電動動力轉(zhuǎn)向裝置和電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供能夠降低產(chǎn)生由磁致伸縮聲的噪聲引起的噪音的電動動力轉(zhuǎn)向裝置以及電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置。對三相的第1電壓指令值中電壓大相的電壓指令值加上相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)磁滯的時(shí)間Thys的PWM脈沖的電壓V（Thys），并從電壓小相的電壓指令值中減去電壓V（Thys）而求虛擬電壓指令值，比較虛擬電壓指令值來進(jìn)行電壓大中小相判斷。
【專利說明】電動動力轉(zhuǎn)向裝置和電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動動力轉(zhuǎn)向(Electronic Power Steering)裝置和電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在電動動力轉(zhuǎn)向裝置中，使用電動機(jī)的相電流反饋控制電動機(jī)電流。以往，作為使用I個(gè)電流傳感器檢測各相的相電流的方法，在專利文獻(xiàn)1、2中，公開了如下方法:在按三相的電壓指令值從大到小的順序設(shè)為最大相、中間相、最小相時(shí)，通過相對于中間相的PWM開關(guān)定時(shí)(switching timing)使最大相和最小相的PWM脈沖的相位錯(cuò)開的相位校正,確保檢測所需的時(shí)間。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-327173號公報(bào)
[0006]專利文獻(xiàn)2:日本特開2008-131770號公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]發(fā)明要解決的問題
[0008]在電壓指令值在各相間接近的狀況下，存在如下問題，即，因檢測誤差和PWM脈沖的相位校正所產(chǎn)生的電流脈動而使電壓指令值波動，在電壓指令值接近的相間頻繁地切換進(jìn)行PWM脈沖的相位校正的相，由此產(chǎn)生由磁致伸縮聲的噪聲引起的噪音。
[0009]本發(fā)明的目的在于，提供能夠減少產(chǎn)生由磁致伸縮聲的噪聲引起的噪音的電動動力轉(zhuǎn)向裝置和電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置。
[0010]用于解決問題的手段
[0011]在本發(fā)明中，在最大相的由脈沖移位(shift)控制進(jìn)行的校正前的PWM占空信號的通電時(shí)間即校正前接通(ON)區(qū)間比中間相的校正前接通區(qū)間短且兩者的差在第3預(yù)定值以上時(shí)，將三相中作為最大相的相切換為中間相，將作為中間相的相切換為最大相，并且，在中間相的校正前有效區(qū)間比最小相的校正前有效區(qū)間短且兩者的差在第3預(yù)定值以上時(shí)，將三相中作為中間相的相切換為最小相，將作為最小相的相切換為中間相。
[0012]發(fā)明效果
[0013]由此，根據(jù)本發(fā)明，能夠減少產(chǎn)生由磁致伸縮聲的噪聲引起的噪音。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是電動動力轉(zhuǎn)向裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)的控制結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3是電壓指令校正單元11的控制框圖。
[0017]圖4 (a)?Cd)是表示磁滯校正單元13和電壓大中小相判斷單元14的動作的三角波載波、電壓指令以及PWM脈沖。
[0018]圖5 (a)?(d)是表示PWM脈沖操作量計(jì)算單元15的動作的三角波載波、電壓指令以及PWM脈沖。
[0019]圖6是表示實(shí)施例1的噪聲電平降低作用的圖。
[0020]標(biāo)號說明
[0021]3開關(guān)元件(開關(guān)電路)
[0022]4三相橋式電路
[0023]5分流電阻(電流傳感器)
[0024]6電動機(jī)(三相無刷電動機(jī))
[0025]9電流檢測單元(相電流運(yùn)算單元)
[0026]10電流控制單元
[0027]11電壓指令校正單元(脈沖移位控制電路)
[0028]12PWM控制單元
[0029]15脈沖操作量計(jì)算單元
[0030]100電動動力轉(zhuǎn)向裝置
[0031]101方向盤
[0032]106操舵機(jī)構(gòu)
[0033]110動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)(三相無刷電動機(jī))
[0034]111電子控制機(jī)構(gòu)(控制裝置)
[0035]112、113 轉(zhuǎn)向輪
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面，通過基于附圖的實(shí)施例來說明用于實(shí)施本發(fā)明的電動動力轉(zhuǎn)向裝置及其控制裝置的實(shí)施方式。
[0037][實(shí)施例1]
[0038]首先，說明結(jié)構(gòu)。
