電機(jī)控制器和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)涉及一種電機(jī)控制器和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置。其中，電機(jī)控制器包括：H橋電路(30)；開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路(23)；電機(jī)電流檢測(cè)電路(70)；采樣保持電路(24)，其根據(jù)開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路的PWM輸出定時(shí)，以每半個(gè)周期執(zhí)行對(duì)電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出的采樣保持，并且輸出電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出作為第一信號(hào)(IM1)和第二信號(hào)(IM2)；以及電機(jī)電流計(jì)算電路(25)，選擇第一信號(hào)和第二信號(hào)之中較大的信號(hào)作為選擇信號(hào)，計(jì)算選擇信號(hào)的值作為電機(jī)電流的絕對(duì)值，基于在獲得選擇信號(hào)的采樣定時(shí)處的PWM輸出信號(hào)與選擇信號(hào)之間的關(guān)系來(lái)確定電流方向。
【專利說(shuō)明】
電機(jī)控制器和電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開(kāi)涉及一種控制電機(jī)的激勵(lì)(energizat1n)和電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向的電機(jī)控制器以及包括該電機(jī)控制器的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向(electric power steering)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)上，已知電機(jī)控制器控制H橋電路的開(kāi)關(guān)以控制電機(jī)的激勵(lì)以及電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。第4382768號(hào)日本專利公開(kāi)了應(yīng)用于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的DC(直流)電機(jī)的控制器具有包括電機(jī)電流檢測(cè)電路的配置，該電機(jī)電流檢測(cè)電路檢測(cè)以串聯(lián)連接的方式與H橋電路連接的分流電阻器的兩端之間的電壓。上述電機(jī)控制器以開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路的輸出的每半個(gè)周期執(zhí)行電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出的采樣保持，并且基于通過(guò)從每半個(gè)周期獲得的兩個(gè)采樣值中的一個(gè)采樣值減去所述兩個(gè)采樣值中的另一個(gè)采樣值而獲得的值，檢測(cè)流過(guò)電機(jī)的電流的絕對(duì)值和電流的電流方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)第4382768號(hào)日本專利中的傳統(tǒng)技術(shù)，當(dāng)開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路的PWM輸出信號(hào)的占空比為100%或0%時(shí)，僅獲得一個(gè)采樣值，并且無(wú)法執(zhí)行從兩個(gè)采樣值中的一個(gè)采樣值減去兩個(gè)采樣值中的另一個(gè)采樣值的計(jì)算。當(dāng)在占空比為0%的情況下電機(jī)電流Im為O時(shí)，當(dāng)一個(gè)采樣值為Im時(shí)的電流檢測(cè)值是通過(guò)從Im減去零而獲得的，即，電流檢測(cè)值為lm。然而，該值與當(dāng)占空比不等于0%時(shí)的電流檢測(cè)值21m不一致。
[0004]在第4382768號(hào)日本專利中，由于使用了電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出的正值或負(fù)值，因此需要將與為零的電流對(duì)應(yīng)的差分放大器的輸出偏移至正側(cè)。因此，相對(duì)于正區(qū)域的電流的分辨率基本上減小至一半。
[0005]在第4382768號(hào)日本專利的第三實(shí)施例中，在檢測(cè)電流值為負(fù)的時(shí)段內(nèi)，電機(jī)電流檢測(cè)電路的差分放大器的輸出通過(guò)反相放大器反轉(zhuǎn)為相反極性、然后輸出至占空比計(jì)算部的輸入端子。因此，需要提供反相放大器，并且電路規(guī)模增大。
[0006]鑒于上述問(wèn)題而做出了本公開(kāi)，并且本公開(kāi)的目的在于提供如下的電機(jī)控制器:其中，可以在PWM輸出信號(hào)的占空比為100 %或O %的情況下檢測(cè)電流，并且不需要使電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出偏移。
[0007]本公開(kāi)內(nèi)容涉及一種電機(jī)控制器，該電機(jī)控制器控制可以在正旋轉(zhuǎn)方向和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)的DC電機(jī)的激勵(lì)和旋轉(zhuǎn)方向。電機(jī)控制器包括H橋電路、開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路、電機(jī)電流檢測(cè)電路、采樣保持電路和電機(jī)電流計(jì)算電路。
[0008]H橋電路包括以橋型連接的形式連接的四個(gè)開(kāi)關(guān)元件，并且向DC電機(jī)供給直流電力。
[0009]開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路對(duì)第一驅(qū)動(dòng)電路和第二驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)，第一驅(qū)動(dòng)電路包括布置在H橋電路的對(duì)角線上的開(kāi)關(guān)元件，以及第二驅(qū)動(dòng)電路包括布置在H橋電路的另一對(duì)角線上的開(kāi)關(guān)元件。
[0010]電機(jī)電流檢測(cè)電路包括以串聯(lián)連接的形式與H橋電路連接的分流電阻器，并且檢測(cè)分流電阻器的兩端之間的電壓。
[0011]采樣保持電路根據(jù)開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路的PWM輸出定時(shí)，以每半個(gè)周期執(zhí)行對(duì)電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出的采樣保持，并且輸出當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路接通時(shí)所獲得的電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出作為第一信號(hào)以及輸出當(dāng)?shù)诙?qū)動(dòng)電路接通時(shí)所獲得的電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出作為第二信號(hào)。
[0012]電機(jī)電流計(jì)算電路選擇第一信號(hào)和第二信號(hào)之中較大的信號(hào)作為選擇信號(hào)，計(jì)算選擇信號(hào)的值作為電機(jī)電流的絕對(duì)值，并且基于在獲得選擇信號(hào)的采樣定時(shí)處的PWM輸出信號(hào)與選擇信號(hào)之間的關(guān)系來(lái)確定電流方向。
[0013]在根據(jù)本公開(kāi)的電機(jī)控制器中，關(guān)于開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路的PWM輸出信號(hào)，當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路的接通占空比(on-duty)為100 %并且第二驅(qū)動(dòng)電路的接通占空比為O %時(shí)，檢測(cè)到第一信號(hào)，并且基本上檢測(cè)不到第二信號(hào)。在這種情況下，電機(jī)電流計(jì)算電路確定第二信號(hào)的值為零，基于作為選擇信號(hào)的第一信號(hào)來(lái)計(jì)算電機(jī)電流的絕對(duì)值，并且可以確定電流方向。因此，即使在第4382768號(hào)日本專利的傳統(tǒng)技術(shù)中無(wú)法檢測(cè)到電流方向的情況下占空比為100 %或O %，根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的電機(jī)控制器也可以檢測(cè)電流方向。
[0014]由于根據(jù)本公開(kāi)的電機(jī)電流計(jì)算電路使用零或第一信號(hào)和第二信號(hào)之間的正信號(hào)而不使用負(fù)信號(hào)，因此不需要將當(dāng)電壓為零時(shí)的電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出偏移至正側(cè)。因此，可以獲得具有高分辨率的輸出。
[0015]根據(jù)本公開(kāi)，由于不需要提供反相放大器，因此可以通過(guò)簡(jiǎn)單配置來(lái)檢測(cè)電機(jī)電流的絕對(duì)值和電機(jī)電流的電流方向。因此，本公開(kāi)對(duì)于對(duì)安裝空間(attachment space)的限制嚴(yán)格的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置是有效的。
【附圖說(shuō)明】
[0016]從參照附圖的以下詳細(xì)描述來(lái)看，本公開(kāi)的以上和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。在附圖中:
[0017]圖1是示出根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的電機(jī)控制器的概況的圖；
[0018]圖2是示出應(yīng)用了圖1所示的電機(jī)控制器的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的圖；
[0019]圖3是示出當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路的接通占空比等于50%時(shí)的信號(hào)輸出的時(shí)序圖；
[0020]圖4是示出當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路的接通占空比大于50%時(shí)的信號(hào)輸出的時(shí)序圖；
[0021]圖5是示出當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路的接通占空比小于50%時(shí)的信號(hào)輸出的時(shí)序圖；以及
[0022]圖6是示出當(dāng)下臂的開(kāi)關(guān)元件SW4在圖4中具有短路故障時(shí)的信號(hào)輸出的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下文中，參照附圖，將描述電機(jī)控制器應(yīng)用于車輛的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的本公開(kāi)的實(shí)施例。
[0024]首先，參照?qǐng)D2，將描述電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置的基本配置。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置90包括電機(jī)8以及電機(jī)控制器10，該電機(jī)8為DC電機(jī)并且生成輔助轉(zhuǎn)矩以支持當(dāng)駕駛者操作手柄91時(shí)的轉(zhuǎn)向，該電機(jī)控制器1控制電機(jī)8的激勵(lì)以及電機(jī)8的旋轉(zhuǎn)方向。電機(jī)控制器1基于來(lái)自安裝至轉(zhuǎn)向軸92的轉(zhuǎn)矩傳感器95的轉(zhuǎn)矩信號(hào)trq，對(duì)電池15的直流電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并且將直流電力的轉(zhuǎn)換后的電力供給至電機(jī)8。
[0025]如圖2所示，電機(jī)8安裝至齒條軸93的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置90是齒條輔助類型。然而，根據(jù)本實(shí)施例，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置90可以是柱輔助類型。
[0026]接下來(lái)，參照?qǐng)D1，將描述電機(jī)控制器的配置。電機(jī)控制器10設(shè)置在電池15與電機(jī)8之間。電機(jī)8根據(jù)駕駛者的轉(zhuǎn)向方向而旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)駕駛者在右方向上旋轉(zhuǎn)手柄時(shí)，電機(jī)8在正旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)駕駛者在左方向上旋轉(zhuǎn)手柄時(shí)，電機(jī)8在負(fù)旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)8通過(guò)來(lái)自道路的外力旋轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)8作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行操作以在再生方向上產(chǎn)生電流。
[0027]通常，電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置可包括檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置的旋轉(zhuǎn)角傳感器，或者可不包括旋轉(zhuǎn)角傳感器。由于本公開(kāi)應(yīng)用于不包括旋轉(zhuǎn)角傳感器的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，因此電機(jī)控制器10無(wú)法直接獲得關(guān)于電機(jī)8的旋轉(zhuǎn)方向的信息。因此，電機(jī)控制器10檢測(cè)流過(guò)電機(jī)8的電流的方向，然后識(shí)別電機(jī)8的旋轉(zhuǎn)方向。在這種情況下，電流的方向被稱為電流方向。
[0028]電機(jī)控制器10包括H橋電路30、電機(jī)電流檢測(cè)電路70以及控制和計(jì)算部20。
[0029]H橋電路30由在高電壓線LH與低電壓線LL之間以橋型連接的形式連接的四個(gè)開(kāi)關(guān)元件SWl、SW2、SW3、SW4構(gòu)成。具體地，上臂的開(kāi)關(guān)元件SWl和下臂的開(kāi)關(guān)元件SW3以串聯(lián)連接的形式彼此連接，并且上臂的開(kāi)關(guān)元件SW2和下臂的開(kāi)關(guān)元件SW4以串聯(lián)連接的形式彼此連接。根據(jù)本實(shí)施例，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)被用作開(kāi)關(guān)元件。開(kāi)關(guān)元件SWl至SW4中的每一個(gè)被連接成使得電流從低電壓側(cè)通過(guò)MOSFET的寄生二極管流向高電壓側(cè)。
[0030]電源電壓Vb被施加至H橋電路30的高電壓線LH。H橋電路30的低電壓線LL通過(guò)分流電阻器71接地。
[0031]作為開(kāi)關(guān)元件SWl與開(kāi)關(guān)元件SW3之間的中間點(diǎn)的第一節(jié)點(diǎn)NI與電機(jī)8的第一電機(jī)端子81連接，并且作為開(kāi)關(guān)元件SW2與開(kāi)關(guān)元件SW4之間的中間點(diǎn)的第二節(jié)點(diǎn)N2與電機(jī)8的另一端的第二電機(jī)端子82連接。通過(guò)電機(jī)8將第一節(jié)點(diǎn)NI與第二節(jié)點(diǎn)N2連接的電流路徑被稱為激勵(lì)線路LP。
[0032]當(dāng)從第一節(jié)點(diǎn)NI朝向第二節(jié)點(diǎn)N2的方向的電流流過(guò)電機(jī)8時(shí)，電機(jī)8在正旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)從第二節(jié)點(diǎn)N2朝向第一節(jié)點(diǎn)NI的方向的電流流過(guò)電機(jī)8時(shí)，電機(jī)8在負(fù)旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)。從第一節(jié)點(diǎn)NI朝向第二節(jié)點(diǎn)N2的電流方向被稱為正旋轉(zhuǎn)方向，并且從第二節(jié)點(diǎn)NI朝向第一節(jié)點(diǎn)NI的電流方向被稱為負(fù)旋轉(zhuǎn)方向。
