CN114630782A - 旋转电机控制装置 - Google Patents

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Abstract

旋转电机控制装置(10)能够驱动多相旋转电机(800)以及多个直流旋转电机(710、720)。多个直流旋转电机(710、720)的一端亦即第一端子(T1)与多相绕组(801)的同一相的相电流路径连接。多相电力转换器(601)将电源(Bt1)的直流电力转换为多相交流电力,并对多相绕组(801)的各相绕组线施加电压。直流旋转电机用开关(MU1H/L、MU2H/L)由经由直流马达端子(M1、M2)串联连接的高电位侧以及低电位侧的开关构成。直流马达端子(M1、M2)与直流旋转电机(710、720)的第二端子(T2)连接。直流旋转电机用开关(MU1H/L、MU2H/L)通过进行开关使直流马达端子(M1、M2)的电压(Vm1、Vm2)可变。

Description

旋转电机控制装置
相关申请的交叉引用
本申请主张于2019年11月1日申请的日本专利申请编号2019-200051、以及于2020年5月29日申请的日本专利申请编号2020-094504的优先权,并在此引用其全部内容。
技术领域
本公开涉及旋转电机控制装置。
背景技术
以往,已知有通过一个驱动电路驱动多相旋转电机和直流旋转电机的旋转电机控制装置。例如专利文献1所公开的马达控制装置通过一个三相逆变器驱动电路驱动三相交流马达和两个直流马达。具体而言,该马达控制装置作为车辆用转向操纵装置使用,驱动电动助力转向(EPS)用三相马达、和倾斜用直流马达以及伸缩用直流马达。
专利文献1:日本专利第5768999号公报
在专利文献1的以往技术中,在点火开关接通后,并行运转倾斜马达以及伸缩马达来进行位置调整操作。而且,在判断为未进行位置调整操作的情况下驱动EPS用三相马达。换句话说,驱动直流马达或者三相马达的任意一方,未设想同时驱动直流马达和三相马达。另外根据电路构成也不能够同时控制对直流马达以及三相马达的通电。总之在以往技术中,即使是一台直流马达和一台三相马达也不能够同时驱动。更不用说,不能够同时驱动多个直流马达和一台三相马达。
并且,需要用于在驱动直流马达时,切断向三相马达的各相中连接了直流马达的相的通电的开关、以及用于在驱动三相马达时切断向直流马达的通电的开关。例如,在专利文献1的以往技术中在三相马达的三相间连接了两台直流马达的构成中,最低需要六个开关。
发明内容
本公开的目的在于提供能够同时驱动多相旋转电机以及多个直流旋转电机的旋转电机控制装置。
本公开的旋转电机控制装置能够驱动包含一组以上的多相绕组的一台以上的多相旋转电机、以及作为一端的第一端子与至少一组的多相绕组的一相以上的相电流路径连接的多个直流旋转电机。多个直流旋转电机中任意两台以上的直流旋转电机的第一端子与多相绕组的同一相的相电流路径连接。该旋转电机控制装置具备一个以上的多相电力转换器、直流旋转电机用开关以及控制部。
多相电力转换器分别经由高电位线以及低电位线与电源的正极以及负极连接。多相电力转换器通过被桥接的多个逆变器开关元件的动作将电源的直流电力转换为多相交流电力,并对多相绕组的各相绕组线施加电压。
直流旋转电机用开关由经由直流马达端子串联连接的高电位侧以及低电位侧的开关构成。直流马达端子与直流旋转电机的与第一端子相反侧的端部亦即第二端子连接。直流旋转电机用开关通过进行开关使直流马达端子的电压可变。控制部操作逆变器开关元件以及直流旋转电机用开关的动作。
此外,参照附图标记与在一组三相绕组的一相驱动两台、或者在两相共计驱动四台直流旋转电机的第一~第十实施方式对应,省略仅与其以外的实施方式对应的参照附图标记的记载。另外,对于逆变器开关元件以及直流旋转电机用开关的参照附图标记,例如将“MU1H”以及“MU1L”统一记为“MU1H/L”。
本公开的控制部能够在操作逆变器开关元件的动作来驱动多相旋转电机的同时操作直流旋转电机用开关的动作,同时驱动与多相绕组的同一相连接的多个直流旋转电机。另外,在例如一组三相绕组的同一相的相电流路径连接两台直流旋转电机的构成中,最少只要有四个直流旋转电机用开关即可。因此,相对于专利文献1的以往技术能够减少开关的数目。
若对本公开的电路构成进行补充,则在具备多个多相电力转换器以及多个多相绕组的构成中,直流旋转电机的第二端子仅与直流旋转电机用开关连接,不与和连接了第一端子的多相绕组不同的多相绕组直接连接。换句话说,与连接直流旋转电机的多相电力转换器不同的多相电力转换器的逆变器开关元件不会兼作对于该直流旋转电机的直流旋转电机用开关。总之,与逆变器开关元件独立地设置直流旋转电机用开关。若像这样构成,则通过使直流旋转电机用开关断开,从而即使在逆变器开关元件接通的情况下也能够仅停止对直流旋转电机的通电。
多相旋转电机例如是电动助力转向系统的转向操纵辅助转矩输出用的旋转电机,或者是线控转向系统的反作用力转矩输出用的旋转电机。
直流旋转电机是使方向盘位置可变的方向盘位置系统致动器,具体而言,包含转向柱的倾斜致动器、伸缩致动器。
附图说明
通过参照附图的下述的详细描述,本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确。该附图是:
图1是应用各实施方式的ECU(旋转电机控制装置)的EPS系统的图。
图2是应用各实施方式的ECU(旋转电机控制装置)的SBW系统的图。
图3A是说明倾斜动作的示意图。
图3B是说明伸缩动作的示意图。
图3C是说明座椅系统致动器的动作的示意图。
图4是表示连接器的连接构成例的图。
图5是第一实施方式(三相马达×1、直流马达×2)的电路构成图。
图6是第二实施方式(三相马达×1、直流马达×4)的电路构成图。
图7是第三实施方式(有三相马达继电器、直流马达继电器)的电路构成图。
图8是第四实施方式(电源继电器分立、防噪元件分立)的电路构成图。
图9是第五实施方式(电源分立)的电路构成图。
图10是第六实施方式(电源继电器分立、负方向电源继电器共用)的电路构成图。
图11是第七实施方式(电源继电器分立、负方向电源继电器共用)的电路构成图。
图12是第八实施方式(电源继电器共用、防噪元件共用)的电路构成图。
图13是第九实施方式(负方向通电时的直流马达继电器共用)的电路构成图。
图14是第十实施方式(正方向通电时的直流马达继电器共用)的电路构成图。
图15是三相控制部的控制框图。
图16A是直流控制部的一个例子的控制框图。
图16B是直流控制部的其它的例子的控制框图。
图17是表示ECU的整体动作的流程图。
图18是相电流运算处理的流程图。
图19是相电压、直流马达端子电压运算处理<第一、第三模式>-副编号1的流程图。
图20是相电压、直流马达端子电压运算处理<第一、第二模式>-副编号2(单方驱动)的流程图。
图21是相电压、直流马达端子电压运算处理<第二、第四、第五模式>-副编号1的流程图。
图22是相电压、直流马达端子电压运算处理<第二模式>-副编号3(同时驱动)的流程图。
图23是相电压、直流马达端子电压运算处理<第三模式>-副编号2(单方驱动)的流程图。
图24是相电压、直流马达端子电压运算处理<第四模式>-副编号2(单方驱动)的流程图。
图25是相电压、直流马达端子电压运算处理<第四模式>-副编号3(同时驱动)的流程图。
图26A是说明第一、第二、第五模式的相电压、直流马达端子电压运算处理的概念的示意图。
图26B是说明第三模式的相电压、直流马达端子电压运算处理的概念的示意图。
图26C是说明第四模式的相电压、直流马达端子电压运算处理的概念的示意图。
图27是流过逆变器的相电流的波形。
图28是对三相绕组通电的相电流的波形。
图29A是使VH、VL恒定的构成中的电压指令的波形。
图29B是使VH、VL恒定的构成中的VM中心的操作后电压指令的波形。
图30A是使VH、VL恒定的构成中的正方向通电时的中性点电压偏移后电压指令的波形。
图30B是使VH、VL恒定的构成中的负方向通电时的中性点电压偏移后电压指令的波形。
图31是使VH、VL可变的构成例的三相控制部的控制框图。
图32A是使VH、VL可变的构成中的电压指令的波形。
图32B是使VH、VL可变的构成中的VM中心的操作后电压指令的波形。
图33A是使VH、VL可变的构成中的正方向通电时的中性点电压偏移后电压指令的波形。
图33B是使VH、VL可变的构成中的负方向通电时的中性点电压偏移后电压指令的波形。
图34是相电压、直流马达端子电压运算处理<第五模式>-副编号2(单方驱动)的流程图。
图35是相电压、直流马达端子电压运算处理<第五模式>-副编号3(同时驱动)的流程图。
图36是与<第五模式>对应的中性点电压偏移后电压指令的波形。
图37是表示车辆开关刚接通之后的动作的流程图。
图38是表示在图6的构成中图37的S761中的电流路径的图。
图39是在三相马达驱动中切换直流马达的驱动或者停止的流程图。
图40是故障安全阈值切换的流程图(例1)。
图41是故障安全阈值切换的流程图(例2)。
图42是表示三相马达驱动中的直流马达的驱动与停止的控制例1的时序图。
图43是表示三相马达驱动中的直流马达的驱动与停止的控制例2的时序图。
图44是双系统机电一体马达的轴向剖视图。
图45是图44的XLV-XLV线剖视图。
图46是表示三相双绕组旋转电机的构成的示意图。
图47是第十一实施方式(双系统、直流马达×2(单侧))的电路构成图。
图48是第十二实施方式(双系统、双电源)的电路构成图。
图49是其它的实施方式的电路构成图。
具体实施方式
以下,基于附图对旋转电机控制装置的多个实施方式进行说明。各实施方式的旋转电机控制装置应用于车辆的电动助力转向系统(以下称为“EPS系统”)或者线控转向系统(以下称为“SBW系统”),作为EPS-ECU或者SBW-ECU发挥作用。在以下的实施方式中,将EPS-ECU或者SBW-ECU统一表示为“ECU”。另外,将第一~第十二实施方式统称为“本实施方式”。在多个实施方式中对实际相同的构成附加相同的附图标记并省略说明。
[系统构成]
首先参照图1~图3C,在本实施方式中对应用作为“旋转电机控制装置”的ECU的系统构成进行说明。在图1示出转向操纵机构与转向机构机械连接的EPS系统901。在图2示出转向操纵机构与转向机构机械分离的SBW系统902。在图1、2中轮胎99仅图示单侧,省略相反侧的轮胎的图示。
如图1所示,EPS系统901包含方向盘91、转向轴92、中间轴95、以及齿条97等。转向轴92内包于转向柱93,一端与方向盘91连接,另一端与中间轴95连接。
在中间轴95的与方向盘91相反侧的端部设置有通过齿条小齿轮机构将旋转转换为往复运动并传递的齿条97。若齿条97进行往复,则经由转向横拉杆98以及转向节臂985使轮胎99转向。另外,在中间轴95的中途设置有万向节961、962。由此,吸收转向柱93的倾斜动作、伸缩动作所引起的位移。
转矩传感器94设置于转向轴92的中途,基于扭杆的扭转位移,检测驾驶员的转向操纵转矩Ts。在EPS系统中,ECU10基于转矩传感器94检测出的转向操纵转矩Ts、车速传感器14检测出的车速V控制三相马达800的驱动,使所希望的转向操纵辅助转矩输出。这样在EPS系统901中,转向操纵辅助转矩输出用的旋转电机被作为“多相旋转电机”使用。此外,向ECU10的各信号使用CAN、串行通信等进行通信,或者以模拟电压信号发送。
在第二、第十二实施方式中,设置作为“直流旋转电机”的四台直流马达710~740,在第一、第三~第十一实施方式中,设置作为“直流旋转电机”的两台直流马达710、720。这里,对设置四台直流马达710~740的构成进行说明。倾斜致动器710以及伸缩致动器720包含于使方向盘位置可变的“方向盘位置系统致动器”,设置于转向柱93。
若驾驶员通过操作倾斜开关12,来对ECU10输入“上升/下降”的指示,则ECU10对倾斜致动器710指示倾斜动作。这样一来,如图3A所示,倾斜致动器710调整倾斜角度,使方向盘91向上下移动。而且,在车辆开关11接通而车辆启动时,移动至预先存储的驾驶位置,在车辆开关11断开而车辆停止时,向驾驶员的空间变宽的一侧移动。此外,车辆开关11相当于发动机车、混合动力车、电动汽车的点火开关、按钮开关。
若驾驶员通过操作伸缩开关13,来对ECU10输入“伸长/缩短”的指示,则ECU10对伸缩致动器720指示伸缩动作。这样一来,如图3B所示,伸缩致动器720调整伸缩长度,使方向盘91向前后移动。而且,在车辆开关11接通而车辆起动时,移动至预先存储的驾驶位置,在车辆开关11断开而车辆停止时,向驾驶员的空间变宽的一侧移动。
另外,作为使座椅17的各部移动的座椅系统致动器,设置第一座椅马达730以及第二座椅马达740。如图3C所示,在座椅系统致动器包含有使坐垫171向前后或者高度方向滑动,或者使靠背172倾斜的致动器。在本说明书中,没有规定哪个座椅马达使哪个部分向哪个方向移动。选择座椅各部的马达中任意的两种直流马达作为第一座椅马达730以及第二座椅马达740即可。
接着如图2所示,在转向操纵机构与转向机构机械分离的SBW系统902中,相对于EPS系统901,不存在中间轴95。驾驶员的转向操纵转矩Ts经由ECU10以电的方式传递到转向马达890。转向马达890的旋转转换为齿条97的往复运动,并经由转向横拉杆98以及转向节臂985使轮胎99转向。此外,虽然在图2省略图示,但存在相对于驾驶员的方向盘输入驱动转向马达890的转向马达ECU。
另外,在SBW系统902中,驾驶员不能够直接感知对于转向操纵的反作用力。因此,ECU10控制三相马达800的驱动,使方向盘91旋转以赋予对于转向操纵的反作用力,给予驾驶员适当的转向操纵感。这样在SBW系统902中,反作用力转矩输出用的旋转电机被作为“多相旋转电机”使用。
