專利名稱：電動機控制器和電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動機控制器以及一種配備有所述電動機控制器的電動助力轉(zhuǎn) 向設(shè)備。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，使用電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，該電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備用于通過響應駕駛 員施加于方向盤(手柄)上的轉(zhuǎn)向力矩驅(qū)動電動機來向車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)施加轉(zhuǎn)向助力。電 刷電動機在現(xiàn)有技術(shù)中被廣泛地用作電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的電動機。從改進可靠性和耐用 性、減少慣性等方面，現(xiàn)在也使用無刷電動機。為了控制由電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，通常電動機控制器檢測流過電動機的電流，然后 基于要供給至電動機的電流與檢測到的電流之間的差值進行PI控制(比例積分控制)。該 電動機例如是三相無刷電動機。為了檢測兩相或更多相中的電流，為電動機控制器設(shè)置兩 個或三個電流傳感器。此外，由于在d-q軸/三相變換、各種操作等(其細節(jié)在下文描述) 中使用電動機的旋轉(zhuǎn)角，因此設(shè)置有傳感器(例如解析器、霍爾集成電路或類似裝置)以檢 測電動機的旋轉(zhuǎn)角。與本申請的發(fā)明有關(guān)地，在JP-A-9-331693和JP-A-2006-56473中公開了用于不 使用用于電動機的旋轉(zhuǎn)角傳感器或角速度傳感器來估算電動機的旋轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)。此外，在 JP-A-2007-118823和JP-A-2008-37399中公開了用于當電動機的旋轉(zhuǎn)角檢測部中發(fā)生故 障時估算電動機的旋轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題如上文描述的，很多情況下在現(xiàn)有技術(shù)中的電動機控制器中設(shè)置有電動機的旋轉(zhuǎn) 角檢測部。在此情況中，僅當未設(shè)置這種電動機的旋轉(zhuǎn)角檢測部時(或僅當這種電動機的 旋轉(zhuǎn)角檢測部損壞時)可以設(shè)置用于估算電動機的旋轉(zhuǎn)角的部分。然而，由電動機的旋轉(zhuǎn)角檢測部檢測的角度每時每刻都在變化。因此，即使設(shè)置了 電動機的旋轉(zhuǎn)角檢測部，仍有可能認為在控制電動機時檢測角并不總是指示正確的角度。 這是因為產(chǎn)生了由于計算時間、檢測正時的變化、控制正時的變化或類似情況導致的延遲。 因此，取決于由電動機的旋轉(zhuǎn)角檢測部檢測的角度，不能夠獲得具有良好精度的電動機控 制。因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠基于電動機的旋轉(zhuǎn)角的檢測結(jié)果以良好的精 度進行電動機控制的電動機控制器以及一種配備有該電動機控制器的電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備。