électrique du présent mode de réalisation est configurée de telle sorte que l'amplitude du courant électrique autorisée devienne importante si la vitesse de rotation i augmente, et ainsi, la capacité de l'alimentation électrique du convertisseur de puissance à semi-conducteur ne peut pas être complètement utilisée au niveau maximal dans une région où la vitesse de rotation est basse.
Cependant, à la place, dans un cas où le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" est généré en continu, le problème de l'altération de la sensation peut être résolu ou atténué.
Quatrième mode de réalisation Dans le troisième mode de réalisation, l'amplitude du courant électrique composante de couple admissible iqmax est donnée en tant que valeur constante, mais, étant donné que le "contact de fin de course" est généré lorsque la vitesse de rotation est nulle, l'amplitude du courant électrique composante de couple admissible peut être faible à une vitesse de rotation proche d'une valeur nulle. Ainsi, dans ce mode de réalisation, le correcteur d'instruction de courant électrique 13b selon le troisième mode de réalisation est remplacé par un correcteur d'instruction de courant électrique 13c représenté sur la figure 8. La figure 8 est un schéma illustrant une configuration interne du correcteur d'instruction de courant électrique 13c selon un quatrième mode de réalisation. Ici, des numéros de référence similaires sont donnés à des éléments identiques ou équivalents à ceux des modes de réalisation décrits ci-dessus. Une unité arithmétique de courant électrique composante de couple admissible 50 produit une amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax sur la base de la vitesse de rotation w. L'unité arithmétique de courant électrique composante de couple admissible 50 maintient l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax en tant que valeur constante si la vitesse de rotation i est supérieure à une seconde valeur prédéterminée et définit l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax de sorte qu'elle devienne faible si la vitesse de rotation co est inférieure à la seconde valeur prédéterminée. Une unité arithmétique d'instruction de courant électrique composante de couple corrigée 51 définit une instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* à -iqmax dans un cas où une instruction de courant électrique composante de couple iq* est inférieure à -iqmax ; définit l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* à iqmax dans un cas où l'instruction de courant électrique composante de couple iq* est supérieure à iqmax ; et définit l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée iq0* à l'instruction de courant électrique composante de couple iq* dans les autres cas. Dans ce mode de réalisation, une valeur maximale iqmax2 de l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax produite par l'unité arithmétique de courant électrique composante de couple admissible 50 est définie de sorte à être inférieure à l'amplitude de courant électrique maximale qui peut être fournie par le convertisseur de puissance à semi-conducteur 5. C'est-à-dire que, si la vitesse de rotation i est supérieure à la seconde valeur prédéterminée, l'unité arithmétique de courant électrique composante de couple admissible 50 produit iqmax2 en tant qu'amplitude de courant électrique composante de couple admissible. En outre, l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax2 est donnée en fonction de la formule suivante (4) de telle sorte que la somme des carrés d'une valeur maximale idmax2 de l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax modifiée en fonction de la vitesse de rotation i et de la valeur maximale iqmax2 de l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible Iqmax coïncide avec le carré de l'amplitude de courant électrique maximale qui peut être fournie par le convertisseur de puissance à semi-conducteur 5, c'est-à-dire, l'amplitude de courant électrique admissible imax. Igmax2 = f (imax2 - idmax22) (4)
La figure 9 illustre un état où l'amplitude de courant électrique autorisée est modifiée en fonction de la vitesse de rotation, dans le dispositif de direction assistée électrique selon le présent mode de réalisation. Etant donné que l'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique admissible 40 est configurée de telle sorte que l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax devienne nulle si la vitesse de rotation i est inférieure à une première valeur prédéterminée x, dans une région où la vitesse de rotation i est inférieure à la première vitesse de rotation x et dans une région où la vitesse de rotation co est inférieure à une seconde vitesse de rotation prédéterminée y, l'amplitude de courant électrique autorisée devient l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax. En outre, dans un cas où la vitesse de rotation i est inférieure à la seconde vitesse de rotation prédéterminée y, dans l'unité arithmétique de courant électrique composante de couple admissible 50, l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax devient plus faible.
Ici, il est préférable que la seconde vitesse de rotation prédéterminée y dans laquelle l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax devient faible est une vitesse de rotation dans laquelle le "contact de fin de course" n'est pas généré.
Par exemple, étant donné qu'une région où le "contact de fin de course" est généré se trouve dans un état où la vitesse de braquage du volant de direction 1 est arrêtée, la seconde vitesse de rotation prédéterminée y peut être obtenue en multipliant la vitesse de braquage de plusieurs dizaines de °/s qui est proche d'une valeur nulle par le rapport d'engrenage du pignon 8. En outre, l'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique admissible 40 est configurée de telle sorte que l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax devient importante si la vitesse de rotation co augmente et l'unité arithmétique de courant électrique composante de couple admissible 50 est configurée de telle sorte que l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax devienne importante si la vitesse de rotation i augmente. La valeur maximale de l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax est idmax2 et la valeur maximale de l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax est iqmax2. Lorsque l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible et l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible sont les valeurs maximales, étant donné que la somme des carrés de idmax2 et iqmax2 coïncide avec le carré de l'amplitude de courant électrique admissible imax, l'amplitude de courant électrique autorisée atteint l'amplitude de courant électrique admissible imax si la vitesse de rotation i augmente. En outre, le présent mode de réalisation est le même que sur la figure 6 en ce que la machine rotative à courant alternatif qui utilise l'aimant permanent dans le rotor a une tension inductive qui devient élevée lorsque la vitesse de rotation augmente, le courant électrique composante de couple ne peut pas être fourni jusqu'à l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax2 si la tension inductive atteint une valeur proche de l'amplitude de tension qui peut être appliquée par le convertisseur de puissance à semi-conducteur, et le courant électrique composante de couple est atténué lorsque vitesse de rotation augmente.