[0033]由布置在H橋電路30的對(duì)角線上的開(kāi)關(guān)元件SWl和開(kāi)關(guān)元件SW4構(gòu)成的電路被稱為第一驅(qū)動(dòng)電路31，以及由布置在H橋電路30的另一對(duì)角線上的開(kāi)關(guān)元件SW2和開(kāi)關(guān)元件SW3構(gòu)成的電路被稱為第二驅(qū)動(dòng)電路32。第一驅(qū)動(dòng)單路31和第二驅(qū)動(dòng)電路32由來(lái)自開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路23的柵極信號(hào)PWM驅(qū)動(dòng)。因此，H橋電路30可以對(duì)從電池15輸入的直流電力進(jìn)行轉(zhuǎn)換并將轉(zhuǎn)換后的電力供給至電機(jī)8。
[0034]當(dāng)接通第一驅(qū)動(dòng)電路31并且執(zhí)行電流從高電壓線LH流向低電壓線LL的電力操作時(shí)，電流在正旋轉(zhuǎn)方向上流過(guò)開(kāi)關(guān)元件SWl和開(kāi)關(guān)元件SW4。當(dāng)接通第一驅(qū)動(dòng)電路31并且執(zhí)行電流從低電壓線LL流向高電壓線LH的再生操作時(shí)，電流在負(fù)旋轉(zhuǎn)方向上流過(guò)開(kāi)關(guān)元件SW4和開(kāi)關(guān)元件SWl。
[0035]當(dāng)接通第二驅(qū)動(dòng)電路32并且執(zhí)行電力操作時(shí)，電流在負(fù)旋轉(zhuǎn)方向上流過(guò)開(kāi)關(guān)元件SW2和開(kāi)關(guān)元件SW3。當(dāng)接通第二驅(qū)動(dòng)電路32并且執(zhí)行再生操作時(shí)，電流在正旋轉(zhuǎn)方向上流過(guò)開(kāi)關(guān)元件SW3和開(kāi)關(guān)元件SW2。
[0036]電機(jī)電流檢測(cè)電路70檢測(cè)分流電阻器71的兩端之間的電壓。此后，作為差分放大器72的兩端之間的電壓的在分流電阻器71的兩端之間的電壓被稱為分流電壓。根據(jù)本實(shí)施例，分流電阻器71以串聯(lián)連接的形式連接在H橋電路30的低電壓線LL與地之間。當(dāng)執(zhí)行電流從H橋電路30流向地的電力操作時(shí)，分流電壓為正。當(dāng)執(zhí)行電流從地流向H橋電路30的再生操作時(shí)，分流電壓為負(fù)。差分放大器72對(duì)分流電壓進(jìn)行放大，并且將分流電壓的放大后的電壓輸出至控制和計(jì)算部20的采樣保持電路24。
[0037]根據(jù)本實(shí)施例，差分放大器72沒(méi)有設(shè)定輸出的偏移量。當(dāng)分流電壓為OV時(shí)，差分放大器7 2輸出OV。當(dāng)分流電壓為負(fù)時(shí)，差分放大器7 2始終輸出OV。因此，在計(jì)算中不使用分流電壓為負(fù)的信息。
[0038]替代地，在差分放大器72的輸出范圍內(nèi)(例如，OV至+5V)，差分放大器72設(shè)定增益以便在分辨率盡可能高的條件下輸出為正的分流電壓。
[0039]控制和計(jì)算部20包括目標(biāo)電流設(shè)定單元21、占空比計(jì)算單元22、開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路23、采樣保持電路(S/Η電路)24、電機(jī)電流計(jì)算電路25和異常確定單元26。
[0040]目標(biāo)電流設(shè)定單元21基于來(lái)自轉(zhuǎn)矩傳感器95(參照?qǐng)D2)的轉(zhuǎn)矩信號(hào)trq來(lái)設(shè)定激勵(lì)電機(jī)8的目標(biāo)電流值。
[0041]占空比計(jì)算單元22通過(guò)比例積分計(jì)算來(lái)計(jì)算HVM輸出信號(hào)的占空比，以便將目標(biāo)電流值與從電機(jī)電流計(jì)算電路25返回的電流的值之間的差控制為零。占空比計(jì)算單元22將所計(jì)算的占空比信號(hào)輸出至開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路23。另外，占空比計(jì)算單元22將占空比信號(hào)輸出至采樣保持電路24、電機(jī)電流計(jì)算電路25和異常確定單元26，作為PWM輸出的定時(shí)信息。
[0042]開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路23基于占空比計(jì)算單元22計(jì)算的占空比，將Pmi輸出信號(hào)輸出至H橋電路30的第一驅(qū)動(dòng)電路31和H橋電路30的第二驅(qū)動(dòng)電路32，以便對(duì)第一驅(qū)動(dòng)電路31和第二驅(qū)動(dòng)電路32進(jìn)行PffM驅(qū)動(dòng)。
[0043]目標(biāo)電路設(shè)定單元21、占空比計(jì)算單元22和開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路23具有與第4382768號(hào)日本專利中的配置相同的配置。
[0044]采樣保持電路24根據(jù)開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路23的PWM輸出定時(shí)，以每半個(gè)周期執(zhí)行電機(jī)電流檢測(cè)電路70的輸出的采樣保持。在這種情況下，半個(gè)周期與第4382768號(hào)日本專利中所公開(kāi)的周期相同。PWM輸出定時(shí)是PWM輸出的定時(shí)。