在图2的SBW系统902中,与图1的EPS系统901相同地使用作为“直流旋转电机”的四台直流马达710~740。以下,在ECU10对三相马达800以及直流马达710~740的控制的说明中,没有EPS系统901与SBW系统902的差别。
此外,在本实施方式中使用的直流马达式的致动器除了倾斜、伸缩致动器、座椅系统致动器之外,也可以是手柄收纳致动器、方向盘锁定致动器、方向盘振动致动器等。方向盘锁定致动器设置于方向盘91的附近,在停车时等进行锁定以使方向盘91不旋转。ECU10基于车辆开关11的接通/断开信号,对方向盘锁定致动器指示方向盘锁定的解除或者再锁定。
另外,在具备车道保持判定电路15的车辆中,若车道保持判定电路15判定为车辆脱离车道、或者有脱离的担心,则生成车道保持标志F。ECU10若输入车道保持标志F,则为了提醒驾驶员注意而通过方向盘振动致动器使方向盘91振动。此外,也可以由方向盘锁定致动器兼具方向盘振动致动器的功能。
关于三相马达800的构成,将包含三相绕组801、802和与该绕组对应的逆变器等构成的单位称为“系统”。第一~第十实施方式为单系统构成,第十一、第十二实施方式是冗余地设置各构成要素的双系统构成。单系统的马达结构为一般的公知技术所以省略说明,后述双系统的马达结构。在双系统构成的附图标记、符号的末尾等,对第一系统的构成附加“1”,对第二系统的构成附加“2”。在单系统构成中,挪用双系统构成自动第一系统的附图标记、符号。
接下来参照图4,对设备的连接构成进行说明。本实施方式的三相马达800作为在轴向的一侧一体地构成了ECU10的“机电一体式马达”构成。另一方面,四台直流马达710~740分别经由连接器与ECU10连接。换句话说,三相马达800与ECU10的连接是不可动摇的前提,与此相对,作为与需求对应的选项,各直流马达710~740与ECU10构成为能够连接,ECU10侧的连接器也可以根据选项不安装且电路基板共用。
在图4示出连接器连接构成的一个例子。在该构成例中,分开设置电力系统连接器591、信号系统连接器592以及转矩传感器用连接器593。在电力系统连接器591连接有来自直流电源的电源线(PIG)以及接地线。在信号系统连接器592除了控制用电源线(IG)、CAN通信线之外,还连接有各直流马达710~740的布线。在转矩传感器用连接器593一并连接有转矩传感器94的电源线、信号线、接地线。
在倾斜致动器710以及伸缩致动器720连接有马达线(M+,M-)、位置传感器电源线、位置传感器信号线、接地线。也能够通过根据转矩或电流和时间判定到达了规定的位置、或者根据倾斜开关12、伸缩开关13的接通断开流过恒定的电流或施加电压,而成为不使用位置传感器的构成。在图4记载了通过CAN通信从倾斜开关12、伸缩开关13接收信号的例子,但在接受模拟电压信号的情况下,能够包含于信号系统连接器592进行连接。座椅马达730、740的布线也相同,所以省略各线的图示。此外,在不需要位置传感器的马达的情况下,仅连接马达线(M+、M-)。
此外,虽然各直流马达710~740的马达线(M+、M-)为电力系统,但由于与三相马达800相比马达电流较小,所以能够包含于信号系统连接器592进行连接。在直流马达710~740的电流较大的情况下也可以采用其它的连接器,或者采用与来自直流电源的电源线(PIG)以及接地线的电力系统连接器591共用的连接器。另外,也可以按每个直流马达710~740分开连接器。
[将单系统三相马达作为驱动对象的电路构成]
接下来参照图5~图14的电路构成图,将以单系统三相马达800为驱动对象的ECU10的构成例作为第一~第十实施方式进行说明。ECU的附图标记不管构成的不同,而在全部的实施方式中使用“10”。各图所示的要素中三相马达800的三相绕组801以及直流马达710~740以外的部分为ECU10。
第一实施方式是本公开的基本构成,是将一台三相马达800、以及与三相绕组801的同一相连接的两台直流马达710、720作为驱动对象的最小限度的构成。第二实施方式在三相绕组801的两相各连接两台共计连接四台直流马达710~740,与图1~图3C的系统构成对应。在第三实施方式以下,将第一实施方式的构成作为基本附加应用性的构成。
(第一实施方式)
在图5示出第一实施方式的ECU10的整体构成。三相马达800的三相绕组801通过在中性点N1连接U1相、V1相、W1相的绕组线811、812、813而构成。将中性点N1的电压设为中性点电压Vn1。此外,三相马达的附图标记“800”、以及三相绕组线的附图标记“811、812、813”仅在图5进行记载,在图6~图14省略记载。如后述的双系统构成的说明所涉及的图46所示,在三相马达800的各相产生有与转速和相位的sin值的积成比例的反电动势。三相马达800的电角度θ由旋转角传感器检测。
ECU10具备作为“多相电力转换器”的一个逆变器601、作为“直流旋转电机用开关”的四个直流马达用开关MU1H、MU1L、MU2H、MU2L以及控制部30。逆变器601经由高电位线BH1与电源Bt1的正极连接,并经由低电位线BL1与电源Bt1的负极连接。电源Bt1例如是基准电压12[V]的电池。另外,将从电源Bt1输入到逆变器601的直流电压记为“输入电压Vr1”。在逆变器601的电源Bt1侧,在高电位线BH1与低电位线BL1之间设置有电容器C1。
逆变器601通过被桥接的高电位侧以及低电位侧的多个逆变器开关元件IU1H、IU1L、IV1H、IV1L、IW1H、IW1L的动作将电源Bt1的直流电力转换为三相交流电力。然后,逆变器601将电压施加给三相绕组801的各相绕组线811、812、813。
详细而言,逆变器开关元件IU1H、IV1H、IW1H分别为设置在U1相、V1相、W1相的高电位侧的上臂元件,逆变器开关元件IU1L、IV1L、IW1L分别为设置在U1相、V1相、W1相的低电位侧的下臂元件。以下,将同相的上臂元件和下臂元件进行汇总,将附图标记记为“IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L”。以逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L为首,在本实施方式中使用的各开关例如是MOSFET。此外,各开关也可以是MOSFET以外的场效应晶体管、IGBT等。
在逆变器601的各相的下臂元件IU1L、IV1L、IW1L与低电位线BL1之间,设置有检测在各相流过的相电流Iu1、Iv1、Iw1的电流传感器SAU1、SAV1、SAW1。电流传感器SAU1、SAV1、SAW1例如由分流电阻构成。相对于在逆变器601流过的相电流Iu1、Iv1、Iw1,将对三相绕组801通电的相电流记为Iu1#、Iv1#、Iw1#。后述两者的相电流的关系。
与直流马达710对应的作为“直流旋转电机用开关”的直流马达用开关由经由直流马达端子M1串联连接的高电位侧的开关MU1H、以及低电位侧的开关MU1L构成。与逆变器开关元件相同,将高电位侧以及低电位侧的开关汇总,将直流马达用开关的附图标记记为“MU1H/L”。与直流马达720对应的直流马达用开关由经由直流马达端子M2串联连接的高电位侧以及低电位侧的开关MU2H/L构成。第五实施方式以外的直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L相对于与逆变器601共用的电源Bt1与逆变器601并联地设置在高电位线BH1与低电位线BL1之间。
在三相绕组801的U1相电流路径的分支点Ju连接有直流马达710、720的一端亦即第一端子T1。直流马达710、720的与第一端子T1相反侧的端部亦即第二端子T2分别与直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L的直流马达端子M1、M2连接。因此,直流马达用开关MU1H/L经由直流马达710,直流马达用开关MU2H/L经由直流马达720,与三相绕组801的U1相连接。直流马达用开关的附图标记“MU1H/L”、“MU2H/L”的“U”是指U1相,“1”是指第一台的直流马达710,“2”是指第2台直流马达720。
在直流马达710、720中,将从第一端子T1朝向第二端子T2的电流的方向设为正方向,并将从第二端子T2朝向第一端子T1的电流的方向设为负方向。另外,在直流马达710的第一端子T1与第二端子T2之间施加有电压Vx1,在直流马达720的第一端子T1与第二端子T2之间施加有电压Vx2。直流马达710、720在向正方向通电时正转,在向负方向通电时反转。例如在对直流马达710的通电时,产生与转速ω1成比例的反电动势E1。换句话说,若将比例常数设为E,则以式“E1=-Eω1”表示反电动势E1。此外,第一端子以及第二端子的附图标记“T1、T2”仅在图5中进行记载,在图6以下省略记载。
直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L通过基于占空比控制等的开关,分别使直流马达端子M1的电压Vm1以及直流马达端子M2的电压Vm2可变。这里,对直流马达710、720通电的电流小于流过三相马达800的相电流,所以直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L使用电流容量比逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L小的开关。
若对本实施方式的电路构成进行补充,则在具备多个逆变器以及多个三相绕组的构成中,直流马达的第二端子仅与直流马达用开关连接,不与和连接了第一端子的三相绕组不同的三相绕组直接连接。换句话说,与连接直流马达的逆变器不同的逆变器的逆变器开关元件不会兼作对于该直流马达的直流马达用开关。总之,直流马达用开关与逆变器开关元件独立地设置。若像这样构成,则通过使直流马达用开关断开,从而即使在逆变器开关元件接通的情况下也能够仅停止对直流马达的通电。
控制部30获取三相马达800的电角度θ、三相电流Iu1、Iv1、Iw1。控制部30基于对三相马达800的dq轴电流指令值Id*、Iq*、以及对直流马达710、720的直流电流指令值I1*、I2*,操作逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L以及直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L的动作。参照图15~图16B后述控制部30的控制构成的详细。另外,在图6以后的电路构成图中,省略控制部30以及输入信号的图示。
(第二实施方式)
在图6所示的第二实施方式中,在三相绕组801的U1相以及V1相共计连接四台直流马达710~740。这里,根据图1~图3C的系统构成记载各直流马达的名称。倾斜致动器710以及伸缩致动器720的第一端子与三相绕组801的U1相电流路径的分支点Ju连接。第一座椅马达730以及第二座椅马达740的第一端子与三相绕组801的V1相电流路径的分支点Jv连接。
在第二实施方式中,与四台直流马达710~740对应,设置四组直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L、MV3H/L、MV4H/L。除了第一实施方式的构成之外,还在直流马达用开关MV3H/L的直流马达端子M3连接第一座椅马达730的第二端子。第二座椅马达740的第二端子与直流马达用开关MV4H/L的直流马达端子M4连接。在以下的图中,一并示出直流马达继电器710、720的施加电压Vx1、Vx2。另外,在图6中,一并示出直流马达继电器730、740的施加电压Vx3、Vx4。
直流马达用开关的附图标记“MV3H/L”、“MV4H/L”的“V”是指V1相,“3”是指第三台直流马达730,“4”是指第四台直流马达740。直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L、MV3H/L、MV4H/L通过基于占空比控制等的开关,分别使直流马达端子M1、M2、M3、M4的电压Vm1、Vm2、Vm3、Vm4可变。
以下,将多个直流马达中选择为通电对象的一台、或者与同一相连接的两台以上的直流马达称为“特定直流马达”。ECU10在对三相马达800通电的同时能够对“特定直流马达”通电。将对被选择为特定直流马达的直流马达710、720、730、740进行通电的直流电流记为I1、I2、I3、I4。根据直流电流I1、I2、I3、I4的正负,直流马达710、720、730、740进行正转或者反转。另外,在对特定直流马达的通电时,产生与转速成比例的反电动势。将在各直流马达710、720、730、740产生的反电动势记为E1、E2、E3、E4。
(第二实施方式的变形例)
第二实施方式是相对于在三相绕组801的U1相连接了两台直流马达710、720的第一实施方式,进一步在V1相连接了第三台、第四台的直流马达730、740的方式。在变形例中,也可以在V1相连接第三台直流马达730,在W1相连接第四台直流马达740。或者,也可以进一步在U1相连接第三台直流马达730,该情况下,第四台直流马达740可以与U1相、V1相、W1相的任意一相连接。另外,对于在第二系统的三相绕组802连接第三台以后的直流马达的方式而言,作为第十一实施方式的变形例、或者第十二实施方式后述。
(第三实施方式)
在图7所示的第三实施方式中,相对于第一实施方式,进一步包含三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1、以及直流马达继电器MU1r、MU1R、MU2r、MU2R。各马达继电器由半导体开关元件或机械继电器等构成。在图7以下所示的各实施方式中,各马达继电器由具有寄生二极管的MOSFET构成。
三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1设置在逆变器601与三相绕组801之间的各相电流路径。详细而言,在连接直流马达710、720的U1相中,在相电流路径上的与向直流马达710、720的分支点Ju相比靠三相马达800侧设置三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1。
例如在对三相马达800通电时,控制部30使三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1接通。另一方面,在不对三相马达800通电时,控制部30使三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1断开。三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1在断开时能够切断从三相马达800向逆变器601的电流,即基于反电动势的电流。另外,例如即使在逆变器开关元件IU1H发生短路故障的情况下,也能够切断由于反电动势而从三相马达800流向逆变器601的电流。
直流马达继电器MU1r、MU1R、MU2r、MU2R与U1相电流路径的分支点Ju相比设置在直流马达710、720侧。这里,将在断开时切断正方向的电流的直流马达继电器MU1r、MU2r称为“正方向的直流马达继电器”,并将在断开时切断负方向的电流的直流马达继电器MU1R、MU2R称为“负方向的直流马达继电器”。
在图7的例子中,正方向直流马达继电器MU1r、MU2r在分支点Ju侧,负方向直流马达继电器MU1R、MU2R在直流马达710、720侧串联连接为MOSFET的源极端子彼此相邻。将与直流马达710串联连接的正方向马达继电器MU1r以及负方向马达继电器MU1R汇总,将附图标记记为“MU1r/R”。同样地,将与直流马达720串联连接的正负两方向的马达继电器的附图标记记为“MU2r/R”。
在第三实施方式中,除了直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L之外,还能够使用直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R切换对直流马达710、720的通电以及切断。例如,对于直流马达710,即使在高电位侧的直流马达用开关MU1H发生短路故障的情况下,也能够通过断开直流马达继电器MU1r/R,使直流马达710安全停止。
(电源继电器以及防噪元件)
以下的第四~第十实施方式的ECU10进一步包含电源继电器以及防噪元件。电源继电器由半导体开关元件或机械继电器等构成,在断开时能够切断从电源Bt1向负载的通电。例如在电源继电器由MOSFET构成的情况下,根据寄生二极管的朝向即使在断开时也能够单向地流过电流,所以需要区分能够切断哪个方向的电流。
在本说明书中,将在电源Bt1的电极以正常方向连接时电流流动的方向称为正方向,将在断开时切断正方向的电流的电源继电器称为“正方向的电源继电器”。另外,将在电源Bt1的电极以与正常方向相反的方向连接时电流流动的方向称为负方向,将在断开时切断负方向的电流的电源继电器称为“负方向的电源继电器”。负方向的电源继电器一般而言被称为“防反接继电器”或者“反接保护继电器”,但在本说明书中为了与正负方向的直流马达继电器的术语统一,而称为“负方向的电源继电器”。
将设置在从电源Bt1到逆变器601的电流路径上的正方向电源继电器的附图标记记为“P1r”,并将负方向电源继电器的附图标记记为“P1R”。一般而言,正方向电源继电器P1r与电源Bt1侧串联连接,负方向电源继电器P1R与逆变器601侧串联连接。将串联连接的正方向电源继电器P1r以及负方向电源继电器P1R汇总,将附图标记记为“P1r/R”。另外,在从电源Bt1到直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L的电流路径上设置其它的电源继电器的构成中,分别将其它的正方向电源继电器以及负方向电源继电器的附图标记记为“Pdr”、“PdR”,并统一记为“Pdr/R”。
防噪元件是作为噪声滤波器发挥作用的线圈以及电容器。将设置于逆变器601的输入部的防噪元件的附图标记记为“L1”以及“C1”。另外,在直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L的输入部设置其它的防噪元件的构成中,将其它的防噪元件的附图标记记为“Ld”以及“Cd”。
(第四实施方式)
在图8所示的第四实施方式中,对逆变器601以及直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L,分立地设置正负两方向的电源继电器、及作为防噪元件的线圈以及电容器。即,在电源Bt1与逆变器601之间设置有电源继电器P1r/R、线圈L1以及电容器C1。在电源Bt1与直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L之间设置有电源继电器Pdr/R、线圈Ld以及电容器Cd。
直流马达用开关侧的电源继电器Pdr/R切断从电源Bt1对直流马达710、720的通电,逆变器侧的电源继电器P1r/R切断从电源Bt1对三相马达800的通电。这里,由于对直流马达710、720通电的电流比流过三相马达800的相电流小,所以直流马达用开关侧的电源继电器Pdr/R使用电流容量比逆变器侧的电源继电器P1r/R小的开关。
(第五实施方式)
在图9所示的第五实施方式中,相对于第四实施方式电源的连接构成不同。在第五实施方式中,逆变器601以及直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L与分立的电源Bt1、Btd连接。将从电源Btd输入到直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L的直流电压记为“输入电压Vrd”。此外,分立的电源Bt1、Btd也可以是从主共用电源经由其它的布线、熔断器进行了分支的电源。在图9以(*)标记示出的电源Bt1的正极与电源Btd的正极之间的虚线表示两个电源Bt1、Btd与主共用电源连接。通过该构成,能够相互抑制或者隔离电源噪声、电源电压变动等的影响。
(第六、第七实施方式)
在图10、图11所示的第六、第七实施方式中,正方向电源继电器以及防噪元件与第四实施方式相同,对逆变器601以及直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L分立地设置。但是,负方向电源继电器P1R对逆变器601以及直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L共用地设置。共用的负方向电源继电器P1R在第六实施方式中设置于电源Bt1的负极侧,在第七实施方式中设置于电源Bt1的正极侧。这样,正方向电源继电器P1r、Pdr与负方向电源继电器P1R的配置构成也可以不同。
(第八实施方式)
在图12所示的第八实施方式中,相对于第四实施方式,对逆变器601以及直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L共用地设置正负两方向的电源继电器P1r/R、及作为防噪元件的线圈L1以及电容器C1。根据该构成,能够降低各元件的数目。
(第九实施方式)
在图13所示的第九实施方式中,相对于第八实施方式,去掉负方向的直流马达继电器MU1R、MU2R,代替这些继电器而在高电位线BH1设置共用的负方向继电器McomR。共用的负方向继电器McomR在断开时能够切断向直流马达710、720的负方向流动的电流。根据该构成,能够降低负方向继电器的数目。
(第十实施方式)
在图14所示的第十实施方式中,相对于第九实施方式,去掉正方向的直流马达继电器MU1r、MU2r,代替这些继电器而在低电位线BL1设置共用的正方向继电器Mcomr。共用的正方向继电器Mcomr在断开时能够切断向直流马达710、720的正方向流动的电流。根据该构成,能够降低正方向继电器的数目。
[ECU的控制构成]
接下来,对ECU10的控制构成进行说明。在该部分的说明中,假定上述实施方式中驱动作为同一相与U1相连接的两台直流马达710、720,并且,具备三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1以及直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R的第三~第八实施方式。在连接的相为V1相或者W1相的情况下,也能够适当地替换符号进行解释。
参照图15~图16B,对控制部30的详细构成进行说明。控制部30由微机、驱动电路等构成,具备未图示的CPU、ROM、RAM、I/O、以及连接这些构成的总线等。控制部30执行基于软件处理、硬件处理的控制,该软件处理是基于由CPU执行预先存储于ROM等实体的存储器装置(即,能够读出的非暂时有形记录介质)的程序的软件处理,该硬件处理是基于专用的电子电路的硬件处理。
控制部30对逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L、直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L的动作、直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R以及三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1的开闭进行操作。
控制部30包含三相控制部301以及直流控制部40。如图15所示,三相控制部301具有电流限制值运算部311、温度估计运算部321、相电流运算部331、三相二相转换部341、电流偏差计算器351、控制器361、二相三相转换部371、相电压、直流马达端子电压运算部381。
在三相控制部301输入有基于转矩传感器94检测出的转向操纵转矩Ts运算出的dq轴电流指令值Id*、Iq*。电流限制值运算部311基于dq轴电流指令值Id*、Iq*以及估计温度H_est1,运算电流限制后的dq轴电流指令值Id1**、Iq1**。为了防止由于逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L等的温度上升而超过耐热温度,而估计温度H_est1越高则越较低地设定电流限制值。
温度估计运算部321基于相电流Iu1、Iv1、Iw1,根据电流平方值与电阻的积(I2R)计算通电所引起的上升温度,估计逆变器601的基板温度。一般而言在三相马达控制中基于坐标转换后的dq轴电流计算上升温度,但在本实施方式中也对特定直流马达进行通电,所以基于与温度估计部位对应的电流计算上升温度。例如电路基于相电流Iu1、Iv1、Iw1进行估计,线圈基于根据相电流Iu1、Iv1、Iw1计算出的电源电流进行估计。由于马达的温度需要使用减去通电的电流之前的相电流,所以采用与一般的三相马达控制不同的构成。
相电流运算部331基于在逆变器601流过的相电流Iu1、Iv1、Iw1,运算对三相绕组801进行通电的马达相电流Iu1#、Iv1#、Iw1#、以及对特定直流马达进行通电的直流电流I1、I2。马达相电流Iu1#、Iv1#、Iw1#输出到三相二相转换部341。相电流运算部331运算出的直流电流I1或I2输出到直流控制部40。参照图18等后述相电流运算的详细。
三相二相转换部341使用电角度θ对马达相电流Iu1#、Iv1#、Iw1#进行坐标转换,将dq轴电流Id1、Iq1反馈给电流偏差计算器351。电流偏差计算器351从dq轴电流指令值Id1**、Iq1**减去dq轴电流Id1、Iq1,计算电流偏差ΔId1、ΔIq1。控制器361通过PI控制等运算dq轴电压指令Vd1、Vq1,以使电流偏差ΔId1、ΔIq1接近0。二相三相转换部371使用电角度θ对dq轴电压指令Vd1、Vq1进行坐标转换运算三相电压指令Vu1、Vv1、Vw1。
相电压、直流马达端子电压运算部381例如基于三相电压指令Vu1、Vv1、Vw1、以及从直流控制部40输入的直流马达施加电压Vx1、Vx2,运算操作后相电压Vu1#、Vv1#、Vw1#以及直流马达端子电压Vm1、Vm2。但是,根据实施例也能够利用其它的方法进行运算。参照图19~图26等后述相电压、直流马达端子电压运算的详细。
如图16A所示,直流控制部40具有电流偏差计算器45以及控制器46。电流偏差计算器45从针对特定直流马达的直流电流指令值I1*、I2*减去由相电流运算部331运算出的直流电流I1、I2,计算电流偏差ΔI1、ΔI2。控制器46通过PI控制等运算对直流马达710、720的施加电压Vx1、Vx2,以使电流偏差ΔI1、ΔI2接近0,并输出到三相控制部301的相电压、直流马达端子电压运算部381。另外,如图16B所示,也可以不计算电流偏差,而根据直流电流指令值I1*、I2*利用映射运算等运算对直流马达710、720的施加电压Vx1、Vx2。
接下来参照图17的流程图,对ECU10的整体的动作进行说明。在以下的流程图的说明中,符号“S”表示步骤。对实际与前面的流程图相同的步骤附加相同的步骤编号并省略说明。图17的例程通过车辆开关11的接通开始。对于S01,在第二轮以后的例程中进行说明。在开始后的第一轮即首次例程中,在S01判断为否,并移至S11。
在首次例程中,在S11判断为是,并移至S12。控制部30在S12中驱动倾斜致动器710以及伸缩致动器720,使倾斜以及伸缩移动到存储位置。另外,控制部30在S13中解除方向盘锁定。在第二轮以后的例程中,在S11判断为否,而跳过S12、S13。
