[發明專利]電機控制裝置

有效

• 申請號: 201210272696.4
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102916651A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 村田廣美;濱崎真充
• 申請（專利權）人: 歐姆龍汽車電子株式會社
• 主分類號: H02P27/08
• 分類號: H02P27/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 胡金瓏

技術領域

本發明涉及檢測流過電機的電流并基于其檢測值進行反饋控制的電機控制裝置。

背景技術

在車輛的電動動力轉向裝置中，為了將與方向盤的轉向力矩相應的轉向輔助力提供給轉向機構，設置有無刷電機等電動式電機。作為控制該電機的裝置，已知基于PWM（Pulse?Width?Modulation：脈寬調制）方式的電機控制裝置（例如，參照專利文獻1、3）。

一般，PWM方式的電機控制裝置包括逆變器（inverter）電路、驅動該逆變器電路的PWM電路、以及控制該PWM電路的控制部。在逆變器電路中設置有多組上下一對的臂（三相電機時為三組），每一對臂中在上臂和下臂分別具有開關（switching）元件。控制部基于通過力矩傳感器檢測出的轉向力矩，算出應流過電機的電流的目標值。然后，基于實際流過電機的電流的檢測值和目標值的偏差，生成用于在電機4中流過目標值的電機電流的指令值，并輸出到PWM電路。PWM電路基于該指令值生成具有規定的占空比的PWM信號，并通過該PWM信號來驅動逆變器電路。其結果，各個開關元件進行導通/截止動作，根據該動作，從電源經由逆變器電路對電機供應電流，電機旋轉。

在上述那樣的電機控制裝置中，利用被稱為分流電阻的電流檢測用的電阻來檢測流過電機的電流（以下，稱為“電機電流”）。在專利文獻1所記載的電機控制裝置中，分流電阻分別設置在各相的下臂中，通過測定各個分流電阻的兩端電壓，從而檢測電機電流。但是，在該結構中，需要與相的數目相應的分流電阻，成本增加。因此，能夠利用單一的分流電阻來檢測電機電流的電機控制裝置正在被商品化。

圖5表示利用了單一的分流電阻的電機控制裝置的一例。電機控制裝置包括對電機104供應電流的逆變器電路101、驅動逆變器電路101的PWM電路102、控制PWM電路102的控制部103、檢測流過逆變器電路101的電流的分流電阻Rs、基于分流電阻Rs的兩端電壓而輸出與電機電流相應的電壓的電流檢測電路105。電機104例如是用于車輛的電動動力轉向裝置的三相無刷電機。

逆變器電路101由具有開關元件Q1~Q6的三相橋電路構成。PWM電路102對逆變器電路101的開關元件Q1~Q6分別提供PWM信號，驅動各個開關元件。控制部103基于從未圖示的力矩傳感器取得的轉向力矩，算出流過電機104的電流的目標值，并且根據電流檢測電路105的輸出而計算電機電流的檢測值。進而，控制部103基于目標值和檢測值的偏差，運算指令值使得流過電機104的電流的值成為目標值，并將該指令值輸出到PWM電路102。PWM電路102生成具有與來自控制部103的指令值相應的占空比的6種PWM信號，并通過這些PWM信號使開關元件Q1~Q6進行導通/截止動作。通過開關元件Q1~Q6的導通/截止，從電源B經由逆變器電路101在電機104中流過電流，電機104旋轉。電機104的轉速能夠通過PWM信號的占空比來控制。

電流檢測電路105由差動放大器OP以及電阻R106~R109構成，基于分流電阻Rs的兩端電壓和基準電壓Vref，輸出與流過分流電阻Rs的電機電流成比例的電壓。

圖6表示電流檢測電路105的輸入輸出特性。橫軸表示電流檢測電路105的輸入電壓、即流過分流電阻Rs的電機電流（實際電機電流）。縱軸表示電流檢測電路105的輸出電壓、即與實際電機電流成比例的電壓。當實際電機電流為零時，輸出電壓成為基準電壓Vref。如果實際電機電流大于零（電流方向為正的情況），則根據該情況，輸出電壓也變得大于基準電壓Vref。另一方面，如果實際電機電流小于零（電流方向為負的情況），則根據該情況，輸出電壓也變得小于基準電壓Vref。在專利文獻2中記載了具有這樣的特性的電流檢測電路。

另外，近年來，在電動動力轉向系統中，立足于應對與汽車的電子控制系統有關的功能安全標準（ISO26262），想要迅速檢測電路零件的故障進而使系統持續動作的期望正在提高。但是，在上述的利用了單一的分流電阻的電流檢測方法中，由于電流檢測電路105僅設置有一個，因此存在如下的問題。

當電流檢測電路105發生故障時，作為判斷該電路的異常的方法，例如有驗證從控制部103對PWM電路102提供的電機電流的指令值和基于電流檢測電路105的輸出所算出的電機電流的檢測值的背離的方法。在該方法中，將指令值和檢測值的背離量與預先設定的閾值進行比較，當背離量為閾值以上時，判斷為電流檢測電路105異常。