[0045]此后，當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路31接通時(shí)獲得的電機(jī)電流檢測(cè)電路70的輸出被稱為第一信號(hào)頂I，以及當(dāng)?shù)诙?qū)動(dòng)電路32接通時(shí)獲得的電機(jī)電流檢測(cè)電路70的輸出被稱為第二信號(hào)頂2。采樣保持電路24在以每半個(gè)周期進(jìn)行采樣保持之后以A/D轉(zhuǎn)換對(duì)電機(jī)電流檢測(cè)電路70的輸出進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且將第一信號(hào)頂I和第二信號(hào)頂2輸出至電機(jī)電流計(jì)算電路25。
[0046]電機(jī)電流計(jì)算電路25選擇在第一信號(hào)頂I和第二信號(hào)頂2之中較大的信號(hào)作為選擇信號(hào)MS，并且計(jì)算選擇信號(hào)頂S的值作為電機(jī)電流的絕對(duì)值。在這種情況下，電機(jī)電流是流過(guò)電機(jī)8的電流。電機(jī)電流計(jì)算電路25基于在獲得選擇信號(hào)IMS的采樣定時(shí)處的PWM輸出信號(hào)與選擇信號(hào)IMS之間的關(guān)系確定電流方向。
[0047]當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)頂I或第二信號(hào)頂2中的至少一個(gè)超過(guò)所預(yù)定的確定閾值α的狀態(tài)持續(xù)了大于或等于預(yù)定時(shí)間段的時(shí)間段時(shí)，異常確定單元26確定H橋電路30的開(kāi)關(guān)元件中的至少一個(gè)是異常的。
[0048]接下來(lái)，參照?qǐng)D3至圖5，將描述當(dāng)H橋電路30正常時(shí)的電機(jī)控制器10的效果。圖3至圖5中所示的操作狀態(tài)是根據(jù)作為第一驅(qū)動(dòng)電路31的接通占空比的基準(zhǔn)來(lái)劃分的。在這種情況下，第一驅(qū)動(dòng)電路31的接通占空比是接通的第一驅(qū)動(dòng)電路31的占空比。圖3至圖5從上側(cè)開(kāi)始按如下順序示出了(a)第一驅(qū)動(dòng)電路31和第二驅(qū)動(dòng)電路32的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(PWM輸出信號(hào))、(b)電機(jī)電流、(c)分流電壓、(d)差分放大器輸出。
[0049]另外，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，關(guān)于(a)驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的每一個(gè)，防止直通電流的空載時(shí)間(deadtime)設(shè)置在第一驅(qū)動(dòng)電路31的接通時(shí)段與第二驅(qū)動(dòng)電路32的接通時(shí)段之間。如圖3至圖5所示，省略了空載時(shí)間。
[0050]第一驅(qū)動(dòng)電路31接通的時(shí)間段被稱為間隔Ml，以及第二驅(qū)動(dòng)電路32接通的時(shí)間段被稱為間隔M2。間隔Ml與間隔M2之和等同于PffM輸出信號(hào)的周期T。因此，從間隔Ml的中心點(diǎn)至_隔12的中心點(diǎn)的時(shí)間段等同于PffM輸出信號(hào)的半個(gè)周期(=T/2)。采樣保持電路24以每半個(gè)周期獲得差分放大器輸出(執(zhí)行采樣保持)。
[0051 ]作為在間隔Ml內(nèi)獲得的差分放大器輸出的第一信號(hào)IMl由標(biāo)記“O”表不，而作為在間隔M2內(nèi)獲得的差分放大器輸出的第二信號(hào)頂2由標(biāo)記“正方形”表示。電機(jī)電流計(jì)算電路25選擇第一信號(hào)頂I和第二信號(hào)頂2之中較大的信號(hào)作為選擇信號(hào)頂S。由于第一信號(hào)頂I的值和第二信號(hào)頂2的值中的一個(gè)大于或等于零并且第一信號(hào)Ml的值和第二信號(hào)頂2的值中的另一個(gè)小于或等于零，因此選擇信號(hào)IMS的值始終大于或等于零。在附圖中，選擇信號(hào)IMS的標(biāo)記由實(shí)線標(biāo)記表示，并且未選擇的信號(hào)的標(biāo)記由虛線標(biāo)記表示。
[0052]此后，在參照?qǐng)D3至圖5對(duì)電機(jī)控制器10的效果進(jìn)行描述時(shí)，在第4382768號(hào)日本專利中圖2至圖8所示的時(shí)序圖和電流路徑圖將通過(guò)引用合并。在這種情況下，第4382768號(hào)日本專利中的間隔MO等同于本實(shí)施例的間隔M2。
[0053]圖3示出了當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路31的接通占空比等于50%時(shí)的PffM輸出的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，并且等同于第4382768號(hào)日本專利中的圖2。在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，第一驅(qū)動(dòng)電路31的占空比和第二驅(qū)動(dòng)電路32的占空比均為50%。在這種情況下，由于在正旋轉(zhuǎn)方向上的電流和在負(fù)旋轉(zhuǎn)方向上的電流彼此抵消，因此流過(guò)電機(jī)8的平均電流為0Α。另外，由于電機(jī)8具有相對(duì)于PWM驅(qū)動(dòng)時(shí)段(例如，50ys)足夠長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)，因此電機(jī)電流幾乎不流動(dòng)。如圖3所示，標(biāo)記“O”和標(biāo)記“正方形”由虛線標(biāo)記表示。
