[發(fā)明專利]電動(dòng)機(jī)控制裝置及搭載其的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380018649.X
• 申請(qǐng)日: 2013-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN104205617B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 星讓;坂口徹;中山幸雄;前田將宏;森堅(jiān)吏;今村洋介
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 日本精工株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H02P27/06
• 分類號(hào): H02P27/06;B62D5/04;H02P29/00;B62D6/00;B62D101/00;B62D119/00
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11002
• 代理人: 謝順星,張晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)控制裝置及搭載該電動(dòng)機(jī)控制裝置的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，該電動(dòng)機(jī)控制裝置具備估計(jì)電動(dòng)機(jī)的電流的自適應(yīng)電流監(jiān)測(cè)器，同時(shí)診斷(監(jiān)控)自適應(yīng)電流監(jiān)測(cè)器的誤估計(jì)，在檢測(cè)出異常的情況下，限制占空比(Duty)并強(qiáng)制地設(shè)置為能夠檢測(cè)電流的狀態(tài)，轉(zhuǎn)換成使用檢測(cè)電流的電流控制。

背景技術(shù)

利用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)力輔助控制車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)減速機(jī)由齒輪或皮帶等傳遞機(jī)構(gòu)，向轉(zhuǎn)向軸或齒條軸施加輔助力。并且，為了向電動(dòng)機(jī)提供電流來使該電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生所希望的扭矩，在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中使用逆變器。

在此，如圖1所示，對(duì)現(xiàn)有的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的一般結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，駕駛盤1的柱軸(轉(zhuǎn)向軸)2經(jīng)過減速齒輪3、萬向節(jié)4a及4b、齒臂機(jī)構(gòu)5、轉(zhuǎn)向橫拉桿6a、6b，再通過輪轂單元7a、7b，與轉(zhuǎn)向車輪8L、8R連接。另外，在柱軸2上設(shè)有檢測(cè)駕駛盤1的轉(zhuǎn)向扭矩的扭矩傳感器10，對(duì)駕駛盤1的轉(zhuǎn)向力進(jìn)行輔助的電動(dòng)機(jī)20經(jīng)過減速齒輪3與柱軸2連接。電池13對(duì)控制電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的控制單元(ECU)100進(jìn)行供電，同時(shí)，經(jīng)過點(diǎn)火開關(guān)11點(diǎn)火信號(hào)被輸入到控制單元100。控制單元100基于扭矩傳感器10檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩Tr和車速傳感器12檢測(cè)出的車速Vs，進(jìn)行輔助(轉(zhuǎn)向輔助)指令的電流指令值的運(yùn)算，在電流控制單元通過對(duì)電流指令值施加補(bǔ)償?shù)鹊玫降碾妷褐噶钪礒，控制供給電動(dòng)機(jī)20的電流I。此外，車速Vs也能夠從CAN(Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))等處獲得。

控制單元100主要由CPU(也包含MPU、MCU)構(gòu)成，該CPU內(nèi)部由程序執(zhí)行的一般功能如圖2所示。

參照?qǐng)D2說明控制單元100的功能及動(dòng)作，由扭矩傳感器10檢測(cè)出的轉(zhuǎn)向扭矩Tr和由車速傳感器12檢測(cè)出的車速Vs被輸入到運(yùn)算電流指令值Iref1的電流指令值運(yùn)算單元101中。電流指令值運(yùn)算單元101基于輸入的轉(zhuǎn)向扭矩Tr及車速Vs，利用輔助圖表等決定作為供給例如三相電動(dòng)機(jī)20的電流的控制目標(biāo)值的電流指令值Iref1。電流指令值Iref1經(jīng)過加法運(yùn)算單元102A作為電流指令值Iref2被輸入到電流限制單元103，限制了最大電流的電流指令值Iref3被輸入到減法運(yùn)算單元102B，運(yùn)算Iref3與被反饋回來的電動(dòng)機(jī)電流值i_m的偏差I(lǐng)ref4(＝Iref3-i_m)，該偏差I(lǐng)ref4被輸入到進(jìn)行PI控制等的電流控制單元104。在電流控制單元104中改善了特性的電壓指令值E被輸入到PWM控制單元105，再經(jīng)過作為驅(qū)動(dòng)單元的逆變器106對(duì)電動(dòng)機(jī)20進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)。由逆變器106內(nèi)的電流檢測(cè)電路120檢測(cè)出電動(dòng)機(jī)20的電流值i_m，該電流值i_m被反饋到減法單元102B。逆變器106作為開關(guān)元件一般使用FET，由FET的電橋電路構(gòu)成。

另外，加法單元102A進(jìn)行來自補(bǔ)償單元110的補(bǔ)償信號(hào)CM的加法運(yùn)算，通過補(bǔ)償信號(hào)CM的加法運(yùn)算進(jìn)行系統(tǒng)的補(bǔ)償、改善收斂性和慣性特性等。補(bǔ)償單元110先將自位扭矩(SAT)113和慣性112在加法單元114進(jìn)行加法運(yùn)算，然后該加法運(yùn)算結(jié)果再與收斂性111在加法單元115進(jìn)行加法運(yùn)算，最后將加法單元115的加法運(yùn)算結(jié)果作為補(bǔ)償信號(hào)CM。

對(duì)電動(dòng)機(jī)20使用d-q軸進(jìn)行矢量控制的情況下，作為旋轉(zhuǎn)傳感器的解析器21被連接到電動(dòng)機(jī)20，同時(shí)設(shè)置基于旋轉(zhuǎn)角度θ運(yùn)算角速度ω的角速度運(yùn)算單元22。并且，在電動(dòng)機(jī)20為三相(U、V、W)無刷直流電動(dòng)機(jī)的情況下，PWM控制單元105及逆變器106的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如圖3所示。PWM控制單元105由占空比運(yùn)算單元105A和門驅(qū)動(dòng)單元105B構(gòu)成，其中占空比運(yùn)算單元105A是將電壓指令值E按照規(guī)定公式運(yùn)算三相的PWM占空比指令值D1～D6，門驅(qū)動(dòng)單元105B是用PWM占空比指令值D1～D6來驅(qū)動(dòng)FET1～FET6各門的開或關(guān)，逆變器106是由U相的高側(cè)FET1及低側(cè)FET4構(gòu)成的上下分路、由V相的高側(cè)FET2及低側(cè)FET5構(gòu)成的上下分路和W相的高側(cè)FET3及低側(cè)FET6構(gòu)成的上下分路組成的三相橋式結(jié)構(gòu)，通過PWM占空比指令值D1～D6控制開或關(guān)來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)20。

此外，電池13經(jīng)過電源繼電器14對(duì)逆變器106進(jìn)行供電，對(duì)補(bǔ)償逆變器106的FET1～FET6的各死區(qū)時(shí)間的死區(qū)時(shí)間補(bǔ)償值進(jìn)行加法運(yùn)算并輸入到PWM控制單元105的占空比指令值D1～D6。