用于解決問題的方案第一發(fā)明提供了一種用于驅(qū)動無刷電動機的電動機控制器，所述電動機控制器包 括角檢測部，所述角檢測部檢測無刷電動機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角；驅(qū)動控制部，所述驅(qū)動控制 部計算指示用于驅(qū)動無刷電動機的指令電壓水平的指令值；以及電動機驅(qū)動部，所述電動機驅(qū)動部通過使用處于由驅(qū)動控制部計算出的指令值所指示的指令電壓水平的電壓來驅(qū) 動無刷電動機，其中，所述驅(qū)動控制部基于修正檢測角計算指令值，所述修正檢測角通過向 由角檢測部檢測出的角度加上或從該角度上減去檢測偏差量獲得，所述檢測偏差量對應于 從由角檢測部進行角檢測的時間點開始的時間差。 在根據(jù)第一發(fā)明的第二發(fā)明中，驅(qū)動控制部包括d-q軸/三相變換部，所述d-q軸 /三相變換部基于第一修正檢測角將d-q坐標軸上的指令電壓變換為三相指令電壓，所述 第一修正檢測角通過向檢測角加上第一檢測偏差量獲得，所述第一檢測偏差量對應于在由 角檢測部進行角檢測的時間點與通過使用處于由指令值所指示的水平的電壓驅(qū)動無刷電 動機時的時間點之間的時間差。根據(jù)第二或第三發(fā)明的第三發(fā)明提供了 一種電動機控制器，所述電動機控制器還 包括電流檢測部，所述電流檢測部檢測流過無刷電動機的電流，其中，驅(qū)動控制部包括三相 /d-q軸變換部，所述三相/d-q軸變換部基于第二修正檢測角將由電流檢測部檢測出的三 相電流檢測值變換為d-q坐標軸上的電流檢測值，所述第二修正檢測角通過向檢測角加上 或從該檢測角上減去第二檢測偏差量獲得，所述第二檢測偏差量對應于在角檢測部進行角 檢測的時間點與電流檢測部檢測電流時的時間點之間的時間差。第四發(fā)明提供了一種配備有前述第一至第三發(fā)明中任一個所述的電動機控制器 的電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備。本發(fā)明的優(yōu)點根據(jù)第一發(fā)明，指令值基于修正檢測角計算，所述修正檢測角通過向檢測角加上 或從該檢測角上減去檢測偏差量獲得，所述檢測偏差量對應于從由角檢測部進行角檢測的 時間點開始的時間差。因此，可以消除時間上的不一致(例如由于計算時間產(chǎn)生的延遲、檢 測正時與除了角度外的其它檢測值的差異、控制正時的變化或類似情況)的影響，并且能 夠以良好的精度實施電動機控制。根據(jù)第二發(fā)明，所述變換基于第一修正檢測角進行，所述第一修正檢測角通過向 檢測角加上第一檢測偏差量獲得，所述第一檢測偏差量對應于在由角檢測部進行角檢測的 時間點與通過使用處于由指令值所指示的水平的電壓驅(qū)動無刷電動機時的時間點之間的 時間差。因此可以消除時間差(控制正時的變化)的影響，并且能夠以良好的精度實施電 動機控制。根據(jù)第三發(fā)明，所述變換基于第二修正檢測角實現(xiàn)，所述第二修正檢測角通過向 檢測角加上或從該檢測角上減去第二檢測偏差量獲得，所述第二檢測偏差量對應于在由角 檢測部進行角檢測的時間點與由電流檢測部檢測電流時的時間點之間的時間差。因此可以 消除時間差(控制正時的變化)的影響，并且能夠以良好的精度實施電動機控制。根據(jù)第四發(fā)明，電動機可以被高精度地驅(qū)動。因此能夠獲得理想的電動機輸出，以 及也可以提供平順的轉(zhuǎn)向助力。


[圖1]是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的構(gòu)造的方塊圖。[圖2]是示出了根據(jù)上述實施方式的電動機控制器的構(gòu)造的方塊圖。[圖3]是示出了上述實施方式的三相無刷電動機中的AC坐標和d-q坐標的視圖。
[圖4]是示出了在上述實施方式的三相無刷電動機中的轉(zhuǎn)子的檢測角與修正檢 測角之間的關(guān)系的視圖。附圖標記描述10電子控制單元(EOT)13電動機驅(qū)動電路20微型計算機