Cinquième mode de réalisation Etant donné que le dispositif de direction assistée électrique du présent mode de réalisation est configuré de sorte que l'amplitude de courant électrique admissible devienne faible si la vitesse de rotation est basse, un couple auxiliaire qui peut être généré devient faible si la même machine rotative à courant alternatif que celle du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe est utilisée.
Etant donné que le couple qui peut être généré par la machine rotative à courant alternatif est proportionnel à un produit d'un flux magnétique du rotor cp et de l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax, le flux magnétique du rotor cp de la machine rotative à courant alternatif peut être défini de sorte à devenir supérieur à celui du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe, dans la mesure où l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax est inférieure à celle du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe. C'est-à-dire que le flux magnétique du rotor cp de la machine rotative à courant alternatif peut être donné de façon à être inversement proportionnel dans la mesure où l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible devient faible par rapport à celle du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe.
Les figures 10A et 10B sont des schémas illustrant l'amplitude du courant électrique autorisée et le couple maximal qui peut être généré par la machine rotative à courant alternatif. Une zone supérieure sur la figure 10A illustre l'amplitude de courant électrique autorisée par le dispositif de direction assistée électrique selon le présent mode de réalisation. Etant donné que l'unité arithmétique de courant électrique composante de flux magnétique admissible 40 est configurée de telle sorte que l'amplitude de courant électrique composante de flux magnétique admissible idmax devienne nulle si la vitesse de rotation co est inférieure à la valeur prédéterminée x, l'amplitude de courant électrique autorisée dans une région où la vitesse de rotation i est inférieure à la valeur prédéterminée devient l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible iqmax, qui est la même que sur les figures 7A et 7B selon le troisième mode de réalisation. Dans ce mode de réalisation, le flux magnétique du rotor de la machine rotative à courant alternatif est réglé de sorte à être supérieur à celui du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe. En conséquence, bien que l'amplitude du courant électrique autorisée dans un cas où la vitesse de rotation est basse devienne faible, le couple équivalent au dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe peut être obtenu. Une zone inférieure sur la figure 10A illustre le couple maximal qui peut être généré par la machine rotative à courant alternatif du dispositif de direction assistée électrique selon le présent mode de réalisation. Sur la figure, une ligne discontinue illustre un cas où le flux magnétique du rotor est le même que celui de la machine rotative à courant alternatif du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe décrit sur la figure 10B, et une ligne continue illustre un cas où le flux magnétique du rotor devient important dans la mesure où l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible est faible par rapport à la machine rotative à courant alternatif du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe.
Comme on le voit sur la ligne continue de la zone inférieure de la figure 10A, le couple devient important dans la mesure où le flux magnétique du rotor est important, bien que l'amplitude de courant électrique composante de couple admissible soit faible par rapport au dispositif de l'art connexe. D'autre part, si le flux magnétique du rotor devient supérieur à celui du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe, étant donné que la tension inductive devient importante, il est nécessaire d'augmenter l'amplitude du courant électrique composante de flux magnétique pour annuler le flux magnétique du rotor, en comparaison du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe. En outre, comme représenté dans la zone supérieure sur la figure 10A, lorsque la vitesse de rotation augmente, le courant électrique composante de flux magnétique devient important. En outre, étant donné que la vitesse de rotation dans laquelle le courant électrique composante de flux magnétique destiné à annuler le flux magnétique du rotor est nécessaire est une vitesse de rotation dans laquelle le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" n'est pas généré, une grande part du courant électrique est rarement générée en continu ou de manière répétée et, bien que l'amplitude de courant électrique autorisée dans un cas où la vitesse de rotation est élevée devient importante, le problème de la génération de chaleur du convertisseur de puissance à semi-conducteur, par exemple, dû au "braquage stationnaire" ou au "contact de fin de course" ne se produit pas.
La figure 10B illustre le cas du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe. Ici, l'amplitude du courant électrique autorisée et le couple maximal qui peut être généré sont les mêmes que sur la figure 10A. Cependant, étant donné que l'amplitude de courant électrique autorisée est la même indépendamment de la grandeur de la vitesse de rotation, l'amplitude de courant électrique autorisée n'est pas modifiée même à une vitesse de rotation basse dans laquelle le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" est généré et la sensation est altérée si le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" est généré en continu. Comme décrit ci-dessus, si le flux magnétique du rotor de la machine rotative à courant alternatif est réglé de sorte à être supérieur à celui du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe, le problème d'altération de la sensation dans un cas où le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" est généré en continu peut être résolu ou atténué, et le couple auxiliaire peut être également généré dans le "braquage stationnaire" ou le "contact de fin de course" à un niveau équivalent à celui du dispositif de direction assistée électrique de l'art connexe.
