電動助力轉向裝置的控制裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術的目的在于提供一種電動助力轉向裝置的控制裝置，其可基于開關元件的溫度校正死區時間補償量，由此抑制死區時間和死區時間補償值的不一致，抑制電動機電流失真和扭矩波動的產生，根據轉向條件進行死區時間補償，抑制異聲干擾的產生，即使在從低溫到高溫的環境下也能有良好的轉向性能。本發明專利技術的電動助力轉向裝置的控制裝置具備：運算死區時間特性值的死區時間特性單元；判定轉向狀態的轉向狀態判定單元；根據轉向狀態的判定來改變死區時間特性值增益的增益單元；根據轉向狀態的判定切換極性判定方法，并基于電動機的檢測電流或電流指令值或模型電流值判定極性的極性判定單元；檢測變換器溫度的溫度傳感器；計算與溫度相對應的死區時間溫度校正值的死區時間溫度校正值計算單元；以及，在增益單元的輸出中對帶極性的死區時間補償值運算處理死區時間溫度校正值，并輸出死區時間補償值的運算處理單元。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種向車輛的轉向系統提供由電動機產生的轉向輔助力的電動助力轉向裝置的控制裝置，特別是涉及根據轉向狀態和變換器溫度來改善電動機驅動用變換器的死區時間補償的電動助力轉向裝置的控制裝置。
技術介紹
利用電動機的旋轉力對車輛的動力轉向裝置施加輔助力的電動助力轉向裝置,將電動機的驅動力經減速機由齒輪或皮帶等傳動機構，向轉向軸或齒條軸施加輔助力。并且，為了向電動機供給電流來使該電動機產生所希望的扭矩，在電動機驅動電路上使用變換器。在此，如圖1所示，對現有的電動助力轉向裝置的一般結構進行說明，駕駛盤I的柱軸(轉向軸)2經過減速齒輪3、萬向節4a和4b、齒臂機構5、轉向橫拉桿6a、6b,再通過輪轂單元7a、7b與轉向車輪8L、8R連接。此外，在柱軸2上設有檢測駕駛盤I的轉向扭矩的扭矩傳感器10，對駕駛盤I的轉向力進行輔助的電動機20經過減速齒輪3與柱軸2連接。從電池13向控制電動助力轉向裝置的控制裝置100供電，同時，經過點火開關11輸入點火信號?？刂蒲b置100基于由扭矩傳感器10檢測的轉向扭矩T及由車速傳感器12檢測的車速V，進行輔助(轉向輔助)指令的電流指令值的運算，在電流控制單元通過對電流指令值施加補償等的電壓指令值E，來控制供給電動機20的電流。另外，車速V也可以從CAN (Controller Area Network,控制器局域網)等處獲得?？刂蒲b置100主要由CPU(也包含MPU、MCU)構成，該CPU內部由程序執行的一般功能如圖2所示。參照圖2說明控制裝置100的功能及動作，由扭矩傳感器10檢測的轉向扭矩T和由車速傳感器12檢測的車速V被輸入到運算電流指令值Irefl的電流指令值運算單元101中。電流指令值運算單元101基于輸入的轉向扭矩T和車速V，利用輔助圖表等決定作為供給電動機20的電流的控制目標值的電流指令值Irefl。電流指令值Irefl經過加法單元102A作為電流指令值Iref2被輸入到電流限制單元103，限制了最大電流的電流指令值Iref3被輸入到減法單元102B,運算Iref3和被反饋回來的電動機電流值Im之間的偏差Iref4( = Iref3-1m)，該偏差Iref4被輸入到作為電流控制單元的PI控制單元104中。在PI控制單元104改善了特性的電壓指令值E被輸入到PWM控制單元105中，再經過作為驅動單元的變換器106對電動機20進行PWM驅動。由電動機電流檢測器107檢測電動機20的電流值Im，該電流值Im被反饋到減法單元102B。變換器106作為開關元件一般使用FET,由FET的電橋電路構成。另外，來自補償單元110的補償信號CM在加法單元102A進行加法運算，由補償信號CM的加法運算可進行系統的補償、改善收斂性和慣性特性等。補償單元110將自位扭矩(SAT) 113和慣性112在加法單元114進行加法運算，該加法運算結果再與收斂性111在加法單元115進行加法運算，將加法單元115的加法運算結果作為補償信號CM。電動機20為三相無刷電動機的情況下，PWM控制單元105和變換器106的詳細結構如圖3所示。PWM控制單元105是由占空比運算單元105A、死區時間單元105C1 105C3和門驅動單元105B構成，其中占空比運算單元105A是將電壓指令值E按照規定公式運算三相的PWM占空比指令值Dl D6 ;死區時間單元105C1 105C3針對PWM占空比指令值D4 D6設定死區時間；門驅動單元105B是由PWM占空比指令值Dl D3驅動FETl FET3各門，同時，用設定了來自死區時間單元105C1 105C3的死區時間的PWM占空比指令值D4d D6d來驅動FET4 FET6各門的開或關，變換器106是由FETl及FET4構成的上下分路、FET2及FET5構成的上下分路和FET3及FET6構成的上下分路組成的三相橋式結構，由PWM占空比指令值Dl D3及D4d D6d控制開或關來驅動電動機20。在此，死區時間單元105C1 105C3對死區時間進行設定的理由如下。構成變換器106的各上下分路，例如FETl及FET4反復交替進行導通、斷開，同樣 FET2及FET5反復交替進行導通、斷開，FET3及FET6也反復交替進行導通、斷開。但是，FET不是理想的開關，不能按照門信號的指示瞬時進行導通、斷開，需要導通時間Ton以及斷開時間Toff。因此，例如同時向FETl發出導通的指示和向FET4發出斷開的指示時，FETl及FET4同時導通，會有上下分路短路的問題。因此，為了避免FETl以及FET4同時導通產生通過電流，向門驅動單元105B發出斷開信號的情況下，不立即向門驅動單元105B發出導通信號，在死區時間單元105C1經過被稱為死區時間的規定時間后，向門驅動單元105B發出導通信號，以此來防止FETl及FET4上下短路。這種做法也同樣適用于其余的FET2 FET6。可是，對于電動助力轉向裝置的控制來說，該死區時間的存在成為引發扭矩不足和扭矩波動問題的原因。首先，參照圖4對死區時間、導通時間以及斷開時間進行說明。圖4(A)所示的從占空比運算單元105A發出的占空比指令值D1(D4)作為對FETl和FET4的導通、斷開信號?？墒?，實際上，供給FETl的是如圖4(B)所示的門信號K1，供給FET4的是如圖4(C)所示的門信號K2。即，門信號Kl和K2中，均可確保死區時間Td。由FETl及FET4構成的端子電壓為如圖4(D)所示的Van。即便給予基于門信號Kl的導通信號，FETl也不會立即導通，需要經過導通時間Ton后，才導通；即使給予斷開信號，FETl也不會立即斷開，需要經過斷開時間Toff后，才斷開。并且，Vdc為變換器106的電源電壓(電池13的電壓)。因此，總延遲時間Ttot如下述公式I所示。(公式I)Ttot = Td+Ton-Toff下面，說明死區時間Td對電動助力轉向裝置的影響。首先，對電壓的影響有如下幾種。如圖4所示，相對于理想的門信號(D1、D4)，實際的門信號Kl及K2由于死區時間Td的影響而與門信號不同。因此產生電壓失真，但該失真電壓△ V在電動機電流Im的流向為正的情況下(在電流流向從電源流向電動機的情況下)為下述公式2，在電動機電流Im的流向為負的情況下(在電流流向從電動機流向電源的情況下)為下述公式3。(公式2)- Δ V = - (Ttot/Ts) · (Vdc/2)這里，Ts為對逆變器106進行了 PWM控制的情況下的PWM頻率fs的倒數，Ts =l/fs0(公式3)AV= (Ttot/Ts) · (Vdc/2)將上述公式2及公式3用一個公式表示時，如下述公式4所示。(公式4)AV = -sign (Im) · (Ttot/Ts) · (Vdc/2)這里，sign (Im)表示電動機電流Im的極性。由上述公式4可推導出，PWM頻率fs越高、電源電壓Vdc越大時，失真電壓AV越明顯表現出死區時間Td的影響。 雖然對死區時間Td帶給電壓失真的影響進行了說明，即使對電流或扭矩，也存在死區時間Td帶來的不利影響。關于電流失真，當電流由正向負，或由負向正變化時，會發生由死區時間Td引起的電流靠近零附近的現象(歸零現象)。這是因為負荷(電動機)本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：北爪徹也，
申請(專利權)人：日本精工株式會社，
類型：
國別省市：