具體實施例方式下面將參照附圖解釋本發(fā)明的實施方式。<1.電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的總體構(gòu)造〉圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的構(gòu)造以及車輛的相 關(guān)構(gòu)造的示意性方塊圖。圖1中示出的電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備是轉(zhuǎn)向盤柱助力式電動助力轉(zhuǎn)向 設(shè)備，所述電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備配備有無刷電動機1、減速齒輪2、轉(zhuǎn)矩傳感器3、速度傳感器
4、位置傳感器5以及電子控制單元(下文縮寫為“ECU”)10。如圖1中示出的，方向盤(手柄)101固定在轉(zhuǎn)向軸102的一端上，轉(zhuǎn)向軸102的 另一端通過齒條齒輪機構(gòu)103聯(lián)結(jié)到齒條軸104上。齒條軸104的兩端通過由轉(zhuǎn)向拉桿和 轉(zhuǎn)向節(jié)臂構(gòu)成的聯(lián)結(jié)構(gòu)件105分別聯(lián)結(jié)到車輪106上。當駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤101時，轉(zhuǎn)向 軸102轉(zhuǎn)動，以及相應地，齒條軸104往復地運動。車輪106的方向根據(jù)齒條軸104的往復 運動改變。所述電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備執(zhí)行下文說明的轉(zhuǎn)向助力以減輕駕駛員的負擔。轉(zhuǎn)矩傳感 器3檢測通過操作方向盤101施加在轉(zhuǎn)向軸102上的轉(zhuǎn)向力矩T。速度傳感器4檢測車速
5。位置傳感器5檢測無刷電動機1的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動位置P。所述位置傳感器5例如可以由解 析器、霍爾集成電路或類似物構(gòu)成。E⑶10從車載電池100獲得電力源，并且基于轉(zhuǎn)向力矩T、車速S以及轉(zhuǎn)動位置P 驅(qū)動無刷電動機1。無刷電動機1在由ECU 10驅(qū)動時產(chǎn)生轉(zhuǎn)向助力。在無刷電動機1與轉(zhuǎn) 向軸102之間設(shè)置有減速齒輪2。由無刷電動機1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向助力通過所述減速齒輪2施 加以轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向軸102。結(jié)果，轉(zhuǎn)向軸102通過施加在方向盤101上的轉(zhuǎn)向力矩和由無刷電動機1產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)向助力轉(zhuǎn)動。采用這種方式，電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備通過將由無刷電動機1產(chǎn)生的轉(zhuǎn)向助力 施加到車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)上來執(zhí)行轉(zhuǎn)向助力。根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備的特征在于驅(qū)動無刷電動機1的控 制裝置(電動機控制器)。因此，下文將解釋根據(jù)本發(fā)明實施方式的包含在電動助力轉(zhuǎn)向設(shè) 備中的電動機控制器。<2.電動機控制器的總體構(gòu)造〉圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的電動機控制器構(gòu)造的方塊圖。圖2中示出 的電動機控制器通過使用ECU 10來構(gòu)造，該電動機控制器驅(qū)動具有u相、ν相和w相三相繞 組(未示出)的無刷電動機1。