控制部30在S14中使三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1以及直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R接通,成为能够根据转矩要求驱动三相马达800或者直流马达710、720的状态。
在S15~S22中,选择两台直流马达710、720中的特定直流马达。在S15中控制部30判断转向操纵转矩的绝对值|Ts|是否小于转矩阈值Ts_th(例如5[Nm])。这里,转向操纵转矩Ts根据对方向盘91赋予的转矩的方向,例如定义为左转方向为正,右转方向为负。由于基本而言没有旋转方向所带来的特性的不同,所以包括两方向的转向操纵转矩Ts,将转向操纵转矩的绝对值|Ts|与转矩阈值Ts_th进行比较。
在转向操纵转矩的绝对值|Ts|在转矩阈值Ts_th以上的情况下,换句话说,在驾驶员的转向操纵中,在S15判断为否。由于优选在转向操纵中不使倾斜、伸缩移动,所以不进行对各直流马达710、720的通电,而返回到S01之前。另一方面,在转向操纵转矩的绝对值|Ts|小于转矩阈值Ts_th的情况下,换句话说,在驾驶员实际上不在转向操纵中时,在S15判断为是,并移至S17。
在S17中,判断车速V是否小于车速阈值V_th(例如30[km/h])。在车速V在车速阈值V_th以上而在S17判断为否的高速行驶时,优选不使倾斜、伸缩移动。因此,不对倾斜致动器710以及伸缩致动器720进行通电,而返回到S01之前。另一方面,在车速V小于车速阈值V_th而在S17判断为是的低速行驶时,允许对倾斜致动器710以及伸缩致动器720的通电。
在有来自倾斜开关12的倾斜输入的情况下,在S18判断为是,在S22中控制部30驱动倾斜致动器710。另外,在S18为否,且有来自伸缩开关13的伸缩输入的情况下,在S19判断为是,在S23中控制部30驱动伸缩致动器720。
若在S22、S23各直流马达710、720驱动之后,或者在S15或者S17判断为否,则返回到S01之前,判断是否断开了车辆开关11。若车辆开关11保持为接通,而在S01判断为否,则重复S11以后的例程。若车辆开关11断开,而在S01判断为是,则在S02中控制部30断开三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1以及直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R。其后,在S03中锁定方向盘,并结束处理。
接下来参照图18的流程图以及图27、图28的电流波形图,对相电流运算部331的相电流运算处理进行说明。这里,直流马达710、720的任意一方作为“特定直流马达”被通电。控制部30对于从逆变器601流入三相绕组801的电流应用基尔霍夫定律,计算对三相马达800进行通电的马达相电流Iu1#、以及对特定直流马达710进行通电的电流I1或对特定直流马达720进行通电的电流I2。
这里,将连接特定直流马达的相定义为“特定相”,将特定相以外的相定义为“非特定相”。在该例中U1相为特定相,V1相以及W1相为非特定相。此外,在以下的式子中末尾编号“a”缺号。
在倾斜致动器710作为特定直流马达被驱动的情况下,在S32判断为是,移至S35B。在S35B中,通过式(1.1b)~(1.4b)运算对三相绕组801进行通电的马达相电流Iu1#、Iv1#、Iw1#、以及对倾斜致动器710进行通电的电流I1。此外,对伸缩致动器720进行通电的电流I2如式(1.5b)那样为0。
Iu1#=-Iv1-Iw1···(1.1b)
Iv1#=Iv1···(1.2b)
Iw1#=Iw1···(1.3b)
I1=Iu1-Iu1#···(1.4b)
I2=0···(1.5b)
在式(1.1b)中,根据由作为非特定相的V1相、W1相的电流传感器SAV1、SAW1检测出的电流值Iv1、Iw1,并根据基尔霍夫定律,计算在特定相亦即U1相流过的电流值Iu1#作为估计电流值。在式(1.4b)中,根据估计电流值Iu1#、和特定相亦即U1相的电流传感器SAU检测到的电流值Iu1,计算流过特定直流马达710的电流I1。
在伸缩致动器720作为特定直流马达被驱动的情况下,在S32判断为否,在S33判断为是,移至S35C。S35C的式(1.1c)~(1.3c)与S35B的式(1.1b)~(1.3b)相同,S35B的式(1.4b)、(1.5b)替换为式(1.4c)、(1.5c)。
Iu1#=-Iv1-Iw1···(1.1c)
Iv1#=Iv1···(1.2c)
Iw1#=Iw1···(1.3c)
I1=0···(1.4c)
I2=Iu1-Iu1#···(1.5c)
在图27示出流过逆变器601的逆变器相电流Iu1、Iv1、Iw1的波形。另外,在图28示出在S35B、S35C对三相绕组801进行通电的马达相电流Iu1#、Iv1#、Iw1#的波形。逆变器相电流Iu1相对于双点划线示出的马达相电流Iu1#偏移,该偏移量相当于直流电流I1或I2。此外,在同时对直流马达710、720进行通电的情况下,该偏移量相当于直流电流I1与I2之和。也可以检测直流马达710、720中的至少一方的电流,并根据检测出的电流与直流电流I1和I2之和计算直流电流I1、I2。另外,在流过相同的电流的前提下,也可以计算和的一半的值作为直流电流I1、I2。
在S33判断为否的情况下,不驱动任何的直流马达710、720,并移至S35D。在S35D中,通过式(1.1d)~(1.3d)运算对三相绕组801进行通电的马达相电流Iu1#、Iv1#、Iw1#。另外,对直流马达710、720进行通电的电流I1、I2如式(1.4d)、(1.5d)那样为0。
Iu1#=Iu1···(1.1d)
Iv1#=Iv1···(1.2d)
Iw1#=Iw1···(1.3d)
I1=0···(1.4d)
I2=0···(1.5d)
在其它的实施方式中,在对与V1相连接的直流马达进行通电的情况下,V1相成为特定相,U1相以及W1相成为非特定相。该情况下,根据基尔霍夫定律,计算特定相的估计电流值Iv1#,并根据估计电流值Iv1#和特定相的检测电流值Iv1,计算流过特定直流马达的电流。
另外,在对与W1相连接的直流马达进行通电的情况下,W1相成为特定相,U1相以及V1相成为非特定相。该情况下,根据基尔霍夫定律,计算特定相的估计电流值Iw1#,并根据估计电流值Iw1#和特定相的检测电流值Iw1,计算流过特定直流马达的电流。
接下来参照图19~图26、图29A~图36的流程图、示意图、电压波形图等,对相电压、直流马达端子电压运算部381的多个模式的运算处理进行说明。各模式的副编号1是选择驱动对象的致动器的处理。副编号2是倾斜致动器710或者伸缩致动器720的单方驱动时的电压运算处理,副编号3是倾斜致动器710以及伸缩致动器720的同时驱动时的电压运算处理。副编号1的图与副编号2、3的图经由连结符号J1~J5连结。J1是第一模式,以下“J”后面的数字表示是第几个模式。
对于各模式的流程图,在每个副编号1~3处理相同的情况下,引用前面模式的图。另外,在流程图中的一部分中将“致动器”记为“Act”。在流程图以外,在第一~第四模式参照图26A或图26B和图30,在第五模式参照图26C和图36。在图26A~图26C中,将与直流马达710、720对应的直流马达端子电压Vm1、Vm2统一记为“Vm”,将施加电压Vx1、Vx2统一记为“Vx”。
另外,在副编号2、3的处理中,例如在直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L或逆变器601的输入电压Vr1或控制上的基准电压Vref为12[V]的情况下,如VH=10[V]、VM=6[V]、VL=2[V]那样,将VH、VM、VL设定为默认值。并且第三、第四模式所使用的最高电压VHH为12[V],或者比12[V]稍低的电压(例如11.76[V]),最低电压VLL为0[V],或者比0[V]稍高的电压(例如0.24[V])。若利用DUTY比进行表示,则最高电压VHH相当于98~100%,最低电压VLL相当于0~2%。
通常,在初始时断开全部的直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L。以下,“断开开关”并不限定于从接通状态关断到断开状态的情况,也包含维持初始的断开状态的情况。在本实施方式中,通过以下的第一~第五模式的运算,能够同时对三相马达800以及直流马达710、720进行通电,并且能够在电源电压的限制内增大三相马达800以及直流马达710、720的输出范围。
<第一模式>
第一模式的处理如图19、图20所示。首先参照图19,对副编号1的驱动致动器选择处理进行说明。第一模式是假定了驱动倾斜致动器710或者伸缩致动器720的一方的情况、或者不驱动任何致动器的情况的基本形。在图19的S31中,判断三相马达800的输出电压是否小于规定值,在是的情况下,移至S32。在三相马达800的输出电压在规定值以上,而在S31判断为否的情况下,控制部30优先确保三相马达800的输出电压,而不进行对直流马达710、720的通电。
在倾斜致动器710被驱动的情况下,在S32判断为是,移至S36B、S37B。在S36B中,接通直流马达继电器MU1r/R,并断开MU2r/R,在S37B中,对倾斜致动器710进行单方驱动。
在伸缩致动器720被驱动的情况下,在S32判断为否,在S33判断为是,并移至S36C、S37C。在S36C中,断开直流马达继电器MU1r/R,并接通MU2r/R,在S37C中,伸缩致动器720被单方驱动。
在S31或者S33判断为否的情况下,不驱动任何的直流马达710、720,移至S36D、S37D。在S36D中,断开直流马达继电器MU1r/R,并断开MU2r/R,在S37D中进行通常的控制,即仅对三相马达800进行通电。
接着参照图20,对副编号2的单方驱动处理进行说明。如图26A所示,在第一、第二、第五模式中,控制部30决定操作后电压Vu1#以及施加电压Vx,之后决定直流马达端子电压Vm。
在向正方向进行通电的情况下,在S41判断为是,移至S51F。在S51F中,通过式(2.1)运算中性点电压Vn1。这样一来控制部30调整为提高中性点电压Vn1。
Vn1=-Vu1+VH···(2.1)
在向负方向进行通电的情况下,在S41判断为否,在S42判断为是,移至S51R。在S51R中,通过式(2.2)运算中性点电压Vn1。这样一来控制部30调整为降低中性点电压Vn1。
Vn1=-Vu1+VL···(2.2)
在第一模式中,式子的编号(2.3)缺号。在既不向正方向也不向负方向进行通电的情况下,在S41判断为否,在S42判断为否,移至S51N。在S51N中,通过式(2.4),运算中性点电压Vn1。
Vn1=VM···(2.4)
在S51F、S51R、S51N之后,同样地移至S54。在S54中控制部30通过式(3.1)~(3.3)对各相的电压指令Vu1、Vv1、Vw1加上中性点电压Vn1,运算操作后电压Vu1#、Vv1#、Vw1#。这里,图15所示的控制框图的相电压、直流马达端子电压运算部381不管相电压振幅而将VH、VL作为固定值运算相电压。以下,在与相电压运算相关的说明中,将“相电压、直流马达端子电压运算部381”省略为“相电压运算部381”。
如图29A所示,二相三相转换部371输出的相电压运算处理前的电压指令Vu1、Vv1、Vw1为以0[V]为中心的正弦波状。在直流马达710、720的停止时,如图29B所示,相电压运算部381输出VM(6[V])中心的操作后电压指令。
在直流马达710、720的驱动时,相电压运算部381使三相马达800的中性点电压Vn1偏移。如图30A所示,在向U1相的正方向进行通电的情况下,成为通电相的操作后电压Vu1#的VH固定为10[V]。如图30B所示,在向U1相的负方向进行通电的情况下,成为通电相的操作后电压Vu1#的VL固定为2[V]。
Vu1#=Vu1+Vn1···(3.1)
Vv1#=Vv1+Vn1···(3.2)
Vw1#=Vw1+Vn1···(3.3)
此外,虽然在图30中记载了波形的相电压振幅为12[V]的例子,但也可以考虑用于电流检测的下臂元件的接通时间,决定直流马达端子电压运算中的VH、图19的S31中的对三相马达的输出电压的上限,以使相电压振幅的最大值为11[V]左右。
另外,虽然在图30中记载了波形的相电压振幅的上限为12[V],下限为0[V]的例子,但也可以考虑下臂元件或上臂元件的接通时间,决定直流马达端子电压运算中的VH、图19的S31中的向三相马达的输出电压的上限,以使相电压振幅的上限为11.76[V],下限为0.24[V]左右。
并且,参照图31~图33B对控制部30根据对三相马达800的施加电压调整中性点电压Vn1的构成进行说明。在图31的控制框图,相对于图15追加了振幅运算部373。振幅运算部373基于dq轴电压指令Vd1、Vq1,根据下式运算相电压振幅。此外,如双点划线所示,振幅运算部373也可以基于dq轴电流指令值Id1**、Iq1**运算相电压振幅,也可以基于电流检测值、转速运算相电压振幅。
Figure BDA0003618565650000241
相电压运算部381根据下式运算VH、VL。Vmax是输入电压Vr1或控制上的基准电压Vref亦即12[V],或者是考虑了低电位侧的电流传感器SAU1、SAV1、SAW1的电流检测的电压(例如,12[V]的93%=11.16[V])。Vmin是0[V],或者是考虑了预驱动输出的电压(例如,12[V]的4%=0.48[V])。
Figure BDA0003618565650000251
Figure BDA0003618565650000252