Claims (8)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de direction assistée électrique, caractérisé en ce qu'il comprend : une machine rotative à courant alternatif (4) qui génère un couple auxiliaire pour assister un couple de 5 direction d'un système de direction ; et un contrôleur (3) qui assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude de courant électrique autorisée par la machine rotative à courant alternatif (4) devient importante si une vitesse de rotation (w) de la 10 machine rotative à courant alternatif (4) augmente.
- 2. Dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur (3) comprend un correcteur d'instruction de courant 15 électrique (13) qui reçoit une entrée d'une instruction de courant électrique composante de flux magnétique (id*) et d'une instruction de courant électrique composante de couple (iq*), produit en sortie les deux instructions telles quelles si la relation entre les 20 deux instructions se situe dans une plage admissible de l'amplitude de courant électrique qui est fournie à la machine rotative à courant alternatif (4), et corrige au moins une des deux instructions de telle sorte que la relation entre les deux instructions se trouve dans 25 la plage admissible si la relation entre les deux instructions se trouve au-delà de la plage admissible de l'amplitude de courant électrique.
- 3. Dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 2, dans lequel le correcteur d'instruction de courant électrique (13) décompose le courant électrique de la machine rotative à courant alternatif (4) en un courant électrique composante de flux magnétique et un courant électrique composante de couple, contrôle indépendamment le courant électrique composante de flux magnétique et le courant électrique composante de couple et assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude du courant électrique composante de couple autorisée soit maintenue de façon constante et l'amplitude du courant électrique composante de flux magnétique devienne importante si la vitesse de rotation (w) de la machine rotative à courant alternatif (4) augmente.
- 4. Dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 2, dans lequel le correcteur d'instruction de courant électrique (13) décompose le courant électrique de la machine rotative à courant alternatif (4) en un courant électrique composante de flux magnétique et un courant électrique composante de couple, contrôle indépendamment le courant électrique composante de flux magnétique et le courant électrique composante de couple et assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude du courant électrique composante de flux magnétique autorisée soit maintenue de façon constante et l'amplitude du courant électrique composante de couple devienne importante si la vitesse de rotation (w) de la machine rotative à courant alternatif (4) augmente.
- 5. Dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 2, dans lequel le correcteur d'instruction de courant électrique (13) décompose le courant électrique de la machine rotative à courant alternatif (4) en un courant électrique composante de flux magnétique et un courant électrique composante de couple, contrôle indépendamment le courant électrique composante de flux magnétique et le courant électrique composante de couple et assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude du courant électrique composante de couple et l'amplitude du courant électrique composante de flux magnétique deviennent importantes si la vitesse de rotation (w) de la machine rotative à courant alternatif (4) augmente.
- 6. Dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 2, dans lequel le correcteur d'instruction de courant électrique (13) décompose le courant électrique de la machine rotative à courant alternatif (4) en un courant électrique composante de flux magnétique et un courant électrique composante de couple, contrôle indépendamment le courant électrique composante de flux magnétique et le courant électrique composante de couple et assure le contrôle de telle sorte que l'amplitude du courant électrique composante de flux magnétique devienne importante si la vitesse de rotation (w) de la machine rotative à courant alternatif (4) augmente et l'amplitude du courant électrique composante de couple autorisée deviennefaible si la vitesse de rotation (w) devient inférieure à une valeur prédéterminée.
- 7. Dispositif de direction assistée électrique selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, dans lequel le correcteur d'instruction de courant électrique (13) génère une instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée (id0*) et une instruction de courant électrique composante de couple corrigée (iq0*) sur la base de l'instruction de courant électrique composante de couple (iq*) générée sur la base du couple de direction, l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique (id*) générée sur la base de la vitesse de rotation (w) de la machine rotative à courant alternatif (4), et la vitesse de rotation (w) de la machine rotative à courant alternatif (4), et applique la tension pour permettre au courant électrique composante de flux magnétique et au courant électrique composante de couple de coïncider respectivement avec l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée (id0*) et l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée (iq0*) sur la machine rotative à courant alternatif (4), et dans lequel l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique corrigée (id0*) et l'instruction de courant électrique composante de couple corrigée (iq0*) sont corrigées de telle sorte que la somme des carrés de l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique (id*) et l'instruction de courant électrique composante de couple (iq*) ne dépasse pas le carré del'amplitude de courant électrique autorisée pour générer l'instruction de courant électrique composante de flux magnétique (id*) et l'instruction de courant électrique composante de couple (iq*).
- 8. Dispositif de direction assistée électrique selon la revendication 6, dans lequel le flux magnétique d'un rotor de la machine rotative à courant alternatif (4) devient important dans la mesure où l'amplitude du courant électrique composante de couple autorisée diminue.
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