E⑶10配備有相位補償器11、微型計算機20、三相/PWM(脈 沖寬度調(diào)制)調(diào)制器12、電動機驅(qū)動電路13以及電流傳感器14。從轉(zhuǎn)矩傳感器3輸出的轉(zhuǎn)向力矩T、從速度傳感器4輸出的車速S、從位置傳感器5輸出的轉(zhuǎn)動位置P被輸入到E⑶10中。相位補償器11對轉(zhuǎn)向力矩T進行位置補償。微 型計算機20起到檢測用于驅(qū)動無刷電動機1的電壓指令值的控制部的作用。微型計算機 20的功能細節(jié)將在后面進行描述。三相/PWM調(diào)制器12以及電動機驅(qū)動電路13由硬件(電路)構(gòu)成，并且起到用于 通過使用處于由微型計算機20檢測出的水平的電壓來驅(qū)動無刷電動機1的電動機驅(qū)動部 的作用。三相/PWM調(diào)制器12接收來自微型計算機20的與占空比對應的電壓信號以產(chǎn)生 具有響應于由微型計算機20檢測的三相電壓水平的占空比的三類PWM信號(圖2中示出 的U、V、W)，并產(chǎn)生具有這種占空比的三類PWM信號。電動機驅(qū)動電路13是包括用作開關(guān) 元件的6個MOS-FET (金屬氧化物半導體場效應晶體管)的PWM電壓型逆變器電路。6個 MOS-FET由三類PWM信號和它們的負信號控制。當通過使用PWM信號控制MOS-FET的導通 狀態(tài)時，三相驅(qū)動電流(U相電流、V相電流以及W相電流)被供給到無刷電動機1。通過這 種方式，電動機驅(qū)動電路13具有多個開關(guān)元件，并且起到將電流供給到無刷電動機1的開 關(guān)電路的作用。電流傳感器14起到用于檢測流過無刷電動機1的電流的電流檢測部的作用。電 流傳感器14例如由電阻器或霍爾元件構(gòu)成，在各相中僅設(shè)置一個電流傳感器14，即在電動 機驅(qū)動電路13與電源之間總共設(shè)置有3個電流傳感器。在圖2示出的實例中，電流傳感器 14設(shè)置在電動機驅(qū)動電路13與電源的負極(GND)之間。但是電流傳感器14也可以設(shè)置在 電動機驅(qū)動電路13與電源的正極之間。由電流傳感器14檢測的三相檢測電流值iu、iv、 iw被輸入到微型計算機20中。當執(zhí)行存儲在內(nèi)置于ECU 10中的存儲器中的程序時，微型計算機20起到指令電 流計算器21、反饋控制器22、d_q軸/三相變換器23、角計算器24以及三相/d_q軸變換器 25的作用。正如下文要討論的那樣，微型計算機20獲得要供給至電動機驅(qū)動電路13的電 壓(下文稱為“指令電壓”)的水平，從而在指示供給無刷電動機1的電流的量的指令電流 值與無刷電動機1的檢測電流值之間的偏差為零。下文將詳細解釋當該微型計算機20操 作時執(zhí)行的相應部分的功能。<3.微型計算機的操作〉作為包括在微型計算機20中的功能元件的角計算器24基于位置傳感器5檢測的 轉(zhuǎn)動位置P計算無刷電動機1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角(下文稱為“角Θ”)。在這種情況下，如圖 3中示出的，當為無刷電動機1設(shè)定了 u軸、ν軸和w軸，并為無刷電動機1的轉(zhuǎn)子6設(shè)定了 d軸和q軸時，u軸和d軸之間的角對應于角θ。三相/d_q軸變換器25基于由電流傳感器14在三相AC坐標軸上檢測的電流值 iu、iv以及由角計算器24計算的角θ通過使用如下方程式(1)和(2)計算d-q坐標軸上 的d軸電流檢測值id和q軸電流檢測值iq
id= V"2χ{iyxsin0c-iuxsin(9c-2^3)} ...(1)
