电动机控制装置以及制动控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电动机控制装置以及由其驱动的制动控制装置，即使负载大，也能够根据中性点电位，高精度地推定转子位置。电动机控制装置(3)具备：三相同步电动机(4)，其具备三相绕组；逆变器(31)，其与三相绕组连接；控制部(6)，其根据三相同步电动机的转子位置来控制逆变器；旋转位置推定单元(2)，其根据三相绕组的中性点电位(Vn)，推定转子位置(θd)，其中，旋转位置推定单元根据转子位置的已推定值和向三相绕组的电压施加状态，选择性地使用中性点电位的多个检测值中的一个或多个来推定转子位置。

Motor control device and brake control device

【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制动控制装置
本专利技术涉及电动机控制装置、以及由其驱动的制动控制装置。
技术介绍
在汽车等使用的制动控制装置中，使用了作为小型/高效的三相同步电动机的永磁铁同步电动机。在永磁铁同步电动机中，一般通过霍尔IC等磁检测元件检测具备磁铁的转子的旋转位置，根据其检测结果，顺序地励磁定子侧的电枢线圈而使转子旋转。另外，通过使用作为精密的旋转位置检测器的解析器(resolver)、编码器、GMR传感器(GMR：巨磁阻效应(GiantMagnetoResistivityeffect))等，能够实现正弦波电流的驱动，谋求降低转矩脉动等振动、噪声。如果旋转位置检测器故障，则三相同步电动机马上变得无法旋转。这在对旋转位置检测器使用霍尔IC以外的解析器、编码器、GMR传感器的情况下也同样。这样，旋转位置检测器的故障特别成为在作为重要安全部件的制动控制装置中制动助力停止而车辆的制动力降低并异常驾驶的原因。对此，已知专利文献1记载的现有技术。在专利文献1记载的技术中，在旋转位置检测器故障时，作为旋转位置检测器的替代，而使用根据通过转子磁通感应的感应电压和电流来推定位置的旋转位置推定单元。由此，在旋转位置检测器故障时，也能够稳定地驱动三相同步电动机。但是，在三相同步电动机的旋转速度低时，感应电压被噪声掩盖，因此该旋转位置推定单元难以低速地推定转子的位置。特别是在通过三相同步电动机提升驾驶员的脚踏力的制动控制装置中，为了紧固卡钳(キャリパ)而使用的三相同步电动机在旋转速度为零速、或零速附近的低速下被使用，因此通过专利文献1的技术无法推定转子的位置。在此，可以考虑不管基于感应电压的旋转位置推定单元如何，而冗余地设置多个旋转位置检测器即可。但是，在制动控制装置中，由于安装空间、成本的限制，难以增加硬件系统的旋转位置检测器的个数。因此，作为以与旋转位置检测器故障之前同等的精度检测零速和低速下的转子位置的旋转位置推定单元，已知专利文献2～4记载的现有技术。在专利文献2记载的技术中，向永磁铁同步电动机通电高频电流，根据这时产生的电流高次谐波和永磁铁同步电动机的数学公式模型，检测转子位置。在该技术中，通过使用由于永磁铁同步电动机的转子的凸极性而产生的电流高次谐波，能够检测位置。在专利文献3记载的技术中，以选择永磁铁同步电动机的三相定子绕组中的二相而通电的120度通电方式为基础，根据非通电相产生的电动势(不是伴随着速度的电动势，而是因电感的不平衡造成的电动势)，检测转子的位置。在该技术中，利用根据位置而产生的电动势，因此即使是完全停止的状态，也能够取得位置信息。在专利文献4和专利文献5记载的技术中，检测三相定子绕组的连接点的电位即“中性点电位”，取得位置信息。这时，与逆变器(inverter)的PWM(脉冲宽度调制)波同步地检测出中性点电位，由此与专利文献3的技术同样，能够检测出因电感的不平衡造成的电动势，其结果是能够得到转子的位置信息。进而，在专利文献4和专利文献5的技术中，能够将驱动波形设为理想的正弦波电流。在专利文献2～5的技术中，作为无旋转位置传感器控制的课题之一即电动机的转速为低速时的位置检测单元，专利文献4和专利文献5的技术是有用的。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2010-022196号公报专利文献2：日本特开平7-245981号公报专利文献3：日本特开2009-189176号公报专利文献4：日本特开2010-74898号公报专利文献5：国际公开第2012/157039号
技术实现思路
专利技术要解决的问题专利文献1记载的技术在旋转位置检测器故障时，使用根据由于电动机的旋转而感应的感应电压推定位置的软件系统的旋转位置推定单元，来代替硬件系统的旋转位置检测器，由此能够实现电动控制型制动装置、电动动力转向所要求的持续驱动，但难以在电动控制型制动装置、电动动力转向中频繁使用的三相同步电动机的动作区域中进行位置推定。另外，在专利文献2～4的技术中，能够以与故障前同等的精度检测零速和低速下的旋转位置精度，但存在以下这样的问题。在专利文献2的技术中，永磁铁同步电动机的转子构造必须为凸极性。对于没有凸极性、少的构造，位置检测灵敏度会降低，难以进行位置推定。另外，为了高灵敏度地进行检测，必须增加施加的高频分量、或降低频率。其结果是造成旋转脉动、振动/噪声的增大、永磁铁同步电动机的高次谐波损失的增大。在专利文献3的技术中，观测三相绕组的非通电相所产生的电动势，因此能够进行永磁铁同步电动机从停止状态开始的驱动，但驱动电流波形成为120度通电(矩形波)。本来永磁铁同步电动机在通过正弦波状的电流驱动的情况下，在抑制旋转不均、抑制高次谐波损失方面是有利的，但在专利文献3的技术中难以进行正弦波驱动。在专利文献4和专利文献5的技术中，检测三相定子绕组的连接点的电位即“中性点电位”，得到位置信息。通过与从逆变器向电动机施加的脉冲电压同步地检测该中性点电位，能够得到依存于转子位置的电位变化。另外，作为向电动机的施加电压，通过基于普通的正弦波调制得到的PWM(脉冲宽度调制)，也能够得到位置信息。但是，在专利文献4和专利文献5的技术中，存在以下详细说明的问题。图1表示专利文献4和专利文献5的技术的PWM波形和中性点电位波形。对三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*和三角波载波进行比较，使得产生PWM脉冲波形PVu、PVv、PVw。三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*为正弦波状的波形，但在低速驱动时，能够看作为比三角波载波充分低的频率，因此如果捕捉某瞬间，则实质上如图1那样能够看作为直流。作为PWM脉冲波的PVu、PVv、PVw分别在不同的定时重复进行开/关。图中的电压向量附加了V(0，0，1)那样的名称，而这些脚标(0，0，1)分别表示U、V、W相的开关状态。即，V(0，0，1)表示U相PVu＝0、V相PVv＝0、W相PVw＝1。在此，V(0，0，0)以及V(1，1，1)是向电动机的施加电压为零的零向量。如这些波形所示那样，普通的PWM波在第一零向量V(0，0，0)和第二零向量V(1，1，1)之间，产生2种电压向量V(0，0，1)和V(1，0，1)。即，以电压向量推移的模式“V(0，0，0)→V(0，0，1)→V(1，0，1)→V(1，1，1)→V(1，0，1)→V(0，0，1)→V(0，0，0)”为一个周期，重复该模式。在三相电压指令Vu*、Vv*、Vw*的大小关系不变的期间，使用相同的在零向量之间使用的电压向量。在施加零向量以外的电压时，中性点电位产生与转子位置对应的电动势。利用它，在专利文献4的技术中推定转子位置。但是，在将利用了零速、极低速下的中性点电位的无旋转位置传感器控制适用于驱动制动控制装置的电动机控制装置的情况下，存在实用上的问题。作为一个例子，说明从电动机经由旋转直线运动机构直接紧固卡钳而得到制动力的制动控制装置(电动盘式制动器)。图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动机控制装置，具备：/n三相同步电动机，其具备三相绕组；/n逆变器，其与上述三相绕组连接；/n控制部，其根据上述三相同步电动机的转子位置，控制上述逆变器；以及/n旋转位置推定单元，其根据上述三相绕组的中性点电位，推定上述转子位置，该电动机控制装置的特征在于，/n上述旋转位置推定单元根据上述转子位置的已推定值和向上述三相绕组的电压施加状态，选择性地使用上述中性点电位的多个检测值中的一个或多个，推定上述转子位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171031 JP 2017-2101301.一种电动机控制装置，具备：
三相同步电动机，其具备三相绕组；
逆变器，其与上述三相绕组连接；
控制部，其根据上述三相同步电动机的转子位置，控制上述逆变器；以及
旋转位置推定单元，其根据上述三相绕组的中性点电位，推定上述转子位置，该电动机控制装置的特征在于，
上述旋转位置推定单元根据上述转子位置的已推定值和向上述三相绕组的电压施加状态，选择性地使用上述中性点电位的多个检测值中的一个或多个，推定上述转子位置。


2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
在多个上述电压施加状态下得到上述中性点电位的多个检测值，
上述旋转位置推定单元使用上述多个上述电压施加状态中的在上述已推定值的附近上述中性点电位比上述转子位置变化更大的电压施加状态下的检测值，推定上述转子位置。


3.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述旋转位置推定单元具备：
多个推定单元，其使用上述中性点电位的多个检测值中的一个或多个，推定上述转子位置；以及
选择单元，其根据上述转子位置的上述已推定值和向上述三相绕组的上述电压施加状态，选择上述多个推定单元的多个推定值中的一个推定值，
上述旋转位置推定单元将通过上述选择单元选择的上述一个推定值作为上述控制部中使用的上述转子位置而输出。


4.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
向上述三相绕组通电q轴电流。


5.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
向上述三相绕组通电d轴电流。


6.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述旋转位置推定单元根据表示上述已推定值和上述电压施加状态与上述中性点电位的关系的数据，选择性地使用上述中性点电位的上述多个检测值中的一个或多个。


7.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述控制部在上述三相同步电动机的旋转速度比预定值小时，根据通过上述旋转位置推定单元推定的上述转子位置来控制上述逆变器。


8.根据权利要求7所述的电动机控制装置，其特征在于，
该电动机控制装置还具备：位置推定单元，其根据上述三相绕组的感应电压和电流，推定上述转子位置，
上述控制部在上述三相同步电动机的旋转速度为上述预定值以上时，根据通过上述位置推定单元推定的上述转子位置控制上述逆变器。


9.根据权利要求8所述的电动机控制装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：原崇文，安岛俊幸，青柳滋久，太田裕幸，松原谦一郎，
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