[0054]圖4示出了當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路31的接通占空比大于50%時(shí)的PffM輸出的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，并且等同于第4382768號(hào)日本專利中的圖6。在上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，間隔Ml比間隔M2長(zhǎng)，并且電機(jī)電流如在第4382768號(hào)日本專利的圖8中所示那樣在間隔Ml內(nèi)流動(dòng)以及如在第4382768號(hào)日本專利的圖7中所示那樣在間隔M2內(nèi)流動(dòng)。換言之，流過(guò)電機(jī)8的平均電流的方向是從第一節(jié)點(diǎn)NI朝向第二節(jié)點(diǎn)Ν2的正旋轉(zhuǎn)方向。
[0055]由于差分放大器72的輸出在間隔Ml內(nèi)為正并且在間隔M2內(nèi)為零，因此，采樣保持電路24獲得的第一信號(hào)IMl的值大于第二信號(hào)頂2的值。因此，電機(jī)電流計(jì)算電路25選擇第一信號(hào)IMl作為選擇信號(hào)IMS。
[0056]電機(jī)電流計(jì)算電路25計(jì)算為選擇信號(hào)IMS的第一信號(hào)IMl的值，作為電機(jī)電流的絕對(duì)值。電機(jī)電流計(jì)算電路25基于在作為獲得選擇信號(hào)IMS的采樣定時(shí)的間隔Ml內(nèi)PffM輸出信號(hào)與第一信號(hào)IMl之間的關(guān)系，確定電流方向，即，電機(jī)電流計(jì)算電路25基于第一信號(hào)IMl與接通第一驅(qū)動(dòng)電路31的信號(hào)之間的關(guān)系來(lái)確定電流方向。換言之，當(dāng)在接通第一驅(qū)動(dòng)電路31的定時(shí)選擇第一信號(hào)IMl時(shí)，確定電流方向?yàn)閺牡谝还?jié)點(diǎn)NI朝向第二節(jié)點(diǎn)N2的正旋轉(zhuǎn)方向。
[0057]圖5示出了當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路31的接通占空比小于50%時(shí)的PffM輸出的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，并且等同于第4382768號(hào)日本專利中的圖3。在上述驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，間隔M2比間隔Ml長(zhǎng)，并且電機(jī)電流如在第4382768號(hào)日本專利的圖4中所示那樣在間隔M2內(nèi)流動(dòng)并且如在第4382768號(hào)日本專利的圖5中所示那樣在間隔Ml內(nèi)流動(dòng)。換言之，流過(guò)電機(jī)8的平均電流的方向是從第二節(jié)點(diǎn)N2朝向第一節(jié)點(diǎn)NI的負(fù)旋轉(zhuǎn)方向。
[0058]由于差分放大器72的輸出在間隔Ml內(nèi)為零并且在間隔M2內(nèi)為正，因此采樣保持電路24獲得的第二信號(hào)頂2的值大于第一信號(hào)頂I的值。因此，電機(jī)電流計(jì)算電路25選擇第二信號(hào)頂2作為選擇信號(hào)頂S。
[0059]電機(jī)電流計(jì)算電路25計(jì)算為選擇信號(hào)IMS的第二信號(hào)IM2的值，作為電機(jī)電流的絕對(duì)值。電機(jī)電流計(jì)算電路25基于在作為獲得第二信號(hào)頂2的采樣定時(shí)的間隔M2內(nèi)PffM輸出信號(hào)與第二信號(hào)IM2之間的關(guān)系，確定電流方向，即，電機(jī)電流計(jì)算電路25基于第二信號(hào)IM2與接通第二驅(qū)動(dòng)電路32的信號(hào)之間的關(guān)系來(lái)確定電流方向。換言之，當(dāng)在第二驅(qū)動(dòng)電路32接通的定時(shí)選擇第二信號(hào)時(shí)，確定電流方向是從第二節(jié)點(diǎn)N2朝向第一節(jié)點(diǎn)NI的負(fù)旋轉(zhuǎn)方向。
[0000]如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的電機(jī)電流計(jì)算單元25選擇采樣保持電路24以PWM輸出定時(shí)的每半個(gè)周期輸出的第一信號(hào)頂I和第二信號(hào)頂2之中較大的信號(hào)，作為選擇信號(hào)頂S。電機(jī)電流計(jì)算電路25基于選擇信號(hào)IMS的信息來(lái)計(jì)算電流的絕對(duì)值并確定電流方向。
[0061]在根據(jù)本實(shí)施例的電機(jī)控制器10中，關(guān)于開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路23的PffM輸出信號(hào)，當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電路31的接通占空比為100%并且第二驅(qū)動(dòng)電路32的接通占空比為0%時(shí)，檢測(cè)到第一信號(hào)頂I，并且基本上未檢測(cè)到第二信號(hào)頂2。在這種情況下，電機(jī)電流計(jì)算電路25確定第二信號(hào)IM2的值為零，基于作為選擇信號(hào)IMS的第一信號(hào)IMl來(lái)計(jì)算電機(jī)電流的絕對(duì)值，并且確定電流方向。因此，即使在第4382768號(hào)日本專利中的傳統(tǒng)技術(shù)中無(wú)法檢測(cè)電流方向的情況下占空比為100%或0%，可以檢測(cè)電流方向。
