BR112018076846B1 - Aparelho de direção elétrica assistida - Google Patents

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Abstract

[Problema] Um objetivo da presente invenção é proporcionar um aparelho de direção elétrica que, idealmente, compense o tempo morto do inversor sem a operação de regulagem, melhore a distorção da forma de onda da corrente e a responsabilidade do controle da corrente e suprima o som, a vibração, a ondulação que a manobra em baixa velocidade é eficaz. [Meios para resolver o problema] A presente invenção refere-se ao aparelho de direção elétrica assistida que converte os valores de comando de corrente dos eixos dq calculados, com base em, pelo menos, um torque de direção, em valores de comando de trabalho trifásico, controla por acionamento um motor sem escovas trifásico por um inversor de um controle de PWM, e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, em que as tensões de detecção trifásicas são estimadas com base nas tensões terminais trifásicas do motor, tensões de perda devido a um tempo morto do inversor são estimadas a partir das diferenças entre as tensões de comando de correção trifásicas calculadas a partir dos valores de comando de trabalho trifásico e as tensões de detecção trifásicas, e uma compensação de tempo morto do inversor é realizada pela (...).

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A presente invenção refere-se a um aparelho de direção elétrica assistida que controla vetorialmente um acionamento de um motor sem escovas trifásico com um sistema de coordenação rotacional dos eixos dq, compensa um tempo morto de um inversor com base nas tensões terminais do motor, e permite o controle assistido, de forma eficaz, em um estado de direção em baixa velocidade e de carga baixa, com uma manobra e um som de direção suaves.
ESTADO DA ARTE
[002] Um aparelho de direção elétrica assistida (EPS) que proporciona um sistema de direção de um veículo com um torque de assistência de direção (um torque de assistência) por um torque rotacional de um motor, aplica o torque de assistência de direção a um eixo de direção ou uma cremalheira por meio de um mecanismo de transmissão, como as engrenagens, através do uso de uma força de acionamento do motor, que é controlado por energia elétrica fornecida a partir de uma seção de alimentação de energia elétrica. De modo a gerar o torque de assistência de direção com precisão, tal aparelho de direção elétrica assistida convencional executa um controle de realimentação de uma corrente do motor. O controle de realimentação ajusta a tensão fornecida ao motor de modo que a diferença entre um valor de comando de assistência de direção (um valor de comando de corrente) e um valor de corrente do motor detectado se torne pequena e o ajuste da tensão fornecida ao motor seja geralmente realizada por um ajuste dos valores de comando de trabalho de um controle de modulação por largura de pulso (PWM).
[003] Uma configuração geral do aparelho de direção elétrica assistida convencional será descrita com referência à FIG. 1. Como mostrado na FIG. 1, um eixo de coluna (um eixo de direção ou um eixo de manípulo) 2 ligado a um manípulo 1 está ligado às rodas direcionais 8L e 8R através das engrenagens de redução 3, juntas universais 4a e 4b, um mecanismo pinhão-e-cremalheira 5, e barras de ligação 6a e 6b, através também das unidades de cubo 7a e 7b. Além disso, o eixo de direção 2 é proporcionado junto com um sensor de ângulo de direção 14 para detectar um ângulo de direção θ e um sensor de torque 10 para detectar um torque de direção Th do manípulo 1, e um motor 20 para assistência do torque de direção do manípulo 1 está ligado ao eixo de coluna 2 através das engrenagens de redução 3. A energia elétrica é fornecida a uma unidade de controle (ECU) 30 para controlar o aparelho de direção elétrica assistida a partir de uma bateria 13, e um sinal de chave de ignição é introduzido na unidade de controle 30 através de uma chave de ignição 11. A unidade de controle 30 calcula um valor de comando de corrente de um comando de assistência (um comando de assistência de direção) com base no torque de direção Th detectado pelo sensor de torque 10 e em uma velocidade do veículo Vs detectada por um sensor de velocidade 12 e controla uma corrente fornecida ao motor 20 para o EPS por meio de um valor de comando de controle de tensão Vref obtido pela realização de uma compensação ou similar no valor de comando de corrente.
[004] Além disso, o ângulo de direção (um ângulo de rotação do motor) θ é detectado a partir do sensor de ângulo de direção 14, e é possível obter o ângulo de direção de um sensor de rotação, tal como um resolvedor que está conectado ao motor 20.
[005] Uma rede de área de controle (CAN) 40 para enviar/ receber várias informações e sinais no veículo é conectada à unidade de controle 100, e também é possível receber a velocidade do veículo Vel da CAN 40. Além disso, também é possível conectar uma Não-CAN 41 à unidade de controle 30, e a Não-CAN 41 envia e recebe sinais de comunicação, analógicos/ digitais, onda elétrica ou similares, com exceção da CAN 40.
[006] A unidade de controle 30 compreende principalmente uma CPU (Unidade Central de Processamento) (incluindo um MPU (Microprocessor) e um MCU (Microcontrolador)), e as funções gerais realizadas pelos programas dentro da CPU encontram-se ilustradas, por exemplo, na FIG. 2.
[007] A unidade de controle 30 será descrita com referência à FIG. 2. Como mostrado na FIG. 2, o torque de direção Th, detectado pelo sensor de torque 10, e a velocidade do veículo Vs, detectada pelo sensor de velocidade do veículo 12, são introduzidos numa seção de cálculo do valor de comando de corrente 31 que calcula o valor de comando de corrente Iref1. A seção de cálculo do valor de comando de corrente 31 calcula o valor de comando de corrente Iref 1 com base no torque de direção Th e na velocidade do veículo Vs com referência a um mapa de assistência ou similar, que é um valor de controle alvo de uma corrente fornecida para o motor 20. O valor de comando de corrente calculado Iref1 é adicionado com um sinal de compensação CM para aperfeiçoar as características de uma seção de compensação 34 em uma seção de adição 32A. O valor de comando de corrente Iref2 após a adição está limitado ao seu valor máximo em uma seção de limitação de corrente 33. O valor de comando de corrente Irefm, cuja corrente máxima é limitada, é inserido em uma seção de subtração 32B.
[008] Um desvio ΔI (= Irefm-Im), que é um resultado de subtração na seção de subtração 32B, é controlado por corrente com uma proporcional-integral (PI), e assim por diante, em uma seção de controle PI 35, o valor de comando de controle de tensão controlado por corrente Vref é introduzido em uma seção de controle de PWM 36 com um sinal de modulação (um carreador de onda triangular) CF. Os valores de comando de trabalho são calculados na seção de controle PI 35, e o motor 20 é controlado por PWM usando um sinal de PWM, em que os valores de comando de trabalho são calculados por meio de um inversor 37. O valor de corrente Im do motor 20 é detectado por um detector de corrente do motor 38 e é realimentado para a seção de subtração 32B.
[009] A seção de compensação 38 adiciona um torque de autoalinhamento (SAT) 343 detectado ou estimado com um valor de compensação de inércia 342 em uma seção de adição 344, adiciona ainda um valor de controle de convergência 341 com o valor adicionado em uma seção de adição 345, e realiza um aperfeiçoamento característico pela introdução do resultado adicionado na seção de adição 32A como sinal de compensação.
[010] Recentemente, um motor sem escovas trifásico é utilizado principalmente como um atuador do aparelho de direção elétrica assistida, e uma vez que o aparelho de direção elétrica assistida é um produto automotivo, a faixa de temperatura de funcionamento é ampla. Do ponto de vista sobre falha de segurança, um tempo morto do inversor para acionar o motor precisa ser maior para fins industriais gerais do que para eletrodomésticos (equipamentos industriais < EPS). Em geral, uma vez que um dispositivo de comutação (por exemplo, um transistor de efeito de campo (FET)) tem um tempo de atraso quando é desligado, um elo de corrente contínua é reduzido quando os dispositivos de comutação de um braço superior e um braço inferior são simultaneamente ligados ou desligados. A fim de evitar o problema acima, é definido um tempo (um tempo morto) em que os dispositivos de comutação de ambos os braços são desligados.
[011] Como resultado, uma forma de onda de corrente é distorcida e uma responsabilidade do controle de corrente e uma sensação de direção diminuem. Por exemplo, em um estado em que o manípulo está próximo ao centro da direção, uma sensação de direção descontínua e similar ocorre devido à ondulação do torque. Além disso, uma vez que uma força contra-eletromotriz do motor (back-EMF) em um momento de uma direção em velocidade (while speed steering) ou uma direção em alta velocidade, e uma tensão de interferência entre os enrolamentos agem para o controle de corrente como um distúrbio, um desempenho de acompanhamento de direção e uma sensação de direção em uma manobra de retorno diminuem.
[012] Um eixo q para controlar o torque, que é o eixo coordenado de um rotor do motor sem escovas trifásico, e um eixo d para controlar a intensidade do campo magnético, são ajustados independentemente e o eixo d e o eixo q tem uma relação de 90°. Assim, um sistema de controle vetorial para controlar as correntes (o valor de comando de corrente do eixo d e o valor de comando de corrente do eixo q) correspondente aos respectivos eixos com o vetor é conhecido.
[013] A FIG.3 mostra um exemplo de configuração em um caso em que um motor sem escovas trifásico 100 é controlado por acionamento pelo sistema de controle vetorial. Um valor de comando de corrente do eixo d, id* e um valor de comando de corrente do eixo q, iq*, que são calculados na seção de cálculo do valor de comando de corrente (não mostrada) com base no torque de direção Th, na velocidade do veículo Vs e assim por diante, de um sistema de coordenação dos eixos dq são inseridos, respectivamente, em seções de subtração 131d e 131q, e os desvios de corrente Δid* e Δiq*, obtidos na seções de subtração 131d e 131q são inseridos, respectivamente, nas seções de controle PI 120d e 120q. Os valores de comando de tensão vd e vq controlados por PI nas seções de controle PI 120d e 120q são inseridos, respectivamente, dentro de uma seção de subtração 141d e uma seção de adição de 141q, e as tensões de comando Δvd e Δvq obtidos na seção de subtração 141d e na seção de adição 141q são introduzidos em uma seção de conversão de eixos dq/ corrente alternada (AC) trifásica (150). Os valores de comando de tensão Vu*, Vv*, Vw* convertidos na seção de conversão de eixos dq/ corrente alternada (AC) trifásica 150 são inseridos dentro de uma seção de controle de PWM 160, e o motor 100 é acionado com os sinais de PWM UPWM, VPWM e WPWM com base nos valores de comando de trabalho trifásico calculados (Trabalhou, Trabalhov, Trabalhow) através do inversor (tensão de aplicação ao inversor VR) 161 composto por uma constituição em ponte com um braço superior e braço inferior, como mostrado na FIG. 4. O braço superior é composto por FETs Q1, Q3, Q5 que servem como dispositivos de comutação e o braço inferior é composto por FETs Q2, Q4, Q6.
[014] As correntes do motor trifásico iu, id, iw do motor 100 são detectadas pelos detectores de corrente 162, e as correntes do motor trifásico detectadas iu, id, iw são introduzidas em uma seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 130. As correntes de realimentação id e iq de 2 fases convertidas na seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 130 são introduzidas, respectivamente, nas seções de subtração 131d e 131q, e introduzidas ainda em uma seção de controle de não-interferência dq 140. As tensões vd1* e vq1* de 2 fases a partir da seção de controle de não- interferência dq 140 são inseridas, respectivamente, na seção de subtração 141d e na seção de adição 141q, e as tensões de comando Δvd e Δvq são calculadas na seção de subtração 141d e na seção de adição 141q. As tensões de comando Δvd e Δvq são introduzidas na seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 150, e o motor 100 é acionado por meio da seção de controle de PWM 160 e do inversor 161.
[015] Ainda, um sensor de rotação, tal como um resolvedor, é ligado ao motor 100, e um ângulo de rotação do motor θ e um número de rotações do motor (uma velocidade rotacional) w são gerados por uma seção de detecção de ângulo 110 para processar o sinal do sensor. O ângulo de rotação do motor θ é introduzido na seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 130, e o número de rotações do motor w é inserido na seção de controle de não interferência dq 140.
[016] O aparelho de direção elétrica assistida do sistema de controle vetorial descrito acima é um aparelho para auxiliar uma direção de um condutor, e um som e uma vibração do motor, uma ondulação do torque e afins são transmitidos para o condutor como uma sensação de força através do volante de direção. Os FETs são geralmente usados como dispositivos de energia para acionar o inversor, e a corrente é aplicada ao motor. Em um caso em que o motor trifásico é usado, os FETs, que são conectados em série para as respectivas fases, do braço superior e do braço inferior são usados como mostrado na FIG. 4. Embora os FETs do braço superior e do braço inferior sejam alternadamente ligados e desligados, o FET não liga e desliga simultaneamente de acordo com um sinal de porta, uma vez que o FET não é um dispositivo de comutação ideal. Por conseguinte, um tempo de ligar e um tempo de desligar são necessários. Consequentemente, se um comando de ligar para o FET do braço superior e um comando de desligar para o FET do braço inferior são introduzidos simultaneamente, há um problema em que o FET do braço superior e o FET do braço inferior ligam simultaneamente e o braço superior e o braço inferior entram em curto-circuito. Existe uma diferença entre o tempo de ligar e o tempo de desligar do FET. Assim, quando o comando é introduzido nos FETs ao mesmo tempo, o FET liga-se imediatamente em um caso em que o tempo de ligar é curto (por exemplo, 100 [ns]) pela introdução do comando de ligar para o FET superior e, inversamente, o FET não desliga imediatamente em um caso em que o tempo de desligar é longo (por exemplo, 400 [ns]) pela introdução do comando de desligar para o FET inferior. Dessa forma, um estado (por exemplo, entre 400 [ns] -100 [ns], ligado- ligado) que o FET superior está ligado e o FET inferior está ligado, ocorre, muitas vezes, momentaneamente.