在图32A~图33B示出相电压振幅在三个电角度周期(1080[deg])以恒定梯度增加的例子。如图32A所示,二相三相转换部371输出的相电压运算处理前的电压指令Vu1、Vv1、Vw1是以0[V]为中心,振幅递增的正弦波状。在直流马达710、720的停止时,如图32B所示,相电压运算部381输出VM(6[V])中心的操作后电压指令。
在直流马达710、720的驱动时,相电压运算部381使三相马达800的中性点电压Vn1偏移。如图33A所示,在向U1相的正方向进行通电的情况下,成为通电相的操作后电压Vu1#的VH随着相电压振幅的增加,而从12[V]递减至大约10[V]。V1相以及W1相的电压Vv1#、Vw1#的最大值为12[V]。如图33B所示,在向U1相的负方向进行通电的情况下,成为通电相的操作后电压Vu1#的VH随着相电压振幅的增加,而从0[V]递增至大约2[V]。V1相以及W1相的电压Vv1#、Vw1#的最小值为0[V]。
返回到图20,在S55中控制部30使逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L进行开关动作,以输出操作后电压Vu1#、Vv1#、Vw1#。
在S61中控制部30对倾斜致动器710进行单方驱动的情况下,通过式(4.1)运算直流马达端子电压Vm1,在对伸缩致动器720进行单方驱动的情况下,通过式(4.2)运算直流马达端子电压Vm2。
Vm1=Vu1#-Vx1···(4.1)
Vm2=Vv1#-Vx2···(4.2)
在S65中控制部30使直流马达用开关MU1H/L或者MU2H/L进行开关动作,以输出直流马达端子电压Vm1或者Vm2。
此外,也可以在S54之后,控制部30进一步对操作后相电压Vu1#、Vv1#、Vw1#进行上移调制处理或者下移调制处理,在S55中使逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L进行开关动作,以输出调制处理后的相电压。
<第二模式>
第二模式的处理如图20~图22所示。第二模式相对于第一模式,添加了同时驱动倾斜致动器710以及伸缩致动器720双方的情况。在示出副编号1的驱动致动器选择处理的图21,相对于图19,追加了在S32为是,并且在S33为是的情况下移至的S36A、S37A。在S36A中,接通直流马达继电器MU1r/R,并接通MU2r/R,在S37A中,同时驱动倾斜致动器710以及伸缩致动器720。
单方驱动处理引用第一模式的图20。接着参照图22,对副编号3的同时驱动处理进行说明。对与同时驱动有关的步骤在步骤编号的末尾附加“T”。
在双方都向正方向进行通电的情况下,在S41T判断为是,移至S51F。在S51F中,通过与单方驱动相同的式(2.1)运算中性点电压Vn1。在双方都向负方向进行通电的情况下,在S41T判断为否,在S42T判断为是,移至S51R。在S51R中,通过与单方驱动相同的式(2.2)运算中性点电压Vn1。
在一方向正方向进行通电,另一方向负方向进行通电的情况下,在S41T判断为否,在S42T判断为否,在S43T判断为是,移至S51X。在S51X中,通过式(2.3),运算中性点电压Vn1。
Vn1=-Vu1+VM···(2.3)
在既不向正方向进行通电也不向负方向进行通电的情况下,在S43T判断为否,移至S51N。在S51N中,通过与单方驱动相同的式(2.4)运算中性点电压Vn1。其后的S54、S55与单方驱动相同。在S61T中,使用式(4.1)、(4.2)双方,运算直流马达端子电压Vm1、Vm2。在S65T中控制部30使直流马达用开关MU1H/L以及MU2H/L进行开关动作,以输出直流马达端子电压Vm1以及Vm2。
<第三模式>
第三模式的处理如图19、图23所示。如图26B所示,在第三模式中,控制部30决定直流马达端子电压Vm以及施加电压Vx,之后决定操作后电压Vu1#。副编号1的处理引用第一模式的图19。
在图23中在向正方向进行通电的情况下,在S41判断为是,移至S44F。在S44F中控制部30在对倾斜致动器710进行单方驱动的情况下,通过式(5.1f)运算直流马达端子电压Vm1,在对伸缩致动器720进行单方驱动的情况下,通过式(5.2f)运算直流马达端子电压Vm2。
Vm1=VLL···(5.1f)
Vm2=VLL···(5.2f)
在向负方向进行通电的情况下,在S41判断为否,在S42判断为是,移至S44R。在S44R中控制部30在对倾斜致动器710进行单方驱动的情况下,通过式(5.1r)运算直流马达端子电压Vm1,在对伸缩致动器720进行单方驱动的情况下,通过式(5.2r)运算直流马达端子电压Vm2。
Vm1=VHH···(5.1r)
Vm2=VHH···(5.2r)
在既不向正方向进行通电也不向负方向进行通电的情况下,在S41判断为否,在S42判断为否,移至S44N。在S44N中控制部30在对倾斜致动器710进行单方驱动的情况下,通过式(5.1n)运算直流马达端子电压Vm1,在对伸缩致动器720进行单方驱动的情况下,通过式(5.2n)运算直流马达端子电压Vm2。
Vm1=VM···(5.1n)
Vm2=VM···(5.2n)
在S46中控制部30使直流马达用开关MU1H/L或者MU2H/L进行开关动作或者接通/断开,以输出直流马达端子电压Vm1或者Vm2。在S44F、S44R、S44N的括号内记载具体的直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L的接通/断开。
换句话说,输出最高电压VHH的DUTY比100%的开关动作相当于“高电位侧开关的常时接通”并且“低电位侧开关的常时断开”。输出最低电压VLL的DUTY比0%的开关动作相当于“高电位侧开关的常时断开”并且“低电位侧开关的常时接通”。另外,输出中间电压VM的DUTY比50%的开关动作相当于“高电位侧开关的常时断开”并且“低电位侧开关的常时断开”。
通过不使直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L进行开关动作,而仅进行接通/断开的切换,从而能够使用开关较慢的晶体管、机械式继电器,能够为廉价的构成。
接下来,在S52中控制部30在对倾斜致动器710进行单方驱动的情况下,通过式(6.1)运算中性点电压Vn1,在对伸缩致动器720进行单方驱动的情况下,通过式(6.2)运算中性点电压Vn1。
Vn1=Vm1+Vx1-Vu1···(6.1)
Vn1=Vm2+Vx2-Vv1···(6.2)
在S52之后,控制部30在与第一、第二模式相同的S54,对各相的电压指令Vu1、Vv1、Vw1加上中性点电压Vn1,运算操作后电压Vu1#、Vv1#、Vw1#。操作后电压Vu1#为“Vm1+Vx1”或者“Vm2+Vx2”。此外,在第三模式不应用上移调制处理或者下移调制处理。然后,在与第一、第二模式相同的S55中控制部30使逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L进行开关动作,以输出操作后电压Vu1#、Vv1#、Vw1#。
如以上那样,控制部30例如在向特定直流马达710的正方向进行通电时,操作为接通与第二端子连接的低电位侧的直流马达用开关MU1L,或者使与第二端子T2连接的低电位侧以及高电位侧的直流马达用开关MU1H/L以第二端子T2的电压比第一端子T1的电压低的方式进行开关动作,并且提高三相绕组801的中性点电压Vn1。在第二模式下,控制部30在同时对三相绕组801的同一相(在该例子中为U1相)所连接的多个特定直流马达710、720进行通电时,对向正方向进行通电的直流马达,使其与上述的正方向通电时相同地进行开关动作。
另外,控制部30例如在向特定直流马达710的负方向进行通电时,操作为接通与第二端子连接的高电位侧的直流马达用开关MU1H,或者使与第二端子T2连接的低电位侧以及高电位侧的直流马达用开关MU1H/L以第二端子T2的电压比第一端子T1的电压高的方式进行开关动作,并且降低三相绕组801的中性点电压Vn1。在第二模式下,控制部30在同时对三相绕组801的同一相(在该例子中是U1相)所连接的多个特定直流马达710、720进行通电时,对向负方向进行通电的直流马达,使其与上述的负方向通电时相同地进行开关动作。
<第四模式>
第四模式的处理如图21、图24、图25所示。如图26C所示,在第四模式中,控制部30不直接使用施加电压Vx,而根据通电方向的正负决定直流马达端子电压Vm以及操作后电压Vu1#。此外,通电方向的正负基于施加电压Vx1、Vx2、电流指令I1*、I2*。在第四模式中,由于不使用施加电压Vx1、Vx2,所以能够降低控制部30的运算量。另外,若仅对直流马达用开关MU1H/L或者MU2H/L进行接通/断开则动作简单化所以容易发现异常。
副编号1的处理引用第二模式的图21。在图24所示的副编号2的单方驱动处理中,S41、S42、S51F、S51R、S51N、S54、S55与第一、第二模式的图20相同。在S55之后,在向正方向进行通电的情况下,移至S64F,在向负方向进行通电的情况下,移至S64R,在既不向正方向进行通电也不向负方向进行通电的情况下,移至S64N。
在S64F、S64R、S64N中控制部30与第三模式的S44F、S44R、S44N相同地运算直流马达端子电压Vm1、Vm2。并且在S66中控制部30与第三模式的S46相同,使直流马达用开关MU1H/L或者MU2H/L进行开关动作或者接通/断开,以输出直流马达端子电压Vm1或者Vm2。
在图25所示的副编号3的同时驱动处理中,S41T、S42T、S43T、S51F、S51R、S51X、S51N、S54、S55与第二模式的图22相同。在S55之后,在双方都向正方向进行通电的情况下,移至S64FF,在双方都向负方向进行通电的情况下,移至S64RR。
在一方向正方向进行通电,另一方向负方向进行通电的情况,且倾斜致动器710为正方向的情况下,在S63判断为是,移至S64FR。在一方向正方向进行通电,另一方向负方向进行通电的情况,且伸缩致动器720为正方向的情况下,在S63判断为否,移至S64RF。在既不向正方向进行通电也不向负方向进行通电的情况下,移至S64NN。
在S64FF中控制部30通过式(7.1f)运算直流马达端子电压Vm1,并通过式(7.2f)运算直流马达端子电压Vm2。
Vm1=VLL···(7.1f)
Vm2=VLL···(7.2f)
在S64RR中控制部30通过式(7.1r)运算直流马达端子电压Vm1,并通过式(7.2r)运算直流马达端子电压Vm2。
Vm1=VHH···(7.1r)
Vm2=VHH···(7.2r)
在S64FR中控制部30通过式(7.1f)运算直流马达端子电压Vm1,并通过式(7.2r)运算直流马达端子电压Vm2。
Vm1=VLL···(7.1f)
Vm2=VHH···(7.2r)
在S64RF中控制部30通过式(7.1r)运算直流马达端子电压Vm1,并通过式(7.2f)运算直流马达端子电压Vm2。
Vm1=VHH···(7.1r)
Vm2=VLL···(7.2f)
在S64NN中控制部30通过式(7.1n)运算直流马达端子电压Vm1,并通过式(7.2n)运算直流马达端子电压Vm2。
Vm1=VM···(7.1n)
Vm2=VM···(7.2n)
在S66T中控制部30使直流马达用开关MU1H/L以及MU2H/L进行开关动作或者接通/断开,以输出直流马达端子电压Vm1以及Vm2。开关接通/断开的思考方法与第三模式的S46相同。
<第五模式>
第五模式的处理如图21、图34、图35所示。另外,参照图36的电压波形。如图36所示,在第五模式中,不使U1相的操作后电压Vu1#为恒定电压,而使其相对于电压指令Vu1偏移恒定的VH、VL或者VM。换句话说,控制部30决定直流马达端子电压Vm1,以使操作后电压Vu1#与直流马达端子电压Vm1之差成为施加电压Vx1。
副编号1的处理引用第二模式的图21。在图34所示的副编号2的单方驱动处理中,在向正方向进行通电的情况下,在S53F中,通过式(8.1)运算中性点电压Vn1。在向负方向进行通电的情况下,在S53R中,通过式(8.2)运算中性点电压Vn1。
Vn1=VH···(8.1)
Vn1=VL···(8.2)
既不向正方向进行通电也不向负方向进行通电的情况下的S51N与第一、第二模式的图20相同。另外,在S53F、S53R、S51N之后,S54、S55、S61、S65与第一、第二模式的图20相同。也可以在S54之后,控制部30进一步进行上移调制处理或者下移调制处理之后移至S55。
在图35所示的副编号3的同时驱动处理中,在双方都向正方向进行通电的情况下,在S41T判断为是,移至S53F。在S53F中,通过与单方驱动相同的式(8.1)运算中性点电压Vn1。在双方都向负方向进行通电的情况下,在S41T判定为否,在S42T判断为是,移至S51R。在S53R中,通过与单方驱动相同的式(8.2)运算中性点电压Vn1。
在一方向正方向进行通电,另一方向负方向进行通电的情况下,在S41T判断为否,在S42T判断为否,在S43T判断为是,移至S53X。在S53X中,通过式(8.3)运算中性点电压Vn1。
Vn1=VM···(8.3)
既不向正方向进行通电也不向负方向进行通电的情况下的S51N与第二模式的图22相同。另外,在S53F、S53R、S53X、S51N之后,S54、S55、S61T、S65T与第二模式的图22相同。
以上的各模式的运算处理是在有使中性点电压Vn1偏移的电压的余量时对直流马达710、720施加电压的构成,所以优选直流马达710、720相对于三相马达800输出较小。另外优选直流马达710、720与三相马达800相比通电的电流较小、电阻较大或者时间常数较大。
