电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置和车辆制造方法及图纸

技术编号:20290969 阅读:29 留言:0更新日期:2019-02-10 21:02
本发明专利技术提供一种电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置和车辆,该电动机控制装置在通过双系统的驱动控制系统来对具有双系统绕组的电动机进行驱动控制的情况下,即使在某一个驱动控制系统中发生了异常(包括故障)的场合,通过另一个正常的驱动控制系统的驱动信号来导通(ON)一个共同使用的反接保护FET,也能够实现小型化和降低成本。本发明专利技术的电动机控制装置具备微控制器单元(MCU)、双系统的逆变器和一个反接保护FET,MCU对具有双系统电动机绕组的电动机进行控制,双系统的逆变器分别经由双系统的栅极驱动单元来驱动双系统电动机绕组,反接保护FET被连接在双系统的逆变器与供电电源之间,根据来自双系统的栅极驱动单元的栅极驱动信号的逻辑或,来导通或关断(ON/OFF)反接保护FET。

Motor control device and electric power steering device and vehicle equipped with the motor control device

The invention provides a motor control device and an electric power steering device and a vehicle equipped with the motor control device. The motor control device drives a motor with two system windings through a dual system drive control system, even when an abnormal (including a fault) occurs in one drive control system, and passes through another. A normal drive signal of the drive control system to turn on (ON) a common reverse protection FET can also achieve miniaturization and reduce costs. The motor control device of the invention has a microcontroller unit (MCU), a dual-system inverter and a reverse protection FET. The MCU controls the motor with dual-system motor windings. The dual-system inverters drive the dual-system motor windings through the dual-system grid drive unit respectively. The reverse protection FET is connected between the dual-system inverters and the power supply. The ON/OFF protection FET is turned on or off according to the logic or the gate driving signal from the dual system gate driving unit.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置和车辆
本专利技术涉及一种电动机控制装置以及搭载了该电动机控制装置的电动助力转向装置和车辆,该电动机控制装置在通过“通过一个共同使用的反接保护FET(反接保护场效应晶体管)被连接到供电电源”的双系统的驱动控制系统(MCU(MicroControllerUnit,微控制器单元)、CPU(CentralProcessingUnit,中央处理单元)、MPU(MicroProcessorUnit,微处理器单元)、微型计算机等)来对具有双系统绕组的电动机进行驱动控制的情况下,即使在一方的驱动控制系统中发生了异常(包括故障)的场合,通过另一方的正常的驱动控制系统的驱动信号来维持反接保护FET的导通(ON)状态,也能够实现小型化和降低成本。
技术介绍
搭载了电动机控制装置,并且,利用电动机的旋转力将转向辅助力(辅助力)赋予给车辆的转向机构的电动助力转向装置(EPS)将电动机的驱动力经由减速装置由诸如齿轮或皮带之类的传送机构,向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确地产生转向辅助力的扭矩,这样的现有的电动助力转向装置进行电动机电流的反馈控制。反馈控制通过调整电动机外加电压,以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值之间的差变小,一般来说,通过调整PWM(脉冲宽度调制)控制的占空比(dutyratio)来进行电动机外加电压的调整。参照图1对电动助力转向装置(EPS)的一般结构进行说明。如图1所示,转向盘(方向盘)1的柱轴(转向轴或方向盘轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿轮齿条机构5、转向横拉杆6a和6b,再通过轮毂单元7a和7b,与转向车轮8L和8R连接。另外,在柱轴2上设有用于检测出转向盘1的转向扭矩Th的扭矩传感器10,对转向盘1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。作为电源的电池13对用于控制电动助力转向装置的控制单元(ECU(ElectronicControlUnit,电子控制单元))30进行供电,并且,经过点火开关11,点火信号被输入到控制单元30。控制单元30基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Th和由车速传感器12检测出的车速Vel,进行辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算,通过对运算出的电流指令值实施补偿等后而得到的电压控制值Vref来控制供应给电动机20的电流。此外,转向角传感器14不是必须的,也可以不设置转向角传感器14。还有,也可以从与电动机20相连接的旋转传感器处获得转向角。另外,用于收发车辆的各种信息的CAN(ControllerAreaNetwork,控制器局域网络)40被连接到控制单元30,车速Vel也能够从CAN40处获得。此外,用于收发CAN40以外的通信、模拟/数字信号、电波等的非CAN41也可以被连接到控制单元30。在这样的电动助力转向装置中,尽管控制单元30主要由MCU(也包含CPU、MCU等)的控制单元来构成,但在该控制单元中由程序执行的一般功能,如图2所示。参照图2对控制单元30的功能和动作进行说明。如图2所示,来自扭矩传感器10的转向扭矩Th和来自车速传感器12的车速Vel被输入到电流指令值运算单元31中。电流指令值运算单元31基于转向扭矩Th以及车速Vel并使用辅助图(assistmap)等来运算出电流指令值Iref1。运算出的电流指令值Iref1在加法单元32A与来自用于改善特性的补偿单元34的补偿信号CM相加,相加后得到的电流指令值Iref2在电流限制单元33中被限制了最大值,被限制了最大值的电流指令值Irefm被输入到减法单元32B中以便在减法单元32B中对其和电动机电流检测值Im进行减法运算。PI控制单元35对在减法单元32B中得到的减法结果ΔI(=Irefm-Im)进行PI(比例积分)控制,经过PI控制后得到的电压控制值Vref与调制信号(载波)CF一起被输入到PWM控制单元36中以便运算出占空比,通过已经运算出占空比的PWM信号并且经过逆变器37来对电动机20进行PWM驱动。电动机电流检测器38检测出电动机20的电动机电流值Im,由电动机电流检测器38检测出的电动机电流值Im被反馈输入到减法单元32B中。另外,补偿单元34先在加法单元344将检测出或估计出的自对准扭矩(SAT)343与惯性补偿值342相加,然后在加法单元345将在加法单元344中得到的加法结果与收敛性控制值341相加,最后将在加法单元345中得到的加法结果作为补偿信号CM输入到加法单元32A以便改善电流指令值Iref1的特性。在电动机20为三相无刷电动机的情况下,PWM控制单元36以及逆变器37的详细结构例如为图3所示那样的结构。PWM控制单元36由占空比运算单元36A和栅极驱动单元36B来构成,其中,占空比运算单元36A基于电压控制值Vref并按照所规定的式子来运算出三个相的PWM占空比值D1~D6;栅极驱动单元36B通过PWM占空比值D1~D6对作为驱动元件的FET的栅极进行驱动,并且,进行死区时间的补偿并进行导通或关断(ON/OFF)。调制信号(载波)CF被输入到占空比运算单元36A中,占空比运算单元36A与调制信号CF同步后,运算出PWM占空比值D1~D6。另外,逆变器37由FET的三相电桥来构成,其通过按照PWM占空比值D1~D6来导通或关断各个FET,以便对电动机20进行驱动。此外,用于在辅助控制停止时等为了安全而切断电流供应的电动机释放开关23被插入在逆变器37与电动机20之间。电动机释放开关23由被插入到各个相的带有寄生二极管的FET来构成。近年来,由于要求实现转向系统的冗余化,所以辅助控制用的电动机也使用具有多系统电动机绕组的电动机。例如,图4示出了星形接线的三相电动机。如图4所示,一个系统由U相绕组UW1、V相绕组VW1以及W相绕组WW1来构成,另一个系统由U相绕组UW2、V相绕组VW2以及W相绕组WW2来构成。通过向绕组UW1~WW1或绕组UW2~WW2施加三相电流,来驱动电动机。还有,图5示出了三角形接线的三相电动机。如图5所示,一个系统由U相绕组UW1、V相绕组VW1以及W相绕组WW1来构成,另一个系统由U相绕组UW2、V相绕组VW2以及W相绕组WW2来构成。通过向绕组UW1~WW1或绕组UW2~WW2施加三相电流来驱动电动机。通过例如图6所示那样的双系统的驱动控制系统(MCU、微型计算机等),来对这样的具有多系统电动机绕组(双系统绕组)的电动机120进行驱动控制。也就是说,MCU100进行总体控制,逆变器121A经由电动机释放开关122A对具有双系统电动机绕组的电动机120的第1系统绕组#1进行驱动控制,逆变器121B经由电动机释放开关122B对第2系统绕组#2进行驱动控制。MCU100经由栅极驱动单元130对逆变器121A的FET1A~FET6A进行导通或关断(ON/OFF)控制,经由栅极驱动单元140对逆变器121B的FET1B~FET6B进行导通或关断(ON/OFF)控制。还有,电池150对逆变器121A进行供电,并且,电池150还对逆变器121B进行供电。在这样的双系统控制的电动助力转向装置中,例如,如日本专利第4998836号公报(专利文献1)中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动机控制装置,其特征在于:具备微控制器单元(MCU)、双系统的逆变器和一个反接保护FET(反接保护场效应晶体管),所述MCU对具有双系统电动机绕组的电动机进行控制,所述双系统的逆变器分别经由双系统的栅极驱动单元来驱动所述双系统电动机绕组,所述反接保护FET被连接在所述双系统的逆变器与供电电源之间,根据来自所述双系统的栅极驱动单元的栅极驱动信号的逻辑或,来导通或关断(ON/OFF)所述反接保护FET。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 JP 2016-113710;2016.06.07 JP 2016-113711.一种电动机控制装置,其特征在于:具备微控制器单元(MCU)、双系统的逆变器和一个反接保护FET(反接保护场效应晶体管),所述MCU对具有双系统电动机绕组的电动机进行控制,所述双系统的逆变器分别经由双系统的栅极驱动单元来驱动所述双系统电动机绕组,所述反接保护FET被连接在所述双系统的逆变器与供电电源之间,根据来自所述双系统的栅极驱动单元的栅极驱动信号的逻辑或,来导通或关断(ON/OFF)所述反接保护FET。2.根据权利要求1所述的电动机控制装置,其特征在于:所述双系统的栅极驱动单元分别由栅极驱动电路和升压电源来构成,所述栅极驱动电路输出用于驱动所述双系统的逆变器的FET和所述反接保护FET的栅极驱动信号,所述升压电源将电压供应给所述栅极驱动电路。3.根据权利要求1或2所述的电动机控制装置,其特征在于:反接保护FET驱动指令被输入到所述双系统的栅极驱动单元中,所述双系统的栅极驱动单元分别基于所述反接保护FET驱动指令,来输出所述栅极驱动信号。4.根据权利要求3所述的电动机控制装置,其特征在于:所述反接保护FET驱动指令被从系统电源输入到所述双系统的栅极驱动单元,所述双系统的栅极驱动单元分别基于所述反接保护FET驱动指令,来输出所述栅极驱动信号。5.根据权利要求3所述的电动机控制装置,其特征在于:所述反接保护FET驱动指令被从所述MCU输入到所述双系统的栅极驱动单元,所述双系统的栅极驱动单元分别基于所述反接保护FET驱动指令,来输出所述栅极驱动信号。6.根据权利要求3所述的电动机控制装置,其特征在于:第1反接保护FET驱动指令以及第2反接保护FET驱动指令被从系统电源输入到所述双系统的栅极驱动单元,所述双系统的栅极驱动单元分别基于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:瓜生恭正熊谷绅
申请(专利权)人:日本精工株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1