[017] Neste sentido, a fim de que a ligação simultânea do FET do braço superior e do FET do braço inferior não ocorra, o sinal de ligado é geralmente dado para o circuito de acionamento de porta com um período predeterminado sendo um tempo morto. Uma vez que o tempo morto não é linear, a forma de onda da corrente é distorcida, a responsabilidade do controle diminui e o som, a vibração e a ondulação do torque são gerados. Em um aparelho de direção elétrica assistida do tipo coluna, uma vez que um arranjo do motor diretamente conectado a uma caixa de engrenagens que está conectada pelo volante e pelo eixo de coluna de aço está extremamente próxima ao condutor no mecanismo, é necessário considerar especialmente o som, a vibração, a ondulação do torque devido ao motor em comparação com um aparelho de direção elétrica assistida de tipo a jusante.
[018] Convencionalmente, como um método para compensar o tempo morto do inversor, existem métodos para adicionar a quantidade de compensação através da detecção de um momento de ocorrência do tempo morto e para compensar o tempo morto por um observador de distúrbio nos eixos dq no controle de corrente.
[019] O aparelho de direção elétrica assistida para compensar o tempo morto é divulgado, por exemplo, na Patente Japonesa No. 4681453 B2 (documento de patente 1) e no Pedido de Patente Japonês Publicado e Não Examinado No. 2015-171251 A (documento de patente 2). No documento de patente 1, é apresentado um circuito de compensação de banda morta que gera um modelo de corrente com base nos valores de comando de corrente ao inserir os valores de comando de corrente em um circuito modelo de referência do ciclo/circuito de controle de corrente incluindo o motor e o inversor e compensa a influência do tempo morto do inversor com base no modelo de corrente. Além disso, no documento de patente 2, é apresentado uma seção de compensação de tempo morto para corrigir com base no valor de compensação de tempo morto para o valor de comando de trabalho, e a seção de compensação de tempo morto compreende um seção de cálculo de quantidade de compensação básico para calcular um valor de compensação básico, que é um valor básico da quantidade de compensação de tempo morto, com base no valor de comando de corrente e uma seção de filtragem para executar um processo por filtragem correspondente a um filtro passa-baixa (LPF) para o valor de compensação básico. LISTA DE DOCUMENTOS DO ESTADO DA ARTE Documentos de Patentes Documento de patente 1: Patente Japonesa No. 4681453 B2 Documento de patente 2: Pedido de Patente Japonês Publicado e Não Examinado No. 2015-171251 A
SUMÁRIO DA INVENÇÃO Problemas a serem resolvidos pela invenção
[020] O aparelho divulgado no documento de patente 1 é um sistema que estima o sinal de compensação usando um cálculo de quantidade de compensação de tempo morto devido ao valor de comando de corrente do eixo q e o modelo de corrente trifásica de referência. O valor de saída/gerado do circuito de compensação é um valor variável proporcional ao modelo de corrente em uma região que é um valor fixo predeterminado ou menor, e é um valor de adição dos valores variáveis proporcional ao valor fixo e ao modelo de corrente em uma região que é maior do que o valor fixo predeterminado. Deste modo, o valor de saída do circuito de compensação é gerado a partir do comando de corrente para o comando de tensão. Entretanto, o trabalho de regulagem para determinar a característica de histerese para geração do valor fixo predeterminado é necessário.
[021] Ainda mais, no aparelho descrito no documento de patente 2, quando o tempo morto é determinado, a compensação de tempo morto é realizada utilizando o valor de comando de corrente do eixo q e o valor de compensação processado em LPF do valor de comando de corrente do eixo q. Assim, ocorre o retardo e existe um problema que a quantidade de compensação de tempo morto não é operado para o comando de tensão final ao motor.
[022] Na compensação de tempo morto do tipo alimentação direta (um tipo de alimentação direta de ângulo, um tipo de modelo de valor de comando de corrente), uma vez que a corrente flui no motor, com um software exclusivo de bloqueio do eixo de saída do motor, a quantidade de compensação de tempo morto requerida é necessária para medição através da máquina atual. É necessária a operação de regulagem do valor limiar para determinar o sinal de compensação devido ao ajuste de fase e o valor de comando de corrente pela rotação de um único motor sob uma carga constante e por uma velocidade de rotação constante, usando um aparelho de teste de motor. É necessário alocar a tensão de aplicação ao inversor e o número de rotações do motor e executar diversas vezes e, por conseguinte, a mitigação da operação de regulagem é necessária.
[023] Além disso, na compensação de tempo morto do tipo alimentação direta, a vibração ocorre próximo ao tempo de interseção em zero ou na manobra de direção em baixa velocidade e de carga baixa em um caso em que o sinal não é comutado com uma quantidade de compensação apropriada e em um tempo apropriado. Ao introduzir a compensação de tempo morto, em que a quantidade de compensação é inadequada, ou a compensação de tempo morto, em que o tempo é inadequado, há um caso em que a vibração é muitas vezes causada pelo próprio controle. Na compensação de tempo morto do tipo alimentação direta, a fim de suprimir a vibração acima, uma operação de regulagem precisa, como várias ideias e a comutação estrita do sinal de compensação, é necessária.
[024] A presente invenção foi desenvolvida tendo em vista as circunstâncias descritas acima, e um objetivo da presente invenção é proporcionar o aparelho de direção elétrica assistida que compensa idealmente o tempo morto do inversor sem a operação de regulagem, melhora a distorção da forma de onda da corrente e a responsabilidade do controle de corrente, e suprime o som, a vibração, a ondulação que a manobra de direção em baixa velocidade é efetiva.
Meios para Resolver os Problemas
[025] A presente invenção refere-se ao aparelho de direção elétrica assistida de um sistema de controle vetorial que converte os valores de comando de corrente dos eixos dq calculados, com base em, pelo menos, um torque de direção, em valores de comando trifásicos, controla por acionamento um motor sem escovas trifásico por um inversor de um controle de modulação por largura de pulso (PWM) e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, o objetivo da presente invenção descrita acima é conseguido pelo fato de: que as tensões de detecção trifásicas são estimadas com base nas tensões terminais trifásicas do motor, tensões de perda devido a um tempo morto do inversor são estimadas a partir das diferenças entre as tensões de comando de correção trifásicas calculadas a partir dos valores de comando de trabalho trifásico e as tensões de detecção trifásicas, e uma compensação de tempo morto do inversor é realizada pela realimentação dos valores de compensação de tempo morto obtidos pela compensação das tensões de perda aos valores de comando de corrente dos eixos; ou compreendendo: uma seção de estimativa de tensão no ponto médio que estima a tensão no ponto médio com base nas tensões terminais trifásicas do motor, um ângulo de rotação do motor, um número de rotações do motor e uma tensão de aplicação ao inversor; uma seção de cálculo de tensão de detecção trifásica que calcula as tensões de detecção trifásicas a partir das tensões no ponto médio e as tensões terminais trifásicas do motor; uma seção de cálculo de tensão de comando trifásica que calcula as tensões de comando trifásicas com base nos valores de comando de trabalho trifásico e na tensão de aplicação ao inversor; uma seção de cálculo de tensão de perda trifásica que estima as tensões de perda trifásicas devido a um tempo morto do inversor a partir das diferenças entre as tensões de detecção trifásicas e as tensões de comando trifásicas; e uma seção de geração de compensação de tempo morto que calcula os valores de compensação de tempo morto dos eixos dq a partir das tensões de perda trifásicas calculadas na seção de cálculo de tensão de perda trifásica com uma sensibilidade à tensão de aplicação ao inversor e em sincronia com o ângulo de rotação do motor; em que uma compensação de tempo morto do inversor é realizada pela realimentação dos valores de compensação de tempo morto dos eixos dq aos valores de comando de corrente dos eixos dq.
[026] Além disso, o objetivo da presente invenção descrita acima é conseguido pelo fato de: compreender: uma primeira seção de conversão de eixos dq/ corrente alternada trifásica (AC) que converte as tensões terminais trifásicas do motor detectadas em tensões de detecção dos eixos dq em sincronia com um ângulo de rotação do motor e um número de rotações do motor; uma seção de cálculo de tensão de comando trifásica que calcula as tensões de comando trifásicas com base nos valores de comando de trabalho trifásico e a tensão de aplicação ao inversor; uma segunda seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica que converte as tensões de comando trifásicas em tensões de comando dos eixos dq; uma seção de cálculo de tensão de perda que calcula as tensões de perda dos eixos dq devido a um tempo morto do referido inversor a partir das diferenças entre as tensões de detecção dos eixos dq e as tensões de comando dos eixos dq; e uma seção de geração de compensação de tempo morto que calcula os valores de compensação de tempo morto dos eixos dq, cujo valor máximo é limitado pela multiplicação das referidas tensões de perda dos eixos dq por um ganho predeterminado e sensibilidade à tensão de aplicação ao inversor; em que uma compensação de tempo morto do inversor é realizada pela realimentação dos referidos valores de compensação de tempo morto dos eixos dq aos valores de comando de tensão dos eixos dq;ou compreender: uma seção de conversão de eixos-dq/ corrente alternada trifásica (AC) que converte as tensões terminais trifásicas do motor detectadas em tensões de detecção dos eixos dq em sincronia com um ângulo de rotação do motor; uma seção de cálculo de correção da razão de tensão que calcula as tensões de comando dos eixos dq a partir de uma razão entre os valores de comando de tensão dos eixos dq; uma seção de cálculo de tensão de perda que calcula as tensões de perda dos eixos dq devido a um tempo morto do referido inversor a partir das diferenças entre as referidas tensões de detecção dos eixos dq e as referidas tensões de comando dos eixos dq; e uma seção de geração de compensação de tempo morto que calcula os valores de compensação de tempo morto dos eixos dq, cujo valor máximo é limitado pela multiplicação das tensões de perda dos eixos dq por um ganho predeterminado e sensibilidade à tensão de aplicação ao inversor; em que uma compensação de tempo morto do inversor é realizada pela realimentação dos referidos valores de compensação de tempo morto dos eixos dq aos valores de comando de tensão dos eixos dq.
[027] Além disso, a presente invenção refere-se ao aparelho de direção elétrica assistida de um sistema de controle vetorial que converte os valores de comando de corrente dos eixos dq calculados a partir do valor de comando de assistência de direção calculado com base em, pelo menos, um torque de direção, em valores de comando de trabalho trifásico, que controla por acionamento um motor sem escovas trifásico por um inversor de um controle de modulação por largura de pulso (PWM) e que aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, o objetivo da presente invenção descrita acima é conseguido pelo fato de ter: uma primeira função que estima as tensões de detecção trifásicas com base nas tensões terminais trifásicas do motor, estima as tensões de perda trifásicas devido a um tempo morto do inversor a partir das diferenças entre as tensões de comando trifásicas calculadas a partir dos valores de comando de trabalho trifásico e as tensões de detecção trifásicas, e realiza uma compensação de tempo morto do inversor pela realimentação dos valores de compensação de tempo morto obtidos pela compensação das tensões de perda trifásicas aos valores de comando de corrente dos eixos dq; e uma segunda função que calcula a quantidade de compensação de tempo morto do tempo morto com base em um ângulo de rotação do motor, uma tensão de aplicação ao inversor, nas tensões de perda trifásicas e nos valores de comando de corrente de assistência de direção, e corrige as tensões de perda trifásicas com a quantidade de compensação de tempo morto;ou compreender: uma seção de estimativa de tensão no ponto médio que estima a tensão no ponto médio com base nas tensões terminais trifásicas do motor, um ângulo de rotação do motor, um número de rotações do motor e uma tensão de aplicação ao inversor; uma seção de cálculo de tensão de detecção trifásica que calcula as tensões de detecção trifásicas a partir das tensões no ponto médio e das tensões terminais trifásicas do motor; uma seção de cálculo de tensão de comando trifásica que calcula as tensões de comando trifásicas com base nos valores de comando de trabalho trifásico e na tensão de aplicação ao inversor; uma seção de cálculo de tensão de perda trifásica que estima as primeiras tensões de perda trifásicas devido a um tempo morto do inversor a partir das diferenças entre as tensões de detecção trifásicas e as tensões de comando trifásicas; uma seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação que calcula a quantidade de compensação de tempo morto com base em um ângulo de rotação do motor, nas primeiras tensões de perda trifásicas, nos valores de comando de assistência de direção e na tensão de aplicação ao inversor; uma seção de cálculo que calcula as segundas tensões de perda trifásicas ao corrigir as primeiras tensões de perda trifásicas pela quantidade de compensação de tempo morto; e uma seção de geração de compensação de tempo morto que calcula os valores de compensação de tempo morto dos eixos dq a partir das segundas tensões de perda trifásicas com uma sensibilidade à tensão de aplicação ao inversor e em sincronia com o referido ângulo de rotação do motor, e realimenta os valores de compensação de tempo morto dos eixos dq ao valor de comando de corrente dos eixos dq.
Efeitos da Invenção
[028] O aparelho de direção elétrica assistida de acordo com a presente invenção estima as tensões trifásicas a partir das tensões terminais trifásicas do motor, calcula as tensões de aplicação trifásicas a partir dos valores de comando de trabalho trifásico e a tensão de aplicação ao inversor, obtém as diferenças entre as tensões de comando trifásicas e as tensões de aplicação trifásicas e, em seguida, calcula as tensões de perda perdidas devido ao tempo morto. As tensões de perda calculadas são trabalhadas como a quantidade de compensação, o aparelho de direção elétrica assistida processa para limitar a quantidade de compensação em um caso em que ocorre uma diferença de tensão transitória devido à correção no ponto médio da quantidade de compensação, a força contra-eletromotriz do motor, ruídos e afins, e compensa o tempo morto pela realimentação da quantidade de compensação limitada aos valores de comando de tensão nos eixos dq como os valores de compensação de tempo morto. Uma vez que a compensação de tempo morto do tipo de realimentação de tensão terminal calcula a quantidade de compensação mensurável e um sinal de compensação adequado pelo cálculo, a operação de regulagem quase não é necessária. Ademais, é possível compensar, em uma compensação praticamente ideal na região da direção em baixa velocidade, e é possível melhorar a distorção da forma de onda da corrente e a responsabilidade do controle de corrente.
[029] A FIG. 24 aplicada a compensação de tempo morto apresenta a forma de onda de corrente em que a distorção é pequena em comparação com a forma de onda de corrente da FIG. 23 sem a compensação de tempo morto. Uma vez que o motor pode rodar suavemente no caso da FIG. 24, é possível suprimir o som, a vibração, a ondulação do torque. Uma vez que as tensões de perda são convertidas nos eixos dq e os valores convertidos são realimentados como valores de compensação, é possível compensar o tempo morto, mesmo nos eixos dq.
[030] Além disso, uma vez que o sinal de compensação e a quantidade de compensação são calculados automaticamente, a vibração não ocorre até mesmo na região de direção de baixa carga e em baixa velocidade próxima ao centro do volante, e é possível compensar o tempo morto. Uma vez que o cálculo automático é executado mesmo que as formas de onda de compensação trifásica sejam ondas retangulares, também é possível compensar o tempo morto.
[031] Uma vez que o tipo de realimentação da tensão terminal do motor de acordo com a presente invenção pode introduzir a compensação próxima à ideal e o sinal de compensação ótimo pelo cálculo quase sem a operação de regulagem, os dispositivos para suprimir a ocorrência da vibração são poucos em comparação com o tipo de alimentação direta. No entanto, é possível inserir efetivamente a compensação de tempo morto suprimindo o risco (a vibração ocorrida pelo próprio controle) próximo à região de interseção em zero e à região de direção em baixa velocidade e de carga baixa.
[032] Além disso, na compensação de tempo morto do tipo de realimentação da tensão terminal, “92 [%] a 95 [%]” da quantidade de compensação medida usando o software exclusivo a partir da diferença entre a tensão aplicada estimada e a tensão detectada na região de interseção em zero e na região de direção em baixa velocidade e de carga baixa próximas ao centro, são calculados. Ademais, ainda sobre o sinal de compensação, a direção adequada é calculada a partir da diferença entre as tensões. No tipo de alimentação direta, é necessário medir previamente com o software exclusivo e executar a regulagem pelo aparelho de teste de motor. Em contrapartida, no tipo de realimentação, a quantidade de compensação e o sinal de compensação mensuráveis são obtidos pelo cálculo sem reescrever o software de teste e regular o aparelho de teste.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS Nos desenhos anexos:
[033] A FIG. 1 é um diagrama de configuração que ilustra um esboço geral de um aparelho de direção elétrica assistida;
[034] A FIG. 2 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração de uma unidade de controle (ECU) do aparelho de direção elétrica assistida;
[035] A FIG. 3 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração de um sistema de controle vetorial;
[036] A FIG.4 é um diagrama de cabeamento/circuito que ilustra um exemplo de configuração de um inversor geral;
[037] A FIG. 5 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração (da primeira forma de realização) da presente invenção;
[038] A FIG. 6 é um diagrama de blocos detalhado que ilustra um exemplo de configuração de uma seção de compensação de tempo morto de acordo com a presente invenção;
[039] A FIG. 7 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração da seção de estimativa de tensão no ponto médio;
[040] A FIG. 8 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração detalhada da seção de avaliação de tempo de correção e a seção de retenção de valor de correção;
[041] A FIG. 9 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração detalhada da seção de limitação da quantidade de correção;
[042] A FIG. 10 é um diagrama de características que ilustra um exemplo do valor de limitação de compensação;
[043] A FIG. 11 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração da seção de modulação do vetor espacial;
[044] A FIG. 12 é um diagrama que ilustra um exemplo de operação da seção de modulação do vetor espacial;
[045] A FIG. 13 é um diagrama que ilustra um exemplo de operação da seção de modulação do vetor espacial;
[046] A FIG. 14 é um gráfico de tempo que ilustra um exemplo de operação da seção de modulação do vetor espacial;
[047] A FIG. 15 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da seção de modulação do vetor espacial;
[048] A FIG. 16 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a primeira forma de realização);
[049] A FIG.17 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a primeira forma de realização);
[050] A FIG. 18 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração (a segunda forma de realização) da presente invenção;
[051] FIG.19 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração da seção de limitação da quantidade de compensação;
[052] A FIG.20 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a segunda forma de realização);
[053] A FIG. 21 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a segunda forma de realização);
[054] A FIG. 22 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração (a terceira forma de realização) da presente invenção;
[055] A FIG.23 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a terceira forma de realização);
[056] A FIG. 24 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a terceira forma de realização);
[057] A FIG. 25 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração (a quarta forma de realização) da presente invenção;
[058] A FIG. 26 é um diagrama de blocos detalhado que ilustra um exemplo de configuração de uma seção de compensação de tempo morto, de acordo com a quarta forma de realização;
[059] A FIG.27 é um diagrama que ilustra um exemplo de operação da seção funcional do valor de compensação de tempo morto- ângulo de cada fase;
[060] A FIG. 28 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração da seção de ganho sensível à tensão de aplicação ao inversor;
[061] A FIG. 29 é um gráfico de características que ilustra um exemplo de característica da seção de ganho sensível à tensão de aplicação ao inversor;
[062] A FIG. 30 é um gráfico de características que ilustra um exemplo de característica da seção de ganho sensível ao valor de comando de assistência de direção;
[063] As FIGs. 31A a 31D são gráficos de onda que ilustram um efeito (fase U) da seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação;
[064] A FIG. 32 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a quarta forma de realização);
[065] A FIG.33 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a quarta forma de realização);
[066] A FIG. 34 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração (a quinta forma de realização) da presente invenção;
[067] A FIG. 35 é um diagrama que ilustra um exemplo de operação da seção funcional do valor de compensação de tempo morto-ângulo trifásico;
[068] As FIGs. 36A e 36B são gráficos de características que ilustram um exemplo de característica de tensão de saída da tabela de referência de valor de compensação de tempo morto-ângulo dos eixos dq;
[069] A FIG. 37 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a quinta forma de realização);
[070] A FIG. 38 é um diagrama de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a quinta forma de realização);
[071] A FIG. 39 é um diagrama de forma de onda parcial que ilustra um efeito da seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação de acordo com a presente invenção;
[072] A FIG. 40 é um gráfico de forma de onda parcial que ilustra um efeito da seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação de acordo com a quinta forma de realização;
[073] A FIG. 41 é um gráfico de forma de onda parcial que ilustra um efeito da seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação de acordo com a quinta forma de realização;
[074] A FIG. 42 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a quinta forma de realização);
[075] A FIG. 43 é um diagrama de blocos que ilustra um exemplo de configuração (a sexta forma de realização) da presente invenção;
[076] A FIG. 44 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a sexta forma de realização); e
[077] A FIG.45 é um gráfico de forma de onda que ilustra um efeito da presente invenção (a sexta forma de realização).
MODO DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO
[078] Para resolver um problema onde uma distorção de corrente e uma oscilação de torque ocorrem devido a uma influência de um tempo morto de um inversor em uma unidade de controle (ECU) e um som de direção diminui, a presente invenção estima tensões trifásicas a partir das tensões terminais trifásicas do motor, calcula as tensões de comando trifásicas a partir dos valores de comando de trabalho trifásico e de uma tensão de aplicação ao inversor e calcula as tensões de perda perdidas devido ao tempo morto pela obtenção das diferenças por meio do modelo de retardo. As tensões de perda trifásicas calculadas são apropriadamente processadas como uma quantidade de compensação, e a quantidade de compensação processada é realimentada aos valores de comando de tensão nos eixos dq como valores de compensação de tempo morto. Além do mais, quando necessário, a presente invenção gera a quantidade de compensação de tempo morto para aperfeiçoar as tensões de perda dos eixos dq calculadas com base no ângulo de rotação do motor, em um valor de comando de assistência de direção do eixo q e na tensão de aplicação ao inversor, melhora a quantidade de compensação por meio da correção das tensões de perda dos eixos dq com a quantidade de compensação de tempo morto, e compensa o tempo morto do inversor pelo uso dos valores de compensação aprimorados.
[079] Além disso, a presente invenção forma valores de compensação de tempo morto ideais em uma seção funcional e corrige pela multiplicação por ganho dos desvios entre os valores de compensação de tempo morto antes da correção. Neste caso, é possível compensar o tempo morto sem um atraso e melhorar a distorção de uma forma de onda de corrente e a responsabilidade de um controle de corrente.
[080] A presente invenção avalia um distúrbio, tal como uma força contra- eletromotriz do motor, em um caso em que o valor de compensação que excede o limite superior é detectado a partir das tensões de perda detectadas, e calcula as perdas devido ao tempo morto por meio da limitação dos valores de compensação. Além disso, é possível realizar a compensação de tempo morto mesmo nos eixos dq, convertendo as tensões de perda calculadas para os eixos dq e realimentando como os valores de compensação de tempo morto.
[081] As formas de realização de acordo com a presente invenção serão descritas em detalhe com referência aos desenhos.
[082] A FIG. 5 mostra um exemplo de configuração completa (primeira forma de realização) da presente invenção correspondente à FIG. 3, e é proporcionada uma seção de compensação de tempo morto 200 para calcular os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* nos eixos dq. Um ângulo de rotação do motor θ e um número de rotações do motor w são introduzidos na seção de compensação de tempo morto 200, e outros valores de comando de trabalho trifásico Trabalhou, Trabalhov, Trabalhow calculados em uma seção de cálculo do valor de comando de trabalho 160A na seção de controle de PWM 160, e as tensões terminais trifásicas do motor Vu, Vv, Vw do motor 100 são introduzidas na seção de compensação de tempo morto 200. As tensões terminais trifásicas do motor Vu, Vv, Vw são introduzidas na seção de compensação de tempo morto 200 através dos filtros passa-baixa (LPFs) 163U, 163V, 163W para remover um ruído de alta frequência, respectivamente. Ademais, os sinais de PWM (UPWM, VPWM, WPWM) de um circuito de controle de PWM 160B na seção de controle de PWM 160 são introduzidos no inversor 161, e uma tensão de aplicação ao inversor VR aplicada ao inversor 161 é introduzida na seção de compensação de tempo morto 200.
[083] Um valor de comando de corrente do eixo d, id* e um valor de comando de corrente do eixo q, iq* calculados em uma seção de cálculo de comando de corrente (não mostrada) são introduzidos, respectivamente, nas seções de subtração 131d e 131q, e os desvios de corrente Δid* e Δiq* para as correntes de realimentação id e iq são calculados, respectivamente, nas seções de subtração 131d e 131q. O desvio de corrente calculado Δid* é inserido na seção de controle PI 120d, e o desvio de corrente calculado Δiq* é inserido na seção de controle PI 120q. O valor de comando de tensão do eixo d, vd e o valor de comando de tensão do eixo q, vq controlados por PI são introduzidos na seção de adição 121d e 121q, os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* provenientes da seção de compensação de tempo morto 200 descritos abaixo são adicionados e compensados nas seções de adição 121d e 121q, e os valores de tensão compensados são introduzidos, respectivamente, na seção de subtração 141d e na seção de adição 141q. A tensão vd1* da seção de controle de não-interferência dq 140 é introduzida na seção de subtração 141d, e o valor de comando de tensão vd**, que é a diferença, é obtido. A tensão vq1* da seção de controle de não-interferência dq 140 é introduzida na seção de adição 141q, e o valor de comando de tensão vq**, que é o resultado da adição, é obtido. O valor de comando de tensão vd** e vq**, que são compensados pelo tempo morto, são introduzidos em uma seção de modulação de vetor espacial 300 que converte as duas fases dos eixos dq em três fases da fase U, fase V, fase W e sobrepõe a terceira onda harmônica. Os valores de comando de tensão Vu*, Vv*, Vw* de três fases modelados por vetor na seção de modulação de vetor espacial 300 são introduzidos na seção de controle de PWM 160, e o motor 100 é controlado por acionamento via seção de controle de PWM 160 e inversor 161, tal como descrito acima.
[084] A seção de compensação de tempo morto 200 será descrita a seguir.
[085] A seção de compensação de tempo morto 200 compreende as seções de subtração 201 (201U, 201V, 201W) e 202, uma seção de estimativa de tensão no ponto médio 210, uma seção de cálculo de tensão de comando trifásica 220, um modelo de retardo de detecção de tensão 230, uma seção de ganho 240, seção de limitação da quantidade de compensação 250 e uma seção de conversão de eixos dq/ corrente alternada trifásica (AC) 260.
[086] A configuração detalhada é mostrada na FIG.6, o ângulo rotacional do motor θ é inserido na seção de estimativa de tensão no ponto médio 210 e na seção de conversão de eixos dq/ corrente alternada trifásica (AC) 260 e o número de rotações do motor w é introduzido na seção de estimativa de tensão no ponto médio 210. As tensões terminais do motor Vu, Vv, Vw são introduzidas na seção de estimativa de tensão no ponto médio 210 e na seção de subtração 201 (201U, 201V, 201W) via LPFs 163U, 163V, 163W. Além disso, os trabalhos Trabalhou, Trabalhov, Trabalhow provenientes da seção de cálculo do valor de comando de trabalho 160A na seção de controle de PWM 160 são introduzidos na seção de cálculo de tensão de comando trifásica 220, e a tensão de aplicação ao inversor VR é introduzida na seção de estimativa de tensão no ponto médio 210, na seção de cálculo de tensão de comando trifásica 220 e na seção de limitação da quantidade de compensação 250.
[087] A seção de estimativa de tensão no ponto médio 210 calcula uma tensão de referência das tensões no ponto médio usando a tensão de aplicação ao inversor VR. A configuração detalhada é mostrada na FIG. 7, e uma vez que as tensões no ponto médio variam dependendo da influência de uma configuração de hardware, uma detecção de erro e assim por diante, a correção é realizada com base nas diferenças entre a tensão de aplicação ao inversor VR e as tensões terminais do motor Vu, Vv, Vw. O tempo de correção é ajustado por uma condição de um ângulo de rotação do motor θ específico e um número de rotações do motor w específico.
[088] Isto é, a tensão de aplicação ao inversor VR é reduzida pela metade (VR/2) em uma seção de redução 211, e um valor reduzido (VR/2) é introduzido por adição nas seções de subtração 217 e 218. As tensões terminais do motor Vu, Vv, Vw são introduzidas na seção de adição 216 e adicionadas, o resultado adicionado “Vu + Vv + Vw” é multiplicado por 1/3 em uma seção de divisão (1/3) 212, e uma tensão multiplicada por 1/3 “(Vu + Vv + Vw)/3” é inserida por subtração na seção de subtração 217. A seção de subtração 217 subtrai a tensão “(Vu + Vv + Vw)/3” do valor reduzido VR/2, e o valor subtraído VRna é introduzido em uma seção de retenção do valor de correção 214. Uma seção de avaliação do tempo de correção 213 avalia um tempo de correção com base no ângulo de rotação do motor θ e no número de rotações do motor w e introduz um sinal de correção CT na seção de retenção do valor de correção 214. A seção de limitação da quantidade de correção 215 calcula um valor de correção de tensão ΔVm com base em uma tensão VRnb realizada na seção de retenção do valor de correção 214.
[089] Os detalhes da seção de avaliação do tempo de correção 213 e a seção de retenção do valor de correção 214 são mostrados na FIG. 8, a seção de avaliação do tempo de correção 213 compreende uma seção de avaliação de ângulo 213-1, uma seção de avaliação do número de rotação efetivo 213-2 e um circuito-AND 2133, e a seção de retenção do valor de correção 214 compreende uma seção de comutação 214-1 e uma unidade de retenção 214-2.
[090] Isto é, o ângulo de rotação do motor θ é introduzido na seção de avaliação de ângulo 213-1 e a Equação 1 abaixo é avaliada. Quando a Equação 1 é estabelecida, a seção de avaliação de ângulo 213-1 gera um sinal de avaliação JD1.[Equação 1]
Figure img0001
[091] Em um caso onde o tempo da equação 1 acima é considerado como a condição de correção no cálculo do valor de correção no ponto médio, é possível amostrar com precisão um valor de tensão de um ponto de interseção em zero. Uma vez que a terceira onda harmônica é sobreposta nas tensões terminais do motor, exceto para o ponto acima, é impossível detectar um valor mais preciso. Por exemplo, considerando que as respectivas tensões terminais detectadas pela condição da Equação 1 sejam Vu = 6,83 [V], Vv = 7,55 [V], Vw = 5,94 [V] e a tensão aplicada ao motor seja 13,52 [V], “(Vu + Vv + Vw)/3” = 6,77 [V] e VR/2 = 6,76 [V] sejam estabelecidos, logo, “VR/2” = (Vu + Vv + Vw)/3” próximo à tensão no ponto médio é obtida. Além disso, quando o número de rotações do motor w é elevado, uma vez que a influência da força contra-eletromotriz do motor aumenta e a precisão da amostragem diminui, é impossível realizar o cálculo de correção exato. Assim, a seção de avaliação do número de rotações efetivo 213-2 avalia se o número de rotações do motor w é igual ou menor que um número de rotações efetivo w0, que é capaz de ser corrigido por cálculo ou não. Quando o número de rotações do motor w é igual ou menor do que o número de rotação efetivo w0, a seção de avaliação do número de rotações efetivo 213-2 gera o sinal de avaliação JD2.[Equação 2]
Figure img0002
[092] Os sinais de avaliação JD1 e JD2 são introduzidos no circuito-AND 2133 a, e o sinal de correção CT é gerado de acordo com a condição-AND dos sinais de avaliação introduzidos JD1 e JD2. O sinal de correção CT é introduzido à seção de comutação 214-1 na seção de retenção do valor de correção 214 como um sinal de comutação e comuta os pontos de contato “a” e “b”. O resultado subtraído VRna é introduzido no ponto de contato “a”, e a tensão de saída VRnb é introduzida no ponto de contato “b” através da unidade de retenção (Z-1) 214-2. A seção de retenção do valor de correção 214 mantém um valor a fim de gerar um valor de correção estável até um próximo tempo. Ainda, em um caso em que o valor de correção é claramente maior do que um valor normal devido ao ruído, à força contra-eletromotriz , à avaliação errônea do tempo de correção e assim por diante, a seção de limitação da quantidade de correção 215 avalia que a quantidade de correção presente não está certa e limita o valor máximo. O valor máximo de correção de tensão limitada ΔVm é introduzido na seção de subtração 218, e o valor de estimativa da tensão no ponto médio Vm, calculado de acordo com a Equação 3 abaixo na seção de subtração 218, é produzido. O valor de estimativa da tensão no ponto médio Vm é introduzido por subtração nas seções de subtração 201 (201U, 201V, 201W).[Equação 3]
Figure img0003
[093] Além disso, os valores de comando de trabalho trifásico Trabalhou, Trabalhov, Trabalhow e a tensão de aplicação ao inversor VR são introduzidos na seção de cálculo de tensão de comando trifásica 220, e a seção de cálculo de tensão de comando trifásica calcula a tensão de comando trifásica Vin usando a Equação 4 abaixo de acordo com os valores de comando de trabalho trifásico Trabalhou, Trabalhov, Trabalhow e a tensão de aplicação ao inversor VR. A tensão de comando trifásica Vin é introduzida no modelo de retardo de detecção de tensão 230. Bem como,“Trabalhoref” na Equação 4 significa Trabalhou, Trabalhov, Trabalhow. [Equação 4]
Figure img0004
[094] Os valores de estimativa no ponto médio Vm são introduzidos por subtração nas seções de subtração 201 (201U, 201V, 201W), e, além disso, as tensões terminais Vu, Vv, Vw, que passaram pelos LPFs 163U, 163V, 163W, são introduzidos por subtração nas seções de subtração 201 (201U, 201V, 201W). As seções de subtração 201U, 201V, 201W subtraem o valor de estimativa no ponto médio Vm das tensões terminais trifásicas do motor Vu, Vv, VW, de acordo com a Equação 5 abaixo. Deste modo, as tensões de detecção trifásicas Vdn (Vdu, Vdv, Vdw) são obtidas. As tensões de detecção trifásicas Vdn (Vdu, Vdv, Vdw) são introduzidas na seção de subtração 202 servindo como uma seção de cálculo de tensão de perda trifásica.[Equação 5]
Figure img0005
[095] A detecção das tensões terminais Vu, Vv, Vw causa um retardo devido a um filtro de ruído ou similar na ECU. Consequentemente, em um caso em que as tensões de perda são diretamente calculadas pela obtenção das diferenças entre o valor das tensões de comando trifásicas Vin e a tensões de detecção trifásicas Vdn, ocorre o erro devido à diferença de fase. A fim de resolver este problema, a presente forma de realização aproxima o retardo de detecção do hardware, tal como um circuito de filtro, com um modelo de filtro de primeira ordem e melhora a diferença de fase. O modelo de retardo de detecção de tensão 230 da presente forma de realização é um filtro primário da Equação 6 abaixo e “T” significa uma constante de tempo. O modelo de retardo de detecção de tensão 230 pode ser um modelo de um filtro secundário ou filtro de ordem superior.[Equação 6]
Figure img0006
[096] As tensões de comando de correção trifásicas Vinp do modelo de retardo de detecção de tensão 230 são adicionadas na seção de subtração 202 e as tensões de detecção trifásicas Vdn são inseridas por subtração na seção de subtração 202. As tensões de perda trifásicas PLA (Vloss_n) são calculadas pela subtração das tensões de detecção trifásicas Vdn das tensões de comando de correção trifásicas Vinp. Ou seja, a seção de subtração 202 executa a Equação 7 abaixo. [Equação 7]
Figure img0007
[097] As tensões de perda trifásicas PLA (Vloss_n) são multiplicadas por um ganho PG (por exemplo, 0,8) na seção de ganho 240, e as tensões de perda trifásicas PLA multiplicadas pelo ganho PG são introduzidas na seção de limitação da quantidade de compensação 250. Embora o ganho PG não precise ser, basicamente, ajustado, este é alterado quando um ajuste de saída é necessário para que o ajuste para outros compensadores, regulagem de veículos, partes da ECU sejam alterados.
[098] A seção de limitação da quantidade de compensação 250 é sensível à tensão de aplicação ao inversor VR, e a configuração detalhada é mostrada na FIG. 9. A tensão de aplicação ao inversor VR é introduzida em uma seção de cálculo do valor de limitação de compensação superior-inferior 251 na seção de limitação da quantidade de compensação 250, e um valor de limitação da quantidade de compensação de DTCa (DT = TM, tempo morto) é calculado com uma característica, tal como mostrado na FIG.10. O valor de limitação da quantidade de compensação de DTCa é um valor de limitação constante DTCa1 até uma tensão predeterminada VR1, aumenta linearmente (ou não linearmente) entre a tensão predeterminada VR1 e uma tensão predeterminada VR2 (> VR1), e mantém um valor de limitação constante DTCa2 maior que a tensão predeterminada VR2. O valor de limitação da quantidade de compensação de DTCa é introduzido em um ponto de contato a1 da seção de comutação 252 e uma seção de comparação 255, bem como uma seção de inversão 254. Além disso, as tensões de perda trifásicas PLB (Vloss_u, Vloss_v, Vloss_w) são introduzidas nas seções de comparação 255 e 256, assim como um ponto de contato b1 da seção de comutação 252. Uma saída “-DTCa” da seção de inversão 254 é introduzida em um ponto de contato a2 da seção de comutação 253. Os pontos de contato a1 e b1 são comutados com base em um resultado de comparação CP1 da seção de comparação 255, e os pontos de contato a2 e b2 são comutados com base em um resultado de comparação CP2 da seção de comparação 256.
[099] A seção de comparação 255 compara o valor de limitação da quantidade de compensação de DTCa com as tensões de perda trifásicas PLB e comuta os pontos de contato a1 e b1 da seção de comutação 252 de acordo com a Equação 8 abaixo. Ademais, a seção de comparação 256 compara o valor de limitação da quantidade de compensação “-DTCa” com as tensões de perda trifásicas PLB e comuta os pontos de contato a2 e b2 da seção de comutação 253 de acordo com a Equação 9 abaixo.[Equação 8]
[0100] Quando as tensões de perda trifásicas PLB = o valor de limitação superior da quantidade de compensação (DTCa), o ponto de contato a1 da seção de comutação 252 está ligado (ponto de contato b2 da seção de comutação 253 = DTCa).
[0101] Quando as tensões de perda trifásicas PLB < o valor de limitação superior da quantidade de compensação (DTCa), o ponto de contato b1 da seção de comutação 252 está ligado (o ponto de contato b2 da seção de comutação 253 = as tensões de perda trifásicas PLB).[Equação 9]
[0102] Quando as tensões de perda trifásicas PLB o valor de limitação inferior da quantidade de compensação (-DTCa), o ponto de contato a2 da seção de comutação 253 está ligado (o valor da compensação de tempo morto DTC = -DTCa).
[0103] Quando as tensões de perda trifásicas PLB > o valor de limitação inferior da quantidade de compensação (-DTCa), o ponto de contato b2 da seção de comutação 253 está ligado (o valor de compensação de tempo morto DTC = a saída da seção de comutação 252).
[0104] Como descrito acima, a presente forma de realização estima as tensões trifásicas pela detecção das tensões terminais trifásicas do motor, calcula as tensões de comando de correção trifásicas a partir dos valores de comando de trabalho trifásico e calcula as tensões de perda devido ao tempo morto do inversor a partir das diferenças entre as mesmas. A partir das tensões de perda calculadas, em um caso em que a quantidade de compensação excede o limite superior, a presente forma de realização avalia o distúrbio devido à força contra-eletromotriz ou similar e calcula a perda devido ao tempo morto por meio da limitação dos valores de compensação. Além disso, é possível compensar o tempo morto, mesmo nos eixos dq, convertendo as tensões de perda calculadas nos eixos dq e realimentando aos eixos dq como valores de compensação.
[0105] A modulação do vetor espacial será descrita a seguir. Toda a seção de modulação de vetor espacial 300 tem uma função que converte as tensões bifásicas (vd**, vq**) no espaço dos eixos dq em tensões trifásicas (Vua, Vva, Vwa) e uma terceira forma de onda harmônica em tensões trifásicas (Vua, Vva, Vwa), tal como mostrado na FIG.11. Por exemplo, os métodos de modulação de vetor espacial propostos na Publicação de Patente Japonesa Não Examinada No. 2017-70066, WO/2017/098840 (Pedido de Patente Japonesa No. 2015-239898) e assim por diante, pelo presente requerente podem ser usados.
[0106] Isto é, a modulação do vetor espacial executa a transformação das coordenadas abaixo com base nos valores de comando de tensão vd**, vq** do espaço dos eixos dq, no ângulo de rotação do motor θ e em um número de setor n (#1 a #6), e controla o ligar/ desligar dos FETs (braço superior Q1, Q3, Q5; braço inferior Q2, Q4, Q6) do inversor do tipo ponte. Ao fornecer os padrões de comutação S1 a S6 correspondentes aos setores #1 a #6 ao motor, ele tem a função de controlar a rotação do motor. Em relação a transformação das coordenadas, na modulação do vetor espacial, os valores de comando de tensão vd** e vq** são transformados por coordenadas nos vetores de tensão Vα e Vβ em um sistema de coordenadas α-β com base na Equação 10 abaixo. A relação entre o eixo de coordenadas e o ângulo de rotação do motor θ utilizado na transformação das coordenadas acima, é mostrada na FIG.12.[Equação 10]
Figure img0008
[0107] Existe uma relação expressa pela Equação 11 abaixo entre o vetor de tensão alvo no sistema de coordenadas dq e o vetor de tensão alvo a no sistema de coordenadas α-β, e um valor absoluto do vetor de tensão alvo V é mantido.[Equação 11]
Figure img0009
[0108] Nos padrões de comutação do controle de vetor espacial, as tensões de saída do inversor são definidas com 8-tipos de vetores de tensão de saída de referência discretos V0 a V7 (vetores de tensão diferentes de zero V1 a V6, cujas fases são diferentes por π/3 [rad] e vetores de tensão zero V0, V7) mostrados no diagrama de vetor espacial da FIG. 13 correspondente aos padrões de comutação S1 a S6 dos FETs (Q1 a Q6). A seleção dos vetores de tensão de saída de referência V0 a V7 e o tempo de ocorrência dos mesmos são controlados. É possível dividir os vetores espaciais nos seis setores #1 a #6 usando seis regiões prensadas com os vetores de tensão de saída de referência adjacentes. O vetor de tensão alvo pertence a qualquer um dos setores #1 a #6, e é possível alocar o número do setor. É possível obter com base no ângulo de rotação Y no sistema de coordenadas α-β do vetor de tensão alvo V que o vetor de tensão alvo V, que é o vetor sintético de Vα e Vβ, exista em qualquer um dos setores mostrado na Fig.13 segmentado no formato hexagonal regular no espaço α-β. O ângulo de rotação y é determinado por “y = θ + δ” como uma adição da fase δ obtida a partir de uma relação entre o ângulo de rotação do motor θ e os valores de comando de tensão vd** e vq** no sistema de coordenadas dq.
[0109] A FIG.14 mostra um gráfico de tempo básico para determinar, com o controle digital devido aos padrões de comutação S1, S3, S5 do inversor no controle de vetor espacial, a largura do pulso de comutação e o tempo nos sinais de ligar/ desligar S1 a S6 (padrões de comutação) para os FETs, a fim de produzir o vetor de tensão alvo V do inversor. A modulação do vetor espacial realiza o cálculo e similar a cada termo de amostragem prescrito Ts dentro do termo de amostragem Ts, e converte o resultado calculado nas respectivas larguras de pulso de comutação e os tempos dos padrões de comutação S1 a S6 em um próximo termo de amostragem Ts e, em seguida, gera/emite.
[0110] A modulação do vetor espacial gera os padrões de comutação S1 a S6 correspondentes aos números de setor obtidos com base no vetor de tensão alvo V. Na FIG. 14, é mostrado um exemplo dos padrões de comutação S1 a S6 dos FETs do inversor em um caso do número de setor #1 (n = 1). Os sinais S1, S3, S5 indicam sinais de porta dos FET Q1, Q3, Q5 correspondentes ao braço superior. O eixo horizontal é um tempo, e “Ts” corresponde a um período de comutação e é dividido em 8 períodos compreendendo T0/4, T1/2, T2/2, T0/4, T0/4, T2/2, T1/2 e T0/4. Os termos T1 e T2 são respectivamente os tempos que dependem do número de setor n e do ângulo de rotação Y.
[0111] Em um caso em que a modulação de vetor espacial não exista, a forma de onda do valor de compensação de tempo morto (a forma de onda da fase U) em que a compensação de tempo morto da presente invenção é aplicada nos eixos dq e apenas os valores de compensação de tempo morto são eixos dq/trifásicos convertidos, é uma forma de onda removida do terceiro componente harmônico, como mostrado por uma linha tracejada na FIG.15. A fase V e a fase W também são iguais. Ao adotar a modulação de vetor espacial, em vez da conversão trifásica/ eixos dq, é possível sobrepor a terceira onda harmônica em sinais trifásicos e, em seguida, compensar o terceiro componente harmônico desejado devido à conversão trifásica.Por meio disto, é possível gerar a forma de onda de compensação de tempo morto ideal, como mostrado por uma linha real da FIG.15.
[0112] As FIG.16 e FIG.17 são resultados de simulação para mostrar os efeitos vantajosos da presente invenção (a primeira forma de realização) e a FIG. 16 indica a corrente de fase U, a corrente do eixo d e a corrente do eixo q sem a compensação de tempo morto. Ao aplicar a compensação de tempo morto da presente forma de realização, confirma-se que o aperfeiçoamento das distorções de onda das correntes de fase e das correntes dos eixos dq aparece na manobra de direção em baixa velocidade e de carga baixa, tal como mostrado na Fig.17. O aperfeiçoamento da ondulação do torque na manobra de direção e o aperfeiçoamento do som da direção apareceram. Bem como, a FIG. 16 e a FIG. 17 mostram tipicamente a corrente da fase U.
[0113] A segunda forma de realização será descrita com referência à FIG. 18.
[0114] A FIG. 18 mostra um exemplo de configuração completa da segunda forma de realização da presente invenção que corresponde à FIG. 5, e é fornecida uma seção de compensação de tempo morto 200A para calcular os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* nos eixos dq. A seção de compensação de tempo morto 200A é processada principalmente nas 2 fases dos eixos dq e é diferente da seção de compensação de tempo morto 200 da primeira forma de realização, a qual é processada principalmente pelas 3 fases. Neste sentido, a seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 260 e a seção de estimativa de tensão no ponto médio 210 da primeira forma de realização são removidas e as seções de conversão dos eixos dq/ AC trifásica 261 e 262 são fornecidas novamente.
[0115] As tensões terminais trifásicas do motor Vu, Vv, Vw do motor 100 são introduzidas nas seções de conversão dos eixos dq/ AC trifásica 261 via LPFs 163U, 163V, 163W para remover o ruído de alta frequência, respectivamente, e são convertidas em tensões de detecção dos eixos dq Vdn (Vd, Vq) em sincronia com o ângulo de rotação do motor θ nas seções de conversão dos eixos dq/ AC trifásica 261. As tensões de detecção dos eixos dq Vdn (Vd, Vq) são introduzidas por subtração na seção de subtração 202. Além disso, os valores de comando de trabalho trifásico Trabalhou, Trabalhov, Trabalhow e a tensão de aplicação ao inversor VR são introduzidos na seção de cálculo de tensão de comando trifásica 220 e a seção de cálculo de tensão de comando trifásica 220 calcula a tensão de comando trifásica Vin utilizando a Equação 4 acima. A tensão de comando trifásica Vin é introduzida na seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 262 e convertida em tensões de comando dos eixos dq Vina, e as tensões de comando dos eixos dq Vina são introduzidas no modelo de retardo de detecção de tensão 230.
[0116] A operação do modelo de retardo de detecção de tensão 230 é absolutamente igual à primeira forma de realização, exceto para as duas fases, e aperfeiçoa as diferenças de fase aproximando-se como modelo de filtro primário, tal como expresso pela Equação 6. As tensões de comando dos eixos dq Vina do modelo de retardo de detecção de tensão 230 são adicionados à seção de subtração 202 como a seção de cálculo de tensão de perda. As tensões de perda dos eixos dq PLA (Vloss_d, Vloss_q) são calculadas pela subtração das tensões de comando dos eixos dq Vin a partir da seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 261. Isto é, a seção de subtração 202 executa a Equação 12 abaixo.[Equação 12]
Figure img0010
[0117] As tensões de perda dos eixos dq PLA (Vloss_d, Vloss_q) são multiplicadas por um ganho PG (por exemplo, 0,8) na seção de ganho 240, e as tensões de perda dos eixos dq PLA multiplicadas pelo ganho PL são introduzidas na seção de limitação da quantidade de compensação 250. Embora o ganho PG não precise ser, basicamente, ajustado, este é alterado quando um ajuste de saída é necessário para que o ajuste para outros compensadores, regulagem de veículos, partes da ECU sejam alterados.
[0118] A operação e a configuração da seção de limitação da quantidade de compensação 250 são as mesmas que a primeira forma de realização, exceto para as 2 fases, e as 2 tensões de perda dos eixos dq PLB (Vloss_d, Vloss_q) de 2 fases são introduzidas na seção de limitação da quantidade de compensação 250, como mostrado na FIG. 19, em vez das tensões de perda trifásicas PLB (Vloss_u, Vloss_v, Vloss_w) da FIG. 9. Outra configuração é a mesma na FIG.9 e na FIG. 19, a seção de limitação da quantidade de compensação 250 da presente forma de realização gera os valores de compensação de tempo morto vd** e vq** de acordo com as Equações 13 e 14 abaixo, bem como as características da FIG. 13, e os valores de compensação do tempo morto vd** e vq** são introduzidos respectivamente nas seções de adição 121d e 121q nos eixos dq.[Equação 13]
[0119] Quando as tensões de perda dos eixos dq PLB = o valor de limitação superior da quantidade de compensação (DTCa), o ponto de contato a1 da seção de comutação 252 está ligado (ponto de contato b2 da seção de comutação 253 = DTCA).
[0120] Quando as tensões de perda dos eixos dq PLB < o valor de limitação superior da quantidade de compensação (DTCa), o ponto de contato b1 da seção de comutação 252 está ligado (o ponto de contato b2 da seção de comutação 253 = as tensões perda dos eixos dq PLB).[Equação 14]
[0121] Quando as tensões de perda dos eixos dq PLB o valor de limitação inferior da quantidade de compensação (-DTCa), o ponto de contato a2 da seção de comutação 253 está ligado (o valor de compensação de tempo morto DTC = -DTCa).
[0122] Quando as tensões de perda dos eixos dq PLB > o valor de limitação inferior da quantidade de compensação (-DTCa), o ponto de contato b2 da seção de comutação 253 está ligado (o valor de compensação de tempo morto DTC = a saída da seção de comutação 252).
[0123] Conforme descrito acima, a presente forma de realização detecta as tensões de detecção dos eixos dq através da detecção das tensões terminais trifásicas do motor, calcula as tensões de comando de correção dos eixos dq a partir dos valores de comando de trabalho trifásico, e calcula as tensões de perda devido ao tempo morto do inversor a partir das diferenças entre as mesmas. A partir das tensões de perda calculadas, em um caso em que a quantidade de compensação excede o limite superior, a presente forma de realização avalia o distúrbio devido à força contra-eletromotriz ou similar e calcula a perda devido ao tempo morto por meio da limitação dos valores de compensação. Além disso, é possível compensar o tempo morto, mesmo nos eixos dq, convertendo as tensões de perda calculadas nos eixos dq e realimentando aos eixos dq como valores de compensação.
[0124] As FIG. 20 e FIG. 21 são resultados de simulação para mostrar os efeitos vantajosos da presente invenção (a segunda forma de realização) em relação à fase U, e a FIG. 20 indica a corrente da fase U, a corrente do eixo d e a corrente do eixo q sem a compensação de tempo morto. Ao aplicar a compensação de tempo morto da presente forma de realização, confirma-se que o aperfeiçoamento das distorções de onda das correntes de fase e das correntes dos eixos dq aparece na manobra da direção em baixa velocidade e de carga baixa, como mostrado na FIG. 21. O aperfeiçoamento da ondulação do torque na manobra de direção e o aperfeiçoamento do som da direção apareceram.
[0125] A terceira forma de realização será descrita com referência à FIG. 22.
[0126] A FIG. 22 mostra um exemplo de configuração completa da terceira forma de realização da presente invenção que corresponde à FIG. 18, e é proporcionada uma seção de compensação de tempo morto 200B para calcular os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* nos eixos dq. A seção de compensação de tempo morto 200B é processada principalmente nas 2 fases dos eixos dq de forma similar à segunda forma de realização, e a seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 262 e a seção de cálculo de tensão de comando trifásica 220 da segunda forma de realização são removidas, e uma seção de cálculo de correção da razão de tensão 270, que introduz os valores de comando de tensão vd** e vq** é fornecida novamente.
[0127] As tensões terminais trifásicas do motor Vu, Vv, Vw do motor 100 são introduzidas nas seções de conversão dos eixos dq/ AC trifásica 261 via LPFs 163U, 163V, 163W para remover o ruído de alta frequência, respectivamente, e são convertidas em tensões de detecção dos eixos dq Vdn (Vd, Vq) em sincronia com o ângulo de rotação do motor θ nas seções de conversão dos eixos dq/ AC trifásica 261. As tensões de detecção dos eixos dq Vdn (Vd, Vq) são introduzidas por subtração na seção de subtração 202, servindo como uma seção de detecção da tensão de perda. O valor de comando de tensão do eixo d vd** e o valor de comando de tensão do eixo q vq** são introduzidos na seção de cálculo de correção da razão de tensão 270, a seção de cálculo de correção da razão de tensão 270 calcula as tensões de comando dos eixos dq Vcom (Vcomp_d, Vcomp_q) utilizando a Equação 15 abaixo. Aqui, “PWM_Time” é um período PWM e DT significa o tempo morto. As tensões de comando dos eixos dq Vcom (Vcomp_d, Vcomp_q) são introduzidas no modelo de retardo de detecção de tensão 230.[Equação 15]
Figure img0011
[0128] A operação do modelo de retardo de detecção de tensão 230 é absolutamente igual à segunda forma de realização, e aperfeiçoa as diferenças de fase aproximando-se como modelo de filtro primário, tal como expresso pela Equação 6. As tensões de comando de correção dos eixos dq Vinp (Vind, Vinq) do modelo de retardo de detecção de tensão 230 são adicionados à seção de subtração 202, servindo como a seção de cálculo de tensão de perda. As tensões de perda dos eixos dq PLA (Vloss_d, Vloss_q) são calculadas pela subtração das tensões de detecção dos eixos dq Vdn a partir das tensões de comando de correção dos eixos dq Vinp, conforme expresso pela Equação 12 acima.
[0129] Conforme descrito acima, a presente forma de realização detecta as tensões de detecção dos eixos dq, detectando as tensões terminais trifásicas, calcula as tensões de comando dos eixos dq a partir dos valores de comando de tensão dos eixos dq, calcula ainda as tensões de comando de correção dos eixos dq, e calcula as tensões de perda devido ao tempo morto do inversor a partir das diferenças das tensões de detecção dos eixos dq. A partir das tensões de perda calculadas, em um caso em que a quantidade de compensação excede o limite superior, a presente forma de realização avalia o distúrbio devido à força contra-eletromotriz ou similar e calcula a perda devido ao tempo morto por meio da limitação dos valores de compensação. Além disso, é possível compensar o tempo morto, mesmo nos eixos dq, convertendo as tensões de perda calculadas nos eixos dq e realimentando aos eixos dq como valores de compensação.
[0130] As FIG. 23 e FIG. 24 são resultados de simulação para mostrar os efeitos vantajosos da presente invenção (a terceira forma de realização) em relação à fase U, e a FIG. 23 indica a corrente da fase U, a corrente do eixo d e a corrente do eixo q sem a compensação de tempo morto. Ao aplicar a compensação de tempo morto da presente forma de realização, confirma-se que o aperfeiçoamento (a ondulação da forma de onda da corrente dos eixos dq é pequena, a forma de onda da corrente é próxima a uma onda de seno) das distorções de onda das correntes de fase e as correntes dos eixos dq aparecem na manobra de direção de baixa carga e em baixa velocidade, como mostrado na FIG. 24. O aperfeiçoamento da ondulação do torque na manobra de direção e o aperfeiçoamento do som da direção apareceram. A quarta forma de realização será descrita a seguir.
[0131] A FIG. 25 mostra um exemplo de configuração completa da quarta forma de realização da presente invenção correspondente à FIG. 5, e é proporcionada uma seção de compensação de tempo morto 200C para calcular os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* nos eixos dq. Em comparação com a seção de compensação de tempo morto 200 da primeira forma de realização, a seção de compensação de tempo morto 200C inclui novamente uma seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280 e outras configurações são iguais. O ângulo de rotação do motor θ, a tensão de aplicação ao inversor VR, o valor de comando de assistência de direção do eixo q iqref correspondente ao valor de comando de assistência de direção Iref2 e as tensões de perda trifásicas PLA são introduzidos na seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280.
[0132] A configuração detalhada do seção de compensação de tempo morto 200C é mostrada na FIG.26, e a seção de estimativa de tensão no ponto médio 210 é mostrada na FIG. 7. A seção de estimativa de tensão no ponto médio 210 estima o valor de estimativa de tensão no ponto médio Vm como descrito acima, e o valor de estimativa de tensão no ponto médio Vm é inserido na seção de subtração 201. As diferenças entre o valor de estimativa de tensão no ponto médio Vm e as tensões terminais do motor são obtidas na seção de subtração 201, e as diferenças são inseridas na seção de subtração 202. Além disso, a seção de cálculo de tensão de comando trifásica 220 e o modelo de retardo de detecção de tensão 230 também são iguais aos da primeira forma de realização, as tensões de comando de correção trifásicas Vinp do modelo de retardo de detecção de tensão 230 são adicionadas na seção de subtração 202 e os desvios para a tensões de detecção trifásicas Vdn são introduzidos na seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280 e na seção de adição 203 como a tensões de perda trifásicas PLA.
[0133] A configuração da seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280 é mostrada na FIG. 26, a seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280 compreende uma seção funcional do valor de compensação de tempo morto 281 para introduzir o valor de comando de direção assistida iqref, o ângulo de rotação do motor θ e a tensão de aplicação ao inversor VR, uma seção de subtração para obter os valores de compensação de tempo morto DTD, que são desvios entre os valores de compensação de tempo morto de correção DTC e a seção funcional do valor de compensação de tempo morto 281 e as tensões de perda trifásicas PLA da seção de subtração 202, e uma seção de ganho para emitir a quantidade de compensação CR pela multiplicação dos valores de compensação de tempo morto DTD por um ganho de corrente Gi sensível ao valor de comando de assistência de direção iqref.
[0134] Como a configuração detalhada é mostrada na FIG. 27, a seção funcional do valor de compensação de tempo morto 281 inclui uma seção funcional do valor de compensação de tempo morto-ângulo da fase U 281FU, uma seção funcional do valor de compensação de tempo morto-ângulo da fase V 281FV, uma seção funcional do valor de compensação de tempo morto-ângulo da fase W 281FW que geram, respectivamente, os valores de compensação de tempo morto trifásicos de referência de onda retangular Udt, Vdt, Wdt, cujas fases são deslocadas entre si em 120 [graus] em um escopo de 0 a 369 [graus] em relação ao ângulo de rotação do motor θ. Ademais, a seção funcional de valor de compensação de tempo morto 281 inclui uma seção de cálculo de ganho sensível à tensão de aplicação ao inversor 281G para emitir um ganho sensível à tensão Gv que é sensível à tensão de aplicação ao inversor VR, seções de multiplicação 281MU, 281MV, 281MW para emitir valores de compensação de tempo morto trifásicos Udtc (= Gv • Udt), Vdtc (= Gv • Vdt), Wdtc (= Gv • Wdt) pela multiplicação, respectivamente, dos valores de compensação de tempo morto trifásicos de referência Udt, Vdt, Wdt pelo ganho sensível à tensão Gv e um seção de avaliação do sinal de compensação 281S para emitir um sinal de PMS para a compensação através de um sinal positivo ou um sinal negativo do valor de comando de assistência de direção iqref.
[0135] A seção funcional do valor de compensação de tempo morto-ângulo 281FU, 281V, 281W converte os valores de compensação de tempo morto necessários nas 3 fases em funções devido ao ângulo e gera os valores de compensação de tempo morto de referência Udt, Vdt, Wdt por um cálculo sobre o tempo real da ECU. As funções de ângulo dos valores de compensação de tempo morto de referência dependem da característica de tempo morto da ECU. Além disso, como a quantidade ideal de compensação de tempo morto varia dependendo da tensão de aplicação ao inversor VR, a presente forma de realização calcula a quantidade de compensação de tempo morto dependendo da tensão de aplicação ao inversor VR e altera a quantidade de compensação. A configuração da seção de cálculo de ganho sensível à tensão de aplicação ao inversor 281G para gerar o Gv sensível à tensão pela introdução da tensão de aplicação ao inversor VR é mostrada na FIG. 28 e a tensão de aplicação ao inversor VR está limitada a mais/ menos valor máximo em uma seção de limitação de entrada 281G-1 e a tensão de aplicação ao inversor VR1 é introduzida em um inversor aplicando a tabela de conversão de ganho de compensação de tempo morto/ tensão de aplicação ao inversor 281G-2. A tabela de conversão de ganho de compensação de tempo morto/ tensão de aplicação ao inversor 281G-2 é mostrada, por exemplo, na FIG. 29. As tensões de aplicação ao inversor 9.0 [V] e 15.0 [V] dos pontos de inflexão e os ganhos sensíveis à tensão “0,7” e “1,2” são exemplos e podem ser alterados apropriadamente.
[0136] Os valores de compensação de tempo morto Udtc (= Gv • Udt), Vdtc (= Gv • Vdt), Wdtc (= Gv • Wdt) multiplicados com o ganho sensível à tensão Gv são respectivamente introduzidos nas seções de subtração 281NU, 2 81NV, 281NW. Além disso, o valor de comando da direção assistida iqref é introduzido na seção de avaliação do sinal de compensação 281S, e sinal avaliado PMS é introduzido nas seções de multiplicação 281NU, 281NV, 281NW. Os valores de compensação de referência de tempo morto de correção DTC (Udt, Vdt, Wdt) são calculados pela multiplicação dos valores de compensação de tempo morto Udtc, Vdtc, Wdtc pelo sinal PMS.
[0137] Os valores de compensação de referência de tempo morto de correção DTC (Udt, Vdt, Wdt) calculados na seção funcional de valor de compensação de tempo morto 281 são adicionados na seção de subtração 282, e as respectivas tensões de perda trifásicas PLA a partir da seção de subtração 202 são inseridas por subtração na seção de subtração 282. Os valores de compensação de tempo morto DTD, que são os desvios, são calculados na seção de subtração 282. Os valores de compensação de tempo morto DTD é introduzido na seção de ganho 283, e a quantidade de compensação de tempo morto CR é emitida pela multiplicação dos valores de compensação de tempo morto DTD pelo ganho de corrente Gi sensível ao valor de comando de assistência à direção iqref.
[0138] A característica da seção de ganho 283 é mostrada na FIG. 30 para o valor de comando de assistência de direção iqref, e a quantidade de compensação de tempo morto CR, multiplicada pelo comando de corrente Gi, é introduzida na seção de adição 203 e é adicionada com as tensões de perda trifásicas PLA. As tensões de perda trifásicas corrigidas PLB (Vloss_n), que são o resultado da adição, são multiplicadas pelo ganho PG na seção de ganho 240, como descrito acima, e as tensões de perda trifásicas PLB multiplicadas pelo ganho PG são inseridas na seção de limitação da quantidade de compensação 250.
[0139] Um sinal de entrada relativo a uma operação sensível do ganho de corrente Gi é apenas o valor de comando de assistência à direção iqref (ou o valor absoluto |iqref|). Em uma região de corrente mínima próxima à região de interseção em zero, onde o sinal do valor de comando de assistência de direção iqref muda, é preferível não corrigir usando as diferenças para o ideal e uma alta precisão é obtida (a correção de erro ocorre facilmente devido à vibração do valor de comando de assistência de direção iqref). Neste sentido, como mostrado na FIG. 30, o ganho de corrente Gi é mantido em “0” até um valor de corrente predeterminado (por exemplo, 0,25 [A]), aumenta gradualmente até um valor de corrente predeterminado (por exemplo, 0,75 [A]) para a corrente que excede o valor de corrente predeterminado (por exemplo, 0,25 [A]), e é mantido a uma constante (por exemplo, 0,75) quando o valor de comando de assistência de direção iqref excede o valor de corrente predeterminado (por exemplo, 3,0 [A]).
[0140] A seção de limitação da quantidade de compensação 250 é sensível à tensão de aplicação ao inversor VR, e gera os valores de compensação de tempo morto DTC com base na avaliação das Equações 8 e 9 acima, como mostrado na FIG. 9. Os valores de compensação de tempo morto DTC são introduzidos na seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 260, e convertidos nos valores de compensação de tempo morto vd* e vq* de 2 fases em sincronia com o ângulo de rotação do motor θ.
[0141] Conforme descrito acima, a presente forma de realização estima as tensões trifásicas ao detectar as tensões trifásicas terminais, calcula as tensões de comando trifásicas a partir dos valores de comando de trabalho trifásico, outras tensões de comando de correção trifásicas, calcula as tensões de perda devido ao tempo morto do inversor a partir das diferenças entre as mesmas, e corrige usando a quantidade de compensação de tempo morto CR. A partir das tensões de perda calculadas, em um caso em que a quantidade de compensação excede o limite superior, a presente forma de realização avalia o distúrbio devida à força contra- eletromotriz ou similar e calcula a perda devido ao tempo morto por meio da limitação dos valores de compensação. Além disso, é possível compensar o tempo morto, mesmo nos eixos dq, convertendo as tensões de perda calculadas nos eixos dq e realimentando aos eixos dq como valores de compensação.
[0142] Neste documento, os exemplos de formas de onda das partes da seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280 são mostrados nas FIGs.31A a 31D, e mostram que uma forma de onda próxima a uma forma de onda de compensação de tempo morto ideal é obtida pela correção, e a ondulação do torque da manobra de direção é reduzida. Isto é, a FIG. 31A mostra uma forma de onda de tensão de perda de fase U PLA, e o desvio entre as Figuras 31A e 31B que ilustra um valor de compensação de tempo morto ideal de fase U DTC é uma forma de onda (o valor de compensação de tempo morto DTD) como mostrado na FIG.31C. É possível obter a forma de onda de compensação de tempo morto próxima à forma de onda ideal, como mostrado na FIG.31D, multiplicando os valores de compensação de tempo morto DTD pelo ganho de corrente Gi sensível ao valor de comando de assistência da direção iqref e, em seguida, adicionando à tensão de perda. Além disso, embora a FIG. 31 mostre apenas a fase U, outras fases (fase V e fase W) são iguais.
[0143] As FIG.32 e FIG.33 são os resultados dos testes para demonstrar os efeitos vantajosos da quarta forma de realização usando um aparelho de teste que simulou um veículo real em relação à fase U, e a FIG. 32 indica a corrente de fase U, o corrente do eixo d e a corrente do eixo q sem a compensação de tempo morto. Ao aplicar a compensação de tempo morto da presente forma de realização, confirma-se que o aperfeiçoamento (a ondulação da forma de onda da corrente dos eixos dq é pequena, a forma de onda da corrente é próxima a uma onda de seno) das distorções de onda das correntes de fase e as correntes dos eixos dq aparecem na manobra de direção de baixa carga e em baixa velocidade, como mostrado na FIG. 33. O aperfeiçoamento da ondulação do torque na manobra de direção e o aperfeiçoamento do som da direção apareceram.
[0144] A quinta forma de realização da presente invenção será descrita a seguir.
[0145] Como descrito acima, a segunda forma de realização detecta as tensões de detecção dos eixos dq pela detecção das tensões terminais trifásicas, calcula as tensões de comando dos eixos dq a partir dos valores de comando de trabalho trifásico, calcula ainda as tensões de comando de correção dos eixos dq, e calcula as tensões de perda devido ao tempo morto do inversor a partir das diferenças entre as tensões de comando de correção dos eixos dq e as tensões de detecção dos eixos dq. A partir das tensões de perda calculadas, em um caso em que a quantidade de compensação excede o limite superior, a segunda forma de realização avalia o distúrbio devida à força contra-eletromotriz ou similar e calcula a perda devido ao tempo morto por meio da limitação dos valores de compensação. Além disso, as tensões de perda calculadas são realimentadas como os valores de compensação e a compensação de tempo morto é realizada nos eixos dq.
[0146] No entanto, de acordo com a segunda forma de realização, a quantidade de compensação de tempo morto é um pouco menor do que a quantidade ideal de compensação de tempo morto devido ao retardo desde a detecção da tensão de perda pelo tempo morto até a reflexão. Assim, a quinta forma de realização modifica a seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280 da quinta forma de realização para duas fases e adiciona a seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280A à configuração da FIG. 18. Isto é, a seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280A da quinta forma de realização compreende um modelo ideal de compensação de tempo morto dos eixos dq 281A para gerar os valores de compensação de tempo morto ideais DTC com base no valor de comando de assistência de direção do eixo q iqref correspondente ao valor de comando de assistência de direção Iref2 da FIG. 2, uma seção de subtração 282 para calcular os desvios de DTD entre os valores de compensação de tempo morto DTC e as tensões de perda dos eixos dq PLA, e uma seção de ganho 283 para multiplicar o desvio de DTD pelo ganho de corrente Gi com base no valor de comando de assistência de direção iqref. A quantidade de compensação de aperfeiçoamento CR da seção de ganho 283 é adicionada com as tensões de perda dos eixos dq PLA na seção de adição 203 e é corrigida por retorno, e a quantidade de compensação corrigida PLA1 é introduzida na seção de ganho 240.
[0147] O modelo ideal de compensação de tempo morto dos eixos dq 281A utiliza uma função para emitir o valor de compensação de tempo morto devido ao ângulo, e é convertido nos valores de compensação de tempo morto DTd, DTq da forma de onda de saída, como mostrado na FIG. 35. As tabelas de referência do valor de compensação de tempo morto-ângulo (DT) 281-2d e 281-2q devido à entrada do ângulo de rotação do motor (θ) são geradas com base na forma de onda de saída dos eixos da FIG. 35. As tabelas de referência do valor de compensação de tempo morto- ângulo (DT) 281-2d apresentam uma característica de tensão de saída (o valor de compensação de tempo morto de referência do eixo d) de forma de onda de dente de serra em relação ao ângulo de rotação do motor θ (o ângulo de rotação do motor θ após o ajuste de fase), como mostrado na FIG.36A, e tabelas de referência do valor de compensação de tempo morto-ângulo (DT) 281-2q possui uma característica de tensão de saída (o valor de compensação de tempo morto de referência do eixo q) de onda ondulada deslocada por uma tensão de desvio (offset voltage), como mostrado na FIG. 36B.
[0148] Os valores de compensação de tempo morto DTC do modelo ideal de compensação de tempo morto dos eixos dq 281A são introduzidos na seção de subtração 282, e os desvios entre os valores de compensação de tempo morto DTC e as tensões de perda dos eixos dq PLA são calculados. Os desvios DTD são introduzidos na seção de ganho 283, e a quantidade de compensação de tempo morto CR, multiplicada pelo ganho Gi como parâmetro do valor de comando de assistência de direção iqref, é emitida com a característica mostrada na FIG. 30. A característica da seção de ganho 283 é igual à da quarta forma de realização. Isto é, em uma região de corrente mínima próxima a interseção em zero, onde o sinal do valor de comando de assistência de direção iqref muda, é preferível não corrigir usando as diferenças para o ideal e uma alta precisão é obtida. Consequentemente, como mostrado na FIG. 30, o ganho de corrente Gi é mantido com “0” até um valor de corrente predeterminado, aumenta gradualmente até um valor de corrente superior predeterminado, e é mantido a uma constante em um caso em que o valor de comando de assistência de direção iqref excede o valor de corrente superior. As operações subsequentes são iguais a FIG. 22.
[0149] As FIG. 37 e FIG. 38 são os resultados dos testes para demonstrar os efeitos vantajosos da quarta forma de realização usando um aparelho de teste que simulou um veículo real em relação à fase U, e a FIG. 37 indica a corrente de fase U, o corrente do eixo d e a corrente do eixo q sem a compensação de tempo morto. Ao aplicar a compensação de tempo morto da presente forma de realização, confirma-se que o aperfeiçoamento (a ondulação da forma de onda da corrente dos eixos dq é pequena, a forma de onda da corrente é próxima a uma onda de seno) das distorções de onda das correntes de fase e as correntes dos eixos dq aparecem na manobra de direção de baixa carga e em baixa velocidade, como mostrado na FIG. 38. O aperfeiçoamento da ondulação do torque na manobra de direção e o aperfeiçoamento do som da direção apareceram.
[0150] Adicionalmente, os exemplos de formas de onda das partes da seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280A são mostrados na FIG.39 a FIG.42. A FIG.39 mostra uma forma de onda de tensão de perda de fase U PLA e a FIG. 40 mostra o valor de compensação de tempo morto DTC gerado a partir do modelo ideal de compensação de tempo morto dos eixos dq 281A. A FIG. 41 é um exemplo de forma de onda do desvio calculado na seção de subtração 282, e a FIG. 42 é um exemplo de forma de onda da quantidade de compensação de tempo morto PLA1 corrigida na seção de adição 203. A partir destes diagramas de forma de onda, em comparação com a forma de onda da FIG. 39, entende-se que a forma de onda da FIG.42 após a correção é corrigida para a forma de onda próxima à forma de onda de compensação de tempo morto ideal.A sexta forma de realização será descrita a seguir.
[0151] Como descrito acima, a terceira forma de realização detecta as tensões de detecção dos eixos dq Vdn pela detecção das tensões terminais do motor, calcula as tensões de comando de correção dos eixos dq Vind, Vinq a partir dos valores de comando de tensão dos eixos dq vd**, vq**, e calcula as tensões de perda PLA devido ao tempo morto do inversor a partir das diferenças entre as tensões de comando de correção dos eixos dq Vind, Vinq e as tensões de detecção dos eixos dq Vdd, Vdq. A partir das tensões de perda calculadas, em um caso em que a quantidade de compensação excede o limite superior, a terceira forma de realização avalia o distúrbio devida à força contra-eletromotriz ou similar e calcula a perda devido ao tempo morto por meio da limitação dos valores de compensação. Além disso, é possível compensar o tempo morto, mesmo nos eixos dq, convertendo as tensões de perda calculadas nos eixos dq e realimentando aos eixos dq como valores de compensação.
[0152] No entanto, de acordo com a terceira forma de realização, a quantidade de compensação de tempo morto é um pouco menor do que a quantidade ideal de compensação de tempo morto devido ao retardo desde a detecção da tensão de perda pelo tempo morto até a reflexão. Assim, a sexta forma de realização modifica a seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280 da quarta forma de realização para 2 fases, ou seja, a seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280 explicada na quinta forma de realização e adiciona a seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280A para a configuração da FIG. 22.
[0153] As operações e a configuração da seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 280A são absolutamente iguais à da quinta forma de realização, os valores de compensação de tempo morto DTC do modelo ideal de compensação de tempo morto dos eixos dq 281A são introduzidos na seção de subtração 282, e os desvios DTD (= DTC-PLA) entre os valores de compensação de tempo morto DTC e as tensões de perda dos eixos dq PLA são calculados. Os desvios DTD são introduzidos na seção de ganho 283, e a quantidade de compensação de tempo morto CR, multiplicada pelo ganho Gi como um parâmetro do valor de comando de assistência à direção iqref, é gerada com a característica mostrada na FIG. 30. As operações subsequentes são iguais a da FIG. 22. Em uma região de corrente mínima próxima a interseção em zero, onde o sinal do valor de comando de assistência de direção iqref muda, é preferível não corrigir usando as diferenças para o ideal e uma alta precisão é obtida. Consequentemente, como mostrado na FIG. 30, o ganho de corrente Gi é mantido com “0” até um valor de corrente predeterminado, aumenta gradualmente até um valor de corrente superior predeterminado, e é mantido a uma constante em um caso em que o valor de comando de assistência de direção iqref excede o valor de corrente superior.
[0154] As FIG.44 e FIG.45 são os resultados dos testes para demonstrar os efeitos vantajosos da quarta forma de realização usando um aparelho de teste que simulou um veículo real em relação à fase U, e a FIG. 37 indica a corrente de fase U, a corrente do eixo d e a corrente do eixo q sem a compensação de tempo morto. Ao aplicar a compensação de tempo morto da presente forma de realização, confirma-se que o aperfeiçoamento (a ondulação da forma de onda da corrente dos eixos dq é pequena, a forma de onda da corrente é próxima a uma onda de seno) das distorções de onda das correntes de fase e as correntes dos eixos dq aparecem na manobra de direção de baixa carga e em baixa velocidade, como mostrado na FIG. 45. O aperfeiçoamento da ondulação do torque na manobra de direção e o aperfeiçoamento do som da direção apareceram. Explicação dos números de referência 1 Manípulo 2 Eixo de coluna (eixo de direção, eixo de manípulo) 20, 100 Motor 30 Unidade de controle (ECU) 31 Seção de cálculo do valor de comando de corrente 35, 203, 204 Seção de controle PI 36, 160 Seção de controle de PWM 37, 161 Inversor 110 Seção de detecção de ângulo 130 Seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 140 Seção de controle de não-interferência dq 200, 200A, 200B, Seção de compensação de tempo morto 200C, 200D, 200E 210 Seção de estimativa de tensão no ponto médio 220 Seção de cálculo de tensão de comando trifásica 230 Modelo de retardo de detecção de tensão 240, 283 Seção de ganho 250 Seção de limitação da quantidade de compensação 260, 261, 262 Seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica 270 Seção de cálculo de correção da razão de tensão 280, 280A Seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação 281 Seção funcional do valor de compensação de tempo morto 281A Modelo ideal de compensação de tempo morto dos eixos dq 300 Seção de modulação do vetor espacial 301 Seção de conversão bifásica/ trifásica 302 Seção de sobreposição da terceira onda harmônica

Claims (23)

1. Aparelho de direção elétrica assistida de um sistema de controle vetorial que converte os valores de comando de corrente dos eixos dq calculados, com base em, pelo menos, um torque de direção, em valores de comando de trabalho trifásico, controla por acionamento um motor sem escovas trifásico (100) por um inversor (161) de um controle de modulação por largura de pulso (PWM), e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, CARACTERIZADO pelo fato de que as tensões de detecção trifásicas são estimadas com base nas tensões terminais trifásicas do motor, tensões de perda devido a um tempo morto do inversor (161), que são estimadas a partir das diferenças entre as tensões de comando de correção trifásicas calculadas a partir dos valores de comando de trabalho trifásico e as tensões de detecção trifásicas, e uma compensação de tempo morto do inversor (161) é realizada pela realimentação dos valores de compensação de tempo morto obtidos pela compensação das tensões de perda pelos referidos valores de comando de corrente dos eixos dq.
2. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as fases das referidas tensões de perda são ajustadas às referidas tensões de detecção trifásicas pela modulação de um circuito para detectar as referidas tensões de detecção trifásicas, e pela adição das tensões de comando trifásicas como um modelo de retardo de detecção de tensão.
3. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui ainda uma função que limita um limite superior máximo de uma quantidade de compensação dos referido valores de compensação de tempo morto a uma tensão de aplicação ao inversor (161) e extrai as tensões de perda devido a um tempo morto a partir de um distúrbio, tal como uma força contra-eletromotriz (back-EMF).
