CN105720865A - 直流无刷电机及其控制方法、以及电动助力转向系统 - Google Patents

直流无刷电机及其控制方法、以及电动助力转向系统 Download PDF

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CN105720865A
CN105720865A CN201410734454.1A CN201410734454A CN105720865A CN 105720865 A CN105720865 A CN 105720865A CN 201410734454 A CN201410734454 A CN 201410734454A CN 105720865 A CN105720865 A CN 105720865A
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吴凯
陈霞
秦锐锋
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    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions

Abstract

本发明提供一种直流无刷电机,包括第一子电机和第二子电机,所述第一子电机和第二子电机具有相互独立的输入端子和共同的输出转轴,其特征在于:所述第一子电机和第二子电机均被设定为具有常态工作模式和紧急工作模式,在常态工作模式下,两子电机共同作为一台电机运行以输出直流无刷电机的正常工作功率;但其中一台子电机发生故障产生制动转矩时,另一台正常子电机启动紧急工作模式,所述正常子电机在紧急工作模式下的相电流波形与其在常态工作模式下的相电流波形不同。本发明还提供一种直流无刷电机的控制方法以及一种使用上述直流无刷电机的电动助力转向系统。

Description

直流无刷电机及其控制方法、以及电动助力转向系统 【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机领域,更具体地,涉及一种直流无刷电机及其控制方法,以及使用 该直流无刷电机的电动助力转向系统。 【背景技术】
[0002] 直流无刷电机包括具有绕组的定子、具有永磁体的转子以及用于给定子供电的控 制器。现有的一种直流无刷电机通常包括一组m相输入端子分别用于为定子的m相绕组输 入电流。所述现有的直流无刷电机的缺陷是,当其发生故障时,电机功能完全崩溃,电机不 仅不能有效驱动负载,甚至还可能产生振荡的制动转矩。比如在车辆的电动助力转向系统 中,如果直流无刷电机发生故障,不仅导致直流无刷电机失去助力作用,严重时,直流无刷 电机产生的振荡的制动转矩作用于方向盘,阻碍驾驶员控制方向盘,极易导致事故发生。
[0003] 因此,亟需一种改善方案。 【发明内容】
[0004] 因此,本发明提出一种直流无刷电机,包括第一子电机和第二子电机,所述第一子 电机和第二子电机具有相互独立的输入端子和共同的输出转轴,所述第一子电机和第二子 电机均被设定为具有常态工作模式和紧急工作模式,在常态工作模式下,两子电机共同作 为一台电机运行以输出直流无刷电机的正常工作功率;但其中一台子电机发生故障产生制 动转矩时,另一台正常子电机启动紧急工作模式,所述正常子电机在紧急工作模式下的相 电流波形与其在常态工作模式下的相电流波形不同。
[0005] 其中,所述正常子电机在紧急工作模式下输出的转矩补偿所述故障子电机产生的 制动转矩,从而获得正的平滑的合成转矩。
[0006] 较佳地,所述正常子电机的相电流iq通过公式i q= -T/K t得到,其中,T为故障子 电机输出的转矩,Kt为正常子电机的转矩常数。
[0007] 其中,所述第一子电机和第二子电机为三相电机,所述故障为两相绕组短路故障。 所述故障子电机的输出转矩T由以下公式得出:
Figure CN105720865AD00051
[0009] 其中,所述第一子电机和第二子电机为三相电机,所述故障为三相绕组短路故障。 所述故障子电机的输出转矩T由以下公式得出:
Figure CN105720865AD00061
[0011] 较佳地,所述直流无刷电机还包括至少一控制器,所述控制器通过开关元件与第 一子电机和第二子电机的输入端子连接,所述故障为开关元件短路故障。所述故障子电机 的输出转矩T由以下公式得出:
Figure CN105720865AD00062
[0014] 较佳地,所述第一子电机和第二子电机分别包括若干齿和绕组,所述第一子电机 的齿和第二子电机的齿在周向上交错排列。
[0015] 较佳地,所述第一子电机的齿和第二子电机的齿在径向上均匀交错排布。
[0016] 较佳地,所述直流无刷电机的定子槽数为12,第一子电机和第二子电机分别包括 6个齿,所述6个齿分为两U相齿、两V相齿和两W相齿,相同相位的两个齿之间呈180°对 称分布。
[0017] 可选地,所述第一子电机和第二子电机分别包括若干齿和绕组,所述第一子电机 的齿和第二子电机的齿在轴向上并列排布。
[0018] 本发明还提供一种使用上述直流无刷电机的电动助力转向系统。
[0019] -种直流无刷电机的控制方法,所述直流无刷电机包括第一子电机和第二子电 机,所述第一子电机具有相互独立的输入端子和共同的输出转轴,所述控制方法包括:将所 述第一子电机和第二子电机设定为既可以共同作为一台电机运行,也可以各自独立运行; 对第一子电机和第二子电机设定常态工作模式,在所述常态工作模式下,两子电机共同作 为一台电机运行以输出直流无刷电机的正常工作转矩;对第一子电机和第二子电机设定紧 急工作模式,当其中一台子电机发生故障产生制动转矩时,另一台正常子电机启动紧急工 作模式,所述正常子电机在紧急工作模式下的相电流波形与其在常态工作模式下的相电流 波形不同,从而使得所述正常子电机输出的转矩补偿所述故障子电机产生的制动转矩。
[0020] 在本发明的直流无刷电机中,当其中一子电机发生故障产生制动转矩时,另一台 正常子电机启动紧急工作模式,所述正常子电机在紧急工作模式下输出的转矩补偿所述故 障子电机的制动转矩,从而得到正的光滑的合成转矩,在电动助力转向系统中,直流无刷电 机在发生故障时仍然能够提供辅助动力,使电动助力转向系统的安全性和可靠性得到有效 提尚。 【附图说明】
[0021] 图1是本发明直流无刷电机的模块示意图。
[0022] 图2表示图1所示直流无刷电机的第一子电机发生两相绕组短路的情况。
[0023] 图3表示直流无刷电机在发生图2所示的故障时,两子电机的转矩波形图。
[0024] 图4表示本发明直流无刷电机在发生图2所示的故障,第二子电机启动紧急工作 模式后,两子电机的相电流波形图。
[0025] 图5表示本发明直流无刷电机在发生图2所示的故障,第二子电机启动紧急工作 模式后,两子电机的转矩波形图及合成转矩波形图。
[0026] 图6表示图1所示直流无刷电机的第一子电机发生三相绕组短路的情况。
[0027] 图7表示直流无刷电机在发生图6所示的故障时,两子电机的转矩波形。
[0028] 图8表示本发明直流无刷电机在发生图6所示的故障,第二子电机启动紧急工作 模式后,两子电机的相电流波形图。
[0029] 图9表示本发明直流无刷电机在发生图6所示的故障,第二子电机启动紧急工作 模式后,两子电机的转矩波形图及合成转矩波形图。
[0030] 图10表示直流无刷电机的控制器与第一子电机连接的其中一开关元件短路的情 况。
[0031] 图11表示直流无刷电机在发生图10所示的故障时,两子电机的转矩波形。
[0032] 图12表示本发明直流无刷电机在发生图10所示故障,第二子电机启动紧急工作 模式后,两子电机的相电流波形图。
[0033] 图13表示本发明直流无刷电机在发生图10所示故障,第二子电机启动紧急工作 模式后,两子电机的转矩波形图及合成转矩波形图。
[0034] 图14为本发明直流无刷电机另一实施例的示意图。
[0035] 图15为本发明一实施例的直流无刷电机的具体结构示意图。
[0036] 图16为图15所示直流无刷电机的定子、转子示意图。
[0037] 图17为本发明另一实施例的直流无刷电机的定子、转子示意图。
[0038] 图18所示为使用本发明的直流无刷电机的一电动助力转向系统的示意图。 【具体实施方式】
[0039] 请参阅图1,本发明的直流无刷电机10包括第一子电机20、第二子电机30和用于 控制第一子电机20和第二子电机30的控制器40。所述第一子电机20和第二子电机30共 用一转轴,并通过转轴输出转矩。