[0039]圖1是電動動力轉(zhuǎn)向裝置100的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0040]電動動力轉(zhuǎn)向裝置100具有:被輸入駕駛員的操舵操作的方向盤101、連接到方向盤101的轉(zhuǎn)向軸102、與轉(zhuǎn)向軸102 —體地旋轉(zhuǎn)的小齒輪(pinion) 103、與小齒輪103嚙合并將小齒輪103的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變換為直線運(yùn)動的齒條104以及將齒條104的運(yùn)動傳遞至轉(zhuǎn)向輪112、113的轉(zhuǎn)向橫拉桿(tie rod)105。它們構(gòu)成將方向盤101的操舵操作傳遞至轉(zhuǎn)向輪112、113的操舵機(jī)構(gòu)106。另外，在轉(zhuǎn)向軸102上設(shè)有檢測被輸入到方向盤101的操舵扭矩的扭矩傳感器107和與轉(zhuǎn)向軸102 —體地旋轉(zhuǎn)的渦輪(worm wheel) 108。渦輪108與渦桿軸(worm shaft)109嚙合。渦桿軸109的一端側(cè)設(shè)有對操舵機(jī)構(gòu)106賦予操舵力的動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110。動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110為三相無刷電動機(jī)，受電子控制機(jī)構(gòu)(unit) 111控制，電子控制機(jī)構(gòu)(控制裝置)111根據(jù)扭矩傳感器107檢測出的操舵扭矩、車速等的車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來控制動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110賦予的操舵力。
[0041]圖2是動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)的控制結(jié)構(gòu)圖，電動機(jī)6 (動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110)經(jīng)由6個(gè)開關(guān)元件(開關(guān)電路)3構(gòu)成的三相橋式電路4與直流電源I連接。直流電源I例如為搭載于車輛的電池。直流電源I上，并聯(lián)連接平滑電容器2。在平滑電容器2與三相橋式電路4之間的下游側(cè)，即，直流總線的下游側(cè)設(shè)有分流電阻(電流傳感器)5。電動機(jī)6具有轉(zhuǎn)子角度傳感器7。
[0042]控制器8具有:電流檢測單元(相電流運(yùn)算單元)9、電流控制單元10、電壓指令校正單元(脈沖移位控制電路)11和PWM控制單元12。電流檢測單元9將在分流電阻5中流經(jīng)的下游側(cè)直流總線電流IDC作為輸入，基于IDC來檢測在三相中流經(jīng)的電流iu、iv、iw。電流控制單元10將從外部提供的指令電流值Id*、Iq*和由轉(zhuǎn)子角度傳感器7檢測出的電動機(jī)轉(zhuǎn)子角度Θ作為輸入，輸出第I三相電壓指令值Vul*、Vvl*、Vwl*來控制三相的電流iu、iv、iw,以通過矢量控制使指令電流值Id*、Iq*流經(jīng)電動機(jī)6。電壓指令校正單元11將第I電壓指令值Vul*、Vvl*、Vwl*作為輸入，為了電流檢測而校正電壓，并輸出第2電壓指令值Vu2*、Vv2*、Vw2* (脈沖移位控制)。PWM控制單元12通過比較第2電壓指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*和三角波載波信號來生成開關(guān)信號。
[0043]在分流電阻5中流過的電流IDC通過三相橋式電路4的開關(guān)從直流電源I生成交流電壓而在電動機(jī)6中流過三相的電流iu、iv、iw，因該三相橋式電路4的開關(guān)定時(shí)之差產(chǎn)生的瞬時(shí)電壓而在分流電阻5中流經(jīng)瞬時(shí)電流IDC。由此，電流IDC基于第2電壓指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*的信號導(dǎo)出AD定時(shí)和電流IDC是三相中哪一相的電流。
[0044]在圖2中，除了直流電源I和電動機(jī)6之外的結(jié)構(gòu)全部設(shè)在圖1的電子控制機(jī)構(gòu)111的內(nèi)部。
[0045]圖3是電壓指令校正單元11的控制框圖。
[0046]電壓指令校正單元11具有:磁滯校正單元13、電壓大中小相判斷單元14和PWM脈沖操作量計(jì)算單元(相切換控制電路)15。磁滯校正單元13輸出以相應(yīng)磁滯Thys(第3預(yù)定值)的電壓V (Thys)校正第I電壓指令值Vul*、Vvl*、Vwl*得到的虛擬電壓指令值Vu*im、Vv*im、Vw*im。電壓大中小相判斷單元14將虛擬電壓指令值Vu*im、Vv*im、Vw*im作為輸入來輸出判斷本次的虛擬電壓指令值的大中小相得到的結(jié)果。PWM脈沖操作量計(jì)算單元15將本次的大中小相信息和第I電壓指令值Vul*、Vvl*、Vwl*作為輸入，根據(jù)電壓大-電壓中相的相間電壓差以電壓中相為基準(zhǔn)計(jì)算電壓大相的PWM脈沖操作量Λ Vmaxc,并根據(jù)電壓中-電壓小相的相間電壓差以電壓中相為基準(zhǔn)來計(jì)算電壓小相的PWM脈沖操作量Λ Vminc，通過本次大中小相信息分為U相V相W相的PWM脈沖操作量Λ Vu*、Λ Vv*、Λ Vw*并將它們輸出。另外，使第I電壓指令值Vul*、Vvl*、Vwl*與PWM脈沖操作量Λ Vu*、AVv*、A Vw*相加，輸出第2電壓指令值Vu2*、Vv2*、Vw2*。
[0047]這里，在磁滯校正單元13中，對本次的大中小相信息進(jìn)行緩存，并基于作為上次的大中小中相信息所輸出的信號，確定校正相應(yīng)磁滯的電壓的相和校正的方向。
[0048]圖4是表示磁滯校正單元13和電壓大中小相判斷單元14的動作的三角波載波、電壓指令以及PWM脈沖，在圖4中，示出了從第I電壓指令值Vul*、Vvl*, Vwl*為Vul*>Vvl*>Vwl*的狀態(tài)向僅電壓小相接近電壓中相的Vul*>Vwl*>Vvl*的、電壓指令值的狀態(tài)轉(zhuǎn)移的狀況。
[0049]在圖4 (a)中，電壓大相為Vul*，電壓中相為Vvl*，電壓小相為Vwl*。磁滯校正單元13對電壓大相加上相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)相應(yīng)磁滯的時(shí)間Thys的PWM脈沖的電壓V (Thys)，并將該電壓V (Thys)從電壓小相中減去,輸出虛擬電壓指令值Vu*im、Vv*im、Vw*im。即，[0050]Vu*im=Vul*+V (Thys)
[0051 ] Vu^im=Vvl 木+0
[0052]Vu*im=Vwl*_V (Thys)