iq=Vr2x{ivxcosGc-iuxcos(ec-2^3)} ...(2)此處，包含在上述方程式⑴和⑵中的角θ c與由角計算器24計算的角θ (下 文用檢測角9a來表示以與其它角區(qū)分)不同。如圖4中示出的，此角0C給定為在與無刷電動機1的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上從檢測角θ a回轉(zhuǎn)預定角度的角度，即在時間 上早于檢測角θ a的角度。下文將詳細解釋計算此角θ c的方法。在此情況下，圖4中示 出的角θb將在后面進行解釋。首先，方程式⑴和(2)之間的關(guān)系表示在同一時間點檢測電流值與檢測角之間 的關(guān)系。然而，由于受到內(nèi)置在微型計算機20中的A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)量的限制，微型計算機20 可以在電流檢測和角檢測二者的使用中使用共用的單個(或一組多個)A/D轉(zhuǎn)換器。在這 種情況下，微型計算機20通常獲取由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的來自電流傳感器14的電流值，然后 獲取由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的來自角計算器24的檢測角ea。因此，在這種情況下，應該與電流 傳感器14中的電流檢測的時間點一致的角計算器24中的角檢測的時間點tc在時間上比 角檢測的真實時間點ta提前。因此，為了從當前時間的檢測角θ a計算在與其存在時間差Tl( = tc ta)的提 前時間點處的角計算器24的檢測角θ c，角θ c可以基于無刷電動機1的轉(zhuǎn)動角速度ω從 時間點tc至時間點ta基本保持勻速的假定由如下的方程式(3)表示θ c = θ a-ΤΙΧ ω ...⑶同樣地，類似的思路即使在電流檢測與角檢測以與上文相反的順序執(zhí)行時也同樣 適用，所述相反的順序即微型計算機2 θ獲取由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的來自角計算器24的檢測 角9a，然后獲取由A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的來自電流傳感器14的電流值。在這種情況下，與圖4 示出的情況不同，應該與電流傳感器14中的電流檢測的時間點一致的角計算器24中的角 檢測的時間點tc’在時間上落后于角檢測的真實時間點ta。因此，為了從當前時間的檢測 角θ a計算在與其存在時間差Tl ( = ta tc’)的落后時間點處的角計算器24的檢測角 eC，角θ c可以基于無刷電動機1的轉(zhuǎn)動角速度ω從時間點ta至時間點tc’基本保持勻 速的假定由下面的方程式(3)，表示θ c = θ a+ΤΙΧ ω... (3)，此處，角速度ω可以通過對角計算器24中的檢測角進行微分得到。例如，還可以 計算在以預定時間提前存入的檢測角的存儲值與檢測角之間的差值，然后可以將對應于計 算值的預定值用作與角速度ω相對應的值。如上所述，三相/d-q軸變換器25向由角計算器24計算的檢測角θ a加上或從該 檢測角θ a上減去檢測偏差量TlX ω，所述檢測偏差量TlX ω對應于角檢測的時間點與電 流傳感器14中的電流檢測的時間點之間的時間差，然后該三相/d-q軸變換器25基于所得 到的修正檢測角θ c將三相AC坐標軸上的由電流傳感器14檢測的電流值iu、iv、iw轉(zhuǎn)化 為d-q坐標軸上的d軸檢測電流id和q軸檢測電流iq。轉(zhuǎn)化后的d軸檢測電流id和轉(zhuǎn)化 后的q軸檢測電流iq被供給至反饋控制器22。指令電流計算器21基于相位補償后的轉(zhuǎn)向力矩T(相位補償器11的輸出信號) 和速度S計算要供給至無刷電動機1的d軸電流(下文稱為“d軸指令電流id*”)以及q 軸電流(下文稱為“q軸指令電流iq*”)。更具體地，指令電流計算器21具有使用車速S 作為參數(shù)的其內(nèi)存儲有轉(zhuǎn)向力矩T與指令電流之間的對應關(guān)系的內(nèi)置表(下文稱為“輔助 圖”)，并且該指令電流計算器21通過參考輔助圖計算指令電流。當轉(zhuǎn)向力矩被設(shè)定為某 個量時，供給至無刷電動機1以產(chǎn)生具有與轉(zhuǎn)向力矩的量相對應的足夠量的轉(zhuǎn)向助力的d 軸指令電流id*和q軸指令電流iq*可以通過使用輔助圖被檢測。