接下来参照图37的流程图以及图38的电路构成图,对刚接通车辆开关之后的动作进行说明。图38示出在第二实施方式的图6的构成中,对倾斜致动器710以及伸缩致动器720进行通电的状态。这里,设为没有直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R、MV3r/R、MV4r/R进行说明。在具有直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R、MV3r/R、MV4r/R的构成中,至少在对应的直流马达的通电时接通直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R、MV3r/R、MV4r/R。
在本实施方式中,要求在图17的S01所示的车辆开关的刚接通之后,尽早地使座椅的位置、倾斜以及伸缩的位置移动到存储位置。因此,在转向操纵转矩的绝对值|Ts|较低且车速V较低的情况下,不对三相马达800进行通电,而同时对多个直流马达710~740通电。在以下的说明书中,将“基于座椅马达730、740的座椅的动作位置位于存储位置”省略,、记为“座椅马达730、740位于存储位置”。
图37的完成标志1在第一座椅马达730处于存储位置以外时关闭,在第一座椅马达730到达存储位置时打开。完成标志2在第二座椅马达740处于存储位置以外时关闭,在第二座椅马达740到达存储位置时打开。完成标志3在倾斜处于存储位置以外时关闭,在倾斜到达存储位置时打开。完成标志4在伸缩处于存储位置以外时关闭,在伸缩到达存储位置时打开。在刚接通车辆开关之后的S71,完成标志1~4均设定为关闭作为初始值。
在S72中控制部30断开全部的高电位侧的直流马达用开关MU1H、MU2H、MV3H、MV4H,接通低电位侧的直流马达用开关MU1L、MU2L、MV3L、MV4L,并且,接通连接了直流马达710~740的相的高电位侧的逆变器开关元件IU1H、IV1H,并断开低电位侧的逆变器开关元件IU1L、IV1L。S73以下,以该初始状态为前提进行记载。这样一来,成为能够不对三相马达800进行通电,而同时对各直流马达710~740进行通电的状态。
作为其它的方法,控制部30也可以接通全部的高电位侧的直流马达用开关MU1H、MU2H、MV3H、MV4H,断开低电位侧的直流马达用开关MU1L、MU2L、MV3L、MV4L,并且,断开连接了直流马达710~740的相的高电位侧的逆变器开关元件IU1H、IV1H,并接通低电位侧的逆变器开关元件IU1L、IV1L。
另外,在根据座椅位置、倾斜或伸缩的位置等条件,想要改变各直流马达710~740的通电方向的情况下,也可以如以下那样。首先,使高电位侧的逆变器开关元件IU1H、IV1H与低电位侧的逆变器开关元件IU1L、IV1L例如以50%等相同的DUTY比进行开关动作。然后,根据各直流马达的想要进行通电的方向断开高电位侧的直流马达用开关MU1H、MU2H、MV3H、MV4H,并接通低电位侧的直流马达用开关MU1L、MU2L、MV3L、MV4L,或者接通高电位侧的逆变器开关元件IU1H、IV1H,并断开低电位侧的逆变器开关元件IU1L、IV1L。
通过使各相的逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L以相同的DUTY比进行开关动作,或者断开高电位侧以及低电位侧的逆变器开关元件来停止对三相马达800的通电,通过利用直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L、MV3H/L、MV4H/L的开关或开关动作改变直流马达端子电压Vm1、Vm2、Vm3、Vm4,从而能够不对三相马达800进行通电而同时对各直流马达710~740进行通电。
在S73中,判断第一座椅马达730是否到达存储位置,或者判断完成标志1是否打开。在S73中为是的情况下,在S741中断开直流马达用开关MV3L。此时,完成标志1打开。在S73为否的情况下,在S742中MV3L维持接通状态,继续对第一座椅马达730的通电。
在S75中,判断第二座椅马达740是否到达存储位置,或者判断完成标志2是否打开。在S75中为是的情况下,在S761中断开直流马达用开关MV4L。此时,完成标志2打开。在图38示出该时刻下的电流路径。在S75中为否的情况下,在S762中MV4L维持接通状态,继续对第二座椅马达740的通电。
在S77中,判断倾斜是否到达存储位置,或者判断完成标志3是否打开。在S77中为是的情况下,在S781中断开直流马达用开关MU1L。此时,完成标志3打开。在S77中为否的情况下,在S782中MU1L维持接通状态,继续对倾斜致动器710的通电。
在S79中,判断伸缩是否到达存储位置,或者判断完成标志4是否打开。在S79中为是的情况下,在S801中断开直流马达用开关MU2L。此时,完成标志4打开。在S79中为否的情况下,在S802中MU2L维持接通状态,继续对伸缩致动器720的通电。
在S81中,判断是否完成标志1~4全部打开。在全部的完成标志1~4打开而在S81中为是的情况下,处理结束。另一方面,在完成标志1~4的任意一个关闭的情况下,在S81判断为否,返回到S73之前,重复S73、S75、S77、S79的判断步骤。此外,虽然省略图示,但完成标志1以及2打开之后,断开逆变器开关元件IV1H,在完成标志3以及4打开之后,断开逆变器开关元件IU1H。
接下来,参照图39~图43,对与三相马达驱动中的直流马达的驱动和停止相关的控制进行说明。在该部分的说明中,作为直流马达的附图标记仅记载“710”。此外,在同时对与同一相连接的两台特定直流马达710、720进行通电的情况下,将在各直流马达710、720流过的合计的电流解释为直流电流。另外,虽然在上述的说明中未提及,但控制部30对逆变器601或三相马达800进行过电流异常等异常检测。
在图39示出在三相马达800的驱动中切换直流马达710的驱动或者停止的流程图。控制部30基于以下进行说明的规定的条件,切换基于中性点电压Vn1的操作的直流马达710的驱动或者停止。在S91中判断车辆开关11是否断开,即是否为车辆停止时,在是的情况下,控制部30结束处理。在车辆开关11接通而在S91为否的情况下,移至S92。
在S92中作为“接通判定”,根据以下的各项目的AND条件判定对直流马达710的通电开始。在满足所有项目的条件的情况下,在S92判断为是,进入S93~S95的“接通处理”。在即使一个项目不满足条件的情况下,也返回到S91之前。
[1]驱动信号=接通。
[2]相电压振幅比阈值Vth1小,并且,相电流振幅比阈值Ith1小。
[3]未检测到逆变器601或三相马达800的异常,即正常。
[1]的驱动信号在车辆起动时的初始的驱动时,在通过驾驶员操作有倾斜开关12的输入时、或者在从其它的ECU通知了驱动直流马达710的指令信号时等接通。此外,在直流马达720的情况下,在有伸缩开关13的输入时接通驱动信号。
[2]表示逆变器601的输出有余量。在相电压振幅比阈值Vth1小,并且,相电流振幅比阈值Ith1小时,向三相马达800的电力供给较小所以判断为有向直流马达710分配电力的余量。相电压振幅只要是与相电压指令的振幅相关的某个值即可,相电流振幅只要是与实际相电流的振幅相关的某个值即可。例如也可以使用三相马达800的转速作为与相电压振幅、相电流振幅相关的某个值。相电流振幅也可以使用电流指令值。既可以进行[1]、[2]、[3]中的全部的判定,也可以仅进行一部分的判定。另外,也可以基于在图17中进行了说明的转向操纵转矩的绝对值|Ts|、车速V进行判定。
在接通处理的S93中,打开关于逆变器601或三相马达800的异常检测中的故障安全阈值的故障安全阈值切换标志。由此,控制部30将对三相电流判定过电流的阈值增大假定在直流马达710流过的电流的量。此外,除了三相马达800用的异常检测中的故障安全阈值之外,也可以设定电路、直流马达710的异常检测中的故障安全阈值。在S94中打开电流检测切换标志。在S95中,执行与图42、图43的时刻t1~t3的期间对应的“对直流马达的通电开始处理”,驱动直流马达710。
这样,控制部30在直流旋转电机直流马达710的驱动时和非驱动时,切换异常检测中的故障安全阈值。在图40、图41示出故障安全阈值切换的流程图例1、2。在图40所示的例1中,在S930中故障安全阈值切换标志关闭的情况下,在S931中将故障安全阈值设定为A,在故障安全阈值切换标志打开的情况下,在S932中将故障安全阈值设定为B(>A)。
在图41所示的例2中,在S930中故障安全阈值切换标志关闭的情况下,在S933中判断三相电流和的绝对值(|Iu1+Iv1+Iw1|)是否比C大。另外,在故障安全阈值切换标志打开的情况下,在S934中判断三相电流和的绝对值(|Iu1+Iv1+Iw1|)是否比(C+D)大。在S933为是的情况下,在S935中控制部30使异常时计数器自加1。在S934中为是的情况下,在S936中控制部30使异常时计数器自加1。
电流检测切换标志打开时的处理参照图18的相电流运算的流程图。即,在电流检测切换标志打开时,通过S35B、S35C的式子计算马达相电流Iu#、Iv#、Iw#以及直流电流I1、I2。另一方面,在电流检测切换标志关闭时,通过S35D的式子计算马达相电流Iu#、Iv#、Iw#。
返回到图39,在S96中作为“断开判定”,根据以下的各项目的OR条件判定对直流马达710的通电结束。在即使一个项目满足条件的情况下,在S96中也判断为是,进入S97~S99的“断开处理”。在不满足任何的项目的条件的情况下,返回到S96之前。
[1]驱动信号=断开。
[2]相电压振幅比阈值Vth2大,或者,相电流振幅比阈值Ith2大。
[3]检测到逆变器601或三相马达800的异常。
[1]的驱动信号在通过驾驶员操作断开了倾斜开关12时、或者在从其它的ECU通知了停止直流马达710的指令信号时等断开。此外,在直流马达720的情况下,在断开伸缩开关13时断开驱动信号。
[2]表示逆变器601的输出没有余量。在相电压振幅比阈值Vth2大、或者相电流振幅比阈值Ith2大时,向三相马达800的电力供给较大所以判断为没有分配给直流马达710的输出的余量。也可以对接通判定以及断开判定的阈值,设为Vth1<Vth2、Ith1<Ith2,来设置接通/断开的滞后。既可以进行[1]、[2]、[3]中的全部判定,也可以仅进行一部分的判定。另外,也可以基于在图17进行了说明的转向操纵转矩的绝对值|Ts|、车速V进行判定。
在断开处理中,进行与接通处理相反的顺序的处理。在S97中,执行与图42、图43的时刻t4~t6的期间对应的“向直流马达的通电结束处理”,直流马达710停止。在S98中电流检测切换标志关闭。在S99中故障安全阈值切换标志关闭。由此,在对直流马达710的通电中变更了的阈值返回到原来的值。其后,返回到S91之前,重复例程。
在图39的流程图中,记载了在接通处理的完成后执行断开判定的定序,但也可以在对直流马达710的通电开始处理中满足断开判定的条件的情况下,进入断开处理。相反地也可以在对直流马达的通电结束处理中满足接通判定的情况下,进入接通处理。另外,为了避免反复接通和断开,也可以在断开处理后在规定期间(例如数100[ms]左右)不受理再次的接通判定。
在图42、图43,作为三相马达800的驱动中的直流马达710的驱动时以及停止时的控制例1、2,示出逆变器601的各相电压的变化、低电位侧直流马达用开关的接通/断开、以及流过直流马达710的直流电流I1的变化。如各相电压的纵轴所示,各相电压也可以将12[V]设为100%换算为DUTY比。另外,将低电位侧直流马达用开关省略记为“下开关”,附图标记仅记载“MU1L”。
首先,忽略控制例1、2的细微的差别,对整体的动作进行说明。作为主要目的,控制部30在停止直流马达710的驱动时,在逆变器601侧降低电流之后断开下开关MU1L。为此,如参照图39进行了说明的那样,例如在接通判定时相电压振幅在阈值Vth1以上时,控制部30不对直流马达710进行通电。另外,若在对直流马达710的通电中相电压振幅高于阈值Vth2,则控制部30结束对直流马达710的通电。此外,优选阈值Vth1、Vth2考虑启动和停止所花费的时间而设定为有余量的电压值。
三相马达800中的各相电压的平均值、或者平均相当值在时刻t1从6[V]降低至0[V]附近(例如约1[V])的VLx之后,若在时刻t2接通下开关MU1L则从VLx开始上升,在时刻t3到达12[V]附近(例如约11[V])的VHx。此时,直流电流随着各相电压的变化从0增加至最大值I100之后,维持该状态。
若判定直流马达710的通电结束,则控制部30在时刻t4操作逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L使各相电压降低。然后,在各相电压的平均值、或者平均相当值降低至VLx的时刻t5后的时刻t6,控制部30断开下开关MU1L。简单地说,控制部30在降低电流后断开下开关MU1L,以使逆变器601侧的电流缓慢地降低。
这样控制部30在停止直流马达710时,操作逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L使直流马达710的第一端子T1侧的电压降低,之后断开下开关MU1L结束对直流马达710的通电。由此,即使在直流马达用开关MU1H/L使用电流容量比较小的开关的情况下,也能够避免在通电停止时下开关MU1L过载。另外,在不进行高速开关动作的前提下,能够使用开关动作较慢的晶体管、机械继电器。
接下来在控制例1和控制例2中,下开关MU1L的即将接通之前的期间以及断开前后的期间,即,时刻t1~t2、时刻t5~t7的期间中的通电相U1相的相电压运算不同。在控制例1中,中性点电压Vn1偏移以使作为通电相的U1相的相电压Vu1#恒定。该情况下,在接通或者断开下开关MU1L的时刻t2、t6,U1相电压Vu1#不会完全为0[V]。在下开关MU1L的断开前的时刻t5~t6的期间,流过与恒定的相电压Vu1#对应的直流电流I1。
在一方的控制例2中,在时刻t1~t2、时刻t5~t7的期间,将三相电压保持为正弦波并使中性点电压Vn1偏移。而且,如下部放大图所示,在U1相电压Vu1#正好为0[V](或者U1相的DUTY比正好为0[%])的定时、或者在检测电流为0或考虑通电路径的时间常数的延迟而电流为0的定时,控制部30接通或者断开下开关MU1L。而且控制部30在从时刻t2开始经过微小时间δT后,开始各相电压的上升。另外,在下开关MU1L的断开前的时刻t5~t6的期间,流过与正弦波的相电压Vu1#对应的直流电流I1。在控制例2中,能够使在下开关MU1L的接通时或者断开时从逆变器601施加的电压理想地为0。
[将双系统三相马达作为驱动对象的电路构成]
接下来,对将双系统构成的三相马达800作为驱动对象的实施方式进行说明。首先对于三相马达800的结构而言,参照图44、图45,对在轴向的一侧一体地构成ECU10的“机电一体式马达”的构成例进行说明。在图44所示的方式中,ECU10在三相马达800的与输出侧相反侧,配置为与轴87的轴Ax同轴。此外,在其它的实施方式中,ECU10也可以在三相马达800的输出侧,与三相马达800一体地构成。三相马达800是无刷马达,具备定子840、转子860、以及收容它们的壳体830。
定子840具有固定于壳体830的定子铁芯844、和组装于定子铁芯844的两组三相绕组801、802。从构成第一系统的三相绕组(以下称为“第一三相绕组”)801的各相绕组线,延伸出导线851、853、855。从构成第二系统的三相绕组(以下称为“第二三相绕组”)802的各相绕组线延伸出导线852、854、856。各相绕组线卷绕于定子铁芯844的各槽848。
转子860具有被后轴承835以及前轴承836支承的轴87、和嵌入有轴87的转子铁芯864。转子860设置于定子840的内侧,能够相对于定子840相对旋转。在轴87的一端设置有旋转角检测用的永磁铁88。
壳体830具有包含后框架端837的有底筒状的外壳834、和设置于外壳834的一端的前框架端838。外壳834以及前框架端838通过螺栓等相互紧固。各三相绕组801、802的导线851、852等插入后框架端837的导线插入孔839向ECU10侧延伸,并与基板230连接。
ECU10具备罩21、固定于罩21的散热片22、固定于散热片22的基板230、以及安装于基板230的各种电子部件。罩21保护电子部件免受外部的冲击,或者防止灰尘、水等浸入ECU10内。罩21具有连接来自外部的供电电缆、信号电缆的外部连接用连接器部214、和罩部213。外部连接用连接器部214的供电用端子215、216经由未图示的路径与基板230连接。此外,对连接器附加与图4不同的附图标记。
基板230例如是印刷电路基板,设置在与后框架端837对置的位置,并固定于散热片22。在基板230按每个系统独立地设置两个系统的各电子部件。基板230并不限定于一个,也可以由两个以上构成。将基板230的两个主面中与后框架端837对置的面设为马达面237,并将其相反侧的面,即与散热片22对置的面设为罩面238。
在马达面237安装有多个开关元件241、242、旋转角传感器251、252、定制IC261、262等。多个开关元件241、242相当于ECU各构成图的IU1H/L等,构成各系统的三相上下臂。旋转角传感器251、252配置为与设置于轴87的前端的永磁铁88对置。定制IC261、262以及微机291、292具有ECU10的控制电路。旋转角传感器251、252、微机291、292等也可以不在每个系统各设置两个,而在两个系统共用地各设置一个。
在罩面238安装有微机291、292、电容器281、282、以及电感器271、272等。特别是,第一微机291以及第二微机292在同一基板230的同一侧的面亦即罩面238隔开规定间隔配置。电容器281、282使从电源输入的电力平滑化,另外,防止开关元件241、242的开关动作等所引起的噪声的流出。电感器271、272以及电容器281、282相当于ECU各构成图的L1、C1等,构成作为噪声滤波器发挥作用的“防噪元件”。
如图46所示,三相马达800是同轴地设置了两组三相绕组801、802的三相双绕组旋转电机。从第一系统的逆变器(以下称为“第一逆变器”)601对第一三相绕组801的U1相、V1相、W1相的绕组线811、812、813施加电压。从第二系统的逆变器(以下称为“第二逆变器”)602对第二三相绕组802的U2相、V2相、W2相的绕组线821、822、823施加电压。
第一三相绕组801与第二三相绕组802的电特性相同,例如在共用的定子840配置为相互偏移电角度30[deg]。该情况下,在第一系统以及第二系统的各相产生的反电动势基于电压振幅A、转速ω、相位,例如通过式(9.1)~(9.3)、(9.4a)~(9.6a)表示。
Eu1=-Aωsinθ···(9.1)
Ev1=-Aωsin(θ-120)···(9.2)
Ew1=-Aωsin(θ+120)···(9.3)
Eu2=-Aωsin(θ+30)···(9.4a)
Ev2=-Aωsin(θ-90)···(9.5a)
Ew2=-Aωsin(θ+150)···(9.6a)
此外,在使两个系统的相位关系相反的情况下,例如U2相的相位(θ+30)为(θ-30)。并且,与30[deg]等效的相位差一般表示为(30±60×k)[deg](k是整数)。或者,第二系统也可以配置为与第一系统同相位。该情况下,在第二系统的各相产生的反电动势代替式(9.4a)~(9.6a)而由式(9.4b)~(9.6b)表示。
Eu2=-Aωsin(θ-30)···(9.4b)
Ev2=-Aωsin(θ+90)···(9.5b)
Ew2=-Aωsin(θ-150)···(9.6b)
接下来参照图47、图48,将双系统三相马达800作为驱动对象的ECU10的构成例作为第十一、第十二实施方式进行说明。组合了第一三相绕组801与第二三相绕组802的部分是三相马达800。将第二三相绕组802的中性点的操作电压的符号设为Vn2。三相马达的附图标记“800”、以及第二三相绕组802的三相绕组线的附图标记“821、822、823”仅记载于图47,在图48省略记载。
第十一、第十二实施方式的ECU10具备两台逆变器601、602。第二系统的逆变器开关元件、电流传感器、马达继电器等的附图标记将第一系统的符号的“1”置换为“2”进行表示。不管电源的构成,而将输入到第二逆变器601的直流电压记为“输入电压Vr2”。
双系统构成中的控制部30包含以图15为基准的第一系统以及第二系统的各三相控制部、以及以图16A、图16B为基准的直流控制部。在双系统的构成中,根据需要决定第一系统以及第二系统的各相所连接的直流马达的总数、分配。直流马达的分配考虑系统间的电力平衡、发热平衡、使用频率或者使用定时的平衡等决定。
(第十一实施方式)
在图47所示的第十一实施方式中,第一逆变器601以及第二逆变器602与共用的电源Bt1连接,在第一三相绕组801的U1相连接两台直流马达710、720。在U1相的电流路径的分支点Ju与各直流马达710、720的第一端子之间设置有直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R。另一方面,在第二三相绕组802未连接直流马达。在第十一实施方式中,仅在多个系统中一部分的系统连接直流马达,所以各系统的作用被分担。
(第十一实施方式的变形例)
相对于图47,也可以在第二系统的任意一相连接一台以上的直流马达。例如在与第一系统相同,在第二系统的U2相连接两台直流马达的构成中,系统间的平衡较好。
另外,也可以如在第一系统的U1相连接两台以上的直流马达,在第二系统的U2相连接一台直流马达的构成那样,使与第一系统连接的直流马达的台数比与第二系统连接的直流马达的台数多。例如,通过在第一系统较多地配置方向盘位置系统等功率比较小的致动器的直流马达,并在第二系统较少地配置座椅系统等功率比较大的致动器的直流马达,能够使各系统的功率平衡一致。但是,由于同时使用方向盘位置系统致动器和座椅系统致动器的情况较少,所以也可以集中配置在同一系统。另外,最好将同时工作的直流马达配置于相同的相,并且以同时工作时通电方向相同的方式进行配置或布线。
(第十二实施方式)
图48所示的第十二实施方式中,第一逆变器601以及第二逆变器602与分立的第一电源Bt1以及第二电源Bt2连接。第二逆变器602经由高电位线BH2与第二电源Bt2的正极连接,并经由低电位线BL2与第二电源Bt2的负极连接。另外,在各逆变器601、602的输入部分立地设置有电源继电器P1r/R、P2r/R以及电容器C1、C2。这样,第十二实施方式是所谓的“完全双系统”的冗余构成。第十二实施方式例如在一方的电源发生故障的情况下,能够通过仅使用了另一方的正常的电源的单系统驱动模式驱动三相马达800。
在第一系统的U1相连接有两台直流马达710、720,在第二系统的U2相连接有两台直流马达750、760。另外,在第一系统U1相的直流马达710、720连接有正负两方向的直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R,在第二系统U2相的直流马达750、760连接有正负两方向的直流马达继电器MU5r/R、MU6r/R。与第一系统U1相所连接的直流马达710、720相同,将在与第二系统U2相连接的各直流马达750、760产生的反电动势记为E5、E6。
可以适当地选择各直流马达750、760的用途。例如直流马达750、760既可以是座椅系统致动器,也可以是手柄收纳致动器、方向盘锁定致动器。或者,也可以作为第二系统侧的直流马达750、760设置倾斜、伸缩致动器等方向盘位置系统致动器。
[效果]
(1)本实施方式(这里使用第一实施方式等的附图标记)的ECU10能够在对逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L的动作进行操作来驱动三相马达800的同时对直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L的动作进行操作,并同时驱动与三相绕组801的同一相连接的多个直流马达710、720。
另外,在如第一实施方式那样在一组的三相绕组801的同一相的相电流路径连接两台直流马达710、720的构成中,最少只具有四个直流马达用开关MU1H、MU1L、MU2H、MU2L即可。因此,相对于专利文献1的以往技术能够减少开关的数目。
(2)控制部30以根据直流马达的通电方向,切换高电位侧以及低电位侧的直流马达用开关的接通、断开,并且提高或者降低三相马达800的中性点电压Vn1的方式进行操作。由此控制部30能够适当地控制特定直流马达的通电。
(3)在第二实施方式中在一组的三相绕组801的两相各连接两台直流马达,共计连接四台直流马达。在第十二实施方式中在两组的三相绕组801、802的各一相各连接两台直流马达,共计连接四台直流马达。换句话说,均共计连接三台以上的直流马达。
除此之外,在一组三相绕组的一相连接三台以上的直流马达的构成、在一组三相绕组的一相连接两台以上的直流马达,并且在另一相连接一台直流马达的构成等中也能够实现共计三台以上的直流马达的连接。另外在相同的相连接多台直流马达的情况下,能够同时对多台直流马达进行通电。这样,通过在三相绕组的相电流路径连接共计三台以上的直流马达,从而多个致动器同时驱动的应用范围进一步扩大。
(4)本实施方式的ECU10具有检测在逆变器601的各相流过的电流的多个电流传感器SAU1、SAV1、SAW1。控制部30根据非特定相以及特定相的电流传感器的检测值、和基于基尔霍夫定律的特定相的估计电流值,计算在特定直流马达流过的电流。由此控制部30能够适当地控制特定直流马达的通电。
(5)本实施方式的ECU10能够合适地作为控制作为三相马达800的EPS系统901的转向操纵辅助马达、或者SBW系统902的反作用力马达的驱动的装置进行应用。该情况下,作为直流马达,若使用使方向盘位置可变的方向盘位置系统致动器,具体而言是倾斜致动器710、伸缩致动器720则有效。
(其它的实施方式)
(a)如相电压、直流马达端子电压运算处理的第三、第四模式那样,直流马达端子电压Vm1、Vm2仅通过直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L的接通/断开的切换进行操作,使电压值可变即可。而且,在不进行高速开关动作的前提下,也可以使用开关较慢的晶体管、机械继电器。另外,由于与直流马达连接的逆变器开关元件有流过比其它的逆变器开关元件大的电流的可能性,所以也可以使其为容量与其它的开关相比在同等以上的开关元件,或者将其配置在与其它的开关元件相比发热不集中的位置、散热较好的场所。
(b)直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L也可以使用电流容量相对于逆变器开关元件IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L在同等以上的开关。另外,直流马达用开关侧的电源继电器Pdr/R也可以使用电流容量相对于逆变器侧的电源继电器P1r/R在同等以上的开关。另外,也可以根据各开关、流过的电流的大小分立地设定用于防止各上下开关的同时接通的死区时间,也可以根据设定的死区时间、流过的电流在各上下开关分立地设定用于进行死区时间的量的补偿的电压。根据在各个上下开关流过的电流的符号决定死区时间的补偿电压的极性辨别。
(c)也可以对第三实施方式等的直流马达710、720,假定端子接地,不设置负方向直流马达继电器MU1R、MU2R,仅设置正方向直流马达继电器MU1r、MU2r。另外,正方向直流马达继电器MU1r、MU2r与负方向直流马达继电器MU1R、MU2R的串联连接的方向也可以与图7等相反,是MOSFET的漏极端子彼此相邻的方向。
