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电动转向的控制制造技术

技术编号:18207509 阅读:4 留言:0更新日期:2018-06-13 07:45
本公开涉及电动转向的控制。一种控制电动助力转向(EPS)系统的方法,该系统包括一个或多个逆变器桥,每个逆变器桥连接到被配置为向车辆转向提供电力辅助的多相马达,其中每个逆变器包括多个开关元件,每个开关元件与马达的一相相关联。该方法包括响应于检测到影响逆变器桥中的一个或多个中的电流的预定义事件而通过将栅极‑源极电压施加到受影响的(一个或多个)逆变器桥的开关元件中的一个或多个来防止在所述一个或多个受影响的逆变器中的电流流动。还提供了一种用于电动助力转向(EPS)装置的控制系统,该装置包括一个或多个逆变器桥和控制装置,其中控制装置被配置为根据上述方法控制开关元件。

【技术实现步骤摘要】
电动转向的控制
本专利技术涉及电动助力转向(EPS)系统的控制。特别地,本专利技术涉及消除EPS系统中的阻尼电流,而不需要单独的相位隔离继电器。
技术介绍
电力辅助转向(EPS)系统在现有技术中是众所周知的。由电动马达生成的功率被用来在与检测到的由转动方向盘的车辆驾驶员生成的需求扭矩相同的方向上在转向柱中生成辅助扭矩。在EPS系统中采用的典型逆变器桥包括多个控制输送到马达的电流并由此控制马达的旋转的半导体开关元件。如果其中一个开关元件发生故障,例如短路(ON)故障,那么原则上可以通过打开(切断)其余的“好”的开关元件来禁用逆变器。图1(a)示意性地表示具有两个逆变器桥的EPS系统100中的功率流。电池110为双逆变器桥120、120'和作用于相同转向齿条上的两个马达130、130'供电。它们有独立的定子,但共享相同的转子。因此,每个马达130、130'贡献大约50%来辅助转向。如图1(b)中例示的,在逆变器桥120之一发生故障的情况下,EPS系统保持运行,因为另一个逆变器桥120'仍然可以提供帮助。但是,依赖于马达速度和位置,即使马达130被禁用,马达130内的反电动势(back-EMF,也被称为再生电压)的生成也可以驱动有故障的逆变器桥内的阻尼电流。常见的开关元件(例如,MOSFET)通常具有与晶体管沟道并联的本征寄生“体”二极管,当反电动势超过阈值正向电压时,其允许阻尼电流在有故障的逆变器中循环,即使当开关元件被关断时。这些阻尼电流生成与马达的运动相反的扭矩,即,增加驾驶员感觉到的转向的阻力的破坏扭矩。同时,阻尼电流也会导致过多热量生成,这会造成EPS系统中的进一步故障。当然,即使在发生故障的情况下也维持转向辅助是期望的,但是这种进一步的故障使其危险。虽然在这种双桥设计中避免了完全转向损失,但是有故障的桥中的阻尼将驾驶员从其余健康逆变器可获得的辅助的量减少到50%以下。解决这个问题的已知方式包括断开有故障的逆变器和马达之间的相连接,以避免用于循环阻尼电流的闭合回路,这需要诸如内置阻断开关或继电器的附加功率部件。在大多数时候,当没有故障时,这些部件不起任何作用,但仍然占据宝贵的空间、散热且它们是昂贵的。因此,抑制阻尼电流的替代方案是期望的。考虑到前述内容,设计了本专利技术的各个方面和实施例。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面,提供了一种控制电动助力转向(EPS)系统的方法,该系统包括一个或多个逆变器桥,每个逆变器桥连接到被配置为向车辆转向提供电力辅助的多相马达,其中每个逆变器包括多个开关元件,每个开关元件与马达的一相相关联。该方法可以包括响应于检测到影响逆变器桥中的一个或多个中的电流的预定义事件而防止在所述一个或多个受影响的逆变器中的电流流动。这可以通过将栅极-源极电压施加到受影响的(一个或多个)逆变器桥的开关元件中的一个或多个来实现。有利地,本专利技术防止或至少基本上抑制阻尼电流,而不需要附加的电路部件(诸如占用宝贵空间、消耗功率并且昂贵的阻断继电器或开关)。当检测到故障时,本专利技术的各方面和实施例允许有故障的逆变器被有效地禁用。此外,本专利技术的实施例避免了由利用展现出寄生体二极管行为的开关元件的已知逆变器造成的问题。