[0053]在電壓大中小相判斷單元14中，基于該虛擬電壓指令值來進(jìn)行電壓大中小相判斷，所以雖然在圖4 (b)中電壓指令值的狀態(tài)為Vul*>Vwl*>Vvl*，但是大中小相信息被固定為電壓大相為U相、電壓中相為V相、電壓小相為W相。如圖4 (C)的瞬間后的圖4 (d)那樣，電壓大中小相判斷單元14在虛擬電壓指令值從Vu*im>Vv*im>Vw*im遷移至Vu*im>Vw*im>Vv*im時(shí),更新電壓大中小相信息。由此，在通過電流控制所輸出的電壓指令值在各相間接近的狀況下，即使因檢測誤差和PWM脈沖操作產(chǎn)生的電流脈動而使通過電流控制單元10輸出的第I電壓指令值Vul*、Vvl*、Vwl*波動，也不會頻繁地切換進(jìn)行PWM脈沖操作的相。
[0054]圖5是表示PWM脈沖操作量計(jì)算單元15的動作的三角波載波、電壓指令以及PWM脈沖。
[0055]PWM脈沖操作量設(shè)計(jì)為對于電壓大-電壓中相和電壓中-電壓小相的各個(gè)相間電壓差能夠確保檢測IDC的瞬時(shí)電流所需的最低限度的時(shí)間。即，將為檢測IDC的瞬時(shí)電流所需的最低限度的時(shí)間(檢測最短時(shí)間)設(shè)為Tdct，將與實(shí)現(xiàn)該Tdct的PWM脈沖相當(dāng)?shù)碾妷涸O(shè)為V(Tdct)，另外，在將相應(yīng)磁滯的時(shí)間設(shè)為Thys并將與實(shí)現(xiàn)該Thys的PWM脈沖相當(dāng)?shù)碾妷涸O(shè)為V (Thys)時(shí)，PWM脈沖操作量的最大值Vpmax為
[0056]Vpmax=V (Tdct) +V (Thys)
[0057]其中，V(Tdct) >0，V (Thys) >0。
`[0058]另外，各相的PWM脈沖操作量在虛擬電壓指令值Vu*im、Vv*im、Vw*im為Vu*im>Vv*im>Vw*im 的情況下，
[0059]Δ Vu*= Δ Vmaxc=Vpmax- (Vul*-Vvl*)
[0060]Δ Vv氺=0
[0061]Δ Vw*= Δ Vminc=- (Vpmax- (Vvl*-Vwl*))
[0062]其中，0〈Δ Vmaxc<Vpmax, -Vpmax< Δ Vminc〈0。
[0063]示出該狀態(tài)的為圖5。在圖5中示出了與圖4相同的、從第I電壓指令值Vul*、Vvl*、Vwl*為Vul*>Vvl*>Vwl*的狀態(tài)向電壓小相接近電壓中相的Vul*>Vwl*>Vvl*的、電壓指令值的狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)的PWM脈沖操作量。如圖5所示，通過將PWM脈沖操作量設(shè)為V(Tdct)+V (Thys),即使在設(shè)有磁滯Thys的情況下，也能夠確保為檢測IDC的瞬時(shí)電流所需的最低限度的時(shí)間Tdct。
[0064]這里，上述的脈沖移位控制在最大相與中間相間、或中間相與最小相間的PWM占空信號的接通定時(shí)(ON timing)之差比Tdct+Thys短時(shí)開始,在最大相與中間相間、或中間相與最小相間的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比Tdct長時(shí)結(jié)束。
[0065]另外，PWM脈沖操作量在由PWM脈沖操作量計(jì)算單元15切換前設(shè)為Tdct，在切換后設(shè)為Tdct+Thys。進(jìn)而，在電動機(jī)6的轉(zhuǎn)速為預(yù)定值以上的情況下將PWM脈沖操作量設(shè)為Tdct，在低于預(yù)定值的情況下將PWM脈沖操作量設(shè)為Tdct+Thys。除此之外，在PWM控制單元12產(chǎn)生的三相交流電壓的有效值為預(yù)定值以上的情況下，將PWM脈沖操作量設(shè)為Tdct，在低于預(yù)定值的情況下，將PWM脈沖操作量設(shè)為Tdct+Thys。[0066]接下來，對作用進(jìn)行說明。
[0067][現(xiàn)有的脈沖移位控制的問題]
[0068]近年來，在通過電流控制輸出三相的電壓指令值、并基于所述三相的電壓指令值生成PWM脈沖使變換器驅(qū)動來控制電動機(jī)的裝置中，使用根據(jù)直流總線電流來檢測在電流控制中使用的相電流的技術(shù)(單分流電流控制)。該技術(shù)中，在PWM周期的半周期中當(dāng)各相間產(chǎn)生電壓差(PWM脈沖的時(shí)間差)時(shí)通過檢測在直流總線中流過的瞬時(shí)電流來再現(xiàn)各相的電流。
[0069]但是，在利用電流控制輸出的電壓指令值在各相中接近的情況下，由于沒有用于檢測的充分的PWM脈沖的時(shí)間差，所以無法高精度地檢測電流。
[0070]在日本特開2001-327173號公報(bào)中，公開了如下技術(shù):對于基于利用電流控制所輸出的電壓指令值生成的PWM脈沖，監(jiān)視各相間的電壓差(PWM脈沖的時(shí)間差)，在PWM載波周期的半周期中對PWM脈沖進(jìn)行操作以擴(kuò)大電壓差，使得能夠最低限度確保檢測所需的時(shí)間，在接著的半周期中在抵消相應(yīng)擴(kuò)大的方向上對PWM脈沖進(jìn)行操作(以下，稱為脈沖移位控制。)，從而使得在以電流控制所輸出的電壓指令值在各相接近的情況下也能夠切實(shí)地檢測。即，在按三相的電壓指令值的大小順序設(shè)為最大相、中間相、最小相時(shí)，檢測所需的PWM脈沖的操作成為從中間相的PWM開關(guān)定時(shí)起在對檢測時(shí)間進(jìn)行最低限度確保的方向上使最大相和最小相的PWM脈沖的相位錯(cuò)開的操作。通過該脈沖移位控制，在檢測時(shí)通過被擴(kuò)大的電壓差能夠切實(shí)地檢測直流總線電流，并且，通過進(jìn)一步操作PWM脈沖以抵消相應(yīng)擴(kuò)大的使平均指令電壓與利用電流控制所輸出的電壓指令同等，從而能夠高精度地控制電動機(jī)。
[0071]另一方面，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，分為PWM載波周期的前半(PWM定時(shí)器的定時(shí)上升)和后半(PWM定時(shí)器的定時(shí)下降)的期間，存在始終僅能夠在前半和后半期間中的一個(gè)期間檢測電流的問題。實(shí)際上，使變換器驅(qū)動的FET開關(guān)在接通和斷開的工作速度上存在差異，由于這些作為要因使電流脈動的值在PWM載波周期的前半和后半期間不同，所以若僅在一個(gè)期間檢測電流則會產(chǎn)生偏差。
