[發(fā)明專利]永磁DC驅動轉向系統(tǒng)的電流傳感器故障緩解

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811315004.3
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109756169B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設計）人: P·普拉莫德;R·密特拉;R·拉馬努賈姆
• 申請（專利權）人: 操縱技術IP控股公司
• 主分類號: H02P21/18
• 分類號: H02P21/18
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 石海霞;金鵬

描述了針對具有永磁DC驅動的系統(tǒng)的電流傳感器故障緩解的技術方案。示例性動力轉向系統(tǒng)包括有刷馬達和使用有刷馬達產生一定量轉矩的馬達控制系統(tǒng)，該轉矩量對應于轉矩命令。馬達控制系統(tǒng)包括電流傳感器故障檢測器，其檢測與用于測量有刷馬達兩端電流的電流傳感器相關聯(lián)的電流傳感器故障。馬達控制系統(tǒng)還包括速率觀測器，其響應于電流傳感器故障計算估計的馬達速率。馬達控制系統(tǒng)還包括前饋控制器，該前饋控制器產生電流命令，該電流命令用于使用有刷馬達產生一定量的轉矩，該電流命令是使用估計的馬達速率產生的。本文描述的技術方案解決了基于PMDC驅動的EPS系統(tǒng)的電流傳感器故障緩解的技術挑戰(zhàn)。

技術領域

本申請涉及轉向系統(tǒng)，尤其是電動助力轉向(EPS)系統(tǒng)，并且更具體地涉及在使用永磁體DC驅動的EPS中丟失電流傳感器的情況下用于馬達控制的故障緩解技術。

背景技術

永磁DC(PMDC)馬達廣泛用于包括EPS系統(tǒng)的運動控制應用。PMDC馬達驅動的轉矩控制通過利用測量的電流反饋(通過電流測量電路)的電流調節(jié)來執(zhí)行。以這種方式執(zhí)行的反饋電流控制提供可調電流(以及因此提供可調轉矩)控制帶寬特性、干擾抑制以及對建模不確定性的較小的靈敏度。使用具有反饋控制操作的PMDC馬達驅動的另一個優(yōu)點是控制不需要位置或速度測量。然而應該注意的是，馬達速率是增強系統(tǒng)控制性能的重要信號，因為它可以用于功率限制、補償器增益調度和其他類似的控制特征。

PMDC馬達驅動的前饋電流控制是通常使用的另一種操作模式。該控制模式需要正在使用PMDC馬達的機器的精確模型(例如，EPS)，包括非線性(例如電刷電壓降)。通常，前饋電流控制具有低帶寬(受采樣率限制)和差的干擾抑制性能特性的技術挑戰(zhàn)。然而，前饋電流控制模式不太出現(xiàn)不穩(wěn)定性(由于開環(huán)性質導致)并且本質上是無噪聲的，因為不需要電流傳感器。與反饋電流控制不同，前饋控制需要馬達速率以實現(xiàn)適當?shù)碾娏骺刂啤ｋm然可以使用速率傳感器測量馬達速率，或者通過區(qū)分由位置傳感器測量的位置信號獲得馬達速率，但是也可以使用狀態(tài)觀測器來估計馬達速率，從而節(jié)省大量成本。

然而，基于觀測器的馬達速率估計技術使用電流傳感器。因此，希望在一個或多個電流測量傳感器或用于測量電流值的其他設備發(fā)生故障/丟失的情況下使馬達控制系統(tǒng)具有故障容限電流測量策略。

發(fā)明內容

描述了用于具有永磁體DC驅動的系統(tǒng)的電流傳感器故障緩解的技術解決方案。示例性動力轉向系統(tǒng)包括有刷馬達和使用有刷馬達產生一定量轉矩的馬達控制系統(tǒng)，該轉矩量對應于轉矩命令。馬達控制系統(tǒng)包括電流傳感器故障檢測器，其檢測與用于測量有刷馬達兩端的電流的電流傳感器相關聯(lián)的電流傳感器故障。馬達控制系統(tǒng)還包括速率觀測器，其響應于電流傳感器故障計算估計的馬達速率。馬達控制系統(tǒng)還包括前饋控制器，該前饋控制器產生電流命令，該電流命令用于使用有刷馬達產生一定量的轉矩，該電流命令是使用估計的馬達速率產生的。從以下結合附圖的描述，這些和其他優(yōu)點和特征將變得更加明顯。

針對使用有刷馬達產生一定量量轉矩的方法描述了一個或多個實施例，轉矩量對應于轉矩命令。該方法包括檢測與用于測量有刷馬達兩端電流的電流傳感器相關聯(lián)的電流傳感器故障。該方法還包括由狀態(tài)觀測器響應于電流傳感器故障計算估計的馬達速率。該方法還包括由前饋控制器產生電流命令，該電流命令用于使用有刷馬達產生一定量的轉矩，該電流命令是使用估計的馬達速率產生的。

此外，示例性系統(tǒng)包括有刷馬達和使用有刷馬達產生一定量轉矩的馬達控制系統(tǒng)，該轉矩量對應于轉矩命令。馬達控制系統(tǒng)包括反饋補償器，該反饋補償器確定要施加在有刷馬達兩端以產生一定量轉矩的反饋電壓，反饋電壓基于有刷馬達兩端的電流確定。此外，馬達控制系統(tǒng)包括電流傳感器故障檢測器，其檢測與用于測量有刷馬達兩端電流的電流傳感器相關聯(lián)的電流傳感器故障。此外，馬達控制系統(tǒng)包括狀態(tài)觀測器，其被配置為響應于電流傳感器故障計算有刷馬達兩端的估計電流，其中響應于電流傳感器故障將估計的電流發(fā)送到反饋補償器以確定反饋電壓。

示例性系統(tǒng)還包括轉矩修改器模塊，其響應于電流傳感器故障而產生修改的轉矩命令，該修改的轉矩命令的幅度在一時間段內改變。