多相电机可以被配置为作用于EPS系统的单个转向齿条上。在本专利技术的一个方面或实施例中,预定义事件可以是或者包括逆变器桥内的所述开关元件之一处或其内部的故障事件,或EPS系统的电力中断。所述开关元件之一处或其内部的故障事件可以是阻止开关元件被关断的任何事件。例如,它可以是短路故障,或者是提供栅极电压的控制电路中的故障。如果检测到逆变器的开关元件之一中的故障事件,那么本专利技术的各方面和实施例提供了通过阻断受影响的逆变器中的电流来禁用受影响的逆变器的方法。一个或多个未受影响的逆变器可以继续正常操作。如果检测到EPS系统的电力中断,那么本专利技术的各方面和实施例提供了通过阻断那些逆变器中的电流来禁用任何或全部逆变器的方法。造成电力中断的事件可以是当车辆关掉(turnoff)时,例如停车时。这也可以包括当车辆在修理厂维修时发生的事件。本专利技术有利地提供了当车辆被开关切换并受到车轮转动/转向移动/旋转时保护EPS的方法,这种车轮转动/转向移动/旋转会生成反EMF并造成逆变器中的电流不受控制。开关元件可以被配置为在反向偏置超过反向导通阈值电压时在关断状态下导通。施加栅极-源极电压可以包括施加负栅极-源极电压,以控制处于关断状态的开关元件的反向导通阈值电压。该方法还可以包括控制反向偏置阈值电压大于施加到开关设备的反向偏置。以这种方式,本专利技术的各方面和实施例提供了确保开关设备在受到由马达生成的高反EMF时保持关断以阻挡阻尼电流的方法。该方法还可以包括使用栅极驱动器将栅极-源极电压施加到开关设备。栅极驱动器可以连接到栅极电极和源极电极。该方法还可以包括在正常模式下操作EPS系统,其中正常控制开关元件,并且在检测到预定义的事件时在阻断模式下操作EPS系统。可以通过使用栅极驱动器向开关元件施加栅极-源极电压来启用阻断模式。栅极-源极电压可以是零或负的。根据本专利技术的实施例,开关可以位于栅极驱动器和源极电极之间,并且电阻器连接在栅极和漏极电极之间。开关在其两端并联有二极管。该二极管可以被配置为在与开关元件相同的方向上被偏置。用于与EPS系统一起使用的电阻器电路也可以是本专利技术的单独方面。根据这个实施例,可以通过打开开关以断开栅极驱动器使其无法驱动开关元件来启用阻断模式。该方法可以包括使用由马达生成的相电压(反EMF)来施加栅极-源极电压。打开开关可以允许栅极电压跟随漏极电压。打开开关可以允许所施加的栅极-源极电压由开关元件两端的反向偏置确定。当开关打开时,所施加的栅极-源极电压可以由相电压的值确定。当开关被打开时,阻断模式可以以两种模式之一操作:在第一阻断模式下,所施加的栅极-源极电压是负的。所施加的栅极-源极电压可以由马达生成的相电压(反EMF)确定。所施加的负栅极-源极电压可以由开关元件两端的反向偏置来确定。当相电压在逆变器的电源电压之外时(例如,大于电池电压或低于地),第一阻断模式被启用。开关元件和二极管反向偏置,并且栅极驱动器保持与开关元件断开。在第二阻断模式下,所施加的栅极-源极电压由栅极驱动器确定,并且该方法可以包括使用栅极驱动器来保持开关设备关断。在这里,所施加的栅极-源极电压可以是零或负的。当相电压在电源电压之间时(例如,小于电池电压或高于地),这种阻断模式被启用。在第二阻断模式下,开关设备和二极管被正向偏置,并且栅极驱动器保持连接到开关元件。该方法还可以包括确定开关元件两端的反向偏置,并且控制处于关断状态的反向导通阈值电压大于施加在开关元件两端的反向偏置,以阻止电流流动。响应于检测到受影响的逆变器桥内所述开关元件之一处或其内部的故障事件而阻止受影响的逆变器中的电流流动还可以包括切断受影响的逆变器中的其它开关元件。响应于检测到EPS装置的电力中断而阻止受影响的逆变器内的电流流动还可以包括切断每个逆变器中的每个开关元件。当在每一相中流动的电流低于预定义的阈值电流值时,可以施加负或零栅极-源极电压。当在每一相中流动的电流低于预定义的阈值电流值时,开关可以打开。启用阻断模式可以包括:当在每一相中流动的电流低于预定义的阈值本文档来自技高网
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电动转向的控制