[0072]對于上述問題，日本特開2008-131770號公報(bào)中公開了如下技術(shù):通過使PWM脈沖的操作以PWM周期的(2n+l) /2周期(η:自然數(shù))為I循環(huán)(circle)，在PWM定時(shí)器的定時(shí)上升和定時(shí)下降中交替地獲取檢測期間，無偏差、高精度地檢測電流。
[0073]上述兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)中，雖然PWM脈沖的操作周期或操作模式(pattern)不同，但是都是基于利用電流控制所輸出的電壓指令值監(jiān)視各相間的電壓差來估算進(jìn)行脈沖操作的相和脈沖操作量。在此，當(dāng)進(jìn)行脈沖移位控制時(shí)，電流瞬時(shí)增加相應(yīng)擴(kuò)大電壓差的部分，電流瞬時(shí)減少抵消相應(yīng)擴(kuò)大的部分。即產(chǎn)生將PWM脈沖操作的I循環(huán)作為I周期得到的電流脈動，電流脈動的大小由PWM脈沖操作量、直流電壓量和電動機(jī)電氣特性確定。進(jìn)而電流脈動在進(jìn)行PWM脈沖操作的相恒定的情況下，產(chǎn)生PWM脈沖操作I循環(huán)的頻率聲(磁致伸縮聲)，電平依存于電流脈動。
[0074]在利用電流控制所輸出的電壓指令值在各相間接近的狀況(例如，在電動機(jī)非旋轉(zhuǎn)附近時(shí)且電流指令0[A]附近時(shí)、三相交流電壓的交叉點(diǎn))中，由于檢測誤差和在PWM脈沖操作中產(chǎn)生的電流脈動，利用電流控制所輸出的電壓指令值波動，從而在電壓指令值接近的相間頻繁地切換進(jìn)行PWM脈沖操作的相。因此，與進(jìn)行PWM脈沖操作的相恒定的情況不同，磁致伸縮聲不是恒定的頻率，通過頻繁地切換進(jìn)行PWM脈沖操作的相會產(chǎn)生各種各樣的頻率聲(噪音)。尤其如實(shí)施例1那樣電動動力轉(zhuǎn)向裝置所使用的電動機(jī)控制裝置中，由于難以聽到變換器的FET開關(guān)聲，所以將PWM頻率設(shè)定為15kHz?20kHz(可聽域200Hz?20kHz )。在PWM脈沖操作周期以PWM載波周期的m周期為I循環(huán)的情況下，若進(jìn)行PWM脈沖操作的相恒定則磁致伸縮聲的頻率為PWM載波頻率/m，但是當(dāng)頻繁地切換進(jìn)行PWM脈沖操作的相時(shí)，磁致伸縮聲變成噪聲而成為噪音。
[0075][噪音降低作用]
[0076]相對于此，在實(shí)施例1的脈沖移位控制中，對三相的第I電壓指令值中電壓大相的電壓指令值加上與實(shí)現(xiàn)相應(yīng)磁滯的時(shí)間Thys的PWM脈沖相當(dāng)?shù)碾妷篤(Thys)，并從電壓小相的電壓指令值中減去電壓V (Thys)來求出虛擬電壓指令值，比較虛擬電壓指令值來進(jìn)行電壓大中小相判斷。由此，即使在頻繁地切換三相的第I電壓指令值的大小的情況下，由于直到電壓差成為相應(yīng)磁滯的電壓V (Thys)以上為止，通過磁滯的功能能夠抑制大中小相判斷結(jié)果發(fā)生切換，所以也能夠減少由磁致伸縮聲的噪聲化導(dǎo)致的噪音的產(chǎn)生。圖6是表示實(shí)施例1的噪聲電平降低作用的圖，在實(shí)施例1中，相對于現(xiàn)有技術(shù)顯著改善了可聽區(qū)域中的噪音的噪聲電平。
[0077]另外，PWM脈沖操作量設(shè)為將電壓V (Tdct)加上了相應(yīng)磁滯Thys的電壓V (Thys)的電壓(V (Tdct)+V (Thys))，所述電壓V (Tdct)是與實(shí)現(xiàn)分流電阻5為檢測IDC的瞬時(shí)電流所需的最低限度的時(shí)間Tdct的PWM脈沖相當(dāng)?shù)碾妷?。在?shí)施例1中，實(shí)際上即使在切換大中小相的情況下，由于設(shè)定磁滯Thys進(jìn)行大中小相判斷，所以在假設(shè)PWM脈沖操作量為與現(xiàn)有技術(shù)相同的V (Tdct)的情況下，有時(shí)也無法確保為確保IDC的瞬時(shí)電流所需的最低限度的時(shí)間Tdct，從而檢測精度下降。通過將PWM脈沖操作量設(shè)為V (Tdct)+V (Thys),即使在設(shè)定磁滯Thys的情況下也能夠確保Tdct，從而能夠提高檢測精度。進(jìn)而，由于始終將脈沖操作量設(shè)為恒定(V (Tdct)+V (Thys))，所以能夠簡化控制。
[0078]在實(shí)施例1中，脈沖移位控制在最大相與中間相間、或中間相與最小相間的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比Tdct+Thys短時(shí)進(jìn)行。即，在能夠確保Tdct的情況下，通過不啟動脈沖移位控制，并通過加上磁滯Thys而能夠降低產(chǎn)生檢測誤差的風(fēng)險(xiǎn)。
[0079]另外，當(dāng)最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差或中間相與最小相的接通定時(shí)之差比檢測最短時(shí)間Tdct長時(shí)，結(jié)束脈沖移位控制。即，在不需要脈沖移位控制的情況下，結(jié)束脈沖移位控制，通過返回到通常定時(shí)的PWM控制，能夠降低脈沖移位控制造成的影響。
[0080]PWM脈沖操作量，在通過PWM脈沖操作量計(jì)算單元15進(jìn)行切換前設(shè)為Tdct，在切換后設(shè)為Tdct+Thys。即，通過抑制相切換前的脈沖移位量，能夠?qū)崿F(xiàn)噪音降低。
[0081]另外，PWM脈沖操作量在電動機(jī)6的轉(zhuǎn)速為預(yù)定值以上的情況下設(shè)為Tdct，在低于預(yù)定值的情況下設(shè)為Tdct+Thys。即，在電動機(jī)轉(zhuǎn)速為預(yù)定值以上時(shí)，由于由相切換引起的噪音的影響小，所以通過在相位的校正量上不加上磁滯Thys，能夠抑制減少在加上Thys的情況下的占空的可使用范圍。
[0082]進(jìn)而，在PWM控制單元12產(chǎn)生的三相交流電壓的有效值為預(yù)定值以上的情況下，將PWM脈沖操作量設(shè)為Tdct，在低于預(yù)定值的情況下，將PWM脈沖操作量設(shè)為Tdct+Thys。即，在三相交流電壓的有效值為預(yù)定值以上時(shí)，電壓變化量相對相位變化量大，所以即使減小PWM脈沖操作量也能夠確保檢測精度，其結(jié)果，能夠抑制占空的可使用范圍的減少。
