马达控制装置以及搭载有该马达控制装置的电动助力转向装置制造方法及图纸

本发明专利技术的技术问题在于，提供一种应对作为车辆的电源管理而将输入电流抑制为规定值以下、并且如电动助力转向装置那样维持针对方向盘操作量的响应性优良的操舵感的、实现高输出的驱动的马达控制装置。本发明专利技术的马达控制装置的特征在于，具备逆变器(2)，该逆变器(2)根据马达的转子相位，将来自直流电压电源(3)的直流输入电流(I0)变换成交流电流并输出，所述马达控制装置保持转矩电流(Iq)，并且在向所述逆变器(2)的输入电流(I0)不超过规定的上限值的范围内，由磁场削弱电流指令运算部(20)运算最大的磁场削弱电流(Id)，并使该最大的磁场削弱电流(Id)通过。

Motor control device and electric power steering gear carrying the motor control device

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】马达控制装置以及搭载有该马达控制装置的电动助力转向装置
本专利技术涉及一种将电池、电容器等的直流电力作为输入而输出交流电力的马达控制装置以及搭载有该马达控制装置的电动助力转向装置。
技术介绍
在使用逆变器等电力变换装置来控制马达的马达控制装置中，通过调节转矩电流来控制马达的转矩。另外，在马达的转速高的区域中，通过从马达产生的反电动势能够驱动的最大转速是确定的。此时，作为使马达的磁场磁通减弱的电流，流过磁场削弱电流，从而将反电动势抑制得较小，能够将马达驱动至比最大转速高的转速。这些转矩电流和磁场削弱电流利用交流马达的矢量控制理论来分别控制。在这里，关于磁场削弱电流，根据作为马达的特性值的马达常数来确定限制值，其详细内容在非专利文献1中有记载。另外，在控制车辆的方向的车轮的操舵机构中，根据司机的方向盘操作并通过马达控制装置得到使转舵操作变得容易的操舵力的是电动助力转向装置。下面叙述该电动助力转向装置的使用状况和马达的举动。在车辆的直行行驶中，几乎没有转舵操作的必要性，所需的马达的转矩较小就行。与此相对地，将在车辆停车时进行转舵那样的静态操舵作为例子来考虑。此时，针对施加到车轮的载荷，需要进行转舵操作，马达需要大转矩。另外，由于车轮的转舵方向大，所以，方向盘的操作量增加。针对该操作量，为了使司机感到响应性优良的操舵感，马达高速旋转。在以上的例子中可以看到，在要求由电动助力转向装置实施的转舵操作的条件下，马达必须实现兼顾大转矩和高速旋转、并且不对司机的操舵造成不适感的控制。特别是，为了进行高速旋转，积极地使用使磁场削弱电流流过的控制。专利文献1所记载的以往例子1示出了如下技术问题：马达的控制电压为从理想的正弦波变形而成的矩形波，成为作为损害操舵感的原因的转矩波纹的产生原因。作为该解决手段，公开了为了限制转矩电流和磁场削弱电流而限制电流指令值的方法、特别是转矩电流的限制方法。专利文献2所记载的以往例子2将由无益的磁场削弱电流产生的发热作为技术问题，叙述了与直流电压相应的磁场削弱电流的限制方法。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005－119417号公报专利文献2：日本特开2013－074648号公报非专利文献非专利文献1：森本茂雄、上野智広、武田洋次，“埋込磁石構造PMモータの広範囲可変速制御”，電気学会論文誌D114巻6号，1994年
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题但是，电动助力转向装置等搭载于车辆的装置被从车辆的直流电源供给电力。如果将电源电压假定为12V，则直流电源有12V电池、或者从混合动力电动汽车等的超12V的高电压电池降压到12V的DC/DC变换器等。下面，以12V电池为例进行说明。电动助力转向装置在静态操舵等中被从电池输入大电流。在被从车辆电池输出大电流的条件下，存在产生由布线电阻引起的压降、由电池的内部电阻引起的压降的问题。因此，作为车辆，需要进行限制输入到装置的电流的电源管理。然而，在专利文献1、2所记载的电力变换装置中，均未考虑将装置的输入电流限制为规定值以下的方法。因此，作为车辆的电源管理方法、即限制连接到直流电源的装置的输入电流的方法，提出将输入到各装置的直流电流抑制为规定值以下的方法，这是本专利技术的目的。解决技术问题的技术手段本专利技术的马达控制装置的特征在于，在电力变换装置的直流输入电流不超过规定的上限值的范围内，使最大的磁场削弱电流通过。作为这样的马达控制装置的实施例，其特征在于，根据直流电源电压和基于转矩指令值的转矩电流来计算磁场削弱电流，以进行跟随的方式对电流进行控制，使得电力变换装置的直流输入电流为规定的上限值以下。专利技术效果根据本专利技术，能够将电力变换装置的直流输入电流控制为期望的限制值以下，使马达的转矩电流和磁场削弱电流通过直至该限制值以下的最大输出为止，从而能够一边维持转矩一边使马达高速旋转而进行高输出的驱动。另外，由此，能够提供一种如电动助力转向装置那样维持针对方向盘操作量的响应性优良的操舵感、并且实现高输出的驱动的马达控制装置。附图说明图1是与马达控制装置相关的实施例的整体结构图。图2是本专利技术中的相对于Iq的Id的电流轨迹的特性。