[發(fā)明專利]電機(jī)控制裝置及具有其的車輛用轉(zhuǎn)向裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980123884.7
• 申請日: 2009-06-29
• 公開（公告）號: CN102067438A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 狩集裕二;東頭秀起;服部昌;冷水由信
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社捷太格特
• 主分類號: H02P6/18
• 分類號: H02P6/18;B62D5/04;B62D5/30;B62D6/00;H02P21/00;H02P27/04;B62D101/00;B62D113/00;B62D119/00
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉;王軼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于驅(qū)動無刷電機(jī)的電機(jī)控制裝置及具有它的車輛用轉(zhuǎn)向裝置。車輛用轉(zhuǎn)向裝置的一個例子是電動動力轉(zhuǎn)向裝置。

背景技術(shù)

用于驅(qū)動控制無刷電機(jī)的電機(jī)控制裝置，一般構(gòu)成為根據(jù)用于檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角傳感器的輸出控制電機(jī)電流的供給。作為旋轉(zhuǎn)角傳感器，一般使用輸出與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角(電角)對應(yīng)的正弦波信號和余弦波信號的解算器。但是，解算器價格高昂，配線數(shù)眾多，而且設(shè)置空間也較大。因此，存在妨礙具有無刷電機(jī)的裝置的成本降低和小型化的問題。

于是，提出了驅(qū)動無刷電機(jī)而不使用旋轉(zhuǎn)角傳感器的無傳感器驅(qū)動方式。無傳感器驅(qū)動方式是通過推定伴隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，來推定磁極的相位(轉(zhuǎn)子的電角)的方式。因為在轉(zhuǎn)子停止時和極低速旋轉(zhuǎn)時，不能夠推定感應(yīng)電壓，所以以別的方式推定磁極的相位。具體地說，對定子輸入傳感信號，檢測電機(jī)對于該傳感信號的響應(yīng)。基于該電機(jī)響應(yīng)，推定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)位置。

專利文獻(xiàn)1：日本特開2007-267549號公報

上述無傳感器驅(qū)動方式是，使用感應(yīng)電壓、傳感信號推定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置，基于由該推定得到的旋轉(zhuǎn)位置控制電機(jī)。但是，該驅(qū)動方式并非適用于所有的用途。例如，應(yīng)用于作為對車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)施加轉(zhuǎn)向輔助力的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動源使用的無刷電機(jī)的控制的方法并未確立。因此，希望實現(xiàn)其它方式的無傳感器控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠以不使用旋轉(zhuǎn)角傳感器的新的控制方式控制電機(jī)的電機(jī)控制裝置及使用其的車輛用轉(zhuǎn)向裝置。

本發(fā)明的一個方式是用于控制電機(jī)(3)的電機(jī)控制裝置，該電機(jī)(3)具有轉(zhuǎn)子(50)和與該轉(zhuǎn)子相對的定子(55)，該電機(jī)控制裝置包括：電流驅(qū)動單元(31～36、31A、45)，其以依據(jù)作為用于控制的旋轉(zhuǎn)角的控制角(θ_C)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的軸電流值(I_γ^*)來驅(qū)動上述電機(jī)；控制角運算單元(26)，其在規(guī)定的每個運算周期中，通過在控制角的前次值上加以相加角(α)而求取控制角的此次值；以及相加角運算單元(23、40、47、49)，其以與上述電機(jī)應(yīng)該產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩或者上述電機(jī)對上述軸電流值的響應(yīng)對應(yīng)的方式運算上述相加角。在該項中，括號內(nèi)的英文數(shù)字表示后述的實施方式中的對應(yīng)構(gòu)成要素等，當(dāng)然該發(fā)明的范圍并不限定于該實施方式。

根據(jù)該結(jié)構(gòu)，利用依據(jù)控制角的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(γδ坐標(biāo)系，以下稱為“虛擬旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系”，將該虛擬旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸稱為“虛擬軸”)的軸電流值(以下稱為“虛擬電流值”)驅(qū)動電機(jī)，另一方面，控制角在每個運算周期中通過加以相加角α而被更新。而且，相加角是與電機(jī)應(yīng)該產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩或者相對于上述虛擬軸電流值的上述電機(jī)的響應(yīng)對應(yīng)的值。由此，能夠在更新控制角，即更新虛擬旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸(虛擬軸)的同時，以虛擬軸電流值驅(qū)動電機(jī)，從而能夠產(chǎn)生需要的轉(zhuǎn)矩。這樣，能夠從電機(jī)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩而不使用旋轉(zhuǎn)角傳感器。

上述電機(jī)控制裝置優(yōu)選還包括用于限制上述相加角的限制單元(24)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過對相加角加以適當(dāng)?shù)南拗疲軌蛞种婆c實際的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)相比過大的相加角加在控制角上。更具體地說，通過以在相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度范圍內(nèi)設(shè)定相加角的方式加以限制，能夠更適當(dāng)?shù)乜刂齐姍C(jī)。

上述限制單元，例如可以將相加角的絕對值限制為下式的限制值以下。其中，下式的“最大轉(zhuǎn)子角速度”是電角下的轉(zhuǎn)子角速度的最大值。

????????限制值＝最大轉(zhuǎn)子角速度×運算周期

例如，在將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由規(guī)定減速比的減速機(jī)構(gòu)傳遞至車輛用轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)向軸時，最大轉(zhuǎn)子角速度為最大轉(zhuǎn)向角速度(轉(zhuǎn)向角的最大旋轉(zhuǎn)角速度)×減速比×極對數(shù)。“極對數(shù)”是轉(zhuǎn)子具有的磁極對(N極和S極的對)的數(shù)目。

本發(fā)明的一個方式是一種車輛用轉(zhuǎn)向裝置，其包括：電機(jī)(3)，其向車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)(2)施加驅(qū)動力；轉(zhuǎn)矩檢測單元(1)，其檢測施加于為了上述車輛的轉(zhuǎn)向而被操作的操作部件的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩；以及上述電機(jī)控制裝置(5)，其用于控制上述電機(jī)，上述相加角運算單元(22、23、40)根據(jù)上述轉(zhuǎn)矩檢測單元檢測出的轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩運算上述相加角。

車輛用轉(zhuǎn)向裝置的驅(qū)動源的電機(jī)所應(yīng)該產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對應(yīng)，將與駕駛員的轉(zhuǎn)向意圖對應(yīng)的驅(qū)動力施加于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。在該方式中，根據(jù)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩運算相加角。因為根據(jù)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩更新相加角，所以依據(jù)轉(zhuǎn)子的磁極方向的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq坐標(biāo)系)的坐標(biāo)軸與上述虛擬軸的偏差量(負(fù)載角)成為與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的值。結(jié)果，從電機(jī)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩，能夠?qū)⑴c駕駛員的轉(zhuǎn)向?qū)?yīng)的驅(qū)動力施加于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。