[0083]在實(shí)施例1中，取得了以下列舉的效果。
[0084](I)具有:操舵機(jī)構(gòu)106，使轉(zhuǎn)向輪112、113伴隨方向盤101的操舵操作而轉(zhuǎn)向；動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110，對操舵機(jī)構(gòu)106賦予操舵力；電子控制單元111，基于車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110進(jìn)行驅(qū)動控制；電流控制單元10，設(shè)置于電子控制單元111，根據(jù)車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，計(jì)算對動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110發(fā)送的控制指令值；PWM控制單元12，設(shè)置于電子控制單元111，根據(jù)控制指令值，對動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)Iio的U、V、W各相輸出PWM占空信號；三相橋式電路4，設(shè)置于電子控制單元111，由受到PWM占空信號驅(qū)動控制的開關(guān)元件3構(gòu)成，對動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110進(jìn)行驅(qū)動控制；分流電阻5，設(shè)置于連接到三相橋式電路4的直流總線，檢測在直流總線中流過的直流總線電流；電流檢測單元9，設(shè)置于電子控制單元111，在對動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110的u、v、w各相的PWM占空信號中，基于通電時(shí)間最長的最大相的PWM占空信號有效且通電時(shí)間最短的最小相以及中間相的PWM占空信號斷開時(shí)的直流總線電流、以及最大相的PWM占空信號接通且中間相的PWM占空信號接通時(shí)的直流總線電流，估計(jì)U、V、w各相的電流值；電壓指令校正單元11，設(shè)置于電子控制單元111，進(jìn)行脈沖移位控制，以在最大相的PWM占空信號的接通定時(shí)與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比第I預(yù)定值(例如，為檢測IDC的瞬時(shí)電流所需的最低限度的時(shí)間Tdct)小時(shí)，校正最大相或中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)的相位，使得最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差在比第I預(yù)定值大的第2預(yù)定值(Tdct+α )以上，并且，在中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)與最小相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比第I預(yù)定值小時(shí)，校正中間相或最小相的PWM占空信號的接通定時(shí)的相位，使得中間相與最小相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差在第2預(yù)定值以上；以及PWM脈沖操作量計(jì)算單元15，設(shè)置于電子控制單元111，并設(shè)置于電壓指令校正單元11，在最大相的由脈沖移位控制進(jìn)行校正前的PWM占空信號的通電時(shí)間即校正前接通區(qū)間比中間相的校正前接通區(qū)間短且兩者的差在磁滯Thys以上時(shí)，通過中止由脈沖移位控制進(jìn)行的相位的校正，將U、V、w相中最大相的相切換為中間相，中間相的相切換為最大相，并且當(dāng)中間相的校正前接通區(qū)間比最小相的校正前接通區(qū)間短且兩者的差在磁滯Thys以上時(shí)，通過中止由脈沖移位控制進(jìn)行的相位的校正，將U、V、w相中的中間相的相切換為最小相，最小相的相切換為中間相。
[0085]由此，通過在進(jìn)行脈沖移位控制的相的切換中設(shè)有磁滯Thys，能夠抑制頻繁的相切換，從而能夠降低由磁致伸縮聲的噪聲產(chǎn)生的噪音。
[0086](2)PWM脈沖操作量計(jì)算單元15相位的校正量是在分流電阻5檢測直流總線電流的檢測定時(shí)的最大誤差量即檢測最短時(shí)間Tdct上加上磁滯Thys的值。
[0087]由此，通過將在直流總線電流的檢測所需的最低限度的檢測定時(shí)的最大誤差量上加上磁滯Thys的值設(shè)為相位校正量，能夠提高直流總線電流的檢測精度。
[0088](3 )電壓指令校正單元11在最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差或中間相與最小相的接通定時(shí)之差比在檢測最短時(shí)間Tdct上加上磁滯Thys的時(shí)間短時(shí)，進(jìn)行脈沖移位控制。
[0089]由此，通過如上所述構(gòu)成脈沖移位控制開始定時(shí)，與不加磁滯Thys的情況相比，能夠減少產(chǎn)生檢測誤差的風(fēng)險(xiǎn)。
