旋轉電機控制裝置和電動助力轉向設備的制作方法

旋轉電機控制裝置和電動助力轉向設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及旋轉電機控制裝置和電動助力轉向設備。在旋轉電機控制裝置中，電壓命令值計算部分（41，42，43，44）基于電流命令值和電動機電流對電壓命令值進行計算。逆變器功率估計部分（50）基于電動機電流對逆變器功率進行估計。電源電流估計部分（50）基于逆變器功率和電源電壓對電源電流進行估計。限制增益確定部分（50）基于電源電流和目標電源電流對限制增益進行確定。受限電壓命令值計算部分（50）基于電壓命令值和限制增益對受限電壓命令值進行計算。電流限制部分（46，47）能夠通過將與受限電壓命令值對應的命令值輸出到逆變器部來限制電源電流。
【專利說明】旋轉電機控制裝置和電動助力轉向設備

【技術領域】
[0001 ] 本公開內容涉及旋轉電機控制裝置以及包括旋轉電機控制裝置的電動助力轉向設備。

【背景技術】
[0002]通常，已知一種對從電源流到逆變器部的電源電流進行限制并且對旋轉電機的驅動進行控制的旋轉電機控制裝置。例如，在JP-A-2011-125134中所公開的旋轉電機控制裝置通過限制電源電流來限制電源路徑上的熱生成以及逆變器部中的開關元件的擊穿。另夕卜，在JP-A-2011-125134中所公開的旋轉電機控制裝置用作車輛中的電動助力轉向系統中的旋轉電機的控制裝置，以限制由旋轉電機消耗過大的電流對車輛中的其他系統的影響。
[0003]在JP-A-2011-125134中所公開的旋轉電機控制裝置在限制電源電流時計算電動機電壓限制命令值。使用旋轉電機的扭矩常數和電動機電阻來計算電動機電壓限制命令值。扭矩常數和電動機電阻根據旋轉電機的個體差異以及環境溫度而變化。因此，電動機電壓限制命令值可以有誤差裕度。如果電動機電壓限制命令值具有誤差裕度，那么由于對電源電流的過度限制導致旋轉電機的輸出可能是不足的，或者由于對電源電流的不足限制導致可能流出過量的電源電流。


【發明內容】

[0004]本公開內容的目的是提供一種可以借助于電源電流的穩定限制來控制旋轉電機的驅動的旋轉電機控制裝置。本公開內容的另一目的是提供一種包括旋轉電機控制裝置的電動助力轉向設備。
[0005]根據本公開內容的第一方面，旋轉電機控制裝置被配置為對由來自電源的電功率所驅動的旋轉電機進行控制，并且旋轉電機控制裝置包括逆變器部、電源電壓檢測部分、電動機電流檢測部分以及控制部。逆變器部對來自電源的電功率進行轉換并且將轉換后的電功率提供到旋轉電機。電源電壓檢測部分對電源電壓進行檢測，電源電壓是從電源施加到逆變器部的電壓。電動機電流檢測部分對電動機電流進行檢測，電動機電流是從逆變器部流到旋轉電機的電流。控制部對逆變器部的操作進行控制以控制旋轉電機的驅動。
[0006]控制部包括電壓命令值計算部分、逆變器功率估計部分、電源電流估計部分、目標電源電流確定部分、限制增益確定部分、受限電壓命令值計算部分和電流限制部分。
[0007]電壓命令值計算部分基于電流命令值和由電動機電流檢測部分檢測的電動機電流來計算電壓命令值，電壓命令值是要從逆變器部施加到旋轉電機以驅動旋轉電機的電壓的命令值，電流命令值是要從逆變器部提供到旋轉電機以驅動旋轉電機的電流的命令值。
[0008]逆變器功率估計部分基于由電動機電流檢測部分檢測的電動機電流來估計逆變器功率，逆變器功率是從逆變器部提供到旋轉電機的電功率。電源電流估計部分基于由逆變器功率估計部分估計的逆變器功率和由電源電壓檢測部分檢測的電源電壓來估計電源電流，電源電流是從電源流到逆變器部的電流。
[0009]目標電源電流確定部分確定目標電源電流，目標電源電流是電源電流的目標值。限制增益確定部分基于由電源電流估計部分估計的電源電流和由目標電源電流確定部分確定的目標電源電流來確定限制增益。
[0010]受限電壓命令值計算部分基于由電壓命令值計算部分計算的電壓命令值和由限制增益確定部分確定的限制增益來計算受限電壓命令值，受限電壓命令值是限制后的電壓命令值。電流限制部分能夠通過將與由受限電壓命令值計算部分計算的受限電壓命令值對應的命令值輸出到逆變器部來限制電源電流。
[0011]在旋轉電機控制裝置中，限制增益是基于電源電壓的檢測值和電動機電流的檢測值及由控制部估計的或計算的值而確定的。因此，限制增益不受旋轉電機的個體差異和環境溫度的影響。因此，旋轉電機控制裝置可以解決以下問題:由于對電源電流的過度限制引起的旋轉電機的輸出不足或者由于對電源電流的不足限制引起的過量電源電流的流出。因此，旋轉電機控制裝置可以借助于對電源電流的穩定限制來控制旋轉電機的驅動。
[0012]根據本公開內容的第二方面，電動助力轉向設備包括根據第一方面的旋轉電機控制裝置和生成用于輔助駕駛員所進行的轉向操作的輔助扭矩的旋轉電機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]當結合附圖一起考慮時，根據下述詳細說明，本公開內容的其他目的和優點將更容易明顯。在附圖中:
[0014]圖1是示出了根據本公開內容的第一實施方式的旋轉電機控制裝置的圖；
[0015]圖2是示出了根據第一實施方式的旋轉電機控制裝置所應用于的電動助力轉向設備的圖；
[0016]圖3是示出了根據本公開內容的第二實施方式的旋轉電機控制裝置的圖；以及
[0017]圖4是示出了當根據第二實施方式的旋轉電機確定目標電源電流時所使用的映射的圖。

【具體實施方式】
[0018]將參照附圖來描述根據本公開內容的旋轉電機控制裝置。在下述實施方式中，由相同的附圖標記表示具有類似結構的部件并且將省略說明。
[0019](第一實施方式)
[0020]將參照圖1來描述根據本公開內容的第一實施方式的旋轉電機控制裝置I。旋轉電機控制裝置I對作為旋轉電機的電動機10的驅動進行控制。旋轉電機控制裝置I可以例如用于輔助車輛的轉向操作的電動助力轉向設備中。
[0021]圖2是示出了包括電動助力轉向設備99的轉向系統90的圖。電動助力轉向設備99包括扭矩傳感器94。扭矩傳感器94附連到轉向軸92，轉向軸92連接到方向盤91。扭矩傳感器94對駕駛員經由方向盤91輸入到轉向軸92的轉向扭矩進行檢測。
[0022]在轉向軸92的一端附連有小齒輪96。小齒輪96與齒條軸97嚙合。在齒條軸97的端部，例如，經由轉向橫拉桿可旋轉地連接了一對輪子98。因此，當駕駛員旋轉方向盤91時，連接到方向盤91的轉向軸92旋轉。小齒輪96將轉向軸92的旋轉運動轉換成齒條軸97的線性運動。輪子98根據齒條軸97的線性位移而旋轉一定角度。
[0023]電動助力轉向設備99包括電動機10、旋轉電機控制裝置I以及減速齒輪93。電動機10產生轉向輔助扭矩。旋轉電機控制裝置I控制電動機10的驅動。電動機10使減速齒輪93沿向前的方向或向后的方向旋轉。電動助力轉向設備99還包括扭矩傳感器94和檢測車輛速度的速度傳感器95。通過上述配置，電動助力轉向設備99從電動機10產生用于輔助方向盤91的轉向操作的轉向輔助扭矩并且傳送到轉向軸92。
[0024]電動機10是三相無刷電動機。電動機10由來自作為電源的電池2的電功率所驅動。電動機10包括未示出的轉子和定子。轉子是圓盤形構件。在轉子的內部或表面上轉子附連有永久磁體并且具有磁極。轉子被容置在定子中并且可旋轉地保持。定子具有向內突出且每隔預定角度設置的各突出部。圖1中所示的線圈11、線圈12以及線圈13分別卷繞在突出部上。線圈11、線圈12以及線圈13分別對應于電動機10的U相、V相以及W相。電動機10附連有檢測轉子的旋轉位置Θ的位置傳感器14。
[0025]如圖1所示，旋轉電機控制裝置I包括逆變器部20、電壓傳感器3、電流傳感器4、電流傳感器5、電流傳感器6以及控制部30。電壓傳感器3可以作為電源電壓檢測部進行操作。電流傳感器4、電流傳感器5及電流傳感器6可以作為電動機電流檢測部進行操作。逆變器部20是三相逆變器并且包括六個開關元件21。在本實施方式中，開關元件21中的每個開關元件是作為一種場效應晶體管的金屬氧化物半導體場效應晶體管(M0SFET)。兩個開關元件21構成第一開關元件對(臂)，其他兩個開關元件21構成第二開關元件對，以及另外的兩個開關元件21構成第三開關元件對。第一開關元件對連接到線圈11。第二開關元件對連接到線圈12。第三開關元件對連接到線圈13。這三個開關元件對連接到電池2。在逆變器部20中，開關元件21的操作由控制部30控制。逆變器部20對來自電池2的電功率進行轉換并且提供給電動機10。
[0026]電壓傳感器3被設置在電池2與逆變器部20之間。電壓傳感器3可以檢測電源電壓Vin，電源電壓Vin是從電池2施加到逆變器部20的電壓。電流傳感器4、電流傳感器
5、電流傳感器6中的每個電流傳感器例如是分流電阻器。電流傳感器4設置在第一開關元件對與線圈11之間。電流傳感器5設置在第二開關元件對與線圈12之間。電流傳感器6設置在第三開關元件對與線圈13之間。當電流從逆變器部20流到電動機10時，流到線圈11的U相電流Iu流過電流傳感器4，流到線圈12的V相電流Iv流過電流傳感器5，以及流到線圈13的W相電流Iw流過電流傳感器6。因此，電流傳感器4、電流傳感器5、電流傳感器6可以分別檢測U相電流Iu、V相電流Iv以及W相電流Iw作為電動機電流。
[0027]控制部30管理旋轉電機控制裝置I的整體控制。控制部30可以包括未示出的微型計算機、寄存器以及驅動電路。控制部30包括A/D轉換器(A/D) 7、A/D轉換器(A/D)8、A/D轉換器(A/D) 9、旋轉角速度計算部(ANGULAR VELOCITY CALC) 31、三相/ 二相坐標轉換部(3-PHASE/2-PHASE)32、減法器41、減法器42、PI控制部(PI CONT) 43、PI控制部(PI C0NT)44、受限電壓命令值計算部(UMITED VOLTAGE CALC)45、二相/三相坐標轉換部(2-PHASE/3-PHASE) 46、PWM 控制器(PWM CONT) 47 以及限制增益確定部(UMIT GAINDET.)50。A/D轉換器7、A/D轉換器8及A/D轉換器9可以是物理部件。旋轉角速度計算部31、三相/ 二相坐標轉換部32、減法器41、減法器42、PI控制部43、PI控制部44、受限電壓命令值計算部45、兩相/三相坐標轉換部46、PWM控制器47以及限制增益確定部50可以是軟件部件也可以是硬件部件。
[0028]A/D轉換器7接收電流傳感器4的輸出值，即U相電流Iu的模擬值，將該模擬值轉換為數字值，并且輸出U相電流Iu的數字值。A/D轉換器8接收電流傳感器5的輸出值，即V相電流Iv的模擬值，將該模擬值轉換為數字值，并且輸出V相電流Iv的數字值。A/D轉換器9接收電流傳感器6的輸出值，即W相電流Iw的模擬值，將該模擬值轉換為數字值，并且輸出W相電流Iw的數字值。旋轉角速度計算部31基于由位置傳感器14檢測的旋轉位置Θ來計算電動機10的旋轉角速度ω。
[0029]控制部30基于由旋轉角速度計算部31計算的電動機10的旋轉角速度ω、由扭矩傳感器94檢測的轉向扭矩以及由車輛速度傳感器95檢測的車輛速度，來計算q軸電流命令值Iq*和d軸電流命令值Id*。三相/ 二相坐標轉換部32基于由位置傳感器14檢測的旋轉位置Θ將由A/D轉換器7、A/D轉換器8及A/D轉換器9轉換的U相電流Iu的數字值、V相電流Iv的數字值以及W相電流Iw的數字值從三相交流電流坐標轉換為d-q坐標中的q軸電流檢測值Iq和d軸電流檢測值Id。
[0030]減法器41接收q軸電流命令值Iq*和q軸電流檢測值Iq，并且將q軸電流偏差Δ Iq傳送到PI控制部43，q軸電流偏差Λ Iq是q軸電流命令值Iq*與q軸電流檢測值Iq之間的差。減法器42接收d軸電流命令值Id*和d軸電流檢測值Id，并且將d軸電流偏差Δ Id傳送到PI控制部44，d軸電流偏差Λ Id是d軸電流命令值Id*與d軸電流檢測值Id之間的差。
[0031]基于從減法器41傳送來的q軸電流偏差Λ Iq, PI控制部43執行反饋控制使得作為實際電流的q軸電流檢測值Iq跟隨q軸電流命令值Iq*。具體地，PI控制部43將q軸電流偏差△ Iq乘以預定的PI增益以計算q軸電壓命令值Vq*，q軸電壓命令值Vq*是從逆變器部20施加到電動機10以驅動電動機10的q軸電壓的命令值。PI控制部43將q軸電壓命令值Vq*傳送到受限電壓命令值計算部45。
[0032]基于從減法器42傳送來的d軸電流偏差Λ Id, PI控制部44執行反饋控制使得作為實際電流的d軸電流檢測值Id跟隨d軸電流命令值Id*。具體地，PI控制部44將d軸電流偏差Λ Id乘以預定的PI增益以計算d軸電壓命令值Vd*，d軸電壓命令值Vd*是從逆變器部20施加到電動機10以驅動電動機10的q軸電壓的命令值。PI控制部44將d軸電壓命令值Vd*傳送到受限電壓命令值計算部45。減法器41、減法器42以及PI控制部43、PI控制部44可以作為電壓命令值計算部分來進行操作。
[0033]受限電壓命令值計算部45基于從PI控制部43傳送來的q軸電壓命令值Vq*和后面描述的限制增益Glimit來計算作為限制后的q軸電壓命令值的受限q軸電壓命令值Vq林。受限電壓命令值計算部45將受限q軸電壓命令值Vq**傳送到二相/三相坐標轉換部46。具體地，受限電壓命令值計算部45通過如公式(I)所表示的將q軸電壓命令值Vq*乘以限制增益Glimit來計算受限q軸電壓命令值Vq**。
[0034]Vq** = Vq*XGlimit (I)
[0035]此外，受限電壓命令值計算部45基于從PI控制部44傳送來的d軸電壓命令值Vd*和限制增益Glimit來計算作為限制后的d軸電壓命令值的受限d軸電壓命令值Vd**。受限電壓命令值計算部45將受限d軸電壓命令值Vd**傳送到二相/三相坐標轉換部46。具體地，受限電壓命令值計算部45通過如公式(2)所表示的將d軸電壓命令值Vd*乘以限制增益Glimit來計算受限d軸電壓命令值Vd**。
[0036]Vd** = Vd* X Glimit (2)
[0037]受限電壓命令值計算部45可以作為受限電壓命令值計算部分來進行操作。
[0038]二相/三相坐標轉換部46基于由位置傳感器14檢測的旋轉位置Θ，來將從受限電壓命令值計算部45傳送來的受限q軸電壓命令值Vq**和受限d軸電壓命令值Vd**轉換為U相電壓命令值Vu*、V相電壓命令值Vv*以及W相電壓命令值Vw*。二相/三相坐標轉換部46將U相電壓命令值Vu*、V相電壓命令值Vv*以及W相電壓命令值Vw*傳送到PWM控制器47。
[0039]PWM控制器47基于從二相/三相轉換部46傳送來的U相電壓命令值Vu*、V相電壓命令值Vv*以及W相電壓命令值Vw*，來計算與各個開關元件21的接通周期中的占空比對應的U相占空命令值Du、V相占空命令值Dv以及W相占空命令值Dw。PWM控制器47將U相占空命令值Du、V相占空命令值Dv以及W相占空命令值Dw傳送到逆變器部20。PWM控制器47可以作為占空命令值計算部分來進行操作。
[0040]逆變器部20在從PWM控制器47傳送來的U相占空命令值Du、V相占空命令值Dv以及W相占空命令值Dw的基礎上控制各個開關元件21的接通斷開狀態。因此，將與U相占空命令值Du對應的電壓、與V相占空命令值Dv對應的電壓以及與W相占空命令值Dw對應的電壓分別施加到線圈11、線圈12以及線圈13上，并且電流(電動機電流)從電池2通過逆變器部20流到電動機10。因此，電動機10旋轉，并且電動機10輸出轉向輔助扭矩。以這種方式，PWM控制器47通過逆變器部執行對電動機10的脈寬調制(PWM)控制。
[0041]接下來，將描述由限制增益確定部50確定限制增益Glimit的示例性方式。限制增益確定部50通過執行一系列的第一步驟至第四步驟來確定限制增益Glimit。限制增益確定部50以預定周期重復該一系列的第一步驟至第四步驟并且每次確定限制增益Glimit。
[0042]在第一步驟中，限制增益確定部50基于分別由電流傳感器4、電流傳感器5及電流傳感器6檢測的U相電流Iu、V相電流Iv及W相電流Iw (即分別由A/D轉換器7、A/D轉換器8及A/D轉換器9轉換成數字值的U相電流Iu、V相電流Iv及W相電流Iw)來估計逆變器功率Pinv，逆變器功率Pinv是從逆變器部20提供到電動機10的電功率。更具體地，限制增益確定部50基于由電壓傳感器3檢測的電源電壓Vin，由PWM控制器47計算的U相占空命令值Du、V相占空命令值Dv和W相占空命令值Dw以及分別由A/D轉換器7、A/D轉換器8及A/D轉換器9轉換成數字值的U相電流Iu、V相電流Iv和W相電流Iw，使用公式
(3)來估計逆變器功率Pinv。
[0043]Pinv=VinX (Du/100) X Iu+VinX (Dv/100) X Iv+VinX (Dw/100) XIw (3)
[0044]在本步驟中，限制增益確定部50可以作為逆變器功率估計部分來進行操作。
[0045]在第二步驟中，限制增益確定部50基于第一步驟中所估計的逆變器功率Pinv和由電壓傳感器3檢測的電源電壓Vin使用公式(4)來估計作為從電池2流到逆變器部20的電流的電源電流I in。
[0046]Iin = Pinv/Vin (4)
[0047]在本步驟中，限制增益確定部50可以作為電源電流估計部分來進行操作。
[0048]在第三步驟中，限制增益確定部50確定作為電源電流Iin的目標值的目標電源電流Iin*。在本實施方式中，限制增益將目標電源電流Iin*設定為預定值(A)。在本步驟中，限制增益確定部50可以作為電源電流確定部分來進行操作。
[0049]在第四步驟中，限制增益確定部50基于第二步驟中所估計的電源電流Iin和第三步驟中所確定的目標電源電流Iin*來確定限制增益Glimit。更具體地，限制增益確定部50基于先前的第四步驟中所確定的限制增益Glimit (η-1)、電源電流Iin以及目標電源電流Iin*使用公式(5)來確定限制增益Glimit。
[0050]Glimit (n) = Glimit (η_1) X Iin*/Iin (5)
[0051]在公式(5)中,61;[111；[1:(11)表示當前的值而61;[111；[1:(11-1)表示先前的值。在本步驟中，限制增益確定部50可以作為限制增益確定部分來進行操作。限制增益確定部分50執行保護程序，以使得限制增益Glimit (η)最大變為I。
[0052]限制增益確定部50通過上述方式來確定限制增益Glimit。當限制增益確定部50確定限制增益Glimit時，限制增益確定部50將限制增益Glimit傳送到受限電壓命令值計算部45。如上所述，受限電壓命令值計算部45基于q軸電壓命令值Vq*、d軸電壓命令值Vd*及限制增益Glimit來計算受限q軸電壓命令值Vq**和受限d軸電壓命令值Vd**,并且將受限q軸電壓命令值Vq**和受限d軸電壓命令值Vd**傳送到二相/三相坐標轉換部46。
[0053]二相/三相坐標轉換部46將受限q軸電壓命令值Vq**和受限d軸電壓命令值Vd**轉換為U相電壓命令值Vu*、V相電壓命令值Vv*和W相電壓命令值Vw*。二相/三相坐標轉換部46將U相電壓命令值Vu*、V相電壓命令值Vv*和W相電壓命令值Vw*傳送到PWM控制器47。PWM控制器47基于U相電壓命令值Vu*、V相電壓指令的值Vv*和W相電壓命令值Vw*來計算U相占空命令值Du、V相占空命令值Dv和W相占空命令值Dw，并且將U相占空命令值Du、V相占空命令值Dv、W相占空命令值Dw傳送到逆變器部20。
[0054]逆變器部20基于U相占空命令值Du、V相占空命令值Dv和W相占空命令值Dw將與U相占空命令值Du對應的電壓、與V相占空命令值Dv對應的電壓、與W相占空命令值Dw對應的電壓分別施加到線圈11、線圈12和線圈13。因此，電流(電動機電流)從電池2通過逆變器部20流到電動機10。基于限制增益Glimit (受限q軸電壓命令值Vq**和受限d軸電壓命令值Vd**)從電池2流到逆變器部20的電源電流Iin被限制。因此，旋轉電機控制裝置I可以限制電源路徑上的熱生成以及逆變器部20中的開關元件21的擊穿。二相/三相轉換部46和PWM控制器47可以作為電流限制部分來進行操作。
[0055]如上所述，在本實施方式中，當用于限制電源電流Iin的限制增益Glimit被確定時，取決于電動機10的個體差異和環境溫度的值例如扭矩常數(Kt)和電動機電阻(R)是不必要的。基于電源電壓Vin的檢測值和電動機電流Iu、Iv、Iw的檢測值及由控制部30估計的或計算的值來確定限制增益Glimit。因此，限制增益Glimit不受電動機10的個體差異和環境溫度的影響。因此，旋轉電機控制裝置I可以解決以下問題:由于對電源電流的過度限制引起的旋轉電機的輸出不足或者由于對電源電流的不足限制引起的過量電源電流的流出。因此，根據本實施方式的旋轉電機控制裝置I可以借助對電源電流Iin的穩定限制來控制電動機10的驅動。
[0056]此外，在本實施方式中，電動機10包括與多相(U相、V相和W相)對應的線圈11、線圈12和線圈13。逆變器部20包括與線圈11、線圈12和線圈13對應的開關元件21。當控制部30作為占空命令值計算部分進行操作時，控制部30計算與各個相的開關元件21的接通周期中的占空比對應的占空命令值Du、Dv、Dw。此外，當控制部30作為逆變器功率估計部分進行操作時，控制部30基于由電壓傳感器3檢測的電源電壓Vin，所計算的各個相的占空命令值Du、Dv、Dw以及分別由電流傳感器4、電流傳感器5、電流傳感器6檢測的電動機電流Iu、Iv、Iw來估計逆變器功率Pinv。以上描述是估計逆變器功率Pinv的一種示例性方式。
[0057]此外，當控制部30作為受限電壓命令值計算部分進行操作時，控制部30分別關于q軸電壓命令值Vq*和d軸電壓命令值Vd*來計算受限q軸電壓命令值Vq**和受限d軸電壓命令值Vd**。因此，控制部30可以限制電源線Iin中的q軸分量和d軸分量兩者。
[0058]控制部30以預定周期作為逆變器功率估計部分、電源電流估計部分、目標電源電流確定部分、限制增益確定部分，受限電壓命令值生成部分及電流限制部分重復地執行處理，以按照該預定周期限制從電池2流到逆變器部20的電源電流Iin。在電動助力轉向設備99中，根據駕駛員對方向盤91的轉向操作，大電流可能突然流到電動機10。旋轉電機控制裝置I確定限制增益Glimit并且以相對短的周期限制電源電流Iin。因此，旋轉電機控制裝置I可以借助于限制流到逆變器部20的電源電流Iin而適當地用于驅動電動助力轉向設備99的電動機10。
[0059](第二實施方式)
[0060]將參照圖3來描述根據本公開內容的第二實施方式的旋轉電機控制裝置。根據本實施方式的旋轉電機控制裝置具有與根據第一實施方式的旋轉電機控制裝置類似的物理配置。然而，根據本實施方式的限制增益確定部50以不同于第一實施方式的方式來確定限制增益Glimit0
[0061]在本實施方式中，限制增益確定部50通過下面描述的一系列的第一步驟至第四步驟來確定限制增益Glimit。在本實施方式中，限制增益確定部50也以預定周期重復這一系列的第一步驟至第四步驟并且每次確定限制增益Glimit。
[0062]在第一步驟中，限制增益確定部50基于分別由電流傳感器4、電流傳感器5及電流傳感器6檢測的U相電流Iu、V相電流Iv及W相電流Iw (即分別由A/D轉換器7、A/D轉換器8及A/D轉換器9轉換成數字值的U相電流Iu、V相電流Iv及W相電流Iw)來估計逆變器功率Pinv，逆變器功率Pinv是從逆變器部20提供到電動機10的電功率。更具體地，限制增益確定部50基于由PI控制部43和PI控制部44檢測的q軸電壓命令值Vq*和d軸電壓命令值Vd*以及由三相/ 二相坐標轉換部32從U相電流Iu、V相電流Iv和W相電流Iw轉換來的q軸電流檢測值Iq和d軸電流檢測值Id使用公式(6)來估計逆變器功率Pinv0
[0063]Pinv = Vq*X Iq+Vd*X Id (6)
[0064]在本步驟中，限制增益確定部可以作為逆變器功率估計部分進行操作。
[0065]在第二步驟中，限制增益確定部50基于第一步驟中所估計的逆變器功率Pinv和由電壓傳感器3檢測的電源電壓Vin使用公式(7)來估計電源電流I in，電源電流Iin是從電池2流到逆變器部20的電流。
[0066]Iin = Pinv/Vin (7)
[0067]在本步驟中，限制增益確定部50可以作為電源電流估計部分來進行操作。
[0068]在第三步驟中，限制增益確定部50確定作為電源電流Iin的目標值的目標電源電流Iin*。在本實施方式中，限制增益確定部50例如基于圖4中所示的映射M來確定目標電源電流Iin*。映射M示出了電源電壓Vin與目標電源電流Iin*之間的對應關系。目標電源電流Iin* (A)隨著電源電壓Vin (V)的增大而增大。在本步驟中，限制增益確定部50可以作為目標電源電流確定部分來進行操作。
[0069]在第四步驟中，限制增益確定部50基于第二步驟中所估計的電源電流Iin和第三步驟中所確定的目標電源電流Iin*來確定限制增益Glimit。更具體地，限制增益確定部50如公式(8)所示的那樣通過使基于先前的第四步驟中所確定的限制增益Glimit (n-1)、電源電流I in以及目標電源電流I in*所計算的值通過低通濾波器來確定限制增益Gl imi t。
[0070]Glimit(n) = LPF (Glimit(η_1)XIin*/Iin) (8)
[0071]限制增益確定部分50執行保護程序使得限制增益Glimit (η)最大變為I。在本步驟中，限制增益確定部50可以作為限制增益確定部分來進行操作。
[0072]根據本實施方式的限制增益確定部50通過上述方式來確定限制增益Glimit。當限制增益確定部50確定限制增益Glimit時，限制增益確定部50將限制增益Glimit傳送到受限電壓命令值計算部45。
[0073]受限電壓命令值計算部45基于q軸電壓命令值Vq*、d軸電壓命令值Vd*及限制增益Glimit使用公式(9)和公式(10)來計算受限q軸電壓命令值Vq**和受限d軸電壓命令值Vd#，并且將受限q軸電壓命令值Vq**和受限d軸電壓命令值Vd**傳送到二相/三相坐標轉換部46。
[0074]Vq** = Vq* (9)
[0075]Vd** = Vd*XGlimit (10)
[0076]以這種方式，在本實施方式中，受限q軸電壓命令值Vq**被設定為未經處理的q軸電壓命令值Vq*,而受限d軸電壓命令值Vd**被設定為通過將d軸電壓命令值Vd*乘以限制增益Glimit所計算的值。換句話說，僅關于d軸電壓計算受限電壓命令值(受限d軸電壓命令值Vd**)。因此，僅限制了電源電流Iin中的d軸分量。
[0077]如上所述，在本實施方式中，當用于限制電源電流Iin的限制增益Glimit被確定時，取決于電動機10的個體差異和環境溫度的值例如扭矩常數(Kt)和電動機電阻(R)是不必要的。基于電源電壓Vin的檢測值和電動機電流Iu、Iv、Iw的檢測值及由控制部30估計或計算的值來確定限制增益Glimit。因此，限制增益Glimit不受電動機10的個體差異和環境溫度的影響。因此，根據本實施方式的旋轉電機控制裝置可以以類似于第一實施方式的方式借助于電源電流Iin的穩定限制來控制電動機10的驅動。
[0078]在本實施方式中，當控制部30作為逆變器功率估計部分來進行操作時，控制部30基于所計算的q軸電壓命令值Vq*和d軸電壓命令值Vd*以及分別由電流傳感器4、電流傳感器5及電流傳感器6檢測的電動機電流Iu、Iv、Iw (q軸電流檢測值Iq和d軸電流檢測值Id)來估計逆變器功率Pinv。以上描述是估計逆變器功率Pinv的一種示例性方式。
[0079]另外，當控制部30作為目標電源電流確定部分來進行操作時，控制部30基于表示電源電壓Vin與目標電源電流Iin*之間的對應關系的映射M來確定目標電源電流Iin*。在本實施方式中，目標電源電流Iin* (A)隨著電源電壓Vin (V)的增大而增大。因此，可以依照電源電壓Vin來限制電源電流I in。例如，隨著電源電壓Vin的增大而減輕對電源電流Iin的限制。
[0080]當控制部30作為限制增益確定部分進行操作時，控制部30將限制增益Glimit設定為通過低通濾波器的值，低通濾波器是對輸入信號的預定帶進行限制的濾波器。因此，控制部30可以在電源電流Iin被限制時限制速度偏差(hunting)。
[0081]另外，當控制部30作為受限電壓命令值計算部分進行操作時，控制部30關于d軸電壓命令值Vd*計算受限d軸電壓命令值Vd**。因此，僅限制了電源電流Iin中的d軸分量。因為根據本實施方式的旋轉電機控制裝置限制了有助于電動機10的旋轉的d軸電流，所以當電動機10的扭矩重要時，旋轉電機控制裝置是合適的。
[0082](其他實施方式)
[0083]除非存在阻礙，可以組合上述實施方式中的部件的部分。例如，在第一實施方式中，可以基于映射來確定目標電源電流，或者可以將受限增益設定為通過濾波器的值。
[0084]在另一實施方式中，可以基于不限于映射的計算公式來確定目標電源電流。在另一實施方式中，僅對q軸電壓命令值計算受限電壓命令值。在本情況下，僅限制了電源電流中的q軸分量。因此，當旋轉電機的旋轉重要時，根據本實施方式的旋轉電機是合適的。
[0085]在另一實施方式中，旋轉電機可以是除了三相旋轉電機以外的多相旋轉電機。根據本公開內容的旋轉電機控制裝置可以用作旋轉電機的控制裝置，旋轉電機不限于電動助力轉向設備中的旋轉電機。
[0086]雖然參照上述實施方式描述了本公開內容，但是應理解，本公開內容不限于這些實施方式和結構。本公開內容意在涵蓋各種修改和等同布置。
【權利要求】
1.一種旋轉電機控制裝置(1)，所述旋轉電機控制裝置被配置為對由來自電源(2)的電功率所驅動的旋轉電機(10)進行控制,所述旋轉電機控制裝置包括: 逆變器部(20)，所述逆變器部(20)對來自所述電源的電功率進行轉換并且將轉換后的電功率提供到所述旋轉電機； 電源電壓檢測部分(3 )，所述電源電壓檢測部分(3 )對電源電壓進行檢測，所述電源電壓是從所述電源施加到所述逆變器部的電壓； 電動機電流檢測部分(4，5,6),所述電動機電流檢測部分(4，5,6)對電動機電流進行檢測，所述電動機電流是從所述逆變器部流到所述旋轉電機的電流； 控制部(30)，所述控制部(30)對所述逆變器部的操作進行控制以控制所述旋轉電機的驅動， 其中，所述控制部包括電壓命令值計算部分(41，42，43，44)、逆變器功率估計部分(50)、電源電流估計部分(50)、目標電源電流確定部分(50)、限制增益確定部分(50)、受限電壓命令值計算部分(45 )及電流限制部分(46，47 )， 其中，所述電壓命令值計算部分基于電流命令值和由所述電動機電流檢測部分檢測的所述電動機電流來計算電壓命令值，所述電壓命令值是要從所述逆變器部施加到所述旋轉電機以驅動所述旋 轉電機的電壓的命令值，所述電流命令值是要從所述逆變器部提供到所述旋轉電機以驅動所述旋轉電機的電流的命令值，其中，所述逆變器功率估計部分基于由所述電動機電流檢測部分檢測的所述電動機電流來估計逆變器功率，所述逆變器功率是從所述逆變器部提供到所述旋轉電機的電功率，其中，所述電源電流估計部分基于由所述逆變器功率估計部分估計的所述逆變器功率和由所述電源電壓檢測部分檢測的所述電源電壓來估計電源電流，所述電源電流是從所述電源流到所述逆變器部的電流， 其中，所述目標電源電流確定部分確定目標電源電流，所述目標電源電流是所述電源電流的目標值， 其中，所述限制增益確定部分基于由所述電源電流估計部分估計的所述電源電流和由所述目標電源電流確定部分確定的所述目標電源電流來確定限制增益， 其中，所述受限電壓命令值計算部分基于由所述電壓命令值計算部分計算的所述電壓命令值和由所述限制增益確定部分確定的所述限制增益來計算受限電壓命令值，所述受限電壓命令值是限制后的電壓命令值，以及 其中，所述電流限制部分能夠通過將與由所述受限電壓命令值計算部分計算的所述受限電壓命令值對應的命令值輸出到所述逆變器部來限制所述電源電流。
2.根據權利要求1所述的旋轉電機控制裝置， 其中，所述旋轉電機包括對應于多個相的多個繞組， 其中，所述逆變器部包括對應于所述各個相的多個開關元件， 其中，所述控制部包括占空命令值計算部分，所述占空命令值計算部分計算與在所述各個相的開關元件的接通周期中的占空比對應的占空命令值， 其中，所述逆變器功率估計部分基于由所述電源電壓檢測部分檢測的所述電源電壓、由所述占空命令值計算部分計算的所述各個相的所述占空命令值及由所述電動機電流檢測部分檢測的所述電動機電流來估計所述逆變器功率。
3.根據權利要求1所述的旋轉電機控制裝置， 其中，所述逆變器功率估計部分基于由所述電壓命令值計算部分計算的所述電壓命令值和由所述電動機電流檢測部分檢測的所述電動機電流來估計所述逆變器功率。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的旋轉電機控制裝置， 其中，所述目標電源電流確定部分基于表示所述電源電壓與所述目標電源電流之間的對應關系的映射來確定所述目標電源電流。
5.根據權利要求1至3中任一項所述的旋轉電機控制裝置， 其中，所述限制增益確定部分確定通過限制輸入信號的預定帶的濾波器的值作為所述限制增益。
6.根據權利要求1至3中任一項所述的旋轉電機控制裝置， 其中，所述受限電壓命令值計算部分關于所述電壓命令值中的q軸電壓命令值和d軸電壓命令值中的至少一個來計算所述受限電壓命令值。
7.根據權利要求1至3中任一項所述的旋轉電機控制裝置， 其中，所述控制部以預定周期來重復由所述逆變器功率估計部分、所述電源電流估計部分、所述目標電源電流確定部分、所述限制增益確定部分、所述受限電壓命令值計算部分及所述電流限制部分進行的處理。
8.—種電動助力轉向設備,包括: 根據權利要求1至3中任一項所述的旋轉電機控制裝置；以及 生成用于輔助駕駛員所進行的轉向操作的輔助扭矩的旋轉電機。
【文檔編號】B62D5/04GK104052344SQ201410089678
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月12日 優先權日:2013年3月13日
【發明者】小林大輔 申請人:株式會社電裝