[0062]在第4382768號(hào)日本專利的技術(shù)中，由于電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出為正的或負(fù)的，因此需要將與為零的電流對(duì)應(yīng)的差分放大器的輸出偏移至正側(cè)。例如，當(dāng)差分放大器的輸出范圍從OV至+5V時(shí)，當(dāng)流過(guò)分流電阻器的電流為零時(shí)的輸出被設(shè)定為+2.5V，當(dāng)電流為負(fù)時(shí)的輸出被設(shè)定為+2.5V，并且當(dāng)電流為正時(shí)的輸出被設(shè)定為+2.5V至+5V。因此，在正區(qū)域中相對(duì)于電流的分辨率基本上減半。
[0063]相比之下，根據(jù)本實(shí)施例的電機(jī)電流計(jì)算電路25使用零或第一信號(hào)IMl與第二信號(hào)IM2之間的正信號(hào)而不使用負(fù)信號(hào)，因此不需要將當(dāng)電壓為零時(shí)的電機(jī)電流檢測(cè)電路70的輸出偏移至正側(cè)。因此，有效地使用了差分放大器72的輸出范圍，并且可以獲得具有高分辨率的輸出。
[0064]在第4382768號(hào)日本專利的第三實(shí)施例中，需要設(shè)置反相放大器。根據(jù)第4227147號(hào)日本專利，設(shè)置了兩個(gè)分流電阻器以及分別與分流電阻器相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)電流檢測(cè)電路，并且基于電流檢測(cè)電路檢測(cè)到的電流來(lái)檢測(cè)電流方向。在上述技術(shù)中，電路規(guī)模可能增大。
[0065]相比之下，根據(jù)本實(shí)施例，由于不需要設(shè)置反相放大器和兩個(gè)電流檢測(cè)電路，因此電機(jī)電流的絕對(duì)值和電機(jī)電流的電流方向可以通過(guò)簡(jiǎn)單配置來(lái)檢測(cè)。因此，本實(shí)施例對(duì)于安裝空間的限制嚴(yán)格的電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置而言是有效的。
[0066]接下來(lái)，參照?qǐng)D6，將描述當(dāng)H橋電路30異常時(shí)的電機(jī)控制器10的效果。如圖6所示，假設(shè)在第一驅(qū)動(dòng)電路31的接通占空比在圖4中大于50%時(shí)的PffM輸出的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，第一驅(qū)動(dòng)電路31的下臂的開(kāi)關(guān)元件SW4在時(shí)間點(diǎn)tx具有短路故障。
[0067]在這種情況下，在時(shí)間點(diǎn)tx之后的間隔M2內(nèi)，即使應(yīng)該關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件SW4，開(kāi)關(guān)元件SW4也繼續(xù)處于接通狀態(tài)。然后，當(dāng)?shù)诙?qū)動(dòng)電路32的上臂的開(kāi)關(guān)元件SW2接通時(shí)，高電壓線LH和低電壓線LL具有通過(guò)開(kāi)關(guān)元件SW2和開(kāi)關(guān)元件SW4的短路故障，并且過(guò)多的電流流過(guò)分流電阻器71。因此，在間隔M2內(nèi)，電機(jī)電流沒(méi)有流動(dòng)，并且分流電壓和差分放大器輸出變得過(guò)多。
[0068]因此，在間隔M2內(nèi)，差分放大器輸出超過(guò)確定閾值α(參考三角形標(biāo)記)。在這種情況下，根據(jù)差分放大器72的輸出特性將確定閾值α設(shè)定為可變的。
[0069]當(dāng)?shù)谝恍盘?hào)頂I或第二信號(hào)頂2中的至少一個(gè)超過(guò)所預(yù)定的確定閾值α的狀態(tài)持續(xù)了大于或等于預(yù)定時(shí)間段的時(shí)間段時(shí)，異常確定單元26確定H橋電路30的開(kāi)關(guān)元件中的至少一個(gè)異常。開(kāi)關(guān)元件的異常不限于圖6所示的下臂的開(kāi)關(guān)元件的短路故障。開(kāi)關(guān)元件的異常還包括上臂的開(kāi)關(guān)元件的短路故障。
[0070]根據(jù)本實(shí)施例，電機(jī)控制器10可以通過(guò)使用第一信號(hào)頂I和第二信號(hào)ΙΜ2來(lái)以簡(jiǎn)單配置、由異常檢測(cè)單元26檢測(cè)H橋電路30的異常。
[0071]當(dāng)電機(jī)控制器10通過(guò)異常確定單元26確定H橋電路30異常時(shí)，控制和計(jì)算部20終止電機(jī)8的驅(qū)動(dòng)，并且通過(guò)警告燈警告駕駛者異常。因此，可以適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)燃料安全。
[0072](其他實(shí)施例)
[0073](a)作為構(gòu)成H橋電路30的開(kāi)關(guān)元件SWl至SW4，可使用諸如IGBT或除了MOSFET外的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的晶體管。
[0074](b)分流電阻器71可以串聯(lián)連接的形式連接在H橋電路30的高電壓線LH與電力線之間，而不連接在H橋電路30的低電壓線LL與地之間。
[0075](C)控制和計(jì)算部20的詳細(xì)電路配置不限于圖1所示的配置，并且可使用可以實(shí)現(xiàn)相同功能的配置。
[0076](d)根據(jù)本公開(kāi)控制的電機(jī)不限于電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，并且本公開(kāi)可應(yīng)用于用于任何用途的任意電機(jī)。
[0077]本公開(kāi)內(nèi)容不限于上述實(shí)施例，并且在本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)可應(yīng)用于各種實(shí)施例。
[0078]盡管已參照本公開(kāi)的實(shí)施例描述了本公開(kāi)，但是應(yīng)理解，本公開(kāi)不限于實(shí)施例和構(gòu)造。本公開(kāi)旨在覆蓋各種變型和等同布置。另外，優(yōu)選的各種組合配置、包括更多、更少或僅一個(gè)元件的其他組合和配置也在本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電機(jī)控制器，其控制直流電機(jī)(8)的激勵(lì)和旋轉(zhuǎn)方向，所述直流電機(jī)(8)能夠在正旋轉(zhuǎn)方向和負(fù)旋轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)，所述電機(jī)控制器包括: H橋電路(3 O )，所述H橋電路(3 O)包括以橋型連接的形式連接的四個(gè)開(kāi)關(guān)元件(S W1、SW2、SW3和SW4)，所述H橋電路向所述直流電機(jī)供給直流電力； 開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路(23)，所述開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路(23)對(duì)第一驅(qū)動(dòng)電路(31)和第二驅(qū)動(dòng)電路(32)進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)，其中，所述第一驅(qū)動(dòng)電路(31)包括布置在所述H橋電路的對(duì)角線上的開(kāi)關(guān)元件(SW1、SW4)，以及所述第二驅(qū)動(dòng)電路(32)包括布置在所述H橋電路的另一對(duì)角線上的開(kāi)關(guān)元件(3胃2、3￥3); 電機(jī)電流檢測(cè)電路(70)，所述電機(jī)電流檢測(cè)電路(70)包括以串聯(lián)連接的形式與所述H橋電路連接的分流電阻器(71)，所述電機(jī)電流檢測(cè)電路檢測(cè)所述分流電阻器的兩端之間的電壓； 采樣保持電路(24)，所述采樣保持電路(24)根據(jù)所述開(kāi)關(guān)元件驅(qū)動(dòng)電路的PWM輸出定時(shí)，以每半個(gè)周期執(zhí)行對(duì)所述電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出的采樣保持，并且輸出(i)當(dāng)所述第一驅(qū)動(dòng)電路接通時(shí)所獲得的所述電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出作為第一信號(hào)(Ml)以及輸出(ii)當(dāng)所述第二驅(qū)動(dòng)電路接通時(shí)所獲得的所述電機(jī)電流檢測(cè)電路的輸出作為第二信號(hào)(IM2)； 電機(jī)電流計(jì)算電路(25)，所述電機(jī)電流計(jì)算電路(25)選擇所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)之中較大的信號(hào)作為選擇信號(hào)，所述電機(jī)電流計(jì)算電路計(jì)算所述選擇信號(hào)的值作為電機(jī)電流的絕對(duì)值，所述電機(jī)電流計(jì)算電路基于在獲得所述選擇信號(hào)的采樣定時(shí)處的PWM控制信號(hào)與所述選擇信號(hào)之間的關(guān)系來(lái)確定電流方向。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)控制器，還包括: 異常確定單元(26)，當(dāng)所述第一信號(hào)或所述第二信號(hào)中的至少一個(gè)超過(guò)所預(yù)定的確定閾值的狀態(tài)持續(xù)了大于或等于預(yù)定時(shí)間段的時(shí)間段時(shí)，所述異常確定單元(26)確定所述H橋電路的開(kāi)關(guān)元件中的至少一個(gè)是異常的。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)控制器，其中， 所述電機(jī)電流檢測(cè)電路包括差分放大器(72)，所述差分放大器(72)對(duì)所述分流電阻器的兩端之間的電壓進(jìn)行放大和輸出，并且 根據(jù)所述差分放大器的輸出特性，所預(yù)定的所述確定閾值被設(shè)定為可變的。4.一種電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向裝置，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的電機(jī)控制器(10); 由所述電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)的直流電機(jī)(8)，所述直流電機(jī)產(chǎn)生支持駕駛者的轉(zhuǎn)向的輔助轉(zhuǎn)矩。
【文檔編號(hào)】H02P7/00GK106067746SQ201610232527
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日 公開(kāi)號(hào)201610232527.6, CN 106067746 A, CN 106067746A, CN 201610232527, CN-A-106067746, CN106067746 A, CN106067746A, CN201610232527, CN201610232527.6
【發(fā)明人】大越潤(rùn)一, 宇於崎裕太, 村松嶺
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社電裝