[0090](4)作為通過動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110對轉(zhuǎn)向輪112、113伴隨方向盤101的操舵操作賦予操舵力的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置，具有:電流控制單元10，根據(jù)車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況運(yùn)算對動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110的控制指令值；PWM控制單元12，根據(jù)所述控制指令值對動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110的u、v、w各相輸出PWM占空信號；三相橋式電路4，由受到PWM占空信號驅(qū)動控制的開關(guān)元件3構(gòu)成，對動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110進(jìn)行驅(qū)動控制；分流電阻5，設(shè)置于與三相橋式電路4連接的直流總線，檢測在直流總線中流過的直流總線電流；電流檢測單元9，在對動力轉(zhuǎn)向電動機(jī)110的U、V、w各相的PWM占空彳目號中，基于通電時(shí)間最長的最大相的PWM占空信號接通且通電時(shí)間最短的最小相以及中間相的PWM占空信號斷開時(shí)的直流總線電流、以及最大相的PWM占空信號接通且中間相的PWM占空信號接通時(shí)的直流總線電流，估計(jì)u、v、w各相的電流值；電壓指令校正單元11，進(jìn)行脈沖移位控制，以在最大相的PWM占空信號的接通定時(shí)與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比第I預(yù)定值小時(shí)，校正最大相或中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)的相位，使得最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差在比第I預(yù)定值大的第2預(yù)定值以上，并且，在中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)與最小相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比第I預(yù)定值小時(shí)，校正中間相或最小相的PWM占空信號的接通定時(shí)的相位，使得中間相與最小相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差在第2預(yù)定值以上；PWM脈沖操作量計(jì)算單元15，設(shè)置于電壓指令校正單元11，在最大相的由脈沖移位控制校正前的PWM占空信號的通電時(shí)間即校正前接通區(qū)間比中間相的校正前接通區(qū)間短且兩者的差在磁滯Thys以上時(shí)，通過中止由脈沖移位控制進(jìn)行的相位的校正，將u、v、w相中最大相的相切換為中間相，將中間相的相切換為最大相，并且在中間相的校正前接通區(qū)間比最小相的校正前接通區(qū)間短且兩者的差在磁滯Thys以上時(shí)，通過中止由脈沖移位控制進(jìn)行的相位的校正，將U、V、w相中的中間相的相切換為最小相，將最小相的相切換為中間相。
[0091]由此，通過在進(jìn)行脈沖移位控制的相的切換中設(shè)有磁滯Thys，能夠抑制頻繁的相切換，從而能夠降低由磁致伸縮聲的噪聲產(chǎn)生的噪音。
[0092](其他實(shí)施例)
[0093]以上，雖然基于實(shí)施例說明了用于實(shí)施本發(fā)明的方式，但是本發(fā)明的具體的結(jié)構(gòu)并不限定于實(shí)施例示出的結(jié)構(gòu)，不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)的設(shè)計(jì)變更等也包含在本發(fā)明中。
[0094]例如，在實(shí)施例中，雖然做成了在直流總線的下游側(cè)設(shè)有電流傳感器(分流電阻5)的結(jié)構(gòu)，但是也可以做成在直流總線的上流側(cè)設(shè)有電流傳感器的結(jié)構(gòu)。
[0095]下面，對根據(jù)實(shí)施例所把握的權(quán)利要求書記載的發(fā)明以外的技術(shù)思想進(jìn)行說明。
[0096](a)如技術(shù)方案2記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置,其特征在于，
[0097]所述脈沖移位控制電路在所述最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差或所述中間相與最小相的接通定時(shí)之差比所述檢測最短時(shí)間長時(shí)，結(jié)束所述脈沖移位控制。
[0098]由此，在不需要脈沖移位控制時(shí)，結(jié)束脈沖移位控制，通過返回至通常時(shí)間的PWM控制，能夠減少由脈沖移位控制產(chǎn)生的影響。
[0099](b)如技術(shù)方案2記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，
[0100]所述脈沖移位控制電路的所述相位的校正量始終是在所述檢測最短時(shí)間上加上所述第3預(yù)定值的值。[0101]由此，通過將校正量設(shè)為恒定值，能夠簡化控制。
[0102](c)如技術(shù)方案I記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，
[0103]所述脈沖移位控制電路的所述相位的校正量在通過所述相切換控制電路進(jìn)行切換前設(shè)為所述檢測最短時(shí)間，在切換后設(shè)為在所述檢測最短時(shí)間上加上所述第3預(yù)定值的值。
[0104]由此，通過抑制相切換控制前的脈沖移位量，能夠?qū)崿F(xiàn)噪音降低。 [0105](d)如技術(shù)方案I中記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，
[0106]所述脈沖移位控制電路在所述三相無刷電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為預(yù)定值以上時(shí)，將所述相位的校正量設(shè)為所述檢測最短時(shí)間。
[0107]由此，在電動機(jī)轉(zhuǎn)速為預(yù)定值以上時(shí)，相切換產(chǎn)生的噪音的影響小，所以通過在相位的校正量上不加上第3預(yù)定值，能夠抑制減少加上第3預(yù)定值的情況下的占空的可使用范圍。
[0108](e)如技術(shù)方案I中記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，
[0109]所述脈沖移位控制電路在所述PWM控制單元產(chǎn)生的三相交流電壓的有效值為預(yù)定值以上時(shí)，將所述相位的校正量設(shè)為比在所述檢測最短時(shí)間上加上所述第3預(yù)定值的值小的值。