檢測到的d軸指令電流id*和檢測到的q軸輔助電流iq*被供給至反饋控制器22。在這種情況下，由指令電流計算器21計算的q軸指令電流iq*是帶符號的電流 值，該符號指示轉(zhuǎn)向助力的方向。例如，當該符號為正時轉(zhuǎn)向助力被施加以向右轉(zhuǎn)動，而當 該符號為負時轉(zhuǎn)向助力被施加以向左轉(zhuǎn)動。此外，通常d軸指令電流id*被設(shè)定為0。反饋控制器22對電流變化實施公知的比例積分控制，從而d軸指令電流id*與d 軸檢測電流id之間的電流變化以及q軸指令電流iq*與q軸檢測電流iq之間的電流變化 分別變?yōu)榱?，并且因此反饋控制?2計算供給至無刷電動機1的d軸電壓(下文稱為“d 軸指令電壓vd”)和q軸電壓(下文稱為“q軸指令電壓vq”)。事實上，通常d軸檢測電流id常常被控制為零，因為該電流不會對產(chǎn)生電動機轉(zhuǎn) 矩起作用。然而，當應用所謂的弱磁控制(磁場弱化控制)時，d軸檢測電流id被受控流動。d-q軸/三相變換器23將由反饋控制器22計算的d軸指令電壓vd和q軸指令電 壓vq轉(zhuǎn)化為三相AC坐標軸上的指令電壓。更具體地，d-q軸/三相變換器23基于d軸指 令電壓vd和q軸指令電壓vq通過使用方程式⑷至(6)計算U相指令電壓Vu、ν相指令 電壓Vv和w相指令電壓Vw
Vu=V~(2/3)x{vdxcos0b-vqxsineb}…⑷
Vv=vr(2/3)x{vdxcos(eb-2^3)-vqxsin(0b-2^3)} ...(5)Vw = -Vu-Vv ·· (6)此處，在上述方程式(4)至(6)中包含的角9 b與由角計算器24計算的檢測角 0a不同。如圖4中示出的，此角θ b給定為在無刷電動機1的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向上以預定角 度到達檢測角θ a的角度，即在時間上晚于檢測角θa的角度。下文將詳細解釋計算該角 θ b的方法。首先，方程式(4)和(5)之間的關(guān)系表示在同一時間點處的指令電壓與檢測角之 間的關(guān)系。在這種情況下，指令電壓指示從三相/PWM調(diào)制器12輸出的P麗信號的占空比。 因此可以認為當響應于此PWM信號的電流流過無刷電動機1的三相繞組且無刷電動機1的 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時的時間點對應于應該通過使用指令電壓實施控制時的時間點。因此，應該與通 過使用指令電壓實施控制時的時間點一致的角計算器24中的角檢測的時間點tb變得在時 間上落后于角檢測的真實時間點ta。因此，為了從當前時間的檢測角θa計算在與其存在時間差T2( = ta tb)的落 后時間點處的角計算器24的檢測角eb，該角Θ b可以基于無刷電動機1的轉(zhuǎn)動角速度ω 從時間點ta到時間點tb保持基本勻速的假定由下列方程式(7)表示θ b = θ a+T2X ω... (7)此處，上文描述的角速度ω可以通過對角計算器24中的檢測角進行微分得到。具體地，在電壓從電動機驅(qū)動電路13施加至無刷電動機1時的時間點之后的時間 點(例如從電流傳感器14獲得下一電流值時的時間點或者在獲得下一電流值時的時間點 剛剛之前的時間點等)優(yōu)選地為應該通過使用指令電壓實施控制時的時間點(即角檢測的時間點tb)。如上文描述的，d-q軸/三相變換器23將檢測偏差量T2X ω加到由角計算器24 計算的檢測角θ a上，所述檢測偏差量Τ2Χ ω對應于由角計算器24進行角檢測的時間點 與通過使用處于由指令值所指示的水平的電壓驅(qū)動無刷電動機1時的時間點之間的時間 差，并且該d-q軸/三相變換器23基于由相加結(jié)果得到的修正檢測角θ b將d軸指令電壓 vd和q軸指令電壓vq轉(zhuǎn)變?yōu)閡相指令電壓Vu、v相指令電壓Vv和w相指令電壓Vw。