(d)三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1或者直流马达继电器MU1r/R、MU2r/R也可以是机械继电器或双向继电器。在三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1是机械继电器或双方向继电器的情况下,设置于两相即可。在图7中三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1的源极端子朝向逆变器侧,但也可以三相马达继电器MmU1、MmV1、MmW1的漏极端子朝向逆变器侧。
(e)电流传感器并不限定于检测在逆变器的下臂元件与低电位线BL1之间流过的电流的传感器,也可以直接检测相电流。
(f)在第十一、第十二实施方式中,使第一系统的逆变器601以及直流马达用开关MU1H/L、MU2H/L对应的正方向电源继电器、负方向电源继电器以及防噪元件为依照第三实施方式的构成。与此相对,也可以使各系统的构成为依照第四~第八实施方式的构成。两个系统既可以是相同的构成,也可以是不同的构成。
(g)如图49所示,也可以通过双掷开关MU1DT、MU2DT构成直流马达用开关。双掷开关MU1DT、MU2DT能够切换直流马达端子M1、M2与高电位侧接点以及低电位侧接点的连接。
(h)两个直流马达并不限定于彼此独立的形态的马达,也可以通过具有二相绕组线的步进电机构成。
(i)多相旋转电机的相的数目并不限定于三相,也可以是二相,或者四相以上,即一般化的N相(N是2以上的整数)。另外,多相旋转电机也可以包含三组以上的多相绕组。
(j)本公开的旋转电机控制装置并不限定于车辆的转向系统中的转向操纵辅助马达或者反作用力马达、以及方向盘位置系统致动器、座椅系统致动器用等直流马达,能够作为并用多相交流马达以及直流马达的各种旋转电机控制装置应用。另外,也可以转向操纵辅助马达或者反作用力马达不为机电一体式,而构成为马达主体与ECU利用线束连接的机电独立式的马达。
本公开的构成在接近地配置各种马达的车辆用的马达中效果更高,例如能够应用于制动器的油压泵用的马达与停车制动器用的马达、多个座椅马达、滑动车门用的马达或刮水器用的马达与车窗用的马达以及后视镜用的马达、电动水泵的马达与电动风扇的马达等的组合。
本公开并不限定于这样的实施方式,能够在不脱离其主旨的范围内,以各种方式实施。
本公开所记载的控制部及其方法也可以由通过构成被编程为执行通过计算机程序具体化的一个或者多个功能的处理器以及存储器而提供的专用计算机实现。或者,本公开所记载的控制部及其方法也可以由通过一个以上的专用硬件逻辑电路构成处理器而提供的专用计算机实现。或者,本公开所记载的控制部及其方法也可以由通过被编程为执行一个或者多个功能的处理器以及存储器与通过一个以上的硬件逻辑电路构成的处理器的组合构成的一个以上的专用计算机实现。另外,计算机程序也可以作为由计算机执行的指令,存储于计算机能够读取的非过渡有形记录介质。
本公开依据实施方式进行了描述。然而,本公开并不限定于该实施方式以及结构。本公开也包含各种变形例以及同等范围内的变形。另外,各种组合以及方式、进一步在它们中包含仅一个要素、其以上、或者其以下的其它的组合以及方式也在本公开的范畴以及思想范围内。

Claims (22)

1.一种旋转电机控制装置,能够驱动包含一组以上的多相绕组(801)的一台以上的多相旋转电机(800)、以及作为一端的第一端子(T1)与至少一组的上述多相绕组的一相以上的相电流路径连接的多个直流旋转电机(710、720、730、740),其中,
上述多个直流旋转电机中的任意两台以上的上述直流旋转电机的上述第一端子与上述多相绕组的同一相的相电流路径连接,
上述旋转电机控制装置具备:
一个以上的多相电力转换器(601),分别经由高电位线(BH1)以及低电位线(BL1)与电源(Bt1)的正极以及负极连接,通过被桥接的多个逆变器开关元件(IU1H/L、IV1H/L、IW1H/L)的动作将上述电源的直流电力转换为多相交流电力,并对上述多相绕组的各相绕组线(811、812、813)施加电压;
直流旋转电机用开关(MU1H/L、MU2H/L、MV3H/L、MV4H/L),由经由直流马达端子(M1、M2、M3、M4)串联连接的高电位侧以及低电位侧的开关构成,通过进行开关使上述直流马达端子的电压(Vm1、Vm2、Vm3、Vm4)可变,上述直流马达端子与上述直流旋转电机的与上述第一端子相反侧的端部亦即第二端子(T2)连接;以及
控制部(30),操作上述逆变器开关元件以及上述直流旋转电机用开关的动作。
2.根据权利要求1所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在向从上述直流旋转电机的上述第一端子朝向上述第二端子的正方向进行通电时,操作为接通与上述第二端子连接的低电位侧的上述直流旋转电机用开关,或者使与上述第二端子连接的低电位侧以及高电位侧的上述直流旋转电机用开关以上述第二端子的电压比上述第一端子的电压低的方式进行开关动作,并且提高上述多相绕组的中性点电压(Vn1),
上述控制部在向从上述直流旋转电机的上述第二端子朝向上述第一端子的负方向进行通电时,操作为接通与上述第二端子连接的高电位侧的上述直流旋转电机用开关,或者使与上述第二端子连接的低电位侧以及高电位侧的上述直流旋转电机用开关以上述第二端子的电压比上述第一端子的电压高的方式进行开关动作,并且降低上述多相绕组的中性点电压。
3.根据权利要求2所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部能够根据对上述多相绕组的施加电压调整上述中性点电压。
4.根据权利要求2或者3所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部基于规定的条件,切换基于上述中性点电压的操作的上述直流旋转电机的驱动或者停止。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在同时对与上述多相绕组的同一相的相电流路径连接的多个直流旋转电机进行通电时,
对于向从上述直流旋转电机的上述第一端子朝向上述第二端子的正方向进行通电的直流旋转电机,接通与上述第二端子连接的低电位侧的上述直流旋转电机用开关,或者使与上述第二端子连接的低电位侧以及高电位侧的上述直流旋转电机用开关以上述第二端子的电压比上述第一端子的电压低的方式进行开关动作,
对于向从上述直流旋转电机的上述第二端子朝向上述第一端子的负方向进行通电的直流旋转电机,接通与上述第二端子连接的高电位侧的上述直流旋转电机用开关,或者使与上述第二端子连接的低电位侧以及高电位侧的上述直流旋转电机用开关以上述第二端子的电压比上述第一端子的电压高的方式进行开关动作。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
在从上述多相电力转换器到上述多相旋转电机的相电流路径上的与向上述直流旋转电机的分支点(Ju、Jv)相比靠上述直流旋转电机侧设置直流旋转电机继电器(MU1r/R、MU2r/R)。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
在上述多相电力转换器与上述多相绕组之间的一相以上设置多相旋转电机继电器(MmU1、MmV1、MmW1),
在连接上述直流旋转电机的相中,在从上述多相电力转换器到上述多相旋转电机的相电流路径上的与向上述直流旋转电机的分支点(Ju、Jv)相比靠上述多相旋转电机侧设置上述多相旋转电机继电器。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述多相电力转换器以及上述直流旋转电机用开关与分立的电源(Bt1、Btd)连接。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述直流旋转电机用开关的电流容量比上述逆变器开关元件的电流容量小。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
具有多个电流传感器(SAU1、SAV1、SAW1),上述多个电流传感器检测在上述多相电力转换器的各相流过的电流,
若将多个上述直流旋转电机中被选择为通电对象的一台、或者与同一相连接的两台以上的上述直流旋转电机设为特定直流旋转电机,将连接上述特定直流旋转电机的相定义为特定相,并将上述特定相以外的相定义为非特定相,则上述控制部在对上述特定直流旋转电机进行通电时,
根据由上述非特定相的电流传感器检测出的电流值通过基尔霍夫定律计算在上述特定相流过的电流值作为估计电流值,并且根据上述估计电流值、和由上述特定相的电流传感器检测出的电流值,计算在上述特定直流旋转电机流过的电流。
11.根据权利要求10所述的旋转电机控制装置,其中,
上述电流传感器设置在上述多相电力转换器的各相的低电位侧的开关元件与上述低电位线之间。
12.根据权利要求1~11中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部进行上述多相电力转换器或上述多相旋转电机的异常检测,在上述直流旋转电机的驱动时和非驱动时,切换上述异常检测时的故障安全阈值。
13.根据权利要求1~12中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
对上述多相电力转换器以及上述直流旋转电机用开关共用地设置负方向的电源继电器(P1R),该负方向的电源继电器(P1R)在上述电源的电极以与正常方向相反的方向连接时能够切断从上述电源的通电。
14.根据权利要求13所述的旋转电机控制装置,其中,
还对上述多相电力转换器以及上述直流旋转电机用开关共用地设置正方向的电源继电器(P1r),该正方向的电源继电器(P1r)在上述电源的电极以正常方向连接时能够切断从上述电源的通电。
15.根据权利要求1~12中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
对上述多相电力转换器以及上述直流旋转电机用开关分立地设置能够切断从上述电源的通电的电源继电器(P1r、P1R、Pdr、PdR),
上述直流旋转电机用开关侧的上述电源继电器的电流容量比上述多相电力转换器侧的上述电源继电器的电流容量小。
16.根据权利要求1~15中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
对上述多相电力转换器以及上述直流旋转电机用开关共用地设置作为噪声滤波器发挥作用的防噪元件(L1、C1)。
17.根据权利要求1~15中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
对上述多相电力转换器以及上述直流旋转电机用开关分立地设置作为噪声滤波器发挥作用的防噪元件(L1、C1、Ld、Cd)。
18.根据权利要求1~17中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述多相旋转电机是同轴地设置了两组三相绕组的三相双绕组旋转电机。
19.根据权利要求1~18中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,具备与分立的电源(Bt1、Bt2)连接的多个上述多相电力转换器。
20.根据权利要求1~19中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述控制部在对上述直流旋转电机进行通电,并且不对上述多相旋转电机进行通电的情况下,
接通连接了通电的上述直流旋转电机的相的高电位侧的上述逆变器开关元件,断开低电位侧的上述逆变器开关元件,并且,
断开高电位侧的上述直流旋转电机用开关,并接通低电位侧的上述直流旋转电机用开关,或者使与上述第二端子连接的低电位侧以及高电位侧的上述直流旋转电机用开关以上述第二端子的电压比上述第一端子的电压低的方式进行开关动作,
或者,
断开连接了通电的上述直流旋转电机的相的高电位侧的上述逆变器开关元件,接通低电位侧的上述逆变器开关元件,并且,
接通高电位侧的上述直流旋转电机用开关,并断开低电位侧的上述直流旋转电机用开关,或者使与上述第二端子连接的低电位侧以及高电位侧的上述直流旋转电机用开关以上述第二端子的电压比上述第一端子的电压高的方式进行开关动作,
或者,
使连接了通电的上述直流旋转电机的各相的上述逆变器开关元件以各相的端子电压成为相同的电压的方式进行开关动作,并且,
在向从上述直流旋转电机的上述第一端子朝向上述第二端子的正方向进行通电时,接通与上述第二端子连接的低电位侧的上述直流旋转电机用开关,或者使与上述第二端子连接的低电位侧以及高电位侧的上述直流旋转电机用开关以上述第二端子的电压比上述第一端子的电压低的方式进行开关动作,
在向从上述直流旋转电机的上述第二端子朝向上述第一端子的负方向进行通电时,接通与上述第二端子连接的高电位侧的上述直流旋转电机用开关,或者使与上述第二端子连接的低电位侧以及高电位侧的上述直流旋转电机用开关以上述第二端子的电压比上述第一端子的电压高的方式进行开关动作。
21.根据权利要求1~20中任意一项所述的旋转电机控制装置,其中,
上述多相旋转电机是电动助力转向系统(901)的转向操纵辅助转矩输出用的旋转电机,或者是线控转向系统(902)的反作用力转矩输出用的旋转电机。
22.根据权利要求21所述的旋转电机控制装置,其中,
上述直流旋转电机包含使方向盘位置可变的方向盘位置系统致动器(730、740)。
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