图3是与电动助力转向装置相关的实施例的结构图。图4是与2逆变器结构相关的实施例的结构图。具体实施方式下面，参照附图，说明本专利技术的电力变换装置的实施方式。此外，在各图中，针对同一要素，记同一符号，省略重复的说明。实施例1图1是本实施例的马达控制装置的整体结构图。将由桥式电路构成的逆变器2连接到马达1。逆变器2的桥式电路由IGBT、MOSFET等开关器件构成。将从控制单元5输出的开关信号输入到逆变器2。逆变器2根据该开关信号进行驱动，控制马达1。将直流电压电源3连接到逆变器2的直流侧P端子以及N端子。将直流电流检测单元4连接到逆变器2与直流电压电源3之间。直流电流检测单元4检测直流输入电流I0。将所检测到的直流输入电流I0输入到控制单元5。马达1是交流电动机，例如是永磁铁同步马达或者感应马达。直流电压电源3一般来说是电池，但在混合动力电动汽车、电动汽车的情况下，也可以连接从直流降压到直流的DC/DC变换器。本实施例的马达控制装置使用未图示的电流传感器，检测从逆变器2输出到马达1的三相电流。将所检测到的三相电流检测值Iuc、IVc、Iwc输入到控制单元5。作为电流传感器，能够使用利用霍尔效应的CT等电流传感器。或者，也可以结合驱动逆变器2的开关的动作定时，根据由直流电流检测单元4检测到的直流的瞬时电流，求出输入到马达1的三相电流。另外，本实施例的马达控制装置具备检测马达1的转子相位的未图示的位置传感器。将该位置传感器检测到的位置检测值输入到控制单元5。作为位置传感器，是分相器、编码器、GMR传感器、霍尔IC等能够检测转子的角度位置的装置即可。或者，也可以使用根据马达的三相电流、三相电压推测转子相位的无位置传感器控制的输出。控制单元5具备转矩电流指令运算部10、矢量控制指令运算部11、dq/三相变换部12、PWM运算部13、相位运算部14、速度运算部15、三相/dq变换部16、磁场削弱电流指令运算部20。控制单元5构成为包括微型计算机等的运算功能以及逆变器2的驱动所需的驱动器电路等。控制单元5根据运算出的开关信号来驱动逆变器2，控制马达1。相位运算部14根据作为来自检测马达的转子相位的位置传感器的输出的位置检测值，运算转子相位θdc并输出。速度运算部15根据转子相位的变化量而得到马达的速度。具体来说，通过对转子相位θdc进行微分运算，从而得到角速度ω1。dq/三相变换部12以及三相/dq变换部16对作为旋转坐标系的d－q轴与作为固定坐标系的三相的u－v－w坐标系进行相互变换。具体来说，使用(1)式和(2)式所示的dq/αβ坐标变换和αβ/三相变换，根据马达的转子相位θdc，对直流量的d－q轴电压与交流量的三相电压进行相互变换。此外，关于(1)式和(2)式，作为dq/三相变换部12的例子，用电压来表述，但在三相/dq变换部16的情况下，将电压置换成电流并进行逆变换即可。另外，在坐标变换中，存在绝对变换和相对变换的区分，但在本说明中，全部按相对变换来处理，马达的常数等也全部设为基于相对变换的值。此外，表示指令值的星号(＊)在下面的式子中省略。[本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种马达控制装置，其具备逆变器，该逆变器根据马达的转子相位，将来自直流电压电源的直流输入电流变换成交流电流并输出，所述马达控制装置的特征在于，在向所述逆变器的输入电流不超过规定的上限值的范围内，使最大的磁场削弱电流通过。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.03 JP 2015-1340301.一种马达控制装置，其具备逆变器，该逆变器根据马达的转子相位，将来自直流电压电源的直流输入电流变换成交流电流并输出，所述马达控制装置的特征在于，在向所述逆变器的输入电流不超过规定的上限值的范围内，使最大的磁场削弱电流通过。2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，使所述磁场削弱电流通过，以使得所述直流输入电流的上限值与由所述马达消耗的电流之差变小。3.根据权利要求2所述的马达控制装置，其特征在于，所述马达的电流的上限值根据规定的上限值以及所述直流电压电源的输出电压来求出。4.根据权利要求2所述的马达控制装置，其特征在于，由所述马达消耗的电流根据所述马达的转矩电流以及转速来求出。5.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，所述逆变器设置有多个，在分别输入到多个所述逆变器的直流输入电流不超过针对各个逆变器分别设定的规定的上限值的范围内，使最大的磁场削弱电流通过。6.一种电动助力转向装置，其特征在于，具备：权利要求1所述的马达控制装置；转舵机构，其伴随着方向盘的操舵操作量而进行转舵；以及所述马达，其对所述转舵机构赋予操舵力。7.根据权利要求6所述的电动助力转向装置，其特征在于，根据操舵状态，可变地控制所述直流输入电流。8.根据权利要求7所述的电动助力转向装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：青柳滋久，安岛俊幸，加岛督己，太田裕幸，
申请(专利权)人：日立汽车系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP