电动驱动装置及电动助力转向装置制造方法及图纸

本发明专利技术的电动驱动装置由电动机(2)和驱动该电动机的控制单元(1)构成，电动机(2)具有独立于单一的转子(23)的包括2组线圈绕组的定子(20)，控制单元(1)主要由输入各种信息的输入电路(12)、用于驱动电动机(2)的线圈绕组的输出电路、以及基于来自输入电路(12)的信息来运算控制量并将控制信号输出至输出电路的MPU(10a、10b)构成，独立具有2个上述MPU(10a、10b)，其构成为能分别向电动机的绕组提供、停止提供电流，MPU中具有分别内置的CPU(10c、10d)，具有以规定周期为触发信号的触发电路(17)，两CPU构成为根据触发信号来至少同步输出控制指令。

Electric driving device and electric power assisted steering device

The invention of the electric driving device comprises a motor (2) and a control unit for driving the motor (1), a motor (2) is independent of the single rotor stator (23) comprises 2 sets of coil windings (20), the control unit (1) is mainly composed of an input circuit input information (12) for the driving motor (2) of the coil winding output circuit and the input circuit (12) based on the information to control the amount of operations and the control signal output to the output circuit of the MPU (10a, 10b) which has 2 independent of the MPU (10a, 10b), which has the structure respectively to the motor the winding, stop providing current, respectively with the built-in CPU MPU (10c, 10d), with provisions for the trigger circuit cycle trigger signal (17), two CPU according to the trigger signal to at least synchronous output control command.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动驱动装置及电动助力转向装置
本专利技术涉及考虑控制单元的冗余系统并具有多个微处理器(以下称为MPU)的电动驱动装置，特别涉及多个MPU互相协作来对其输出控制量进行控制的电动驱动装置、以及使用了该电动驱动装置的电动助力转向装置。
技术介绍
众所周知，作为以电动机为驱动源来对非驱动对象进行驱动的电动驱动装置，例如存在搭载于车辆上的电动助力转向装置。该电动助力转向装置是如下装置：利用控制单元来对电动机进行驱动，使得电动机产生与车辆的驾驶员施加于方向盘的转向转矩相对应的输出转矩，将该电动机的输出转矩作为辅助转矩而施加于转向轴，以对驾驶员的转向进行辅助。对电动助力转向装置的电动机进行控制的控制单元通常包括三相逆变器电路。三相逆变器电路包括U相、V相及W相的高压侧开关元件、以及U相、V相及W相的低压侧开关元件，按各相将高压侧开关元件与低压侧开关元件串联连接，以构成各相的开关桥臂。而且，各相的开关桥臂的高压侧开关元件与直流电源的高压侧端子相连接，各相的开关桥臂的低压侧开关元件与直流电源的低压侧、即车辆的接地电位部相连接。三相逆变器的各相的输出端子从上述各相的开关桥臂的高压侧开关元件与低压侧开关元件之间的串联连接点引出。另一方面，电动助力转向装置的电动机例如由三相无刷电机构成，设于其定子的三相的定子绕组的各相的输入端子与三相逆变器电路的上述各相的输出端子相连接。像这样的三相电动机通常包括具有由永磁体构成的多个磁极的转子。上述三相逆变器电路的各相的开关桥臂的高压侧开关元件和低压侧开关元件基于规定的模式来进行通断控制，从上述输出端子输出三相功率。电动助力转向装置的电动机利用从三相逆变器电路输出的三相功率来对其定子绕组进行通电，从而产生旋转磁场，以使具有多个磁极的转子旋转，从转子的输出轴产生作为规定辅助转矩的输出转矩。搭载于车辆的电动助力转向装置的情况下，从确保车辆安全的观点来看，要求对故障采取足够的应对措施。另外，电动助力转向装置对电动机的输出转矩的转矩脉动反应敏感，因此，从驾驶的舒适性的观点来看，要求电动机的输出转矩顺畅而不发生脉动。作为现有的电动助力转向装置的示例，存在如下电动助力转向装置：1个电动机具有2组定子绕组，包括具有能对该2组定子绕组独立进行控制的2组逆变器电路的控制单元。该现有的电动助力转向装置中的控制单元具有分别具备中央处理器(CentralProcessingUnit：以下称为CPU)的2个微处理器(MicroProcessingUnit：以下称为MPU)，对这些MPU进行驱动使得其互相协作，以对2组逆变器电路进行控制，构成为当一个逆变器电路发生异常时，仅利用正常工作的另一个逆变器电路来继续对电动机进行驱动，此外，除了控制单元的2组逆变器电路以外，为了防备故障，还具备双重系统的冗余的控制系统(例如，参照专利文献1)。另外，如上所述，电动助力转向装置对电动机的输出转矩的转矩脉动反应敏感，因此，需要提高检测流至电动机定子绕组的电流(以下简称为电动机电流)的电流传感器的电流检测精度，以对电动机电流进行高精度的反馈控制。然而，在三相逆变器电路中，三相中的最大电流所流经的相的低电位侧开关元件的导通时间有时会比电流传感器的电流检测时间要短，存在无法从电流传感器获得足够精度的电流检测值的情况。因此，有时会利用三相的各相的电流之和为“0”这一情况，根据其它2相的电流检测值来对最大电流所流经的相的电流检测值进行推测。然而，若最大电流所流经的相的开关元件进行开关，则该开关所引起的噪声有可能会导致其它2相的电流检测值的精度下降。因此，已经公开有如下技术：当对除最大电流所流经的相以外的其它2个相的电流进行检测时，保持使最大电流所流经的相的高电位侧开关元件维持导通并使低电位侧开关元件维持断开的状态，以减少上述开关所引起的噪声对其它2相的电流检测值的影响(例如，参照专利文献2)。另外，在具有多组定子绕组的交流旋转电机中，在多组定子绕组间存在互感的情况下，由于一个定子绕组的电流会对另一个定子绕组的电流产生影响，因此，各个定子绕组的电流、电压及转矩容易发生振荡。因此，例如公开有如下的现有的电动机控制装置：在交流旋转电机的旋转2轴坐标系上，基于并联连接的多组逆变器的各输出电流的平均值与平均电流指令值之间的偏差来求出平均电压指令值，并基于各逆变器的输出电流之差与差电流指令值之间的偏差来求出差电压指令值，使该旋转2轴坐标系上的平均电压指令值和差电压指令值返回至各定子绕组的电压指令值，基于该电压指令值来对各定子绕组的电压进行控制，从而减小不平衡电流(例如，参照专利文献3)。在该现有的装置中，基于多组逆变器的平均电流值和差电流值来对各绕组的电压进行控制，从而力图防止各绕组间的干扰。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3839358号公报专利文献2：日本专利第5396948号公报专利文献3：日本专利第2614788号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在专利文献1所公开的现有的助力转向装置中，对设于控制单元的2个MPU进行驱动以使其协同工作，来对2组逆变器电路进行控制，但并不清楚如何使控制单元的运算单元的主要部分即2个MPU协同驱动来对2组逆变器电路进行控制。在专利文献1所公开的现有的电动助力转向装置中，假设在沿用公知的控制方法的情况下，不能称为是对2个MPU协同驱动来对2组逆变器电路进行控制的控制方法，而可能因2组逆变器电路的互相干扰等而导致电动机的转矩脉动增大从而引起电动机的旋转力下降。因此，在专利文献1所公开的现有的电动助力转向装置中，由于存在无论电动机的输出轴是否单一都能使电动机的输出轴产生旋转力的2组定子绕组，因此，需要正确地考虑提供给这2组定子绕组的各个电流值、以及各个电流间的相位差来进行控制。特别是由于独立存在2个作为控制单元中的控制量运算的主要部分的MPU，因此，需要用于执行这2个MPU的各自的独立的控制、以及2个MPU间的协同工作的控制的设计。虽然也能使MPU设为1个而通过软件上来形成双重系统，但为了实现即使1系统发生故障也能尽可能继续对电动助力转向装置进行控制这一目的，在仅具备1个MPU的情况下、以及在具备2个MPU的情况下，由于异常时的应对会产生较大的差异，因此，保有多个MPU、特别是2个MPU时安全性较高。但是，在1个封装内由2个核构成的形态的MPU可被看作为2个MPU。在专利文献2所公开的现有的电动助力转向装置中，当对除最大电流所流经的相以外的其它2个相的电流进行检测时，保持使最大电流所流经的相的高电位侧开关元件维持导通并使低电位侧开关元件维持断开的状态，以减少上述开关所引起的噪声对其它2相的电流检测值的影响。然而，在存在2组定子绕组的情况下，除了对一个定子绕组进行控制的控制装置的开关噪声以外，还必须考虑对另一个定子绕组进行控制的控制装置的开关噪声的影响。即，当对一个定子绕组的电流进行检测时，对另一个定子绕组进行控制的控制装置对开关元件的导通、截止进行切换，若成为如上所述的定时设定，则即使在2组定子绕组各自的控制装置中实施如专利文献2所公开的那样的调制方式，也会受到另一个定子绕组的控制装置的开关噪声的影响而导致一个定子绕组的电流检测的精度变差。另外，在专利文献3所公开的电动机控制装置中，如上所述，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动驱动装置，该电动驱动装置包括电动机和对该电动机进行驱动的控制单元，其特征在于，所述电动机具有单一的转子、以及包括独立的2组定子绕组的定子，所述控制单元包括：输入电路，该输入电路输入用于运算的多个信息；独立的2组输出电路，该独立的2组输出电路用于对所述定子绕组进行驱动；以及2组微处理器，该2组微处理器向输出电路输出基于控制量的控制信号，所述控制量基于输入至所述输入电路的信息来进行运算得到，所述2组输出电路构成为至少能向所述电动机的所述2组定子绕组分别提供电流，或者停止电流的提供，所述2组微处理器构成为分别内置有CPU，并能互相在与对方侧的微处理器之间进行通信，并且，构成为至少具有对所述2组输出电路和所述2组定子绕组的异常进行检测的异常检测功能，当检测到一个所述输出电路或一个定子绕组发生异常时，至少利用另一个正常侧的所述输出电路或另一个正常侧的所述定子绕组来继续进行控制，内置于所述2组微处理器的各个CPU基于从触发电路所输出的规定周期的触发信号，来至少将控制指令进行同步并输出至2组所述输出电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电动驱动装置，该电动驱动装置包括电动机和对该电动机进行驱动的控制单元，其特征在于，所述电动机具有单一的转子、以及包括独立的2组定子绕组的定子，所述控制单元包括：输入电路，该输入电路输入用于运算的多个信息；独立的2组输出电路，该独立的2组输出电路用于对所述定子绕组进行驱动；以及2组微处理器，该2组微处理器向输出电路输出基于控制量的控制信号，所述控制量基于输入至所述输入电路的信息来进行运算得到，所述2组输出电路构成为至少能向所述电动机的所述2组定子绕组分别提供电流，或者停止电流的提供，所述2组微处理器构成为分别内置有CPU，并能互相在与对方侧的微处理器之间进行通信，并且，构成为至少具有对所述2组输出电路和所述2组定子绕组的异常进行检测的异常检测功能，当检测到一个所述输出电路或一个定子绕组发生异常时，至少利用另一个正常侧的所述输出电路或另一个正常侧的所述定子绕组来继续进行控制，内置于所述2组微处理器的各个CPU基于从触发电路所输出的规定周期的触发信号，来至少将控制指令进行同步并输出至2组所述输出电路。2.如权利要求1所述的电动驱动装置，其特征在于，以与用于向所述定子绕组提供电流的PWM信号的周期相同的周期来输出所述控制指令。3.如权利要求1或2所述的电动驱动装置，其特征在于，从所述触发电路输出的所述触发信号由单一的时钟信号构成，利用与驱动所述各个CPU的时钟信号不同的时钟信号来生成所述触发信号，或者基于从所述各个CPU中的一个CPU所定期输出的时钟信号来生成所述触发信号。4.如权利要求1至3的任一项所述的电动驱动装置，其特征在于，每隔以从所述触发电路输出的所述触发信号的周期的整数倍来生成的计时器周期，对所述控制指令进行运算并对运算出的该控制指令进行存储。5.如权利要求1至4的任一项所述的电动驱动装置，其特征在于，所述各...

【专利技术属性】
技术研发人员：古川晃，森昭彦，冈田二郎，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP