BR112019001636B1

BR112019001636B1 - Aparelho de direção de energia elétrica

Info

Publication number: BR112019001636B1
Application number: BR112019001636-8A
Authority: BR
Inventors: Hiroaki Takase; Ryo MINAKI; Hideki Sawada; Takayoshi Sugawara
Original assignee: Nsk Ltd
Priority date: 2016-08-24
Filing date: 2017-08-16
Publication date: 2023-04-25
Also published as: JPWO2018037980A1; EP3477848B1; CN109792223B; US10427710B2; EP3477848A1; BR112019001636A2; CN109792223A; WO2018037980A1; EP3477848A4; US20190168801A1; JP6521185B2

Abstract

[Problema] Um objeto da presente invenção é fornecer um aparelho de direção hidráulica elétrica que tem diversas funções de compensação de tempo morto para compensar o tempo morto do inversor sem a operação de sintonização, compensar com o método de controle antecipatório comutando-se gradualmente, com uma operação de mistura, as funções de compensação de tempo morto correspondentes ao estado de direção, melhorar o desempenho de direção, melhorar a distorção da forma de onda de corrente e a responsabilidade da controle de corrente, e suprimir o som, a vibração e a ondulação do torque. [Meios para Resolver o Problema] A presente invenção é o aparelho de direção hidráulica elétrica de sistema de controle de vetor que calcula os valores de comando de assistência de direção de eixos dq com base em pelo menos um torque de direção, calcula os valores de comando de corrente de eixos dq dos valores de comando de assistência de direção, converte os valores de comando de corrente de eixos dq em valores de comando de operação trifásicos, controle de acionamento de um motor sem escovas trifásico por um inversor de um controle de PWM, e aplica um torque de assistência a um sistema de direção (...).

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um aparelho de direção de energia elétrica que controla vetorialmente um acionamento de um motor sem escovas trifásico com um sistema de coordenadas rotacionais com eixos dq, melhora um desempenho de direção e permite o controle assistido com uma manobra suave e sem um som de direção, realizando-se uma compensação de tempo morto correspondente a um estado de direção comutando-se gradualmente diversas funções de compensação de tempo morto (por exemplo, uma função de compensação de tempo morto de um inversor com base em tensões no terminal do motor e uma função de compensação de tempo morto do inversor com base em uma função de um ângulo rotacional do motor (um ângulo elétrico)) enquanto os mistura.

Fundamentos da Técnica

[002] Um aparelho de direção de energia elétrica (EPS) que fornece 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 um eixo de cremalheira por meio de um mecanismo de transmissão tal como engrenagens usando-se uma força de acionamento do motor que é controlada pela energia elétrica fornecida de uma seção de fornecimento de energia elétrica. De modo a gerar com precisão o torque de assistência de direção, tal aparelho de direção de energia elétrica convencional realiza um controle de retroalimentação de uma corrente do motor. O controle de retroalimentação ajusta uma tensão fornecida ao motor de modo que uma diferença entre um valor de comando de assistência de direção (um valor de comando de corrente) e um valor do motor de corrente detectado se torna pequena, e o ajuste da tensão fornecida ao motor é geralmente realizado por um ajuste de valores de comando de operação de um controle de modulação de largura de pulso (PWM).

[003] Uma configuração geral do aparelho de direção de energia elétrica convencional será descrita com referência à Figura 1. Como mostrado na Figura 1, um eixo de coluna (um eixo de direção ou um eixo do manípulo) 2 conectado a um manípulo (um volante) 1 é conectado às rodas direcionais 8L e 8R através de engrenagens de redução 3, juntas universais 4a e 4b, um mecanismo de pinhão-e- cremalheira 5, e barras de direção 6a e 6b, além disso, por meio de unidades de cubo 7a e 7b. Além disso, o eixo de direção 2 é fornecido 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 auxiliar o torque de direção do manípulo 1 é conectado 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 de energia elétrica 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) na base do torque de direção Th detectado pelo sensor de torque 10 e uma velocidade do veículo Vs detectada por uma velocidade do veículo sensor 12, e controla uma corrente fornecida ao motor 20 por meio de um valor de comando de controle de tensão Vref obtido realizando-se uma compensação ou semelhantes ao valor de comando de corrente.

[004] Além disso, um sensor de ângulo de direção 14 não é indispensável e pode não ser fornecido. É possível obter o ângulo de direção θ de um sensor de posição rotacional que é conectado ao motor 20.

[005] Uma rede de área de controlador (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, uma Não-CAN 41 é também possível conectar à unidade de controle 30, e a Não-CAN 41 envia e recebe uma comunicação, sinais análogos/digitais, ondas elétricas ou semelhantes exceto para a CAN 40.

[006] A unidade de controle 30 principalmente compreende uma CPU (Unidade de Processamento Central) (incluindo uma MPU (Unidade Micro Processadora) e uma MCU (Unidade Micro Controladora)), e funções gerais realizadas pelos programas dentro da CPU são, por exemplo, mostradas na Figura 2.

[007] A unidade de controle 30 será descrita com referência à Figura 2. Como mostrado na Figura 2, o torque de direção Th detectado pelo sensor de torque 10 e a velocidade do veículo Vs detectada pela velocidade do veículo sensor 12 são introduzidos em uma seção de cálculo do valor de comando de assistência da direção 31, e a seção de cálculo do valor de comando de assistência da direção 31 calcula um valor de comando de assistência de direção Iref1 com base no torque de direção Th e a velocidade do veículo Vs com referência a um mapa de assistência ou semelhantes. O valor de comando de assistência de direção calculado Iref1 é adicionado com um sinal de compensação CM para melhorar características de uma seção de compensação 34 em uma seção de adição 32A. O valor de comando de assistência de direção Iref2 depois de adição é 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 introduzido em uma seção de subtração 32B, e o valor de comando de corrente Irefm é subtraído um valor detectado de corrente do motor Im na seção de subtração 32B.

[008] Um desvio ΔI (=Irefm - Im) que é um resultado subtraído na seção de subtração 32B é controlado por corrente com uma integral proporcional (PI) e, assim por diante, em uma seção de controle de 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 portador de onda triangular) CF. Os valores de comando de operação são calculados na seção de controle de PI 35, e o motor 20 é controlado por PWM usando-se um sinal de PWM sendo calculado valores de comando de operação por meio de um inversor 37. O valor do motor de corrente Im do motor 20 é detectado por um detector da corrente do motor 38 e é retroalimentado à seção de subtração 32B.

[009] A seção de compensação 34 adiciona um torque de auto-alinhamento detectado ou estimado (SAT) 343 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 uma melhoria característica introduzindo-se o resultado adicionado à seção de adição 32A como o sinal de compensação CM.

[010] Recentemente, um motor sem escovas trifásico é principalmente usado como um atuador do aparelho de direção de energia elétrica, e visto que o aparelho de direção de energia elétrica são produtos automotivos, a faixa de temperatura operacional é ampla. A partir de um ponto de vista de um seguro, um tempo morto do inversor para acionar o motor necessita ser maior do que para propósitos industriais gerais que os eletrodomésticos (“equipamento industrial” < “EPS”). Geralmente, visto que um dispositivo de comutação (por exemplo, um transistor de efeito de campo (FET)) tem um tempo de retardo quando é desligado, um link de corrente contínua (DC) é curto quando os dispositivos de comutação de um braço superior e um braço inferior são simultaneamente ligados ou desligados. De modo a evitar o problema acima, um tempo (um tempo morto) que os dispositivos de comutação de ambos os braços são desligados, é definido.

[011] Como um resultado, uma forma de onda de corrente é distorcida, e uma responsabilidade do controle de corrente e um sentido de direção para baixo. Por exemplo, em um estado que o manípulo está próximo ao centro da direção, ocorre um sentido de direção descontínuo e semelhantes devido à ondulação do torque. Além disso, visto que uma força contra eletromotriz do motor (força eletromotriz) em um momento de uma direção de velocidade média ou uma direção de velocidade alta e uma tensão de interferência entre enrolamentos atuam para o controle de corrente como uma perturbação, uma direção desempenho de acompanhamento e um sentido de direção em um retorno de manobra para baixo.

[012] Um eixo q para controlar o torque sendo o eixo de coordenada de um rotor do motor sem escovas trifásico e um eixo d para controlar a intensidade do campo magnético são independentemente definidos e tem uma relação que o eixo d e o eixo q é de 90°. Assim, um sistema de controle de vetor para controlar as correntes (o eixo d valor de comando de corrente e o eixo q valor de comando de corrente) correspondentes aos respectivos eixos com o vetor, é conhecido.

[013] A Figura 3 mostra um exemplo de configuração em um caso que um motor sem escovas trifásico 100 é controlado por acionamento pelo sistema de controle de vetor. Os valores de comando de assistência de direção (Iref2 (idref, iqreff)) de dois eixos com base no torque de direção Th, a velocidade do veículo Vs e, assim por diante, são calculados, um eixo d valor de comando de corrente id* e um eixo q valor de comando de corrente iq* cujos valores máximos são limitados são respectivamente introduzidos em seções de subtração 131d e 131q, e desvios de corrente Δid* e Δiq* obtidos nas seções de subtração 131d e 131q são respectivamente introduzidos em seções de controle de PI 120d e 120q. Os valores de comando de tensão vd e vq controlados por PI nas seções de controle de PI 120d e 120q são respectivamente introduzidos em uma seção de subtração 141d e uma seção de adição 141q, e tensões Δvd e Δvq obtidas na seção de subtração 141d e na seção de adição 141q são introduzidas em uma seção de conversão de eixos dq/corrente alternada trifásica (CA) 150. Os valores de comando de tensão Vu*, Vv*, Vw* convertidos em trifásicos na seção de conversão de eixos dq/CA trifásica 150 são introduzidos em uma seção de controle de PWM 160, e o motor 100 é acionado com sinais de PWM UPWM, VPWM, WPWM com base em valores de comando de operação trifásicos calculados (Dutyu, Dutyv, Dutyw) por meio do inversor (tensão de aplicação do inversor VR) 161 compreendido por uma constituição em ponte de um braço superior e um braço inferior como mostrado na Figura 4. O braço superior compreende de FETs Q1, Q3, Q5 que serve como dispositivos de comutação e o braço inferior 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 CA trifásica/eixos dq 130. As correntes de retroalimentação id e iq de bifásicas convertidas na seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 130 são respectivamente introduzidas em seções de subtração 131d e 131q, e posteriormente introduzidas em uma seção de controle de não interferência d-q 140. Além disso, um sensor rotacional ou semelhantes é fixado ao motor 100, e um ângulo rotacional do motor θ e um número rotacional do motor (uma velocidade rotacional) w são emitidos de uma seção de detecção de ângulo 110 para processar o sinal de sensor. O ângulo rotacional do motor θ é introduzido no seção de conversão de eixos dq/CA trifásica 150 e a seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 130, e o número rotacional do motor w é introduzido na seção de controle de não interferência d-q 140. A tensão vd1* e vq1* de bifásicos da seção de controle de não interferência d-q 140 são respectivamente introduzidos na seção de subtração 141d e na seção de adição 141q, e as tensões Δvd e Δvq são calculadas na seção de subtração 141d e na seção de adição 141q.

[015] O aparelho de direção de energia elétrica do sistema de controle de vetor 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 semelhantes também são transmitidos ao condutor como um sentido de força por meio do volante. Os FETs são geralmente usados como dispositivos de energia para acionar o inversor, e a corrente é aplicada ao motor. Em um caso que o motor trifásico é usado, FETs, que são conectados em série para respectivas fases, do braço superior e do braço inferior são usados como mostrado na Figura 4. Embora os FETs do braço superior e do braço inferior sejam alternativamente ligados e desligados, o FET não liga e desliga simultaneamente de acordo com um sinal de porta, visto que, o FET não é um dispositivo de comutação ideal. Portanto, um tempo de ativação e um tempo de desativação são necessários. Consequentemente, se um comando de ativação (ON) para o FET de braço superior e um comando de desativação (OFF) para o FET de braço inferior são simultaneamente introduzidos, existe um problema que o FET de braço superior e o FET de braço inferior simultaneamente se ligam e o braço superior e o braço inferior tornam-se circuitos curtos. Existe uma diferença entre o tempo de ativação e o tempo de desativação do FET. Assim, quando o comando é introduzido nos FETs ao mesmo tempo, o FET imediatamente liga em um caso que o tempo de ativação é curto (por exemplo, 100[ns]) introduzindo-se o comando de ativação (ON) ao FET superior, e inversamente, o FET não imediatamente desliga em um caso que o tempo de desativação é longo (por exemplo, 400[ns]) introduzindo-se o comando de desativação (OFF) ao FET inferior. Desta forma, um estado (por exemplo, entre 400[ns]- 100[ns], ON-ON) que o FET superior está ligado e o FET inferior está ligado, frequentemente ocorre de forma momentânea.

[016] Em relação a isto, de modo a não ocorrer que o FET de braço superior e o FET de braço inferior não se liguem simultaneamente, o sinal de ativação (ON) é usualmente dado para o circuito de acionamento de porta com um período predeterminado sendo um tempo morto. Visto que, o tempo morto é não linear, a forma de onda de 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 de energia elétrica do tipo coluna, visto que uma disposição do motor diretamente conectado a uma caixa de engrenagem que é conectada pelo volante e o eixo de coluna feito de aço está extremamente próximo ao condutor no mecanismo, é necessário especialmente considerar o som, a vibração, a ondulação do torque devido ao motor em comparação com um aparelho de direção de energia elétrica do tipo a jusante.

[017] Convencionalmente, como um método para compensar o tempo morto do inversor, existem métodos para adicionar o valor de compensação detectando-se uma temporização que ocorre no tempo morto e para compensar o tempo morto por um observador de perturbação nos eixos dq no controle de corrente.

[018] O aparelho de direção de energia elétrica para compensar o tempo morto é divulgado em, por exemplo, Patente Japonesa No 4681453 B2 (Documento de Patente 1) e Pedido de Patente Japonesa Não Examinado Publicado No 2015-171251 A (Documento de Patente 2). Em Documento de Patente 1, é fornecido um circuito de compensação de banda morta que gera uma corrente de modelo com base nos valores de comando de corrente introduzindo-se os valores de comando de corrente em um circuito de modelo de referência do circuito de controle de corrente incluindo o motor e o inversor, e compensar a influência do tempo morto do inversor com base na corrente de modelo. Além disso, no Documento de Patente 2, é fornecido uma seção de compensação de tempo morto para corrigir com base no valor de compensação de tempo morto para o valor de comando de operação, e a seção de compensação de tempo morto compreende uma seção de cálculo de valor de compensação básico para calcular um valor de compensação básico sendo um valor básico do valor de compensação de tempo morto com base no valor de comando de corrente e uma seção de filtragem para realizar um processo de filtragem correspondente a um filtro de baixa passagem (LPF) para o valor de compensação básico.

A Lista de Documentos da Técnica Anterior Documentos de Patente Documento de Patente 1: Patente Japonesa No 4681453 B2 Documento de Patente 2: Pedido de Patente Japonesa Não Examinado Publicado No 2015-171251 A Sumário da Invenção Problemas a serem Resolvidos pela Invenção

[019] O aparelho divulgado no Documento de Patente 1 é um sistema que estima o sinal de compensação usando-se um cálculo da quantidade de compensação de tempo morto devido ao valor de comando de corrente do eixo q e o modelo de referência da corrente trifásica. O valor de saída do circuito de compensação é um valor variável em proporção à corrente de modelo em uma região sendo um valor fixo predeterminado ou menor, e é um valor de adição dos valores variáveis em proporção ao valor fixo e a corrente de modelo em uma região sendo mais do que o valor fixo predeterminado. Desta forma, o valor de saída do circuito de compensação é emitido do comando da corrente para o comando de tensão. Entretanto, o trabalho de sintonização para determinar a característica de histerese para produzir o valor fixo predeterminado é necessário.

[020] Além disso, no aparelho divulgado no Documento de Patente 2, quando o tempo morto é determinado, a compensação de tempo morto é realizada usando-se o valor de comando de corrente do eixo q e o valor de compensação LPF-processado no valor de comando de corrente do eixo q. Assim, o atraso ocorre, e existe um problema que o valor de compensação de tempo morto não é operado para o comando de tensão final para o motor.

[021] Além disso, existe um caso que diversas funções de compensação de tempo morto são comutadas em uma região específica de modo a melhorar o desempenho de direção. Por exemplo, na manobra de direção de velocidade alta, a característica de direção do valor de compensação de tempo morto varia bastante a não ser que o valor de comando de corrente do eixo d seja “0” [A]. Em relação a isto, em um caso que uma região inteira é compensada usando-se a compensação de tempo morto da única função, a precisão de compensação diminui em uma região específica e a ondulação do torque, o som e a vibração ocorrem em algum momento.

[022] Na compensação de tempo morto do tipo controle antecipatório (um tipo controle antecipatório angular, um tipo de modelo de valor de comando de corrente), visto que a corrente flui no motor com um software exclusivo bloqueando-se o eixo de saída do motor, a quantidade de compensação de tempo morto necessária é necessária para medir usando-se a máquina real. É necessário a operação de sintonização do valor limiar para determinar o sinal de compensação devido ao ajuste de fase e o valor de comando de corrente girando-se um único motor sob uma carga constante e uma velocidade de rotação constante usando-se um aparelho de teste do motor. É necessário alocar a tensão de aplicação do inversor e o número rotacional do motor e para realizar diversas vezes e, portanto, a mitigação da operação de sintonização é necessária.

[023] Além disso, na compensação de tempo morto do tipo controle antecipatório, a trepidação ocorre próximo ao tempo de zerar ou com a carga baixa e a manobra de direção a baixa velocidade em um caso que o sinal não é comutado com uma quantidade de compensação apropriada e em uma temporização apropriada. Introduzindo-se a compensação de tempo morto que a quantidade de compensação é inadequada ou a compensação de tempo morto que a temporização é inadequada, existe um caso que a trepidação é frequentemente causada pelo próprio controle. Na compensação de tempo morto do tipo controle antecipatório, de modo a suprimir a trepidação acima, um operação de sintonização bastante precisa tal como várias ideias e a comutação estrita do sinal de compensação é necessário.

[024] A presente invenção foi desenvolvida em vista das circunstâncias descritas acima, e um objeto da presente invenção é fornecer o aparelho de direção de energia elétrica que, no aparelho de direção de energia elétrica de um sistema de controle de vetor, tem diversas funções de compensação de tempo morto para compensar o tempo morto do inversor sem a operação de sintonização, compensar com o método de controle antecipatório comutando-se gradualmente as funções de compensação de tempo morto correspondentes ao estado de direção enquanto os mistura, melhorar o desempenho de direção, melhora a distorção da forma de onda de corrente e a responsabilidade do controle de corrente, e suprimir o som, a vibração e a ondulação do torque.

Meios para Resolver os Problemas

[025] A presente invenção refere-se a um aparelho de direção de energia elétrica de um sistema de controle de vetor que calcula valores de comando de assistência de direção de eixos dq com base em pelo menos um torque de direção, calcula valores de comando de corrente de eixos dq dos valores de comando de assistência de direção, converte os valores de comando de corrente de eixos dq em valores de comando de operação trifásicos, controle de acionamento de um motor sem escovas trifásico por um inversor de um controle de modulação de largura de pulso (PWM), e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, o objeto acima descrito da presente invenção é obtido por: em que o aparelho de direção de energia elétrica tem diversas funções de compensação de tempo morto das quais as eficiências para respectivamente realizar uma compensação de tempo morto do inversor são diferentes umas das outras, e realiza a compensação de tempo morto pelo deslocamento gradual de uma das diversas funções de compensação de tempo morto a uma outra função de compensação de tempo morto enquanto misturam as diversas funções de compensação de tempo morto.

[026] Além disso, a presente invenção refere-se a um aparelho de direção de energia elétrica de um sistema de controle de vetor que calcula valores de comando de assistência de direção de eixos dq com base em pelo menos um torque de direção, calcula valores de comando de corrente de eixos dq dos valores de comando de assistência de direção, converte os valores de comando de corrente de eixos dq em valores de comando de operação trifásicos, controle de acionamento de um motor sem escovas trifásico por um inversor de um controle de modulação de largura de pulso (PWM), e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, o objeto acima descrito da presente invenção é obtido por: compreender uma seção de compensação de tempo morto A que calcula os primeiros valores de compensação de eixos dq relacionados aos eixos dq do inversor com base em tensões trifásicas no terminal do motor sem escovas trifásico, uma seção de compensação de tempo morto B que calcula os segundos valores de compensação de eixos dq relacionados com o inversor com base em um ângulo rotacional do motor, e uma seção de comutação do valor de compensação que gradual e mutuamente comuta enquanto mistura os primeiros valores de compensação de eixos dq e os segundos valores de compensação de eixos dq com base no valor de comando de assistência de direção do eixo q, e emite valores de compensação de tempo morto de eixos dq, em que uma compensação de tempo morto do inversor é realizada por uma correção dos valores de comando de corrente de eixos dq com os valores de compensação de tempo morto de eixos dq.

Efeitos da Invenção

[027] O aparelho de direção de energia elétrica de acordo com a presente invenção realiza a compensação do tempo morto em um estado ideal correspondente ao estado de direção comutando-se gradualmente diversas funções de compensação de tempo morto (por exemplo, uma função de compensação de tempo morto (A) do inversor com base em tensões no terminal do motor e uma função de compensação de tempo morto (B) com base em uma função de um ângulo rotacional do motor (ângulo elétrico)) com uma operação de mistura como alterar mutuamente uma razão das diversas funções de compensação de tempo morto e, portanto, é possível melhorar ainda mais o desempenho de direção. A função de compensação de tempo morto (A) do inversor com base nas tensões no terminal do motor automaticamente calcula uma quantidade de compensação e um sinal de compensação. Consequentemente, a função de compensação de tempo morto (A) tem uma característica que é possível para realizar a compensação de tempo morto sem uma trepidação, mesmo em uma carga baixa e um estado de direção a baixa velocidade próximo do centro. Também é possível compensar em um caso que a forma de onda de compensação de três fases não seja onda retangular. Além disso, a função de compensação de tempo morto (B) com base na função do ângulo rotacional do motor (ângulo elétrico) tem uma característica que a precisão de compensação é alta na região de direção de baixa velocidade e na região de direção de velocidade média da qual fases combinam no ângulo e a fase-corrente e é possível para compensar mesmo em um caso que a forma de onda de compensação de três fases não seja onda retangular. Na presente invenção, visto que as funções de compensação A e B são gradualmente comutadas de acordo com o estado de direção enquanto os mistura, é possível realizar a direção mais adequada tendo as acima duas características.

Breve Descrição dos Desenhos Nos desenhos anexos:

[028] A Figura 1 é um diagrama de configuração que mostra um esboço geral de um aparelho de direção de energia elétrica;

[029] A Figura 2 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração de uma unidade de controle (ECU) do aparelho de direção de energia elétrica;

[030] A Figura 3 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração de um sistema de controle de vetor;

[031] A Figura 4 é um diagrama de ligação que mostra um exemplo de configuração de um inversor geral;

[032] A Figura 5 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração da presente invenção;

[033] A Figura 6 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração de uma seção de compensação de tempo morto (A);

[034] A Figura 7 é um diagrama de bloco em detalhes que mostra um exemplo de configuração de uma seção de compensação de tempo morto (A);

[035] A Figura 8 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração da seção de estimativa de tensão de ponto médio;

[036] A Figura 9 é um diagrama de bloco que mostra um detalhe de exemplo de configuração da seção de avaliação de temporização de correção e da seção de retenção do valor de correção;

[037] A Figura 10 é um diagrama de bloco que mostra um detalhe de exemplo de configuração da seção de limitação da quantidade de correção;

[038] A Figura 11 é um gráfico característico que mostra um exemplo do valor do limite superior da quantidade de compensação;

[039] A Figura 12 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração de uma seção de compensação de tempo morto (B);

[040] A Figura 13 é um diagrama de bloco em detalhes que mostra um exemplo de configuração da seção de compensação de tempo morto (B);

[041] A Figura 14 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração de uma seção de ganho sensível de valor de comando de corrente;

[042] A Figura 15 é um diagrama característico de uma seção de ganho na seção de ganho sensível de valor de comando de corrente;

[043] A Figura 16 é um diagrama característico que mostra um exemplo característico da seção de ganho sensível de valor de comando de corrente;

[044] As Figuras 17A e 17B são gráficos de forma de onda que mostram um exemplo de operação de uma seção de estimativa de sinal de compensação;

[045] A Figura 18 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração de uma seção de ganho sensível da tensão de aplicação do inversor;

[046] A Figura 19 é um diagrama característico que mostra um exemplo característico da seção de ganho sensível da tensão de aplicação do inversor;

[047] A Figura 20 é um diagrama característico que mostra um exemplo característico de uma seção de ajuste de fase;

[048] A Figura 21 é um diagrama que mostra um exemplo de operação de uma respectiva seção funcional de valor de compensação de tempo morto de fase-ângulo;

[049] A Figura 22 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração de uma seção de cálculo de razão de mistura;

[050] A Figura 23 é um diagrama característico que mostra um exemplo característico de uma razão de mistura;

[051] As Figuras 24A e 24B são diagramas que explicam um exemplo de uma operação de mistura;

[052] A Figura 25 é um diagrama de bloco que mostra um exemplo de configuração de uma seção de modulação de vetor espacial;

[053] A Figura 26 é um diagrama que mostra um exemplo de operação da seção de modulação de vetor espacial;

[054] A Figura 27 é um diagrama que mostra um exemplo de operação da seção de modulação de vetor espacial;

[055] A Figura 28 é um gráfico de temporização que mostra um exemplo de operação da seção de modulação de vetor espacial;

[056] A Figura 29 é um gráfico de forma de onda que mostra um efeito da seção de modulação de vetor espacial;

[057] A Figura 30 é um gráfico de forma de onda que mostra um efeito da presente invenção;

[058] A Figura 31 é um diagrama de bloco que mostra um outro exemplo de configuração da seção de compensação de tempo morto (A);

[059] A Figura 32 é um diagrama de bloco que mostra um outro exemplo de configuração da seção de compensação de tempo morto (A); e

[060] A Figura 33 é um diagrama de bloco que mostra um outro exemplo de configuração da seção de compensação de tempo morto (B).

Modo para Realizar a Invenção

[061] De modo a resolver um problema que uma distorção de corrente e uma ondulação do torque ocorre 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 realiza uma compensação de tempo morto do inversor comutando-se gradualmente os valores de compensação de tempo morto enquanto mistura uma função de compensação de tempo morto (A) com base em tensões no terminal do motor e uma função de compensação de tempo morto (B) com base em uma função correspondente a um ângulo rotacional do motor (ângulo elétrico) e aplicando-se em eixos dq com um controle antecipatório.

[062] De acordo com a função de compensação de tempo morto devido a um único algoritmo de uma única função, embora uma precisão de compensação seja boa em uma manobra de direção a baixa velocidade, em algum momento diminui em uma manobra de direção de velocidade alta. Ou, embora a precisão de compensação seja boa em um estado de carga alta, em algum momento diminui em um estado de carga baixa. Assim, é impossível compensar com precisão toda uma região de direção pela compensação de tempo morto devido ao único algoritmo da única função. Entretanto, a presente invenção prepara diversas funções de compensação de tempo morto que respectivamente têm alta precisão de compensação nos estados de direção, e gradualmente comuta as funções de compensação de tempo morto, misturando-se, à função de compensação ideal de acordo com o estado de direção. Consequentemente, a presente invenção pode realizar a compensação de tempo morto com a alta precisão para toda a região de direção.

[063] Na presente invenção, as compensações de tempo morto com base nas diversas funções de compensação são individualmente realizadas para o valor de comando de tensão do eixo d e o valor de comando de tensão do eixo q do sistema de controle de vetor dos eixos dq, as funções de compensação de tempo morto são comutadas com o valor de comando de assistência de direção do eixo q, o valor de comando de corrente do eixo q e o número rotacional do motor, a comutação (deslocamento) é realizada alterando-se as razões das funções, e então o valor de compensação de tempo morto mais adequado é selecionado na região inteira da região de direção de baixa velocidade, na região de direção de velocidade média e na região da direção de velocidade alta. As modalidades de acordo com a presente invenção são a constituição que tem duas funções de compensação de tempo morto A e B, e tem uma configuração que realiza uma avaliação de comutação dos valores de compensação com o valor de comando de assistência de direção do eixo q, calcula uma razão de mistura quando um sinalizador de avaliação de comutação é emitido, gradualmente comuta usando-se a razão de mistura calculada, e desloca as funções de compensação de tempo morto.

[064] Existem respectivamente diferenças para os valores de compensação e as fases quando os valores de compensação de tempo morto tendo diferentes características são comutados. Assim, em um caso de simplesmente comutar, um desvio tipo etapa ocorre nos valores de compensação como mostrado na Figura 24A e a ondulação do torque ocorre. Por exemplo, assumir que a quantidade de compensação da função de compensação de tempo morto B no tempo de comutação é “1,00”, a quantidade de compensação da função de compensação de tempo morto A é “0,92” a “0,95” e existe a diferença. Especialmente, na direção da carga baixa e região de baixa velocidade que a quantidade de corrente a fluir no motor é pequena, a influência da quantidade de compensação de tempo morto é grande (porque a tensão de compensação de tempo morto é maior do que a tensão do comando do controle de PI ou semelhantes), a ondulação do torque ocorre mesmo em um pequeno desvio tipo etapa. Em relação a isto, a presente invenção mistura os dois valores de compensação e então obtém o desvio tipo varredura fornecendo-se o termo comutação (deslocamento) de modo a evitar a ocorrência da ondulação do torque. Além disso, o condutor não sente a operação de comutação quando os valores de compensação são alterados.

[065] Além disso, embora existam diferenças devido ao tipo do motor, uma razão de redução das engrenagens de redução do EPS e assim por diante, por exemplo, o número rotacional do motor da região de direção de baixa velocidade é “0” a “300” [rpm], o número rotacional do motor da região de direção de velocidade média é “300” a “1800” [rpm], e o número rotacional do motor da região da direção de velocidade alta é “1800” a “4000” [rpm] que é igual a ou mais do que um número rotacional nominal (a região de número rotacional necessita de um controle de enfraquecimento de campo) do motor.

[066] As modalidades de acordo com a presente invenção serão descritas em detalhe com referência aos desenhos.

[067] A Figura 5 mostra um exemplo de configuração completa da presente invenção correspondente à Figura 3, e são fornecidas uma seção de compensação de tempo morto (A) 200 para calcular os valores de compensação vdA e vqA nos eixos dq, uma seção de compensação de tempo morto (B) 400 para calcular os valores de compensação vdB e vqB nos eixos dq e uma seção de comutação do valor de compensação 500 para emitir os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* comutando-se gradualmente os valores de compensação vdA e vqA e os valores de compensação vdB e vqB com uma operação de mistura. A seção de compensação de tempo morto (B) 400 tem uma característica que a precisão de compensação é alta na região de direção de baixa velocidade e na região de direção de velocidade média, e alternativamente a seção de compensação de tempo morto (A) 200 tem uma característica que a precisão de compensação é alta na carga baixa e na região de direção de baixa velocidade.

[068] Por exemplo, a função de compensação de tempo morto (A) é uma função de compensação de tempo morto de um tipo de retroalimentação de tensão no terminal e automaticamente calcula o sinal de compensação ideal e quantidade de compensação na carga baixa e o estado de direção a baixa velocidade (uma direção para oscilar lentamente o volante para a direita ou esquerda próximo do centro, e assim por diante). Assim, é possível realizar uma compensação precisa. Por outro lado, a função de compensação de tempo morto (B) é uma função de compensação de tempo morto de um tipo controle antecipatório angular e pode inserir os valores de compensação de tempo morto ideais, com um ângulo predeterminado e sem um atraso, no estado de direção da velocidade média (uma direção a uma velocidade constante, uma direção com direção gradual para trás, e assim por diante) da direção de velocidade baixa que não necessita da corrente do eixo d. Assim, é possível realizar a compensação precisa. Além disso, visto que os valores de compensação de tempo morto correspondentes ao ângulo são calculados, é possível compensar de forma estável o tempo morto, sem a influência do cálculo, mesmo em um caso que o ruído e a pequena ondulação são incluídos na corrente detectada na região de carga de direção exceto a região de direção de carga baixa (por exemplo, o valor de comando de corrente é “0” a “4” [A], e assim por diante).

[069] Na seção de compensação de tempo morto 200 (os detalhes serão explicados mais tarde), as tensões no terminal do motor Vu, Vv e Vw são respectivamente introduzidas por meio de filtros de baixa passagem (LPFs) 163U, 163V e 163W removendo-se o ruído, e valores de comando de operação Dutyu, Dutyv e Dutyw da seção de cálculo do valor de comando de operação 160A na seção de controle de PWM 160 são introduzidos. Além disso, na seção de compensação de tempo morto 400 (os detalhes serão explicados mais tarde), o valor de comando de assistência de direção iqref do eixo q correspondente ao valor de comando de assistência Iref2 na Figura 2, e a tensão VR de aplicação do inversor e o número rotacional do motor w são introduzidos.

[070] A seção de comutação do valor de compensação 500 (os detalhes serão explicados mais tarde) compreende uma seção de avaliação do comutador de valor de compensação 510 para avaliar o comutador dos valores de compensação com base no valor de comando de assistência de direção iqref e para emitir um sinalizador de avaliação de comutação SF, uma seção de cálculo de razão de mistura 520 para calcular uma razão de mistura RtA (por exemplo, 0 a 100 %) da função de seção de compensação de tempo morto (A) 200 e uma razão de mistura RtB (por exemplo, 100 a 0 %) da função de seção de compensação de tempo morto (B) 400 com base no sinalizador de avaliação de comutação SF da seção de avaliação do comutador de valor de compensação 510, seções de multiplicação 531 a 534, e seções de adição 535 e 536. Os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* dos eixos dq são respectivamente produzidos a partir das seções de adição 535 e 536 e são respectivamente introduzidos nas seções de adição 121d e 121q dos sistemas de controle dos eixos dq.

[071] Além disso, as seções de multiplicação 531 a 534 e as seções de adição 535 e 536 constituem a seção de mistura 530.

[072] Um valor de comando de corrente do eixo d id* e um valor de comando de corrente do eixo q iq* do controle de vetor são respectivamente introduzidos em seções de subtração 131d e 131q, e desvios de corrente Δid* e Δiq* para as correntes de retroalimentação id e iq são respectivamente calculados nas seções de subtração 131d e 131q. O desvio de corrente calculado Δid* é introduzido na seção de controle de PI 120d, e o desvio de corrente calculado Δiq* é introduzido na seção de controle de PI 120q. O valor de comando de tensão do eixo d vd controlado por PI e o valor de comando de tensão do eixo q vq são respectivamente introduzidos na seção de adição 121d e 121q, os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* da seção de comutação do valor de compensação 500 descrito abaixo são adicionados e compensados na seção de adição 121d e 121q, e os valores de tensão compensados são respectivamente introduzidos na seção de subtração 141d e na seção de adição 141q. A tensão vd1* da seção de controle de não interferência d-q 140 é introduzida na seção de subtração 141d, e o valor de comando de tensão vd** sendo a diferença é obtido. A tensão vq1* da seção de controle de não interferência d-q 140 é introduzida na seção de adição 141q, e o valor de comando de tensão vq** sendo o resultado adicionado é obtido. O valor de comando de tensão vd** e vq** que são compensados por tempo morto são introduzidos em uma seção de modulação de vetor espacial 300 (os detalhes serão explicados mais tarde) que converte as duas fases dos eixos dq em três fases de fase U, fase V, fase W e sobrepõe a onda de terceiro harmônico. Os valores de comandos de tensões Vu*, Vv*, Vw* das três fases moduladas por vetores na seção de modulação de vetor espacial 300 são introduzidos na seção de cálculo do valor de comando de operação 160A na seção de controle de PWM 160, os valores de comando de operação Dutyu, Dutyv e Dutyw das três fases são calculados na seção de cálculo do valor de comando de operação 160A, e os valores de comando de operação Dutyu, Dutyv e Dutyw são introduzidos no circuito de controle de PWM 160B e na seção de compensação de tempo morto (A) 200. O motor 100 é controlado por acionamento, por meio do inversor 161, com o sinal de PWM (UPWM, VPWM e WPWM) do circuito de controle de PWM 160B como descrito acima.

[073] Em seguida, a seção de compensação de tempo morto (A) 200 será descrita.

[074] Como mostrado na Figura 6, a seção de compensação de tempo morto (A) 200 compreende seções de subtração 201 (201U, 201V e 201W) e 202, uma seção de estimativa de tensão de ponto médio 210, uma seção de cálculo da tensão do comando trifásica 220, um modelo de atraso de detecção de tensão 230, uma seção de ganho 240, uma seção de limitação de quantidade de compensação 250, e uma seção de conversão de corrente alternada trifásica (CA)/eixos dq 260 para emitir o valor de compensação do eixo d CdA e o valor de compensação do eixo q CqA.

[075] A configuração detalhada é mostrada na Figura 7, o ângulo rotacional do motor θ é introduzido na seção de estimativa de tensão de ponto médio 210 e na seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 260, e no número rotacional do motor w é introduzido na seção de estimativa de tensão de ponto médio 210. As tensões no terminal do motor Vu, Vv e Vw são introduzidas na seção de estimativa de tensão de ponto médio 210 e na seção de subtração 201 (201U, 201V e 201W) por meio de LPFs 163U, 163V e 163W. Além disso, as operações trifásicas Dutyu, Dutyv e Dutyw da seção de cálculo do valor de comando de operação 160A na seção de controle de PWM 160 são introduzidas na seção de cálculo da tensão do comando trifásica 220, e a tensão VR de aplicação do inversor é introduzida na seção de estimativa de tensão de ponto médio 210, a seção de cálculo da tensão do comando trifásica 220 e a seção de limitação de quantidade de compensação 250.

[076] A seção de estimativa de tensão de ponto médio 210 calcula uma tensão de referência de tensões de ponto médio usando-se a tensão VR de aplicação do inversor. A configuração detalhada é mostrada na Figura 8, visto que as tensões de ponto médio variam dependendo da influência de uma configuração de hardware, um erro de detecção e, assim por diante, a correção é realizada com base nas diferenças entre a tensão VR de aplicação do inversor e as tensões no terminal do motor Vu, Vv e Vw. A temporização de correção é ajustada sob condições de um ângulo rotacional do motor específico θ e um número rotacional do motor específico w.

[077] Isto é, a tensão VR de aplicação do inversor é reduzida pela metade (VR/2) em uma seção de redução 211, e um valor reduzido (VR/2) é introduzido por adição em seções de subtração 217 e 218. As tensões no terminal do motor Vu, Vv e Vw são introduzidas na seção de adição 216 e são 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 introduzida na 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 de temporização de correção 213 avalia uma temporização de correção com base no ângulo rotacional do motor θ e no número rotacional do motor w e introduz um sinal de correção CT à seção de retenção do valor de correção 214. A seção de limitação da quantidade de correção 215 calcula uma quantidade de correção ΔVm com base em uma tensão VRnb mantida na seção de retenção do valor de correção 214.

[078] Os detalhes da seção de avaliação de temporização de correção 213 e da seção de retenção do valor de correção 214 são mostrados na Figura 9, a seção de avaliação de temporização de correção 213 compreende uma seção de avaliação de ângulo 213 - 1, uma seção de avaliação de número rotacional eficaz 213 - 2 e um circuito AND 213 - 3, e a seção de retenção do valor de correção 214 compreende uma seção de comutação 214 - 1 e uma unidade de retenção (Z-1) 214 - 2.

[079] Isto é, o ângulo rotacional do motor θ é introduzido na seção de avaliação de ângulo 213 - 1 e a avaliação é realizada usando-se a Expressão 1 abaixo. Quando a Expressão 1 é estabelecida, a seção de avaliação de ângulo 213 - 1 emite um sinal de avaliação JD1.[Expressão 1]

[080] Em um caso que a temporização da Expressão 1 acima é considerada como a condição de correção no cálculo do valor de correção de ponto médio, é possível amostrar com precisão um valor de tensão de um ponto que passa por zero. Visto que, o terceiro harmônico é sobreposto nas tensões no terminal 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 Expressão 1 são Vu=6,83[V], Vv=7,55[V], Vw=5,94[V] e a tensão aplicada pelo motor é 13,52[V], “(Vu+Vv+Vw)/3”=6,77[V] e VR/2=6,76[V] são estabelecidas, portanto, “VR/2 - (Vu+Vv+Vw)/3”, a tensão do ponto médio quase é obtida. Além disso, quando o número rotacional do motor w é alto, visto que a influência da força contra eletromotriz do motor aumenta e a precisão de amostragem diminui, é impossível realizar o cálculo de correção preciso. Assim, a seção de avaliação de número rotacional eficaz 213 - 2 avalia se o número rotacional do motor w é igual a ou menor do que um número rotacional eficaz w0 sendo capaz de cálculo de correção, ou não. Quando o número rotacional do motor w é igual a ou menor do que o número rotacional eficaz w0, a seção de avaliação de número rotacional eficaz 213 - 2 emite o sinal de avaliação JD2.[Expressão 2]

[081] Os sinais de avaliação JD1 e JD2 são introduzidos no circuito AND 213 - 3, e o sinal de correção CT é emitido de acordo com a condição AND que os sinais de avaliação JD1 e JD2 são introduzidos. O sinal de correção CT é introduzido na seção de comutação 214 - 1 na seção de retenção do valor de correção 214 como um sinal de comutação e comuta 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” por meio da unidade de retenção (Z-1) 214 - 2. A seção de retenção do valor de correção 214 retém um valor de modo a produzir um valor de correção estável até um próximo momento. Além disso, em um caso que a quantidade de correção é claramente maior do que um valor normal devido ao ruído, o EMF inverso, a avaliação de erro de temporização de correção e, assim por diante, a seção de limitação da quantidade de correção 215 avalia que a presente quantidade de correção não é correta e limita o valor máximo. O valor de correção de tensão limitada máximo ΔVm é introduzido na seção de subtração 218, e o valor estimado de tensão de ponto médio Vm calculado de acordo com a Expressão 3 abaixo na seção de subtração 218 é emitido. O valor estimado de tensão de ponto médio Vm é introduzido na subtração na seção de subtração 201 (201U, 201V e 201W).[Expressão 3]

[082] Além disso, os valores de comando de operação trifásicos Dutyu, Dutyv e Dutyw e a tensão VR de aplicação do inversor são introduzidos na seção de cálculo da tensão do comando trifásica 220, e a seção de cálculo da tensão do comando trifásica 220 calcula as tensões de comando trifásico Vin usando-se a Expressão 4 abaixo de acordo com os valores de comando de operação trifásicos Dutyu, Dutyv e Dutyw e a tensão VR de aplicação do inversor. As tensões de comando trifásico Vin são introduzidas no modelo de atraso de detecção de tensão 230. Além disso, “Dutyref” na Expressão 4 indica Dutyu, Dutyv e Dutyw.[Expressão 4]

[083] O valor de estimativa de ponto médio Vm é introduzido na subtração na seção de subtração 201 (201U, 201V e 201W) e, além disso, as tensões trifásicas no terminal Vu, Vv e Vw passadas nos LPFs 163U, 163V e 163W são introduzidas na subtração na seção de subtração 201 (201U, 201V e 201W). As seções de subtração 201U, 201V e 201W subtraem o valor de estimativa de ponto médio Vm das tensões trifásicas no terminal do motor Vu, Vv e Vw de acordo com a Expressão 5 abaixo. Desse modo, tensões de detecção trifásicas Vdn (Vdu, Vdv e Vdw) são obtidas. As tensões de detecção trifásicas Vdn (Vdu, Vdv e Vdw) são introduzidas na seção de subtração 202 que servem como uma seção de cálculo de tensão de perda trifásica.[Expressão 5]

[084] A detecção das tensões trifásicas no terminal Vu, Vv e Vw tem um atraso devido a um filtro de ruído ou semelhantes na ECU. Consequentemente, em um caso que as tensões e perda são diretamente calculadas obtendo-se as diferenças entre as tensões de valor de comando trifásico Vin e as tensões de detecção trifásicas Vdn, o erro ocorre devido à diferença de fase. De modo a resolver esse problema, a presente modalidade aproxima o atraso de detecção do hardware tal como um circuito de filtro como um modelo de filtro de primeira ordem e melhora a diferença de fase. O modelo de atraso de detecção de tensão 230 da presente modalidade é um filtro primário da Expressão 6 abaixo e “T” indica uma constante de tempo de filtro. O modelo de atraso de detecção de tensão 230 pode ser um modelo de um filtro secundário ou filtro de ordem superior.[Expressão 6]

[085] As tensões de comando trifásico Vin são introduzidas por adição na seção de subtração 202, e as tensões de detecção trifásicas Vdn são introduzidas na subtração na seção de subtração 202. As tensões de perda trifásica PLA (Vloss_n) são calculadas subtraindo-se as tensões de detecção trifásicas Vdn das tensões de comando trifásico Vin. Isto é, a seção de subtração 202 realiza a Expressão 7 abaixo.[Expressão 7]

[086] As tensões de perda trifásica PLA (Vloss_n) são multiplicadas com um ganho PG (por exemplo, “0,8”) na seção de ganho 240, e as tensões de perda trifásica PLA multiplicadas com o ganho PG são introduzidas na seção de limitação de quantidade de compensação 250. Embora o ganho PG não seja basicamente necessário para ajustar, o ganho PG é alterado em um caso que um ajuste de saída é necessário quando a correspondência para outros membros compensadores, um ajuste real do veículo e partes da ECU são alterados.

[087] A seção de limitação de quantidade de compensação 250 é sensível à tensão VR de aplicação do inversor, e a configuração detalhada é mostrada na Figura 10. A tensão VR de aplicação do inversor é introduzida em uma seção de cálculo de valor de limite superior-inferior de compensação 251 na seção de limitação de quantidade de compensação 250, e um valor de limite de quantidade de compensação DTCa é calculado com uma característica como mostrado na Figura 11. O valor de limite de quantidade de compensação DTCa é um valor de limite constante DTCa1 quando a tensão VR de aplicação do inversor é menor do que uma tensão predeterminada VR1, linearmente (ou não linearmente) aumenta quando a tensão VR de aplicação do inversor é igual a ou maior do que a tensão predeterminada VR1 e é menor do que uma tensão predeterminada VR2 (>VR1), e retém um valor de limite constante DTCa2 quando a tensão VR de aplicação do inversor é igual a ou maior do que a tensão predeterminada VR2. O valor de limite de quantidade de compensação DTCa é introduzido em um ponto de contato a1 da seção de comutação 252, uma seção de comparação 255 e uma seção de inversão 254. Além disso, as tensões de perda trifásica PLB (Vloss_u, Vloss_v, Vloss_w) são introduzidas em seções de comparação 255 e 256 e 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 comparado CP1 da seção de comparação 255, e os pontos de contato a2 e b2 são comutados com base em um resultado comparado CP2 da seção de comparação 256.

[088] A seção de comparação 255 compara o valor de limite de quantidade de compensação DTCa com as tensões de perda trifásica PLB e comuta os pontos de contato a1 e b1 da seção de comutação 252 de acordo com a Expressão 8 abaixo. Além disso, a seção de comparação 256 compara o valor de limite de quantidade de compensação “DTCa” com as tensões de perda trifásica PLB e comuta os pontos de contato a2 e b2 da seção de comutação 253 de acordo com a Expressão 9 abaixo. [Expressão 8]

[089] Quando as tensões de perda trifásica PLB > o valor do limite superior da quantidade de compensação (DTCa), o ponto de contato a1 da seção de comutação 252 está ligado (ON) (o ponto de contato b2 da seção de comutação 253 = DTCa).

[090] Quando as tensões de perda trifásica PLB < o valor do limite superior da quantidade de compensação (DTCa), o ponto de contato b1 da seção de comutação 252 está ligado (ON) (o ponto de contato b2 da seção de comutação 253 = as tensões de perda trifásica PLB).[Expressão 9]

[091] Quando as tensões de perda trifásica PLB < o valor de limite inferior da quantidade de compensação (-DTCa), o ponto de contato a2 da seção de comutação 253 está ligado (ON) (o valor de compensação de tempo morto DTC = -DTCa). Quando as tensões de perda trifásica PLB > o valor de limite inferior de quantidade de compensação (-DTCa), o ponto de contato b2 da seção de comutação 253 está ligado (ON) (o valor de compensação de tempo morto DTC = a saída da seção de comutação 252).

[092] Os valores de compensação de tempo morto DTC das três fases são introduzidos na seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 260 com o ângulo rotacional do motor θ, e o valor de compensação do eixo d CdA e o valor de compensação do eixo q CqA convertidos para as duas fases são emitidos da seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 260. O valor de compensação do eixo d CdA e o valor de compensação do eixo q CqA são introduzidos na seção de comutação do valor de compensação 500.

[093] Em seguida, a seção de compensação de tempo morto (B) 400 será descrita.