【技术保护点】
一种控制电动助力转向(EPS)系统的方法,该系统包括一个或多个逆变器桥,每个逆变器桥连接到被配置为向车辆转向提供电力辅助的多相马达,其中每个逆变器包括多个开关元件,每个开关元件与马达的一相相关联,该方法包括:响应于检测到影响所述逆变器桥中的一个或多个逆变器桥中的电流流动的预定义事件,通过将栅极‑源极电压施加到一个或多个受影响的逆变器桥的开关元件中的一个或多个来阻止在所述一个或多个受影响的逆变器中的电流流动。

【技术特征摘要】
2016.12.05 GB 1620650.01.一种控制电动助力转向(EPS)系统的方法,该系统包括一个或多个逆变器桥,每个逆变器桥连接到被配置为向车辆转向提供电力辅助的多相马达,其中每个逆变器包括多个开关元件,每个开关元件与马达的一相相关联,该方法包括:响应于检测到影响所述逆变器桥中的一个或多个逆变器桥中的电流流动的预定义事件,通过将栅极-源极电压施加到一个或多个受影响的逆变器桥的开关元件中的一个或多个来阻止在所述一个或多个受影响的逆变器中的电流流动。2.如权利要求1所述的方法,其中检测预定义事件包括检测逆变器桥内的所述开关元件之一处或所述开关元件之一内部的故障事件。3.如权利要求1所述的方法,其中检测预定义事件包括检测EPS装置的电力中断。4.如权利要求1所述的方法,其中开关元件被配置为在反向偏置超过反向导通阈值电压时在关断状态下导通,并且其中施加栅极-源极电压包括施加负栅极-源极电压,以控制处于关断状态的开关元件的反向导通阈值电压。5.如权利要求1所述的方法,其中施加栅极-源极电压还包括使用栅极驱动器施加栅极-源极电压。6.如权利要求5所述的方法,其中施加栅极-源极电压还包括:(i)打开开关,从而断开栅极驱动器使其无法驱动开关元件,并使用由马达生成的相电压来施加栅极-源极电压;或者(ii)打开开关并使用栅极驱动器施加栅极-源极电压。7.如权利要求6所述的方法,其中在(i)中,打开开关还包括允许栅极电压跟随漏极电压。8.如权利要求2所述的方法,还包括确定开关元件两端的反向偏置,并且控制处于关断状态的反向导通阈值电压大于施加在开关元件两端的反向偏置,以阻止电流流动。9.如权利要求2所述的方法,其中响应于检测到受影响的逆变器桥内所述开关元件之一处或所述开关元件之一内部的故障事件而阻止受影响的逆变器中的电流流动还包括切断受影响的逆变器中的其它开关元件。10.如权利要求3所述的方法,其中响应于检测到EPS装置的电力中断而阻止受影响的逆变器内的电流流动还包括切断每个逆变器中的每个开关元件。11.如权利要求1所述的方法,其中施加栅极-源极电压还包括当在每一相中流动的电流低于预定义的阈值电流值时施加栅极-源极电压。12.如权利要求1所述的方法,其中检测故障事件包括监视以下中的一个或多个:所述/每个开关元件的源极-漏极电压;所述/每个开关元件内的电流方向;马达的相的电流或电压;以及该方法还包括将这些确定的参数中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员:T·特尔蒂C·马恩德拉拉贾赫M·库达诺斯基N·莱斯
申请(专利权)人:TRW有限公司
类型:发明
国别省市:英国,GB

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