[0110]由此，在三相交流電壓的有效值為預(yù)定值以上時(shí)，由于電壓變化量相對相位變化量大，所以即使減小相位的校正量也能夠確保檢測精度，其結(jié)果，能夠抑制減少占空的可使用范圍。
[0111]Cf)如技術(shù)方案4中記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置，其特征在于，
[0112]所述脈沖移位控制電路的所述相位的校正量是在所述電流傳感器檢測直流總線電流的檢測定時(shí)的最大誤差量即檢測最短時(shí)間上加上第3預(yù)定值的值。
[0113]由此，通過將在直流總線電流的檢測所需的最低限度的檢測定時(shí)的最大誤差量上加上第3預(yù)定值的值設(shè)為相位校正量，能夠提高直流總線電流的檢測精度。
[0114](g)如(f)中記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置，其特征在于，
[0115]所述脈沖移位控制電路在所述最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差或所述中間相與最小相的接通定時(shí)之差比在所述檢測最短時(shí)間上加上所述第3預(yù)定值的時(shí)間短時(shí)，進(jìn)行所述脈沖移位控制。
[0116]由此，通過如上所述構(gòu)成脈沖移位控制開始定時(shí)，與不加上第3預(yù)定值的情況相t匕，能夠減少產(chǎn)生檢測誤差的風(fēng)險(xiǎn)。
[0117](h)如(f)中記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置，其特征在于，
[0118]所述脈沖移位控制電路在所述最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差或所述中間相與最小相的接通定時(shí)之差比所述檢測最短時(shí)間長時(shí)，結(jié)束所述脈沖移位控制。
[0119]由此，在不需要脈沖移位控制時(shí)，結(jié)束脈沖移位控制，通過返回到通常定時(shí)的PWM控制，能夠減少脈沖移位控制造成的影響。
[0120](i)^n(f)中記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置，其特征在于，
[0121]所述脈沖移位控制電路的所述相位的校正量始終是在所述檢測最短時(shí)間上加上所述第3預(yù)定值的值。[0122]由此，通過將校正量設(shè)為恒定值，能夠簡化控制。
[0123](j)如技術(shù)方案4記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置，其特征在于，
[0124]所述脈沖移位控制電路的所述相位的校正量在由所述相切換控制電路進(jìn)行切換前設(shè)為所述檢測最短時(shí)間，在切換后設(shè)為在所述檢測最短時(shí)間上加上所述第3預(yù)定值的值。
[0125]由此，通過抑制相切換控制前的脈沖移位量，能夠?qū)崿F(xiàn)噪音的降低。
[0126](k)如技術(shù)方案4記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置，其特征在于，
[0127]所述脈沖移位控制電路在所述三相無刷電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為預(yù)定值以上時(shí)，將所述相位的校正量設(shè)為所述檢測最短時(shí)間。
[0128]由此，在電動機(jī)轉(zhuǎn)速為預(yù)定值以上時(shí)，由于由相切換引起的噪音的影響小，所以通過在相位的校正量上不加上第3預(yù)定值，能夠抑制減少在加上第3預(yù)定值的情況下的占空的可使用范圍。
[0129](I)如技術(shù)方案4記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置，其特征在于，
[0130]所述脈沖移位控制電路在所述PWM控制單元產(chǎn)生的三相交流電壓的有效值為預(yù)定值以上時(shí)，將所述相位的校正量設(shè)為比在所述檢測最短時(shí)間上加上所述第3預(yù)定值的值小的值。
[0131]由此，在三相交流電壓的有效值為預(yù)定值以上時(shí)，由于電壓變化量相對相位變化量大，所以即使不減小相位的校正量也能夠確保檢測精度，其結(jié)果，能夠抑制減少占空的可使用范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，具有: 操舵機(jī)構(gòu)，使轉(zhuǎn)向輪伴隨方向盤的操舵操作而轉(zhuǎn)向； 三相無刷電動機(jī)，對所述操舵機(jī)構(gòu)賦予操舵力； 控制裝置，基于車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，對所述三相無刷電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制； 電流控制單元，設(shè)置于所述控制裝置，根據(jù)車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，運(yùn)算對所述三相無刷電動機(jī)的控制指令值； PWM控制單元，設(shè)置于所述控制裝置，根據(jù)所述控制指令值，對所述三相無刷電動機(jī)的U、V、w各相輸出PWM占空信號； 橋式電路，設(shè)置于所述控制裝置，由受到所述PWM占空信號驅(qū)動控制的開關(guān)電路構(gòu)成，對所述三相無刷電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制； 電流傳感器，設(shè)置于連接到所述橋式電路的直流總線，檢測在所述直流總線中流過的直流總線電流； 相電流運(yùn)算單元，設(shè)置于所述控制裝置，在向所述三相無刷電動機(jī)的u、v、w各相的PWM占空信號中，基于通電時(shí) 間最長的最大相的PWM占空信號接通且通電時(shí)間最短的最小相以及中間相的PWM占空信號斷開時(shí)的所述直流總線電流、以及所述最大相的PWM占空信號接通且所述中間相的PWM占空信號接通時(shí)的所述直流總線電流，估計(jì)所述U、V、w各相的電流值； 