[094] Como mostrado na Figura 12, a seção de compensação de tempo morto (B) 400 compreende uma seção de atraso de controle de corrente 401, uma seção de estimativa de sinal de compensação 402, seções de multiplicação 403, 404d e 404q, uma seção de adição 421, uma seção de ajuste de fase 410, uma seção de ganho sensível da tensão de aplicação do inversor 420, seções funcionais de valor de compensação de tempo morto-ângulo 430U, 430V e 430W, seções de multiplicação 431U, 431V e 431W, uma seção de conversão de corrente alternada trifásica (CA)/eixos dq 440 e uma seção de ganho sensível de valor de comando de corrente 550. O valor de compensação do eixo d CdB e o valor de compensação do eixo q CqB são respectivamente emitidos das seções de multiplicação 404d e 404q.

[095] Além disso, as seções de multiplicação 431U, 431V e 431W e a seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 440 constituem uma seção de saída de valor de compensação de tempo morto. Além disso, a seção de atraso de controle de corrente 401, a seção de estimativa de sinal de compensação 402, a seção de ganho sensível de valor de comando de corrente 450 e a seção de multiplicação 403 constituem uma seção de cálculo de ganho sensível de valor de comando de corrente.

[096] A configuração detalhada da seção de compensação de tempo morto 400 é mostrada na Figura 13 e, em seguida, a explicação será descrita com referência à Figura 13.

[097] O eixo q valor de comando de assistência de direção iqref é introduzido no modelo de atraso de controle de corrente 401. O atraso ocorre devido aos filtros de ruído ou semelhantes na ECU até que os valores de comando de corrente de eixos dq id* e iq* sejam refletidos nas correntes reais. Assim, quando o sinal é diretamente avaliado do valor de comando de corrente iq*, o deslocamento de temporização ocorre em algum momento. De modo a resolver o problema, o atraso de todo o controle de corrente é aproximado como um modelo de filtro primário e, então, o deslocamento de fase é melhorado. O modelo de atraso de controle de corrente 401 é o filtro primário expressado pela Equação 6 acima, onde “T” é uma constante de tempo de filtro. O modelo de atraso de controle de corrente 401 pode ser um filtro secundário sendo igual a ou maior do que duas ordens.

[098] Um valor de comando de corrente Icm emitido do modelo de atraso de controle de corrente 401 é introduzido na seção de ganho sensível de valor de comando de corrente 450 e a seção de estimativa de sinal de compensação 402. A quantidade de compensação de tempo morto em algum momento se torna sobrecompensação na região de baixa corrente e, portanto, a seção de ganho sensível de valor de comando de corrente 450 tem uma função para calcular um ganho Gc diminuindo a quantidade de compensação dependendo do valor de comando de corrente Icm (o valor de comando de assistência de direção iqref). Além disso, a seção de ganho sensível de valor de comando de corrente 450 usa um filtro de média ponderada 454 de modo que o ganho Gc diminuindo a quantidade de compensação não vibra devido ao ruído do valor de comando de corrente Icm (o valor de comando de assistência de direção iqref) ou semelhantes, e visa reduzir o ruído.

[099] A configuração da seção de ganho sensível de valor de comando de corrente 450 é mostrada na Figura 14, e o valor de comando de corrente Icm se torna um valor absoluto |Icm| em uma seção de valor absoluto 451. O valor absoluto |Icm| é limitado o valor máximo em uma seção de limitação de entrada 452, e o valor de comando de corrente do valor absoluto cuja corrente máxima é limitada é introduzido no filtro de média ponderada 454. O valor de comando de corrente Iam que o ruído é reduzido no filtro de média ponderada 454 é introduzido por adição em uma seção de subtração 455, e o valor de comando de corrente Iam introduzido é subtraído um OS de deslocamento predeterminado na seção de subtração 455. A razão da subtração do OS de deslocamento é evitar uma ocorrência de trepidação devido a um valor de comando de corrente de minuto, e o valor de entrada sendo igual a ou menor do que o OS de deslocamento é fixo para o ganho mínimo. O OS de deslocamento é um valor constante. O valor de comando de corrente Ias que é subtraído o OS de deslocamento na seção de subtração 255 é introduzido em uma seção de ganho 456, e a seção de ganho 456 emite um valor de comando de corrente de ganho sensível Gc de acordo com uma característica de ganho como mostrado na Figura 15.

[0100] O valor de comando de corrente de ganho sensível Gc emitido da seção de ganho sensível de valor de comando de corrente 450 é uma característica para o valor de comando de corrente Icm introduzido, por exemplo, como mostrado na Figura 16. Isto é, o valor de comando de corrente de ganho sensível Gc é um ganho constante Gcc1 até uma corrente predeterminada Icm1, linearmente (não linearmente) aumenta da corrente predeterminada Icm1 para uma corrente predeterminada Icm2 (>Icm1), e retém um ganho constante Gcc2 maior do que a corrente predeterminada Icm2. Além disso, a corrente predeterminada Icm1 pode ser zero.

[0101] A seção de estimativa de sinal de compensação 402 emite um sinal de compensação SN de um positivo (+1) ou um negativo (-1) com uma característica de histerese mostrada nas Figuras 17A e 17B para o valor de comando de corrente Icm. Embora o sinal de compensação seja estimado como uma referência sendo um ponto que o valor de comando de corrente Icm que passa por zero, a característica de histerese é definida para suprimir a trepidação. O sinal de compensação estimado SN é introduzido na seção de multiplicação 403. Além disso, os limiares positivos e negativos da característica de histerese são apropriadamente modificáveis.

[0102] O valor de comando de corrente de ganho sensível Gc da seção de ganho sensível de valor de comando de corrente 450 é introduzido na seção de multiplicação 403, e a seção de multiplicação 403 emite um valor de comando de corrente de ganho sensível Gcs (=Gc x SN) multiplicado o sinal de compensação SN. O valor de comando de corrente de ganho sensível Gcs é introduzido nas seções de multiplicação 404d e 404q.

[0103] Visto que, a quantidade de compensação mais adequada varia dependendo da tensão VR de aplicação do inversor, a seção de compensação de tempo morto 400 calcula a quantidade de compensação de tempo morto correspondente à tensão VR de aplicação do inversor e a altera. A seção de ganho sensível da tensão de aplicação do inversor 420 introduzindo a tensão VR de aplicação do inversor e emitindo um ganho sensível à tensão Gv é a configuração mostrada na Figura 18. A tensão VR de aplicação do inversor é limitada aos valores máximos positivos e negativos na seção de limitação de entrada 421, e a tensão VR1 de aplicação do inversor da qual os valores máximos são limitados é introduzida em uma tabela de conversão de ganho-compensação de tempo morto/tensão de aplicação do inversor 422. A característica da tabela de conversão de ganho- compensação de tempo morto/tensão de aplicação do inversor 422 é mostrada, por exemplo, na Figura 19. As tensões de aplicação do inversor 9,0 [V] e 15,0 [V] dos pontos de inflexão e os ganhos sensíveis à tensão “0,7” e “1,2” são respectivamente exemplos e são apropriadamente modificáveis. O ganho sensível à tensão Gv é introduzido nas seções de multiplicação 431U, 431V e 431W.

[0104] Em um caso que a temporização de compensação de tempo morto é conduzida ou atrasada pelo número rotacional do motor w, é fornecida a seção de ajuste de fase 410 para uma função para calcular um ângulo ajustado de acordo com o número rotacional do motor w. A seção de ajuste de fase 410 tem uma característica como mostrada na Figura 20 em um caso de um controle de ângulo de inclinação, e o ângulo ajustado de fase calculado Δθ é introduzido na seção de adição 421 e é adicionado com o ângulo rotacional do motor detectado θ. O ângulo rotacional do motor θm (=θ + Δθ) sendo um resultado adicionado na seção de adição 421 é introduzido em seções funcionais de valor de compensação de tempo morto-ângulo 430U, 430V e 430W e a seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 440.

[0105] Como os detalhes das seções funcionais de valor de compensação de tempo morto-ângulo 430U, 430V e 430W são mostrados na Figura 21, produzem os respectivos valores de compensação de referência de tempo morto de fase Udt, Vdt e Wdt de onda retangular cujas fases são respectivamente deslocadas por 120 [deg] em uma faixa do ângulo elétrico “0” a “359” [deg] para o ângulo rotacional do motor θm cuja fase é ajustada. As seções funcionais de valor de compensação de tempo morto-ângulo 430U, 430V e 430W obtêm os valores de compensação de tempo morto necessários nas três fases como as funções devido ao ângulo, calculam em um real tempo da ECU, e produzem os valores de compensação de referência de tempo morto Udt, Vdt e Wdt. As funções de ângulo do valores de compensação de referência de tempo morto são diferentes dependendo da característica do tempo morto da ECU.

[0106] Os valores de compensação de referência de tempo morto Udt, Vdt e Wdt são respectivamente introduzidos nas seções de multiplicação 431U, 431V e 431W, e são multiplicadas com o ganho sensível à tensão Gv. Os valores de compensação de tempo morto Udtc (=Gv x Udt), Vdtc (=Gv x Vdt) e Wdtc (=Gv x Wdt) das três fases são introduzidos na seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 440. A seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 440 converte os valores de compensação de tempo morto Udtc, Vdtc e Wdtc das três fases nos valores de compensação de tempo morto vda* e vqa* dos eixos dq. Os valores de compensação de tempo morto vda* e vqa* são respectivamente introduzidos nas seções de multiplicação 404d e 404q, e são multiplicadas com o valor de comando de corrente de ganho sensível Gcs. Os resultados multiplicados nas seções de multiplicação 404d e 404q são os valores de compensação CdB e CqB dos eixos dq, e então são introduzidos na seção de comutação do valor de compensação 500.

[0107] Os valores de compensação CdA e CqA da seção de compensação de tempo morto (A) 200 são respectivamente introduzidos nas seções de multiplicação 531 e 533 na seção de comutação do valor de compensação 500, e os valores de compensação CdB e CqB da seção de compensação de tempo morto (B) 400 são respectivamente introduzidos nas seções de multiplicação 532 e 534 na seção de comutação do valor de compensação 500.

[0108] A seção de avaliação do comutador de valor de compensação 510 na seção de comutação do valor de compensação 500 tem uma banda morta para a entrada do valor de comando de assistência de direção iqref, produz o sinalizador de avaliação de comutação SF (por exemplo, lógico “H”), e tem uma característica de histerese. O sinalizador de avaliação de comutação SF é introduzido na seção de cálculo de razão de mistura 520, e a seção de cálculo de razão de mistura 520 calcula a razão RtA (%) da seção de compensação (A) 200 e a razão RtB (%) da seção de compensação (B) 400.

[0109] A seção de cálculo de razão de mistura 520 é a configuração como mostrado na Figura 22 e inclui um comutador 523 tendo pontos de contato “a” e “b” sendo comutados pelo sinalizador de avaliação de comutação SF. Um valor de contagem 531 é introduzido no ponto de contato “a”, e um valor de contagem descendente 532 é introduzido no ponto de contato “b”. Por exemplo, o valor de contagem 521 é emitido a partir do comutador 523 conectando-se ao ponto de contato “a” quando o sinalizador de avaliação de comutação SF não é introduzido e, então, o valor de contagem descendente 522 é emitido a partir do comutador 523 comutando- se para o ponto de contato “b” quando o sinalizador de avaliação de comutação SF é introduzido. A saída do comutador 523 é introduzida em uma seção de adição 524, o valor adicionado é limitado ao valor máximo na seção de limitação do valor de contagem (0 a 100 %) 525, e o valor limitado é emitido como a razão RtB (%). Além disso, a razão RtB (%) é introduzida na subtração em uma seção de subtração 527 e é introduzida na seção de adição 524 por meio de uma unidade de retenção (Z-1) 526. A razão RtB (%) é introduzida na seção de subtração 527 e é subtraída do valor fixo 100 %, e o resultado subtraído é gerado como a razão RtA (%). Como um resultado, a razão RtA muda linearmente de 100 % para 0 %, a razão RtB muda linearmente de 0 % para 100 %, e é possível obter as razões RtA e RtB das características como mostrado pelas linhas reais na Figura 23. Além de, existe sempre uma relação da Expressão 10 abaixo entre as razões RtA e RtB. [Expressão 10]

[0110] Embora os pontos no tempo t0 a t1 na Figura 23 sejam um termo comutação (deslocamento) pela operação de mistura, o termo comutação é modificável alterando-se a magnitude dos valores de contagem (o valor de contagem ascendente 521 e o valor de contagem descendente 522). Além disso, é possível mudar a taxa de comutação aumentando-se ou diminuindo-se o valor de contagem ascendente 521 e o valor de contagem descendente 522.

[0111] Além disso, também é possível mudar de modo não linear como mostrado pelas linhas pontilhadas na Figura 23.

[0112] A razão RtA calculada como estabelecido acima é introduzida nas seções de multiplicação 531 e 533, e a razão RtB é introduzida nas seções de multiplicação 532 e 534. O valor de compensação do eixo d CdA e o valor de compensação do eixo q CqA da seção de compensação de tempo morto (A) 200 são respectivamente introduzidos nas seções de multiplicação 531 e 533, e o valor de compensação do eixo d CdB e o valor de compensação do eixo q CqB da seção de compensação de tempo morto (B) 400 são respectivamente introduzidos nas seções de multiplicação 532 e 534. Como um resultado, “RtA^CdA” é gerado a partir da seção de multiplicação 531 e é introduzido na seção de adição 535, e “RtA^CqA” é gerado a partir da seção de multiplicação 533 e é introduzido na seção de adição 536. Similarmente, “RtB^CdB” é gerado a partir da seção de multiplicação 532 e é introduzido na seção de adição 535, e “RtB^CqB” é gerado a partir da seção de multiplicação 534 e é introduzido na seção de adição 536. Assim, os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* expressados pela Expressão 11 abaixo são respectivamente emitidos a partir das seções de adição 535 e 536, e os valores de compensação de tempo morto vd* e vq* são respectivamente introduzidos nas seções de adição 121d e 121q de modo a realizar a compensação de tempo morto.[Expressão 11]

[0113] Visto que, as razões RtA e RtB têm a relação (Figura 23) expressa pela Expressão 10 acima, é possível comutar suavemente os valores de compensação de tempo morto (vd*, vq*) dependendo das mudanças das razões RtA e RtB como mostrado na Figura 24B. Na Figura 24B, a compensação de tempo morto é realizada pela função de compensação A (100 %) até o ponto de tempo t1, e o comutador para a função de compensação B é comandado pela seção de avaliação do comutador de valor de compensação 510 no ponto de tempo t1. Entretanto, a presente invenção não realiza imediatamente a operação de deslocamento para a função de compensação B (100 %). Na presente invenção, a razão da função de compensação A é gradualmente diminuída e a razão da função de compensação B é gradualmente aumentada, visto que, o ponto de tempo t1, e a razão da função de compensação A se torna 0 % no ponto de tempo t2 e a razão da função de compensação B se torna 100 % no ponto de tempo t2. Consequentemente, o termo entre os pontos no tempo t1 e t2 é a compensação da função de compensação “A+B”, e a compensação de tempo morto da função de compensação B (100 %) é realizada, visto que, o ponto de tempo t2. Portanto, a mudança característica suave é obtida. A Figura 24A mostra o caso que a comutação é imediatamente realizada em um ponto de tempo t0.

[0114] Em seguida, a modulação do vetor espacial será descrita. A seção de modulação de vetor espacial 300 pode ter uma função que converte tensões bifásicas (vd**, Vq**) no espaço dos eixos dq em tensões trifásicas (Vua, Vva, Vwa) e uma forma de onda de terceiro harmônico para as tensões trifásicas (Vua, Vva, Vwa) como mostrado na Figura 25. Por exemplo, os métodos de modulação do vetor espacial propostos na Publicação Japonesa de Patentes Não Examinadas No 2017-70066, WO/2017/098840 (Pedido de Patente Japonesa No 2015-239898) e, assim por diante, pelo presente requerente podem ser usados.

[0115] Isto é, a modulação do vetor espacial realiza a transformação de coordenadas abaixo com base nos valores de comando de tensão vd** e vq** do espaço dos eixos dq, o ângulo rotacional do motor θ e um número de setor n (#1 a #6), e controles liga/desliga (ON/OFF) dos FETs (braço superior Q1, Q3, Q5; braço inferior Q2, Q4, Q6) do inversor tipo ponte. Ao fornecer padrões de comutação S1 a S6 correspondentes aos setores #1 a #6 para o motor, tem uma função para controlar a rotação do motor. Em relação à transformação de coordenadas, na modulação do vetor espacial, os valores de comando de tensão vd** e vq** são transformados por coordenadas para os vetores de tensão Vα e Vβ em um sistema de coordenadas α-β com base na Equação 12 abaixo. Uma relação entre o eixo de coordenadas e o ângulo rotacional do motor θ usada na transformação de coordenadas acima, é mostrada na Figura 26.[Expressão 12]

[0116] Existe uma relação expressa pela Equação 13 abaixo entre o vetor de tensão alvo do sistema de coordenadas d-q e a um vetor de tensão alvo no sistema de coordenadasα-β, e um valor absoluto do vetor de tensão alvo V é mantido.[Expressão 13]

[0117] Nos padrões de comutação do controle de vetor espacial, as tensões de saída do inversor são definidas com vetores de tensão de saída de referência discreta 8 tipos V0 a V7 (vetores de tensão não 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 Figura 27 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-se seis regiões intercaladas com 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 de setor. É possível obter com base no ângulo rotacional Y no sistema de coordenadas α-β do vetor de tensão alvo V que o vetor de tensão alvo V sendo o vetor sintético de Vα e Vβ existe qualquer um dos setores mostrados na Figura 27 seccionados para o formato hexagonal regular no espaço α-β. O ângulo rotacional Y é determinado por “Y=θ+δ” como uma adição da fase δ obtida de uma relação entre o ângulo rotacional do motor θ e os valores de comando de tensão vd** e vq** no sistema de coordenadas d-q.

[0118] A Figura 28 mostra um gráfico de temporização básico para determinar, com o controle digital devido aos padrões de comutação S1, S3, S5 do inversor no controle de vetor espacial, a largura de pulso de comutação e a temporização em sinais de liga/desliga (ON/OFF) S1 a S6 (padrões de comutação) para os FETs de modo a produzir o vetor de tensão alvo V do inversor. A modulação do vetor espacial realiza o cálculo e semelhantes a cada um do termo de amostragem Ts prescrito dentro do termo de amostragem Ts, e converte o resultado calculado nas respectivas larguras de pulso de comutação e as temporizações dos padrões de comutação S1 a S6 em um próximo termo de amostragem Ts e depois as saídas.

[0119] 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 Figura 28, um exemplo dos padrões de comutação S1 a S6 dos FETs do inversor em um caso do número de setor #1 (n=1) é mostrado. Os sinais S1, S3, S5 indicam sinais de porta dos FETs 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 tempos dependendo do número de setor n e ângulo rotacional y.

[0120] Em um caso que não existe a modulação do vetor espacial, a forma de onda do valor de compensação de tempo morto (a forma de onda da fase U) 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/convertidos em trifásicos, é uma forma de onda removida do componente de terceiro harmônico como mostrado por uma linha pontilhada na Figura 29. A fase V e a fase W também são as mesmas. Adotando-se a modulação do vetor espacial em vez dos eixos dq/conversão trifásica, é possível sobrepor a onda de terceiro harmônico para sinais trifásicos e ainda compensar para o componente de terceiro harmônico sendo desejado devido à conversão trifásica. Desse modo, é possível gerar a forma de onda de compensação de tempo morto ideal como mostrado por uma linha real da Figura 29.

[0121] A Figura 30 é um resultado experimental usando-se um aparelho de teste de direção, e indica as formas de onda da corrente do eixo d e da corrente do eixo q, o valor de compensação do eixo d de tempo morto e o valor de compensação do eixo q de tempo morto quando a direção é comutada da função de compensação A para a função de compensação B no estado de direção que o direcionamento para frente é realizado a partir da velocidade média para a velocidade alta. Como mostrado na Figura 26, adotando-se a compensação de tempo morto da presente invenção e comutando o valor da função do tempo morto de A para B, é possível confirmar que não existe distorção de onda das correntes dos eixos dq devido à influência do tempo morto até mesmo a característica de controle de corrente é alterada no início do fluxo da corrente do eixo d.

[0122] As Figuras 31 e 32 mostram outros exemplos da seção de compensação de tempo morto (A) 200 correspondentes à Figura 7.

[0123] O exemplo mostrado na Figura 31 trata o cálculo das tensões de perda trifásica PLA como as tensões e perda dos eixos dq PLAdq. Portanto, a seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 260B obtém as tensões de detecção dos eixos dq Vm das tensões trifásicas no terminal do motor Vu, Vv e Vw e o ângulo rotacional do motor θ, e as tensões de detecção dos eixos dq Vm são introduzidas na subtração na seção de subtração 202. Além disso, a seção de cálculo da tensão do comando trifásica 220A obtém a tensão do comando trifásica Vin dos valores de comando de operação trifásicos Dutyu, Dutyv e Dutyw de acordo com a Expressão 4 acima, e a tensão do comando trifásica calculada Vin é convertida para as tensões do comando bifásicas Vindq em sincronização com o ângulo rotacional do motor θ na seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 260A. As tensões do comando bifásicas Vindq são introduzidas por adição na seção de subtração 202 por meio do modelo de atraso de detecção de tensão 230. Na presente modalidade, os valores de compensação de eixos dq CdA e CqA são emitidos da seção de limitação de quantidade de compensação 250.

[0124] No exemplo mostrado na Figura 32, as tensões terminais Vu, Vv e Vw do motor 110 são introduzidas na seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 260B por meio de LPFs 163U, 163V e 163W removendo-se o ruído e são convertidas para as tensões de detecção dos eixos dq Vm (Vd, Vq) em sincronização com o ângulo rotacional do motor θ na seção de conversão de CA trifásica/eixos dq 210. As tensões de detecção dos eixos dq Vm (Vd, Vq) são introduzidas na subtração na seção de subtração 202. Além disso, 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 de razão de tensão 270, e a seção de cálculo de correção de razão de tensão 270 calcula, assumindo-se que o período de PWM é Tempo de PWM e “DT” é o tempo morto, as tensões de comando de correção dos eixos dq Vcomp (Vcomp_d, Vcomp_q) usando- se a Expressão 14 abaixo. As tensões de comando de correção dos eixos dq Vcomp (Vcomp_d, Vcomp_q) são introduzidas no modelo de detecção da tensão 230.[Expressão 14]

[0125] As tensões de comando de correção dos eixos dq Vinc do modelo de atraso de detecção de tensão 230 são introduzidas por adição na seção de subtração 202. Também, os valores de compensação de eixos dq CdA e CqA são gerados a partir da seção de limitação de quantidade de compensação 250 na presente modalidade.

[0126] A Figura 33 mostra uma outra modalidade da seção de compensação de tempo morto (B) 400 correspondente à Figura 12, e os valores de compensação de eixos dq CdB e CqB são diretamente calculados nos tabelas de referência do valor de compensação de tempo morto-ângulo dos eixos dq 440d e 440q na presente modalidade. As tabelas de referência do valor de compensação de tempo morto- ângulo dos eixos dq 440d e 440q calculam, em off-line, os valores de compensação de tempo morto sendo função do ângulo a ser necessário para trifásicos e converter os valores de compensação nos eixos dq. As tensões de saída Vda e vqa indicam os valores de compensação de referência de tempo morto das tabelas de referência do valor de compensação de tempo morto-ângulo dos eixos dq 440d e 440q são respectivamente introduzidos nas seções de multiplicação 405d e 405q e são multiplicados com o ganho sensível à tensão Gv. Os valores de compensação de eixos dq vda* e vqa* multiplicados com o ganho sensível à tensão Gv são respectivamente introduzidos nas seções de multiplicação 404d e 404q e são multiplicados com o valor de comando de corrente de ganho sensível Gcs. Os resultados multiplicados nas seções de multiplicação 404d e 404q são os valores de compensação de eixos dq CdB e CqB. Explicação de Numerais de Referência 1 manípulo (volante) 2 eixo de coluna (eixo de direção, eixo do manípulo) 20, 100, motor 30, unidade de controle (ECU) 31, seção de cálculo do valor de comando de assistência da direção 35, 120d, 120q seção de controle de PI 36, 160 seção de controle de PWM 37, 161 inversor 110 seção de detecção de ângulo 130, 260, 440 seção de conversão de corrente alternada trifásica (CA)/eixos dq 140 seção de controle de não interferência d-q 160A seção de cálculo do valor de comando de operação 160B circuito de controle de PWM 200 seção de compensação de tempo morto (A) 210 seção de estimativa de tensão de ponto médio 220, 220A seção de cálculo da tensão do comando trifásica 210, 430 seção de ajuste de fase 230 modelo de atraso de detecção de tensão 240 seção de ganho 250 seção de limitação de quantidade de compensação 270 seção de cálculo de correção de razão de tensão 300 seção de modulação de vetor espacial 301 seção de conversão bifásica/trifásica 302 seção de terceira sobreposição harmônica 400 seção de compensação de tempo morto (B) 401 modelo de atraso de controle de corrente 402 seção de estimativa de sinal de compensação 410 seção de ajuste de fase 420 seção de cálculo de ganho sensível à tensão de aplicação do inversor 421 seção de limitação de entrada 450 seção de ganho sensível de valor de comando de corrente 500 seção de comutação do valor de compensação 510 seção de avaliação do comutador de valor de compensação 520 seção de cálculo de razão de mistura 530 seção de mistura

Claims

1. Aparelho de direção de energia elétrica de um sistema de controle de vetor que calcula valores de comando de assistência de direção de eixos dq com base em pelo menos um torque de direção, calcula valores de comando de corrente de eixos dq a partir dos ditos valores de comando de assistência de direção, converte os ditos valores de comando de corrente de eixos dq em valores de comando de tensão de eixos dq, converte os ditos valores de comando de tensão de eixos dq em valores de comando de operação trifásicos, controla acionamento de um motor sem escovas trifásico (100) por um inversor (161) de um controle de modulação de largura de pulso (PWM), e aplica um torque de assistência a um sistema de direção de um veículo, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito aparelho de direção de energia elétrica compreende: uma seção de compensação de tempo morto A (200) que calcula primeiros valores de compensação de eixos dq relacionados aos ditos eixos dq do dito inversor (161) com base em tensões de terminal trifásicas do dito motor sem escovas trifásico (100); uma seção de compensação de tempo morto B (400) que calcula segundos valores de compensação de eixos dq relacionados aos ditos eixos dq do dito inversor (161) com base em um ângulo rotacional do motor do dito motor sem escovas trifásico (100); e uma seção de comutação do valor de compensação (500) que gradual e mutuamente comuta enquanto mistura os ditos primeiros valores de compensação de eixos dq e os ditos segundos valores de compensação de eixos dq com base no dito valor de comando de assistência de direção do dito eixo q, e emite valores de compensação de tempo morto de eixos dq, em que uma compensação de tempo morto do dito inversor (161) é realizada por uma correção dos ditos valores de comando de tensão de eixos dq com os ditos valores de compensação de tempo morto de eixos dq.

2. Aparelho de direção de energia elétrica, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita seção de comutação do valor de compensação (500) compreende: uma seção de avaliação do comutador (510) para avaliar um comutador de valor de compensação com base no dito valor de comando de assistência de direção do dito eixo q; uma seção de cálculo de razão de mistura (520) para calcular uma razão de mistura RtA (%) dos ditos primeiros valores de compensação de eixos dq e uma razão de mistura RtB (%) dos ditos segundos valores de compensação de eixos dq devido a um sinalizador de avaliação de comutação de valor de compensação da dita seção de avaliação do comutador (510); e uma seção de mistura (530) para introduzir os ditos primeiros valores de compensação de eixos dq e os ditos segundos valores de compensação de eixos dq, e para calcular os ditos valores de compensação de tempo morto de eixos dq com base na dita razão de mistura RtA (%) e na dita razão de mistura RtB (%).

3. Aparelho de direção de energia elétrica, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita seção de mistura (520) compreende: um comutador (523) que introduz um valor de contagem ascendente (521) e um valor de contagem descendente (522) e é comutado devido ao dito sinalizador de avaliação de comutação de valor de compensação; uma seção de limitação do valor de contagem (523) para limitar, por meio de uma seção de adição (524), o dito valor de contagem ascendente (521) ou o dito valor de contagem descendente (522) a partir do dito comutador (523) e emitir a dita razão de mistura RtB (%); uma unidade de retenção (526) que retém a dita razão de mistura RtB (%) e adiciona à dita seção de adição (524); e uma seção de subtração (527) para emitir a dita razão de mistura RtA (%) subtraindo-se a dita razão de mistura RtB (%) de um valor de 100%.

4. Aparelho de direção de energia elétrica, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito valor de contagem ascendente (521) e o dito valor de contagem descendente (522) são modificáveis.

5. Aparelho de direção de energia elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita seção de mistura (530) compreende: primeiras seções de multiplicação (531, 533) que multiplicam os ditos primeiros valores de compensação de eixos dq com a dita razão de mistura RtA (%); segundas seções de multiplicação (532, 534) que multiplicam os ditos segundos valores de compensação de eixos dq com a dita razão de mistura RtB (%); e seções de adição (535, 536) para emitir os ditos valores de compensação de tempo morto de eixos dq adicionando-se resultados multiplicados das ditas primeiras seções de multiplicação (531, 533) e resultados multiplicados das ditas segundas seções de multiplicação (532, 534).

6. Aparelho de direção de energia elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita razão de mistura RtA (%) e a dita razão de mistura RtB (%) variam não linearmente e têm uma relação sendo “RtA(%) + RtB(%) = 100%”.

7. Aparelho de direção de energia elétrica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a dita correção é realizada por um cálculo adicional dos ditos valores de compensação de tempo morto de eixos dq e dos ditos valores de comando de tensão de eixos dq.