轉(zhuǎn)變 后的u相指令電壓Vu、轉(zhuǎn)變后的ν相指令電壓Vv和轉(zhuǎn)變后的w相指令電壓Vw基于由電源 (此處為電池)電壓檢測器(未示出)檢測出的電源電壓作為要從三相/PWM調(diào)制器12輸 出的指示PWM占空比的電壓信號輸出到三相/PWM調(diào)制器12。通過這種方式，微型計算機20起到執(zhí)行計算d-q坐標軸上的指令電流id*和iq* 的過程、將三相檢測電流值iu、iv、iw變換為d-q坐標軸上的檢測電流id、iq的過程、計算 d-q坐標軸上的指令電流vd、Vq的過程以及將d-q坐標軸上的指令電壓vcUvq變換為三相 指令電壓Vu、Vv, Vw的過程的電動機驅(qū)動控制部的作用。三相/PWM調(diào)制器12基于指示響應于由微型計算機20給定的三相指令電壓Vu、 Vv、Vw的占空比的電壓信號輸出三類PWM信號。因此，響應于各自相中的指令電壓的正弦 波形電流流過無刷電動機1的三相繞組，并且無刷電動機1的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。響應于流過無刷 電動機1的電流的轉(zhuǎn)矩由無刷電動機1的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生。所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩用于轉(zhuǎn)向助力中?！磧?yōu)點〉如上文描述的，在根據(jù)本實施方式的電動機控制器中，三相/d-q軸變換器25基于 修正檢測角θ c執(zhí)行變換，所述修正檢測角θ c通過向由角計算器24計算的檢測角θ a加 上或從該檢測角θ a上減去對應于從電流檢測的時間點開始的時間差的檢測偏差量獲得， 并且d-q軸/三相變換器23基于修正檢測角θ b執(zhí)行變換，所述修正檢測角θ b通過向檢 測角θ a加上對應于從無刷電動機1被驅(qū)動時的時間點開始的時間差的檢測偏差量獲得。因此，根據(jù)本實施方式的電動機控制器，可以通過對由電動機的旋轉(zhuǎn)角檢測部檢 測出的角度進行修正來消除時間上不一致(例如由于計算時間產(chǎn)生的延遲、檢測正時與除 了角度外的其它檢測值的差異、控制正時的變化或類似情況)的影響，并且能夠以良好的 精度實施電動機控制。同樣地，根據(jù)配備有該電動機控制器的電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，可以以高精度驅(qū)動電 動機。因此，能夠得到理想的電動機輸出，以及可以提供平順的轉(zhuǎn)向助力。< 變型 >在本實施方式中，使用了由反饋控制器22實施反饋控制的構(gòu)造，但是也可以使用 實施公知的開環(huán)控制的構(gòu)造，而不是上述的構(gòu)造。在此開環(huán)控制中，d軸指令電壓Vd和q軸 指令電壓vq通過使用下列方程式⑶和(9)計算vd = (R+PLd) id*_coeLqiq*··· (8)vq = (R+PLq) iq*+ ω eLdid*+ ω e O .·· (9)其中，在方程式(8)和(9)中，是轉(zhuǎn)子的角速度，R是包含電樞繞組電阻的電路 電阻，Ld是d軸自感系數(shù)，Lq是q軸自感系數(shù)，Φ是U、V、W相中電樞繞組磁通匝連數(shù)的最 大值的V(2G)倍，而P是微分算子P。其中，R、Ld、Lq和Φ作為已知參數(shù)處理。通過這種方式，在應用開環(huán)控制時，所述控制需要轉(zhuǎn)子的角速度。因此，當該角速
9度通過對由角計算器24計算的檢測角θ a進行微分獲得時，所述角速度可以與在三相/d-q 軸變換器25中的情況類似地基于通過用角計算器24對檢測角θ a進行修正而獲得的修正 檢測角θ c來計算。在這種情況下，上述修正檢測角可以通過進一步考慮進行微分運算所 需的時間來計算。此外，即使在設(shè)置有用于直接檢測角速度的傳感器或類似裝置時，也可以 將類似的考慮應用于上述情況中。此外，當即使不僅在應用開環(huán)控制的情況下而且在應用本實施方式中的反饋控制 的情況下應用弱磁控制(磁場弱化控制)時，d軸指令電壓vd通過使用上述方程式(8)計 算，因此類似地使用角速度。因此在這種情況下，所述角速度還可以與在三相/d-q軸變換 器25中的情況類似地基于通過用角計算器24對檢測角θ a進行修正而獲得的修正檢測角 θ c來計算。此外，當使用由角計算器24計算的檢測角θ a (或作為其導數(shù)的角速度、或作為其 二次導數(shù)的角加速度)進行用于公知控制目的的各種操作時，所述角速度可以與在三相/ d-q軸變換器25或d-q軸/三相變換器23中的情況類似地(或當進一步考慮計算時間或 類似因素時)基于通過用角計算器24對檢測角θ a進行修正而獲得的修正檢測角θ c來計算。
權(quán)利要求
一種用于驅(qū)動無刷電動機的電動機控制器，包括角檢測部，所述角檢測部檢測所述無刷電動機的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角；驅(qū)動控制部，所述驅(qū)動控制部計算指示用于驅(qū)動所述無刷電動機的指令電壓的水平的指令值；以及電動機驅(qū)動部，所述電動機驅(qū)動部通過使用處于由所述驅(qū)動控制部計算出的所述指令值所指示的水平的電壓來驅(qū)動所述無刷電動機；其中，所述驅(qū)動控制部基于修正檢測角計算所述指令值，所述修正檢測角通過向由所述角檢測部檢測出的角加上或從該角上減去檢測偏差量獲得，所述檢測偏差量對應于從由所述角檢測部進行角檢測的時間點起的時間差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機控制器，其中，所述驅(qū)動控制部包括d_q軸/三相變換 部，所述d_q軸/三相變換部基于第一修正檢測角將d_q坐標軸上的指令電壓變換為三相 指令電壓，所述第一修正檢測角通過向檢測角加上第一檢測偏差量獲得，所述第一檢測偏 差量對應于由所述角檢測部進行角檢測的時間點與通過使用處于所述指令值所指示的水 平的電壓驅(qū)動所述無刷電動機時的時間點之間的時間差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動機控制器，還包括電流檢測部，所述電流檢測部檢測流過所述無刷電動機的電流，其中，所述驅(qū)動控制部包括三相/d_q軸變換部，所述三相/d_q軸變換部基于第二修正 檢測角將由所述電流檢測部檢測出的三相電流檢測值變換為d_q坐標軸上的電流檢測值， 所述第二修正檢測角通過向檢測角加上或從該檢測角上減去第二檢測偏差量獲得，所述第 二檢測偏差量對應于由所述角檢測部進行角檢測的時間點與由所述電流檢測部檢測電流 時的時間點之間的時間差。
4.一種電動助力轉(zhuǎn)向設(shè)備，其配備有限定在權(quán)利要求1至3中的任一項中的電動機控 制器。
全文摘要
角計算器檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角θa。三相/dq軸變換器通過基于修正檢測角θc執(zhí)行變換來輸出d-q坐標軸上的檢測電流id、iq，所述修正檢測角θc通過向檢測角θa上加上或從該檢測角θa上減去從電流檢測時間點開始的檢測偏差量獲得。指令電流計算器基于轉(zhuǎn)向力矩T和速度S計算d-q坐標軸上的指令電流id*、iq*。反饋控制器基于指令電流id*、iq*和檢測電流id、iq計算d-q坐標軸上的指令電壓vd、vq。d-q軸/三相變換器基于修正檢測角θb將指令電壓vd、vq變換為三相指令電壓，所述修正檢測角θb通過將從驅(qū)動電動機時的時間點開始的檢測偏差量加到檢測角θa上來獲得?？梢酝ㄟ^指令電壓消除所述偏差，并且能夠以高精度驅(qū)動電動機。
文檔編號B62D101/00GK101981806SQ20098011153
公開日2011年2月23日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者上田武史, 吉田航也, 長瀨茂樹 申請人:株式會社捷太格特