4. Aparelho de direção elétrica assistida de um sistema de controle vetorial que converte os valores de comando de corrente dos eixos dq calculados, com base em, pelo menos, um torque de direção, em valores de comando de trabalho trifásico, controla por acionamento um motor sem escovas trifásico (100) por um inversor (161) de um controle de modulação por largura de pulso (PWM) e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho de direção elétrica assistida compreende: uma seção de estimativa de tensão no ponto médio (210) que estima as tensões no ponto médio com base nas tensões terminais trifásicas do motor, um ângulo de rotação do motor, um número de rotações do motor e uma tensão de aplicação ao inversor (161); uma seção de cálculo de tensão de detecção trifásica (201) que calcula as tensões de detecção trifásicas a partir das referidas tensões no ponto médio e as referidas tensões terminais trifásicas do motor; uma seção de cálculo de tensão de comando trifásica (220) que calcula as tensões de comando trifásicas com base nos referidos valores de comando de trabalho trifásico e na referida tensão de aplicação ao inversor (161); uma seção de cálculo de tensão de perda trifásica (202) que estima as tensões de perda trifásicas devido a um tempo morto do referido inversor (161) a partir das diferenças entre as referidas tensões de detecção trifásicas e as referidas tensões de comando trifásicas; e uma seção de geração de compensação de tempo morto (220, 250, 260) que calcula os valores de compensação de tempo morto dos eixos dq a partir das referidas tensões de perda trifásicas calculadas na referida seção de cálculo de tensão de perda trifásica (202) com uma sensibilidade à tensão de aplicação ao inversor (161) e em sincronia com o referido ângulo de rotação do motor; em que uma compensação de tempo morto do referido inversor (161) é realizada pela realimentação dos valores de compensação de tempo morto dos eixos dq aos referidos valores de comando de corrente dos eixos dq.
5. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que um modelo de retardo de detecção de tensão (230) para aperfeiçoar as diferenças de fase está disposto em um estágio atrás da referida seção de cálculo de tensão de comando trifásica (220), e as referidas diferenças são calculadas com as tensões de comando de correção trifásicas do referido modelo de retardo de detecção de tensão (230).
6. Aparelho de direção elétrica assistida de um sistema de controle vetorial que calcula os valores de comando de assistência de direção dos eixos dq com base em, pelo menos, um torque de direção, calcula os valores de comando de corrente dos eixos dq a partir dos referidos valores de comando de assistência de direção, converte os valores de comando de corrente dos eixos dq em valores de comando de trabalho trifásico, controla por acionamento um motor sem escovas trifásico (100) por um inversor (161) de um controle de modulação por largura de pulso (PWM), e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho de direção elétrica assistida compreende: uma primeira seção de conversão de eixos dq/ corrente alternada trifásica (AC) (261) que converte as tensões terminais trifásicas do motor detectadas em tensões de detecção dos eixos dq em sincronia com um ângulo de rotação do motor e um número de rotações do motor; uma seção de cálculo de tensão de comando trifásica (220) que calcula as tensões de comando trifásicas com base nos referidos valores de comando de trabalho trifásico e a referida tensão de aplicação ao inversor (161); uma segunda seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica (262) que converte as referidas tensões de comando trifásicas em tensões de comando dos eixos dq; uma seção de cálculo de tensão de perda (202) que calcula as tensões de perda dos eixos dq devido a um tempo morto do referido inversor (161) a partir das diferenças entre as referidas tensões de detecção dos eixos dq e as tensões de comando dos eixos dq; e uma seção de geração de compensação de tempo morto (240, 250) que calcula os valores de compensação de tempo morto dos eixos dq, cujo valor máximo é limitado pela multiplicação das referidas tensões de perda dos eixos dq com um ganho predeterminado e sensibilidade à referida tensão de aplicação ao inversor (161); em que uma compensação de tempo morto do referido inversor (161) é realizada pela realimentação dos referidos valores de compensação de tempo morto dos eixos dq para os referido valores de comando de tensão dos eixos dq.
7. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que um modelo de retardo de detecção de tensão (230) para aperfeiçoar as diferenças de fase está disposto em um estágio atrás da referida segunda seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica (262), e as referidas diferenças são calculadas com as tensões de comando de correção dos eixos dq a partir do referido modelo de retardo de detecção de tensão (230).
8. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda uma seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação (280) que gera a quantidade de compensação de tempo morto para aperfeiçoar as referidas tensões de perda dos eixos com base em um ângulo de rotação do motor, o referido valor de comando de assistência de direção do eixo q e a referida tensão de aplicação ao inversor (161), e as referidas tensões de perda dos eixos dq são corrigidos pela referida quantidade de compensação de tempo morto.
9. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação (280) compreende: um modelo ideal de compensação de tempo morto dos eixos dq (281) que gera os valores ideais de compensação de tempo morto dos eixos dq devido ao referido ângulo de rotação do motor; uma seção de subtração (282) que obtém desvios entre as referidas tensões de perda dos eixos dq e os referidos valores ideais de compensação de tempo morto dos eixos dq; e uma seção de ganho (283) que gera a referida quantidade de compensação de tempo morto pela multiplicação dos referidos desvios por um ganho.
10. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido ganho da referida seção de ganho (283) é sensível ao referido valor de comando de assistência de direção do eixo q.
11. Aparelho de direção elétrica assistida de um sistema de controle vetorial que calcula os valores de comando de assistência de direção dos eixos dq com base em, pelo menos, um torque de direção, calcula os valores de comando de corrente dos eixos dq a partir dos referidos valores de comando de assistência de direção, converte os referidos valores de comando de corrente dos eixos dq em valores de comando de trabalho trifásico, controla por acionamento um motor sem escovas trifásico (100) por um inversor (161) de um controle de modulação por largura de pulso (PWM), e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho de direção elétrica assistida compreender: uma seção de conversão de eixos dq/ AC trifásica (261) que converte as tensões terminais trifásicas do motor detectadas em tensões de detecção dos eixos dq em sincronia com um ângulo de rotação do motor e um número de rotações do motor; uma seção de cálculo de correção da razão de tensão (270) que calcula as tensões de comando dos eixos dq a partir de uma razão entre os referidos valores de comando de tensão dos eixos dq; uma seção de cálculo de tensão de perda (202) que calcula as tensões de perda dos eixos dq devido a um tempo morto do referido inversor (161) a partir das diferenças entre as referidas tensões de detecção dos eixos dq e as referidas tensões de comando dos eixos dq; e uma seção de geração de compensação de tempo morto (240, 250) que calcula os valores de compensação de tempo morto dos eixos dq, cujo valor máximo é limitado pela multiplicação das tensões de perda dos eixos dq por um ganho predeterminado e sensibilidade à referida tensão de aplicação ao inversor (161); em que uma compensação de tempo morto do referido inversor (161) é realizada pela realimentação dos referidos valores de compensação de tempo morto dos eixos dq aos referidos valores de comando de tensão dos eixos dq.
12. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que um modelo de retardo de detecção de tensão (230) para aperfeiçoar as diferenças de fase está disposto em um estágio atrás da referida seção de cálculo de correção da razão de tensão (270) e as referidas diferenças são calculadas com as tensões de comando de correção dos eixos dq a partir do referido modelo de retardo de detecção de tensão (230).
13. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda uma seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação (280A) que gera a quantidade de compensação de tempo morto para aperfeiçoar as referidas tensões de perda dos eixos dq com base em um ângulo de rotação do motor, o referido valor de comando de assistência de direção dos eixo q e a referida tensão de aplicação ao inversor (161), e as tensões de perda dos eixos dq são corrigidos pela referida quantidade de compensação de tempo morto.
14. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação (208A) compreende: um modelo ideal de compensação de tempo morto dos eixos dq (281A) que gera os valores ideais de compensação de tempo morto dos eixos dq devido ao referido ângulo de rotação do motor; uma seção de subtração (282) que obtém desvios entre as referidas tensões de perda dos eixos dq e os referidos valores ideais de compensação de tempo morto dos eixos dq; e uma seção de ganho (283) que gera a referida quantidade de compensação de tempo morto pela multiplicação dos referidos desvios por um ganho.
15. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido ganho da referida seção de ganho (283) é sensível ao referido valor de comando de assistência de direção do eixo q.
16. Aparelho de direção elétrica assistida de um sistema de controle vetorial que converte os valores de comando de corrente dos eixos dq calculados a partir do valor de comando de assistência de direção calculado com base em, pelo menos, um torque de direção, em valores de comando de trabalho trifásico, controla por acionamento um motor sem escovas trifásico (100) por um inversor (161) de um controle de modulação por largura de pulso (PWM) e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho de direção elétrica assistida apresenta: uma primeira função que estima as tensões de detecção trifásicas com base nas tensões terminais trifásicas do motor, estima as tensões de perda trifásicas devido a um tempo morto do referido inversor (161) a partir das diferenças entre as tensões de comando trifásicas calculadas a partir dos referidos valores de comando de trabalho trifásico e as referidas tensões de detecção trifásicas, e realiza uma compensação de tempo morto do referido inversor (161) pela realimentação dos valores de compensação de tempo morto obtidos pela compensação das referida tensões de perda trifásicas aos valores de comando de corrente dos eixos dq; e uma segunda função que calcula a quantidade de compensação de tempo morto do referido tempo morto com base em um ângulo de rotação do motor, uma tensão de aplicação ao inversor (161), as referidas tensões de perda trifásicas e os referidos valores de comando de corrente de assistência de direção, e corrige as referidas tensões de perda trifásicas com a referida quantidade de compensação de tempo morto.
17. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que os valores de referência de compensação de tempo morto são obtidos com base no referido ângulo de rotação do motor, e a referida quantidade de compensação de tempo morto é obtida a partir dos desvios entre os valores de compensação multiplicando-se um ganho de tensão sensível à referida tensão de aplicação ao inversor (161) pelos referidos valores de referência de compensação de tempo morto e as referidas tensões de perda trifásicas.
18. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida quantidade de compensação de tempo morto é obtida multiplicando-se um ganho de corrente sensível aos referidos valores de comando de assistência de direção pelos referidos desvios.
19. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 18, CARACTERIZADO pelo fato de que uma característica do referido ganho de corrente é maior à medida que os referidos valores de comando de assistência de direção são maiores.
20. Aparelho de direção elétrica assistida de um sistema de controle vetorial que converte os valores de comando de corrente dos eixos dq calculados a partir dos valores de comando de assistência de direção calculados com base em, pelo menos, um torque de direção, em valores de comando de trabalho trifásico, controla por acionamento um motor sem escovas trifásico (100) por um inversor (161) de um controle de modulação por largura de pulso (PWM) e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, CARACTERIZADO pelo fato de que o aparelho de direção elétrica assistida compreende: uma seção de estimativa de tensão no ponto médio (210) que estima as tensões no ponto médio com base nas tensões terminais trifásicas do motor, um ângulo de rotação do motor, um número de rotações do motor e uma tensão de aplicação ao inversor (161); uma seção de cálculo de tensão de detecção trifásica (201) que calcula as tensões de detecção trifásicas a partir das referidas tensões no ponto médio e as referidas tensões terminais trifásicas do motor; uma seção de cálculo de tensão de comando trifásica (220) que calcula as tensões de comando trifásicas com base nos referidos valores de comando de trabalho trifásico e na referida tensão de aplicação ao inversor (161); uma seção de cálculo de tensão de perda trifásica (202) que estima as primeiras tensões de perda trifásicas devido a um tempo morto do referido inversor (161) a partir das diferenças entre as referidas tensões de detecção trifásicas e as referidas tensões de comando trifásicas; e uma seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação (280) que calcula a quantidade de compensação de tempo morto com base no ângulo de rotação do motor, nas referidas primeiras tensões de perda trifásicas, nos referidos valores de comando de assistência de direção e na referida tensão de aplicação ao inversor (161); uma seção de cálculo (203) que calcula as segundas tensões de perda trifásicas ao corrigir as referidas tensões de perda trifásicas pela referida quantidade de compensação de tempo morto; e uma seção de geração de compensação de tempo morto (240 250, 260) que calcula os valores de compensação de tempo morto dos eixos dq a partir das referidas segundas tensões de perda trifásicas com uma sensibilidade à tensão de aplicação ao inversor (161) e em sincronia com o referido ângulo de rotação do motor, e realimenta os referidos valores de compensação de tempo morto ao referido valor de comando de corrente dos eixos dq.
21. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida seção de aperfeiçoamento da quantidade de compensação (280) compreende: uma seção funcional de valor de compensação de tempo morto (281) que calcula os valores de compensação de tempo morto de correção com funções devido ao referido ângulo de rotação do motor e à referida tensão de aplicação ao inversor (161); uma seção de subtração (282) que obtém os desvios entre os referidos valores de compensação de tempo morto de correção e as referidas primeiras tensões de perda trifásicas; e uma seção de ganho (283) que calcula um ganho de corrente sensível aos referidos valores de comando de assistência de direção, e gera a referida quantidade de compensação de tempo morto ao multiplicar os referidos desvios pelo referido ganho de corrente.
22. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida seção funcional do valor de compensação de tempo morto (281) compreende: uma seção funcional de valor de compensação de tempo morto-ângulo (281FU, 281FV, 281FW) que calcula os valores de compensação de tempo morto de referência trifásicos com base no referido ângulo de rotação do motor; um inversor (161) que aplica uma seção de cálculo do ganho sensível à tensão (281G) que calcula um ganho sensível à tensão com base na referida tensão de aplicação ao inversor (161); e uma seção de multiplicação (281MU, 281MV, 281MW) que multiplica os referidos valores de compensação de tempo morto trifásicos de referência pelo referido ganho sensível à tensão e gera os referidos valores de correção de compensação de tempo morto.
23. Aparelho de direção elétrica assistida, de acordo com a reivindicação 21 ou 22, CARACTERIZADO pelo fato de que uma característica do referido ganho de corrente é maior à medida que os referidos valores de comando de assistência de direção são maiores.
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