[0040] 本实施例的直流无刷电机10为三相电机。所述第一子电机20具有三个输入端子 U1、VI、W1 ;第二子电机30具有三个输入端子U2、V2、W2。所述第一子电机20的输入端子 和第二子电机30的输入端子相互独立。所述控制器40通过开关单元50分别与两个子电 机20、30的输入端子连接,因而第一子电机20和第二子电机30既可以共同作为一台电机 运行,也可以各自独立运行。
[0041] 值得注意的是,图1仅为示意图,并非具体电路连接图。在图1中,控制器40与电 机10的每个输入端子之间仅由一开关单元50连接。而事实上,在实际电路中,每一开关单 元50的功能由两个开关元件51来实现,这在图2、图6和图10中均有体现。因此,可以理 解为,图1中的每一开关单元50包括两个开关元件51。优选地,所述开关元件51为MOS晶 体管、双极型晶体管、或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
[0042] 在所述控制器40的控制下,第一子电机20和第二子电机30均被设定为具有常态 工作模式和紧急工作模式。在常态工作模式下,两子电机20、30正常工作,且两子电机20、 30共同驱动转轴以输出直流无刷电机10的正常工作转矩,此时,子电机20、30各输出直流 无刷电机10-半的转矩。当其中一子电机发生故障时,控制器40立即切断该故障子电机 的电源,并对另一子电机、即正常子电机启动紧急工作模式,使正常子电机输出紧急模式下 的转矩,以补偿故障子电机输出的异常转矩,从而得到光滑的正的合成转矩。
[0043] 通常,直流无刷电机的故障主要分控制器故障和电机故障。其中控制器故障包括 开关元件断开、开关元件短路、预驱动器故障、及微处理器故障等。电机故障包括电机内部 电路断开或短路。其中,开关元件短路和电机内部电路短路会造成故障子电机输出异常转 矩,即制动转矩,因此,下面将分别针对这几种故障情况进行分析。
[0044] 图2所示为第一子电机20发生两相绕组短路的情况,即a相绕组和b相绕组之间 短路的情况。图3所示为当第一子电机20发生所述故障时,第一子电机20和第二子电机 30的输出转矩。如图3所不,第一子电机20输出负的振荡的转矩,而第二子电机30在常 态工作模式下输出正的光滑转矩。第一子电机20的转矩辐值大于第二子电机30的转矩辐 值,因此,第一子电机20和第二子电机30的合成转矩波形必定呈正负交替的振荡状,而这 种情况在某些应用领域,比如电动助力转向系统中是不能接受的。因为这样的输出转矩会 导致驾驶员无法顺利控制方向盘,极易酿成交通事故。
[0045] 值得说明的是,本发明中,仅从宏观上讨论各电机的输出转矩状态。默认一正常工 作的电机的输出转矩波形呈光滑平直状,即正常工作的电机的输出转矩从宏观上体现为定 值。
[0046] 参阅图4和图5,当第一子电机20发生上述故障时,本发明提出的解决方案是,一 方面通过控制器切断故障子电机的供电,另一方面对正常子电机启动紧急工作模式,对正 常子电机提供特定波形的相电流,该相电流的波形与其在常态工作模式下的相电流波形不 同。从图5可以看出,正常子电机在紧急工作模式下输出脉动的正转矩,且该转矩的辐值大 于故障子电机输出的负转矩的辐值,从而使得正常子电机输出的转矩能够补偿故障子电机 产生的异常转矩,并得到平滑的正的合成转矩。在电动助力转向系统中,如果直流无刷电机 输出如图5所示的合成转矩,则电动助力转向系统仍然具有一定的辅助动力作用,使驾驶 员在电机发生故障时还能够在一定的时间内顺利地将车辆行驶到安全地点或维修地点,避 免酿成交通事故。
[0047] 所述控制器40对正常子电机在紧急工作模式下提供的电流iq通过公式i q= -T/ Kt得到。其中,T为故障子电机输出的转矩,Kt为正常子电机的转矩常数。故障子电机输 出的转矩T则由以下公式得出:
Figure CN105720865AD00081
[0049] 在上述公式中,La、Lb分别表示故障子电机短路的两相绕组的电感值;R a、比分别 表示故障子电机短路的两相绕组的电阻值;ea、eb分别表示故障子电机短路的两相绕组的 反电势;i a、ib、i。分别表示故障子电机各相电流表示故障子电机的转速。由于本发明 中,第一子电机和第二子电机共用转子的转轴,因此,故障子电机的转速即为正常子电机的 转速。
[0050] 图6所示为第一子电机20发生三相绕组短路的情况。图7所示为当第一子电机 20发生所述故障时,第一子电机20和第二子电机30的输出转矩。如图7所不,第一子电 机20输出负的转矩,即制动转矩,而第二子电机30在常态工作模式下输出正的平滑转矩。 由于第一子电机20输出的转矩福值大于第二子电机30输出的转矩福值,因此,第一子电机 20和第二子电机30的合成转矩为负值。而这种情况在电动助力转向系统中所表现出来结 果是,直流无刷电机对方向盘产生一制动转矩,驾驶员施加在方向盘上的操纵扭矩远小于 该制动转矩,使得驾驶员根本无法转动方向盘,这种情况也极易导致交通事故。
[0051] 参阅图8和图9,当第一子电机20发生上述故障时,本发明提出的解决方案是,一 方面通过控制器切断故障电机的供电,另一方面对正常子电机启动紧急工作模式,对正常 子电机提供具有特定波形的相电流,该相电流的波形与其在常态工作模式下的相电流波形 不同。从图9可以看出,正常子电机在紧急工作模式下输出正的光滑转矩,且该转矩辐值大 于故障子电机所输出的负的转矩的辐值,以使得正常子电机输出的转矩能够补偿故障子电 机产生的异常转矩,并得到平滑的正的合成转矩。在电动助力转向系统中,如果直流无刷电 机输出如图9所示的合成转矩,则电动助力转向系统仍然具有一定的辅助动力作用,使驾 驶员在电机发生故障时还能够在一定的时间内顺利地将车辆行驶到安全地点或维修地点。
[0052] 所述控制器40对正常子电机30在紧急工作模式下提供的电流iq可以通过公式 i q=-T/Kt得到。其中,T为故障子电机输出的转矩,Kt为正常子电机的转矩常数。故障子 电机输出的转矩T则由以下公式得出:
Figure CN105720865AD00091
[0054] 在上述公式中,La、Lb、L。分别表不故障子电机各相绕组的电感值;尺^尺^艮分别表 示故障子电机各相绕组的电阻值;e a、eb、e。分别表示故障子电机各相绕组的反电势;i a、ib、 分别表不故障子电机的各相电流;《表不故障子电机的转速。
[0055] 图10所示为控制器40与第一子电机20的输入端子连接的其中一开关元件51短 路的情况。图11所示为发生该故障时,第一子电机20和第二子电机30的输出转矩。如图 11所不,第一子电机20输出负的振荡转矩,第二子电机30在常态工作模式下输出正的光滑 转矩,第一子电机20和第二子电机30的合成转矩虽然为正值,但呈振荡状。而这种情况在 电动助力转向系统中依然会导致驾驶员无法顺利控制方向盘。
[0056] 参阅图12和图13,当上述故障发生时,本发明提出的解决方案是,一方面通过控 制器切断故障子电机的供电,另一方面对正常子电机启动紧急工作模式,对正常子电机提 供特定波形的相电流,该相电流的波形与其在常态工作模式下的相电流的波形不同。从图 13可以看出,正常子电机在紧急工作模式下输出的转矩恰好补偿故障子电机的异常转矩, 从而得到平滑的正的合成转矩。在电动助力转向系统中,如果直流无刷电机输出如图13所 示的合成转矩,则电动助力转向系统仍然具有一定的辅助动力作用,使驾驶员能够在一定 的时间内将车辆行驶到安全地点或维修地点。
[0057] 值得注意的是,在本实施例中,虽然并非第一子电机20本身产生故障,但由于开 关元件51产生的故障导致第一子电机20输出负的振荡转矩,因此,在此类情况下,本发明 描述时也将第一子电机20称为故障子电机。
[0058] 所述控制器40对正常子电机在紧急工作模式下提供的电流iq可以通过公式i q = _T/Kt得到。其中,T为故障子电机输出的转矩,Kt为正常子电机的转矩常数。故障子电 机输出的转矩T则由以下公式得出:
Figure CN105720865AD00101
[0060] 上述公式中,如果ea>eb,则
Figure CN105720865AD00102
;如果ea、eb不满足上 述关系,则:^= 0。如果e a>e。,则
Figure CN105720865AD00103
;如果ea、e。不满足上述 关系,则i2= 0。因此,上述关系可以由下列公式表示:
Figure CN105720865AD00104
[0062] 在上述公式中,w表不故障子电机的转速;La、Lb、L。分别表不故障子电机各相绕 组的电感值;R a、Rb、R。分别表不故障子电机各相绕组的电阻值;e a、eb、e。分别表不故障子电 机各相绕组的反电势;ia、i b、i。分别表示故障子电机各相电流;其中,L a、Ra、ea、13表示的是 与短路的开关元件连接的相绕组的相关参数。
[0063] 在上述实施例中,均以第一子电机20发生故障举例说明。可以理解地,故障也可 能发生在第二子电机30,而第一子电机20作为正常子电机20启动紧急工作模式运行。
[0064] 图14所示为本发明另一实施例的直流无刷电机,其与图1所示实施例的区别在 于:本实施例使用了两个控制器41和42分别控制第一子电机20和第二子电机30。
[0065] 图15和图16所示为本发明一实施例的直流无刷电机10具体结构示意图,所述图 中控制器被省略。直流无刷电机10包括外壳12、收容于外壳12内的定子14和转子15。第 一子电机20和第二子电机30共用转子16,至少共用转子的转轴。所述定子14包括第一子 电机20的定子24和第二子电机30的定子34。定子24和定子34分别包括若干齿和缠绕 于齿上的若干线圈。定子24和定子34的齿在周向上交替排列。
[0066] 定子24的齿和线圈被分成对应的U相、V相和W相齿和线圈。具体地,定子24具 有U相齿4和T U2、V相齿TV1和T V2、W相齿TW1和T W2,以及对应的U相线圈Cw,CU2、V相线圈 CV1,CV2、W相线圈CW1,CW2。同样地,定子34的齿和线圈也被分成对应的U相、V相和W相齿和 线圈。具体地,定子34具有U相齿T'^PT' U2、V相齿T'VJPT' V2、W相齿T'WJPT' W2, 以及对应的U相线圈C' m,C' U2、V相线圈C' V1,C' V2、W相线圈C' W1,C' W2。
[0067] 第一子电机20的定子24中相同相位的齿呈180°对称分布。第二子电机30的定 子34中相同相位的齿也呈180°对称分布。定子24的齿和定子34的齿呈单齿交替排列, 即定子24的每一齿位于定子34两相邻的齿之间,定子24的每一齿位于第一子电机20两 相邻的齿之间。作为可替换方案,定子24和定子34的齿也可以呈双齿交替排列或其他角 度间隔的形式排列。
[0068] 如图17所示,作为另一种替换方案,定子24和定子24在轴向上并排设置。定子 24包括12个齿Tul-Tu4, Tvl-Tv4, Twl-Tw4和分别缠绕于所述齿上的12个线圈。定子34 也包括12个齿Tul-Tu4, Tvl-Tv4, Twl-Tw4和分别缠绕于所述齿上的12个线圈。
[0069] 在上述两实施例中,定子24和定子34共用外壳12和转子16。因此,本发明的直 流无刷电机的体积不会增大。
[0070] 图18为使用本发明电机10的一电动助力转向系统60的示意图。电动助力转向 系统60包括方向盘61,与方向盘61固定连接的转向柱62、与转向柱62同轴固定的转向齿 轮63。电机10的转轴与一驱动齿轮18传动连接,用于输出电机10的扭矩。所述驱动齿 轮18通过一转向齿条64与所述转向齿轮63传动连接。如此,当电机10工作时,驱动齿轮 18通过转向齿条64驱动转向齿轮63转动,从而带动转向柱62旋转,进而带动方向盘61旋 转,以辅助驾驶员操纵方向盘61。所述电动助力转向系统60还包括转向力矩传感器65和 方向盘转角传感器66,用于感测方向盘61的转矩大小及转向等信号,并将所述信号传递至 控制器40。控制器40根据所述信号向电机10发出相应指令,使电机10输出相应大小和方 向的转向助力转矩,从而产生辅助动力。具体实施时,所述电机10和驱动齿轮16之间还可 以设置一减速装置,用于增大输出扭矩。
[0071] 对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若 干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利 要求为准。

Claims (20)

1. 一种直流无刷电机,包括第一子电机和第二子电机,所述第一子电机和第二子电机 具有相互独立的输入端子和共同的输出转轴,其特征在于:所述第一子电机和第二子电机 均被设定为具有常态工作模式和紧急工作模式,在常态工作模式下,两子电机共同作为一 台电机运行以输出直流无刷电机的正常工作功率;但其中一台子电机发生故障产生制动转 矩时,另一台正常子电机启动紧急工作模式,所述正常子电机在紧急工作模式下的相电流 波形与其在常态工作模式下的相电流波形不同。
2. 如权利要求1所述的直流无刷电机,其特征在于:所述正常子电机在紧急工作模式 下输出的转矩补偿所述故障子电机产生的制动转矩,从而获得正的平滑的合成转矩。
3. 如权利要求2所述的直流无刷电机,其特征在于:所述正常子电机的相电流i q通过 公式iq= -T/K t得到,其中,T为故障子电机输出的转矩,Kt为正常子电机的转矩常数。
4. 如权利要求3所述的直流无刷电机,其特征在于:所述第一子电机和第二子电机为 三相电机,所述故障为两相绕组短路故障。
5. 如权利要求4所述的直流无刷电机,其特征在于:所述故障子电机的输出转矩T由 以下公式得出:
Figure CN105720865AC00021
6. 如权利要求3所述的直流无刷电机,其特征在于:所述第一子电机和第二子电机为 三相电机,所述故障为三相绕组短路故障。
7. 如权利要求6所述的直流无刷电机,其特征在于:所述故障子电机的输出转矩T由 以下公式得出:
Figure CN105720865AC00022
8. 如权利要求3所述的直流无刷电机,其特征在于:还包括至少一控制器,所述控制 器通过开关元件与第一子电机和第二子电机的输入端子连接,所述故障为开关元件短路故 障。
9. 如权利要求8所述的直流无刷电机,其特征在于:所述故障子电机的输出转矩T由 以下公式得出:
Figure CN105720865AC00023
Figure CN105720865AC00031
10. 如权利要求1至9任意一项所述的直流无刷电机,其特征在于:所述第一子电机和 第二子电机分别包括若干齿和绕组,所述第一子电机的齿和第二子电机的齿在周向上交错 排列。
11. 如权利要求10所述的直流无刷电机,其特征在于:所述第一子电机的齿和第二子 电机的齿在径向上均匀交错排布。
12. 如权利要求10所述的直流无刷电机,其特征在于:所述直流无刷电机的定子槽数 为12,第一子电机和第二子电机分别包括6个齿,所述6个齿分为两U相齿、两V相齿和两 W相齿,相同相位的两个齿之间呈180°对称分布。
13. 如权利要求1至9任意一项所述的直流无刷电机,其特征在于:所述第一子电机和 第二子电机分别包括若干齿和绕组,所述第一子电机的齿和第二子电机的齿在轴向上并列 排布。
14. 一种电动助力转向系统,包括方向盘、与方向盘固定连接的转向柱、与转向柱固定 连接的转向齿轮以及与转向齿轮传动连接的电机,其特征在于:所述电机为权利要求1至 13任意一项所述的直流无刷电机。
15. -种直流无刷电机的控制方法,所述直流无刷电机包括第一子电机和第二子电机, 所述第一子电机具有相互独立的输入端子和共同的输出转轴,所述控制方法包括: 将所述第一子电机和第二子电机设定为既可以共同作为一台电机运行,也可以各自独 立运行; 对第一子电机和第二子电机设定常态工作模式,在所述常态工作模式下,两子电机共 同作为一台电机运行以输出直流无刷电机的正常工作转矩; 对第一子电机和第二子电机设定紧急工作模式,当其中一台子电机发生故障产生制动 转矩时,另一台正常子电机启动紧急工作模式,所述正常子电机在紧急工作模式下的相电 流波形与其在常态工作模式下的相电流波形不同,从而使得所述正常子电机输出的转矩补 偿所述故障子电机产生的制动转矩。
16. 如权利要求15所述的控制方法,其特征在于:所述正常子电机的输出转矩和故障 子电机的输出转矩的合成正的平滑的矩波形。
17. 如权利要求15所述的控制方法,其特征在于:所述正常子电机的相电流i q通过公 式iq= -T/K t得到,其中,T为故障子电机输出的转矩,Kt为正常子电机的转矩常数。
18. 如权利要求17所述的控制方法,其特征在于:所述第一子电机和第二子电机为三 相电机,所述故障为两相绕组短路故障,所述故障子电机的输出转矩T由以下公式得出:
Figure CN105720865AC00032
19. 如权利要求17所述的控制方法,其特征在于:所述第一子电机和第二子电机为三 相电机,所述故障为三相绕组短路故障,所述故障子电机的输出转矩T由以下公式得出:
Figure CN105720865AC00041
'CJ
20.如权利要求17所述的控制方法,其特征在于,还提供至少一控制器,所述控制器通 过开关元件与第一子电机和第二子电机的输入端子连接,所述故障为开关元件短路故障, 所述故障子电机的输出转矩Τ由以下公式得出:
Figure CN105720865AC00042
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107846128A (zh) * 2016-09-18 2018-03-27 德昌电机(深圳)有限公司 直流无刷电机及使用其的电动助力转向系统
US11005405B2 (en) 2016-11-16 2021-05-11 Mitsubishi Electric Corporation Rotating-electric-machine control apparatus and electric power steering control apparatus equipped with the rotating-electric-machine control apparatus
DE102016223349A1 (de) * 2016-11-24 2018-05-24 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg Verfahren zum Betrieb eines bürstenlosen Elektromotors eines Kraftfahrzeugs
DE102017219088B4 (de) 2017-10-25 2021-06-02 Ford Global Technologies, Llc Kraftfahrzeugsitz mit integriertem Kindersitz
DE102019118145A1 (de) 2018-07-05 2020-01-09 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Elektrisch kommutierter, mehrsträngiger Motor
US10800447B2 (en) * 2018-08-24 2020-10-13 Ford Global Technologies, Llc Steering system with multiple controllers
KR20200113959A (ko) 2019-03-27 2020-10-07 조진혁 농기계용 개별 슬롯 독립권선형 bldc 모터
CN212220367U (zh) * 2019-10-11 2020-12-25 博世华域转向系统有限公司 电动助力转向系统的控制器电路
KR20210077250A (ko) * 2019-12-17 2021-06-25 주식회사 만도 이중 권선형 모터 제어장치 및 방법

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011078230A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Denso Corp 多相回転機の制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
CN202085046U (zh) * 2011-06-16 2011-12-21 东南大学 平滑转矩输出的轴向磁场永磁无刷电机
CN202772838U (zh) * 2012-06-18 2013-03-06 廖启新 一种具有容错功能的电动汽车动力系统
JP2013048524A (ja) * 2011-08-29 2013-03-07 Denso Corp 多相回転機の制御装置
CN103079962A (zh) * 2010-09-07 2013-05-01 株式会社捷太格特 电动转向系统
CN103140406A (zh) * 2010-09-29 2013-06-05 株式会社捷太格特 电动助力转向设备
CN203554341U (zh) * 2013-10-14 2014-04-16 杭州锐方科技有限公司 一相开路时双三相永磁同步电机的故障容错控制系统
KR20140083587A (ko) * 2012-12-26 2014-07-04 주식회사 아모텍 세탁기용 모터 구동장치 및 구동방법
CN103929108A (zh) * 2014-04-29 2014-07-16 大连海事大学 一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法及其系统
KR101439378B1 (ko) * 2013-05-24 2014-09-15 주식회사 아모텍 이중 모터용 모터 구동장치
CN104170242A (zh) * 2013-03-15 2014-11-26 日本精工株式会社 马达控制装置、使用该马达控制装置的电动动力转向装置以及车辆

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4476395A (en) * 1981-10-19 1984-10-09 Lockheed Corporation Tandem-generator design for aircraft
DE19828331C1 (de) * 1998-06-25 2000-03-02 Continental Ag Verfahren zum Betreiben einer elektromechanischen Bremsanlage
KR20110045426A (ko) * 2009-10-27 2011-05-04 현대자동차주식회사 Dc/dc 컨버터 고장시 차량 운전 유지를 위한 비상 동작 장치 및 방법
DE102009046883A1 (de) * 2009-11-19 2011-06-09 Moog Unna Gmbh Pitchantriebsvorrichtung für eine Wind- oder Wasserkraftanlage

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011078230A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Denso Corp 多相回転機の制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
CN103079962A (zh) * 2010-09-07 2013-05-01 株式会社捷太格特 电动转向系统
CN103079962B (zh) * 2010-09-07 2014-11-26 株式会社捷太格特 电动转向系统
CN103140406A (zh) * 2010-09-29 2013-06-05 株式会社捷太格特 电动助力转向设备
CN202085046U (zh) * 2011-06-16 2011-12-21 东南大学 平滑转矩输出的轴向磁场永磁无刷电机
JP2013048524A (ja) * 2011-08-29 2013-03-07 Denso Corp 多相回転機の制御装置
CN202772838U (zh) * 2012-06-18 2013-03-06 廖启新 一种具有容错功能的电动汽车动力系统
KR20140083587A (ko) * 2012-12-26 2014-07-04 주식회사 아모텍 세탁기용 모터 구동장치 및 구동방법
CN104170242A (zh) * 2013-03-15 2014-11-26 日本精工株式会社 马达控制装置、使用该马达控制装置的电动动力转向装置以及车辆
KR101439378B1 (ko) * 2013-05-24 2014-09-15 주식회사 아모텍 이중 모터용 모터 구동장치
CN203554341U (zh) * 2013-10-14 2014-04-16 杭州锐方科技有限公司 一相开路时双三相永磁同步电机的故障容错控制系统
CN103929108A (zh) * 2014-04-29 2014-07-16 大连海事大学 一种双绕组三相永磁容错电机的容错控制方法及其系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
黄义红 等: "基于双绕组永磁容错电机双余度控制系统研究", 《电工电能新技术》 *

Also Published As

Publication number Publication date
MX363139B (es) 2019-03-11
MX2015016731A (es) 2016-07-11
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US20160164447A1 (en) 2016-06-09

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