脈沖移位控制電路，設(shè)置于所述控制裝置，進(jìn)行脈沖移位控制，以在所述最大相的PWM占空信號的接通定時(shí)與所述中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比第I預(yù)定值小時(shí)，校正所述最大相或中間相的PWM占空/[目號的接通定時(shí)的相位，使得所述最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差在比所述第I預(yù)定值的大的第2預(yù)定值以上，并且在所述中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)與所述最小相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比所述第I預(yù)定值小時(shí)，校正所述中間相或最小相的PWM占空/[目號的接通定時(shí)的相位，使得所述中間相與最小相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差在所述第2預(yù)定值以上；以及 相切換控制電路，設(shè)置于所述控制裝置，并設(shè)置于所述脈沖移位控制電路，在所述最大相的由所述脈沖移位控制進(jìn)行的校正前的PWM占空信號的通電時(shí)間即校正前接通區(qū)間比所述中間相的所述校正前接通區(qū)間短且兩者的差在第3預(yù)定值以上時(shí)，通過中止由所述脈沖移位控制進(jìn)行的相位的校正，將所述U、V、w相中所述最大相的相切換為中間相，將所述中間相的相切換為所述最大相，并且，在所述中間相的所述校正前接通區(qū)間比所述最小相的所述校正前接通區(qū)間短且兩者的差為所述第3預(yù)定值以上時(shí)，通過中止由所述脈沖移位控制進(jìn)行的相位的校正，將所述U、V、W相中所述中間相的相切換為最小相,將所述最小相的相切換為所述中間相。
2.如權(quán)利要求1記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 所述脈沖移位控制電路的所述相位的校正量是，在所述電流傳感器檢測直流總線電流的檢測定時(shí)的最大誤差量即檢測最短時(shí)間上加上第3預(yù)定值的值。
3.如權(quán)利要求2記載的電動動力轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于， 所述脈沖移位控制電路在所述最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差或所述中間相與最小相的接通定時(shí)之差比在所述檢測最短時(shí)間上加上所述第3預(yù)定值的時(shí)間短時(shí)，進(jìn)行所述脈沖移位控制。
4.一種電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置，所述電動動力轉(zhuǎn)向裝置通過三相無刷電動機(jī)伴隨方向盤的操舵操作而對轉(zhuǎn)向輪賦予操舵力，其特征在于，所述電動動力轉(zhuǎn)向裝置的控制裝置具有: 電流控制單元，根據(jù)車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，運(yùn)算對所述三相無刷電動機(jī)的控制指令值； PWM控制單元，根據(jù)所述控制指令值，對所述三相無刷電動機(jī)的u、v、w各相輸出PWM占空信號； 橋式電路，由受到所述PWM占空信號驅(qū)動控制的開關(guān)電路構(gòu)成，對所述三相無刷電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制； 電流傳感器，設(shè)置于連接到所述橋式電路的直流總線，檢測在所述直流總線中流過的直流總線電流； 相電流運(yùn)算單元，在對所述三相無刷電動機(jī)的U、v、w各相的PWM占空信號中,基于通電時(shí)間最長的最大相的PWM占空信號接通且通電時(shí)間最短的最小相以及中間相的PWM占空信號斷開時(shí)的所述直流總線電流、以及所述最大相的PWM占空信號接通且所述中間相的PWM占空信號接通時(shí)的所述直流總線電流，估計(jì)所述U、V、W各相的電流值； 脈沖移位控制電路，進(jìn)行脈沖移位控制，以在所述最大相的PWM占空信號的接通定時(shí)與所述中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比第I預(yù)定值小時(shí)，校正所述最大相或中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)的相位，使得所述最大相與中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差在比所述第I預(yù)定值大的第2預(yù)定值以上，并且，在所述中間相的PWM占空信號的接通定時(shí)與所述最小相的PWM占空信號的接通定時(shí)之差比所述第I預(yù)定值小時(shí)，校正所述中間相或最小相的PWM占空/[目號的接通定時(shí)的相位，使得所述中間相與最小相的PWM占空{(diào)目號的接通定時(shí)之差在所述第2`預(yù)定值以上；以及 相切換控制電路，設(shè)置于所述脈沖移位控制電路，在所述最大相的由所述脈沖移位控制進(jìn)行的校正前的PWM占空信號的通電時(shí)間即校正前接通區(qū)間比所述中間相的所述校正前接通區(qū)間短且兩者的差在第3預(yù)定值以上時(shí)，通過中止由所述脈沖移位控制進(jìn)行的相位的校正，將所述U、V、w相中所述最大相的相切換為中間相，將所述中間相的相切換為所述最大相，并且，在所述中間相的所述校正前接通區(qū)間比所述最小相的所述校正前接通區(qū)間短且兩者的差在所述第3預(yù)定值以上時(shí)，通過中止所述脈沖移位控制進(jìn)行的相位的校正，將所述U、V、w中所述中間相的相切換為最小相，將所述最小相的相切換為所述中間相。
【文檔編號】B62D5/04GK103661575SQ201310052213
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月18日
【發(fā)明者】加島督己, 吉武敦 申請人:日立汽車系統(tǒng)轉(zhuǎn)向器株式會社