CN118077141A - 电动机控制装置及电动助力转向装置 - Google Patents

电动机控制装置及电动助力转向装置 Download PDF

Info

Publication number
CN118077141A
CN118077141A CN202180102674.0A CN202180102674A CN118077141A CN 118077141 A CN118077141 A CN 118077141A CN 202180102674 A CN202180102674 A CN 202180102674A CN 118077141 A CN118077141 A CN 118077141A
Authority
CN
China
Prior art keywords
overheat protection
motor
current
overheat
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180102674.0A
Other languages
English (en)
Inventor
后藤崇
岩见英司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN118077141A publication Critical patent/CN118077141A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046—Controlling the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60—Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0403—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box
    • B62D5/0406—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by constructional features, e.g. common housing for motor and gear box including housing for electronic control unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0496—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures by using a temperature sensor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

本发明的电动机控制装置包括：辅助转矩电流运算部(25a)，其求出要提供给电动机的电流；以及过热保护限制电流运算部(25b)，其使用考虑到提供给电动机的电流所流过的路径中配置的多个部件中的一个部件的发热对氛围温度带来的影响、以及多个部件中的其它部件的发热对氛围温度带来的影响而规定的、且表示电流的大小与过热保护系数的关系的过热保护特性，来求出由辅助转矩电流运算部求出的电流流过时的过热保护系数，并使用所求出的过热保护系数来求出实际提供给电动机的电流。

Description

电动机控制装置及电动助力转向装置
技术领域
本公开涉及电动机控制装置及电动助力转向装置。
背景技术
电动助力转向装置具有对转向产生转向辅助转矩的电动机和控制该电动机的电动机控制装置，对汽车等车辆的转向机构附加转向辅助力。这种电动助力转向装置因流过电动机控制装置和电动机的电流而发热，因此需要热对策。
现有的电动助力转向装置中，根据设置于电动机控制装置的温度检测单元(例如，温度热敏电阻)的检测值，来进行流过电动机控制装置的电流的电流限制，从而进行电动机控制装置的热对策。此外，这种现有的电动助力转向装置的详细内容例如参照以下的专利文献1、2。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4064600号公报
专利文献2：日本专利第3605349号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
此外，现有的电动助力转向装置中，如上述那样，将设置于电动机控制装置的温度检测单元的检测值作为氛围温度来处理，从而进行热对策。然而，设置于电动机控制装置的温度检测单元并不一定接近需要进行热对策的部位，因此，温度检测单元的检测值与实际的氛围温度有时发生偏离。
因此，现有的电动机控制装置过于优先安全方面，存在过度限制流过电动机的电流的倾向。具体而言，现有的电动机控制装置存在如下问题：若大电流流过电动机，则会提前限制电流，之后也会继续进行电流限制，因此导致转向辅助力的降低。
本公开鉴于上述情况而完成，其目的在于提供一种电动机控制装置和电动助力转向装置，能防止转向辅助力的降低，并进行更适合的热对策。
用于解决技术问题的技术手段
为了解决上述问题，本公开的一个方式所涉及的电动机控制装置包括：第1运算部，该第1运算部求出要提供给电动机的电流；以及第2运算部，该第2运算部使用考虑到提供给所述电动机的电流所流过的路径中配置的多个部件中的一个部件的发热对氛围温度带来的影响、以及多个所述部件中的其它部件的发热对所述氛围温度带来的影响而规定的、且表示电流的大小与过热保护系数的关系的过热保护特性，来求出由所述第1运算部求出的电流流过时的过热保护系数，并使用所求出的所述过热保护系数来求出实际提供给所述电动机的电流。
此外，本公开的一个方式所涉及的电动助力转向装置包括：检测转向器的转向转矩的转矩传感器；对所述转向器产生转向辅助转矩的所述电动机；以及根据所述转矩传感器检测出的所述转向转矩来控制所述电动机的驱动的所述电动机控制装置。
发明效果
根据本公开，能防止转向辅助力的降低，并进行更适合的热对策。
附图说明
图1是示出实施方式1所涉及的电动助力转向装置的整体结构的框图。
图2是示出实施方式1中的CPU进行的过热保护所涉及的结构的框图。
图3A是示出实施方式1中的驱动元件(MOSFET)的过热保护特性的一个示例的图。
图3B是示出实施方式1中的电容器的过热保护特性的一个示例的图。
图3C是示出实施方式1中的扼流线圈的过热保护特性的一个示例的图。
图4A是示出实施方式2中的驱动元件(MOSFET)的过热保护特性的一个示例的图。
图4B是示出实施方式2中的电容器的过热保护特性的一个示例的图。
图4C是示出实施方式2中的扼流线圈的过热保护特性的一个示例的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本公开的实施方式所涉及的电动机控制装置及电动助力转向装置进行详细说明。
[实施方式1]
＜电动助力转向装置＞
图1是示出实施方式1所涉及的电动助力转向装置的整体结构的框图。如图1所示，本实施方式的电动助力转向装置1包括转矩传感器11、车速传感器12、电动机13和控制单元14(电动机控制装置)，对汽车等车辆的转向机构附加转向辅助力。
转矩传感器11配置在车辆的转向器(方向盘)附近，检测驾驶员的转向转矩。车速传感器12检测车辆的速度。电动机13搭载在车辆的转向柱或齿条轴上，在控制装置14的控制下，对转向器产生转向辅助转矩。此外，作为电动机13，例如，能采用具有U相线圈13u、V相线圈13v、W相线圈13w的三相无刷电动机。
控制单元14根据转矩传感器11和车速传感器12的检测结果来控制提供给电动机13的电流，从而控制附加到车辆的转向结构的转向辅助力。此外，针对电动机13的电流的供给源是车辆的电池BT。控制单元14包括扼流线圈21、电源继电器22、驱动部23、继电器24、CPU(中央处理装置)25和散热器26。此外，以下为了与电源继电器22进行区分，将继电器24称为“电动机继电器24”。
扼流线圈21设置在电池BT与电源继电器22之间以去除噪声。电源继电器22设置在扼流线圈21与驱动部23之间，在CPU25的控制下成为开状态或闭状态。为了在例如在产生了异常的情况下切断从电池BT提供给电动机13的电流而设置了电源继电器22。
驱动部23设置在电源继电器22与电动机13之间，在CPU25的控制下，从电池BT所提供的直流电流生成提供给电动机13的交流电流来驱动电动机13。驱动部23包括正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13、负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23、平滑电容器C1、C2、C3以及分流电阻Ru、Rv、Rw。
正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13经由电源继电器22和扼流线圈21连接到电池BT的正极。负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23分别连接到正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13，并且分别经由分流电阻Ru、Rv、Rw连接到电池BT的负极。
这里，由正极侧的驱动元件Q11、负极侧的驱动元件Q21和分流电阻Ru形成U相的串联电路。该U相的串联电路中，正极侧的驱动元件Q11和负极侧的驱动元件Q21的连接点连接到电动机13的U相线圈13u和W相线圈13w的连接点。
此外，由正极侧的驱动元件Q12、负极侧的驱动元件Q22和分流电阻Rv形成V相的串联电路。该V相的串联电路中，正极侧的驱动元件Q12和负极侧的驱动元件Q22的连接点连接到电动机13的U相线圈13u和V相线圈13v的连接点。
此外，由正极侧的驱动元件Q13、负极侧的驱动元件Q23和分流电阻Rw形成W相的串联电路。该W相的串联电路中，正极侧的驱动元件Q13和负极侧的驱动元件Q23的连接点经由电动机继电器24连接到电动机13的V相线圈13v和W相线圈13w的连接点。
作为正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13和负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23，例如，可以使用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等半导体开关元件。从CPU25输出的控制信号CS被提供给正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13的栅极端子和负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23的栅极端子。此外，为了过热保护，正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13和负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23安装于散热器26。
正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13和负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23通过从CPU25输出的控制信号CS成为导通状态或关断状态。由此，驱动部23根据从电池BT提供的直流电流，来生成提供给电动机13的交流电流。
平滑电容器C1～C3分别对应于U相的串联电路、V相的串联电路和W相的串联电路而设置。平滑电容器C1～C3分别并联连接到U相的串联电路、V相的串联电路和W相的串联电路，分别对U相的串联电路、V相的串联电路和W相的串联电路的两端电压进行平滑化。此外，图1所示的示例中，图示出具备与U相的串联电路、V相的串联电路和W相的串联电路对应的3个平滑电容器C1～C3的结构，但也可以构成为仅具备对U相的串联电路、V相的串联电路和W相的串联电路共用的1个平滑电容器的结构。
分流电阻Ru检测流过电动机13的U相线圈13u的电流Iu。分流电阻Rv检测流过电动机13的V相线圈13v的电流Iv。分流电阻Rw检测流过电动机13的W相线圈13w的电流Iw。分流电阻Ru、Rv、Rw检测出的电流Iu、Iv、Iw作为检测信号DS被输入到CPU25。
电动机继电器24设置在正极侧的驱动元件Q13和负极侧的驱动元件Q23的连接点与电动机13的V相线圈13v和W相线圈13w的连接点之间，在CPU25的控制下成为开状态或闭状态。例如，为了在仅W相发生异常的情况下切断W相的电路而设置电动机继电器24。此外，本实施方式中，为了简化说明，例举出具有切断W相的电路的电动机继电器24的情况，但也可以在其它相(U相、W相)设置电动机继电器24。
CPU25基于转矩传感器11检测出的转向转矩、车速传感器12检测出的车速以及分流电阻Ru、Rv、Rw检测出的电流Iu、Iv、Iw(检测信号DS)来控制提供给电动机13的电流。具体而言，CPU25基于转矩传感器11检测出的转向转矩和车速传感器12检测出的车速来求出要提供给电动机13的电流，以使所需的转向辅助转矩产生。
另一方面，CPU25根据分流电阻Ru、Rv、Rw检测出的电流Iu、Iv、Iw(检测信号DS)与求出的上述电流之间的偏差来计算最终电流输出。然后，CPU25将计算出的最终电流输出转换为电压，并输出用于控制设置于驱动部23的正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13和负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23的控制信号CS。由此，CPU25进行基于电流的所谓反馈控制。
此外，在异常发生的情况下，CPU25进行将电源继电器22设为开状态、并切断从电池BT提供给电动机13的电流的控制。或者，在仅W相发生异常的情况下，CPU25进行将电动机继电器24设为开状态、并切断W相的电路的控制。
除了以上控制以外，CPU25进行电动机13和控制单元14所设置的部件中、提供给电动机13的电流所流过的路径中所配置的部件的过热保护。这里，要进行过热保护的部件例如可举出控制单元14的扼流线圈21、电源继电器22、正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13、负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23、平滑电容器C1、C2、C3、电动机继电器24以及电动机13的U相线圈13u、V相线圈13v、W相线圈13w。
此外，作为图1中未示出的要进行过热保护的部件，可举出电动机13所内置的永磁体、布线、连接布线彼此的终端等。此外，控制单元14的分流电阻Ru、Rv、Rw由于其原材料和电阻值比上述部件更具有耐热性，因此这里忽略。同样地，布线、连接终端也忽略。
图2是示出实施方式1中的CPU进行的过热保护所涉及的结构的框图。此外，图2中，对于与图1所示的结构相同的结构标注相同的标号。如图2所示，CPU25包括辅助转矩电流运算部25a(第1运算部)、过热保护限制电流运算部25b(第2运算部)和电动机控制部25c，以作为过热保护所涉及的结构。
辅助转矩电流运算部25a使用转矩传感器11检测出的转向转矩，来求出为了使所需的转向辅助转矩产生而要提供给电动机13的电流。过热保护限制电流运算部25b基于辅助转矩电流运算部25a所求出的电流和温度热敏电阻27检测出的温度来进行要过热保护的部件的过热保护，并求出为了使转向辅助转矩产生而实际提供给电动机13的电流(限制电流)。
此外，温度热敏电阻27安装于散热器26，对散热器26的温度进行检测。这是由于要过热保护的部件接近或安装在散热器26上，散热器26的温度对要过热保护的部件的氛围温度带来的影响较大。此外，散热器26的热时间常数比要过热保护的部件的热时间常数要长，并且散热器26的热容量比要过热保护的部件的热容量要大，因此，散热器26的温度给氛围温度带来的影响变大。
具体而言，过热保护限制电流运算部25b保持预先对每个要过热保护的部件准备的过热保护特性，并使用该过热保护特性来求出实际提供给电动机13的电流(限制电流)。这里，上述过热保护特性是考虑到要过热保护的多个部件中的一个部件的发热对氛围温度带来的影响、以及要过热保护的多个部件中的其它部件的发热对所述氛围温度带来的影响而规定的，且表示电流的大小与过热保护系数的关系的特性。此外，过热保护系数等同于电流递减速度[A/s]。
过热保护限制电流运算部25b使用对要过热保护的部件所准备的过热保护特性，来求出在辅助转矩电流运算部25a所求出的电流流过的情况下的过热保护系数。然后，过热保护限制电流运算部25b使用所求出的过热保护系数来求出实际提供给电动机13的电流。
这里，过热保护限制电流运算部25b在要过热保护的部件存在多个的情况下，对于这些部件的每一个，求出在辅助转矩电流运算部25a所求出的电流流过的情况下的过热保护系数。然后，使用所求出的过热保护系数中的最大的一个来求出实际提供给电动机13的电流。这样做是为了确保对于所有要过热保护的部件其温度不超过额定(上限)温度。
电动机控制部25c基于过热保护限制电流运算部25b求出的电流，生成用于控制设置于驱动部23的正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13和负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23的控制信号CS。具体而言，电动机控制部25c根据过热保护限制电流运算部25b求出的电流、与分流电阻Ru、Rv、Rw检测出的电流Iu、Iv、Iw(检测信号DS)的偏差来计算最终电流输出。然后，电动机控制部25将计算出的最终电流输出转换为电压，并输出用于控制设置于驱动部23的正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13和负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23的控制信号CS。
<过热保护特性>
接着，对为上述要过热保护的每个部件准备的过热保护特性进行说明。一般而言，在进行部件的过热保护的情况下，需要使该部件的温度不超过该部件的额定(上限)温度。这里，用于针对部件的电流的过热保护的特性取决于通电时部件的温度上升特性。
一般而言，开始发热的部件在t小时后的温度上升值ΔT1[℃]用以下(1)式来表示。然而，在以下(1)式中，RW1是部件的热阻[℃/W]，W1是部件的发热量[W]，τ1是时间常数[s]。
[数学式1]
这里，部件的发热量W1使用部件的电阻R1[Ω]和流过部件的电流I1[A]通过以下(2)式来表示。
[数学式2]
W1＝R1·I12…(2)
若将上述(2)式代入上述(1)式，则得到以下(3)式。其中，在以下(3)式中，K1＝RW1×R1。
[数学式3]
这里，若部件的周围温度(氛围温度)不根据初始的周边温度Ti[℃]而变化，则部件的温度T1用以下(4)式来表示。
[数学式4]
T1＝ΔT1+Ti(4)
然而，实际上，部件的氛围温度也根据来自其它部件的散热而变化，因此，实际的部件的温度T1用以下(5)式来表示。
[数学式5]
其中，在上述(5)式中，I2是流过其它部件的电流[A]，K2是部件周围的热阻[℃/W]，τ2是部件周围的时间常数[s]。例如，如果部件的周围是空气，则K2是空气的热阻，τ2是空气的时间常数。与此相对，如果部件的周围配置有散热器26，则K2是散热器的热阻，τ2是散热器的时间常数。也就是说，上述(5)式的右边第1项表示部件的自发热所引起的温度上升，右边第2项表示其它部件的发热所产生的氛围温度的上升所引起的部件的温度上升。
这里，为了便于理解，举出具体示例来说明部件的温度上升。当前，着眼于图1所示的驱动部23的驱动元件(驱动元件Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23)中、构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q21)。
驱动元件Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23安装于散热器26。因此，散热器26的温度(氛围温度)不仅受到构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q21)的影响，还受到构成V相和W相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q12、Q13、Q22、Q23)的影响。
当前，设为驱动元件Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23均为同一规格，从驱动元件Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23向散热器26散热时的热阻也相同。此外，设为散热器26的热量分布均匀。于是，构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q21)的温度Tfet_u能用以下(6)式来表示。
[数学式6]
其中，上述(6)式中，Iu是在构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q21)中流动的电流。Iv是在构成V相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q12、Q22)中流动的电流。Iw是在构成W相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q13、Q23)中流动的电流。
上述(6)式的右边第1项示出构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q21)的自发热所引起的温度上升。右边第2项示出构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q21)的发热所引起的散热器26的温度上升。右边第3项示出构成V相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q12、Q22)的发热所引起的散热器26的温度上升。右边第4项示出构成W相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q13、Q23)的发热所引起的散热器26的温度上升。
当总结上述(6)式的右边第2～4项时，用以下(7)式来表示。
[数学式7]
并且，上述(7)式能用以下(8)式或(9)式来表示。
[数学式8]
[数学式9]
此外，上述(8)式中的Im是以下(10)式所示的电动机电流。此外，上述(9)式中的Km是常数。
[数学式10]
上述(8)式和(9)式的右边第1项示出构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q21)的自发热所引起的温度上升。右边第2项示出驱动元件Q11、Q21、Q13、Q21、Q22、Q23的发热所引起的散热器26的温度上升。
这里，散热器26的热容量大于驱动元件Q11、Q21、Q13、Q21、Q22、Q23，时间常数也长，因此，τ1＜τ2。此外，构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q21)的温度上升分为构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q12)的自发热所引起的温度上升、以及散热器26的温度上升。散热器26的温度上升取决于驱动元件Q11、Q21、Q13、Q21、Q22、Q23的所有发热，因此，K1＜K2×Km。
因此，在构成U相的串联电路的驱动元件(驱动元件Q11、Q21)中流过的电流Iu较大的情况下，驱动元件(驱动元件Q11、Q21)的温度Tfet_u呈现出自发热引起的温度上升((9)式的右边第1项)占主导的倾向。反之，在电流Iu较小的情况下，驱动元件(驱动元件Q11、Q21)的温度Tfet_u呈现出氛围温度(散热器26的温度)((9)式的右边第2项)占主导的倾向。
以下，对要过热保护的各部件的过热保护特性进行说明。具体而言，以下，依次考察驱动元件(MOSFET)、电动机线圈(U相线圈13u、V相线圈13v、W相线圈13w)、电源继电器22和电动机继电器24、电容器(平滑电容器C1、C2、C3)、扼流线圈21、电动机13所使用的永磁体的过热保护特性。
《驱动元件的过热保护特性》
图3A是示出实施方式1中的驱动元件(MOSFET)的过热保护特性的一个示例的图。此外，图3A所示的曲线中，横轴取发热源电流(驱动元件中流过的电流)[A]，纵轴取过热保护系数L1[A/s]。图3A所示的驱动元件的过热保护特性31通过下述方式得到，即：使用上述(9)式来求出电流Iu流过时的驱动元件的温度Tfet_u的变化程度，并推定关于各发热源电流的过热保护系数L1以使得驱动元件的温度不超过额定(上限)温度。
图3A所示的驱动元件的过热保护特性31根据发热源电流的大小被划分为4个区域R11～R14。区域R11是发热源电流极少的区域(0～A1)。该区域R11中，随着发热源电流变少，过热保护系数L1线性增加。例如，发热源电流为0时的过热保护系数L1为N1，发热源电流为A1时的过热保护系数L1为N0。区域R12是发热源电流处于中间的区域(A1～B1)。该区域R12中，驱动元件的发热和散热器26等的发热处于平衡，因此，过热保护系数L1为恒定(N0)。
区域R13是发热源电流较大的区域(B1～C)。该区域R13中，过热保护系数L1根据发热源电流的变化而逐渐递减。区域R14是发热源电流极大的区域(大于C)。该区域R14中，过热保护系数L1根据发热源电流的变化而骤然递减。此外，区域R13是氛围温度(散热器26的温度)((9)式的右边第2项)占主导的区域，区域R14是驱动元件的自发热引起的温度上升((9)式的右边第1项)占主导的区域。这些区域R13、R14是需要驱动元件的过热保护的区域。
这里，在流过驱动元件的电流在B1以下的情况下，不需要驱动元件的过热保护。因此，在由CPU25的辅助转矩电流运算部25a求出的电流在上述B1以下的情况下，过热保护限制电流运算部25b将由辅助转矩电流运算部25a求出的电流设为实际提供给电动机13的电流。
与此相对，在流过驱动元件的电流大于B1的情况下，需要驱动元件的过热保护。因此，在由CPU25的辅助转矩电流运算部25a求出的电流比上述B1要大的情况下，过热保护限制电流运算部25b使用图3A所示的过热保护特性31，求出与由辅助转矩电流运算部25a求出的电流相对应的过热保护系数L1。
若设为由辅助转矩电流运算部25a求出的电流是图3A中的D，则过热保护限制电流运算部25b求出N11以作为过热保护系数L1。然后，过热保护限制电流运算部25b通过使由辅助转矩电流计算部25a求出的电流在1秒间每次减少N11安培来进行电流限制。
例如，考虑图3A中的B1为20[A]、D为50[A]、N11为3[A/s]的情况。该情况下，过热保护限制电流运算部25b以1秒间3[A]的比例使由辅助转矩电流运算部25a求出的电流(50[A])减少。于是，10秒后到达20[A](图3A中的B1)，所以过热保护限制电流运算部25b暂时停止电流限制。
此外，为了在驾驶员结束方向盘操作的情况下，考虑到散热性使电流限制值恢复到初始值，从而设置区域R11中的过热保护特性31的特性(过热保护系数L1随着发热源电流减少而线性增加的特性)。此外，电流限制值的初始值例如设定为辅助所需的电流量的最大值(额定电流)的1.5倍的值。
《电动机线圈的过热保护特性》
接着，考察电动机线圈(U相线圈13u、V相线圈13v、W相线圈13w)的过热保护特性。关于电动机线圈的温度，在流过的电流较大的情况下电动机线圈自身的发热占主导，在流过的电流较小的情况下氛围温度占主导。因此，电动机线圈的过热保护特性与图3A所示的驱动元件的过热保护特性31相同。其中，电动机线圈的过热保护特性的各值(A1、B1、C、N1)和递减曲线与驱动元件中的不同。
《电源继电器和电动机继电器的过热保护特性》
接着，考察电源继电器22、电动机继电器24的过热保护特性。如果这些继电器是具有机械的开关机构的构造，则开关机构中几乎不产生电位差，因此过热保护可以忽略。然而，如果是使用了FET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等的电子继电器，则能使用与图3A所示的驱动元件的过热保护特性31相同的特性。
《电容器的过热保护特性》
图3B是示出实施方式1中的电容器的过热保护特性的一个示例的图。此外，图3B所示的曲线中，横轴取发热源电流(电容器中流过的电流)[A]，纵轴取过热保护系数L2[A/s]。图3B所示的电容器(平滑电容器C1、C2、C3)的过热保护特性32根据发热源电流的大小被划分为3个区域R21～R23。区域R21是发热源电流极少的区域(0～A2)，区域R22是发热源电流位于中间的区域(A2～B2)，区域R23是发热源电流较大的区域(大于B2)。
为了去除驱动元件Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的开关元件所产生的纹波，平滑电容器C1、C2、C3配置在驱动元件Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的附近。因此，平滑电容器C1、C2、C3的温度中，驱动元件Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23的温度和散热器26的温度占主导，特别是与散热器26的温度相当。
由此，平滑电容器C1、C2、C3的温度中，无论流过的电流的大小如何，氛围温度((5)式的第2项)占主导，平滑电容器C1、C2、C3的过热保护特性成为图3B所示的过热保护特性32。这里，区域R23中的过热保护特性32用1根二阶曲线来表示。此外，发热源电流可以利用同一相内的电流(流过驱动元件的电流)。
《扼流线圈的过热保护特性》
图3C是示出实施方式1中的扼流线圈的过热保护特性的一个示例的图。此外，图3C所示的曲线中，横轴取发热源电流(扼流线圈中流过的电流)[A]，纵轴取过热保护系数L3[A/s]。图3C所示的扼流线圈21的过热保护特性33根据发热源电流的大小被划分为3个区域R31～R33。区域R31是发热源电流极少的区域(0～A3)，区域R32是发热源电流位于中间的区域(A3～B3)，区域R33是发热源电流较大的区域(大于B3)。
扼流线圈21的温度虽然不是平滑电容器C1、C2、C3那样的程度，但散热器26的温度占主导。因此，图3C所示的扼流线圈21的过热保护特性33与图3B所示的过热保护特性32相同。这里，如果是扼流线圈21配置在远离驱动元件和电动机线圈的位置的情况，则扼流线圈21的温度取决于流过下游各部件的所有电流，而非流过扼流线圈本身的电流。或者，取决于由从CPU25输出的控制信号CS控制的相电流。
《电动机所使用的永磁体的过热保护特性》
接着，考察电动机13所使用的永磁体(图示省略)的过热保护特性。永磁体没有自发热，因此，永磁体的温度由氛围温度来决定。此外，流过电动机13的电流与扼流线圈21同样地取决于相电流。因此，电动机13所使用的永磁体的过热保护特性与图3C所示的过热保护特性33相同。
其中，电动机13所使用的永磁体的过热保护特性中的各值(A3、B3、N2)和二阶曲线可以与扼流线圈21中的不同。永磁体配置在发热较多的电动机线圈的附近，因此，根据情况不同有可能取决于各相电流。此外，在温度均匀分布在电动机13整体上的情况下，也有可能取决于电动机13中所流过的所有电流。因此，作为电动机13所使用的永磁体的过热保护特性，也能保有取决于各相电流和取决于所有电流的2种过热保护特性。
如上所述，本实施方式中，辅助转矩电流运算部25a求出要提供给电动机13的电流，以使所需的转向辅助转矩产生。然后，过热保护限制电流运算部25b使用预先对要过热保护的每个部件准备的过热保护特性，来求出在由辅助转矩电流运算部25a求出的电流流过的情况下的过热保护系数，并限制流过电动机13的电流。这里，上述过热保护特性是考虑到要过热保护的多个部件中的一个部件的发热对氛围温度带来的影响、以及要过热保护的多个部件中的其它部件的发热对所述氛围温度带来的影响而规定的，且表示电流的大小与过热保护系数的关系的特性。
由此，本实施方式中，使用考虑实际的氛围温度或推定为接近实际的氛围温度的氛围温度而规定的过热保护特性来求出过热保护系数，并限制流过电动机13的电流。因此，本实施方式中，能防止转向辅助力的降低，并进行更适合的热对策。
此外，本实施方式中，过热保护限制电流运算部25b在要过热保护的部件存在多个的情况下，对于这些部件的每一个，求出在由辅助转矩电流运算部25a所求出的电流流过的情况下的过热保护系数。然后，使用所求出的过热保护系数中的最大的一个来求出实际提供给电动机13的电流。由此，可实现控制的连续性，能有效地附加转向力辅助。
[实施方式2]
本实施方式所涉及的电动助力转向装置的结构大致与图1所示的电动助力转向装置1的结构相同。然而，本实施方式中，与实施方式1的不同点在于，根据电动机13的旋转状况准备了多种过热保护限制电流运算部25b中使用的过热保护特性。
具体而言，在本实施方式中，过热保护限制电流运算部25b保持电动机13停止时的过热保护特性(第1过热保护特性)和电动机13旋转时的过热保护特性(第2过热保护特性)。然后，过热保护限制电流运算部25b根据电动机13是否停止来使用前者的过热保护特性或后者的过热保护特性，并求出由辅助转矩电流运算部25a求出的电流流过时的过热保护系数。
实施方式1中所说明的(9)式是假设为电动机13在某个角度停止的情况下的式。在电动机13停止的情况下，电流集中在停止的相上流过。与此相对，在电动机13旋转的情况下，电流不集中在1相上，而是均匀地流过各相。
因此，根据电动机13是停止还是旋转，需要将上述(9)式的右边第2项的常数Km替换为以下的常数Km1、Km2。
·电动机13停止的情况下
Km1＝(1/√2)
·电动机13旋转的情况下
Km2＝(1/√2)＊(2/π)
图4A是示出实施方式2中的驱动元件(MOSFET)的过热保护特性的一个示例的图。此外，图4A所示的曲线中，与图3A所示的曲线同样地，横轴取发热源电流(驱动元件中流过的电流)[A]，纵轴取过热保护系数L1[A/s]。图4A所示的过热保护特性31a是电动机13旋转时的驱动元件的过热保护特性，过热保护特性31是电动机13停止时的驱动元件的过热保护特性。此外，图4A所示的过热保护特性31与图3A所示的过热保护特性31相同。
如图4A所示，可知电动机13旋转时的驱动元件的过热保护特性31a表示比电动机13停止时的驱动元件的过热保护特性31更缓慢的变化。这是由于驱动元件的温度上升较少。也就是说，在电动机13旋转的情况下，与电动机13停止的情况相比，例如，即使驱动元件(例如，驱动元件Q11、Q21)的自发热引起的温度上升大致相同，在有助于氛围温度上升的其它驱动元件(例如，驱动元件Q12、Q13、Q22、Q23)中流过的电流也变少，因此，驱动元件(例如，驱动元件Q11、Q21)的温度上升变少。
此外，图4A所示的示例中，区域R12的上限值(区域R13的下限值)从B1变化为Ba。此外，区域R13的上限值(区域R14的下限值)从C变化为Ca。
图4B是示出实施方式2中的电容器的过热保护特性的一个示例的图。此外，图4B所示的曲线中，与图3B所示的曲线同样地，横轴取发热源电流(电容器中流过的电流)[A]，纵轴取过热保护系数L2[A/s]。图4B所示的过热保护特性32a是电动机13旋转时的电容器的过热保护特性，过热保护特性32是电动机13停止时的电容器的过热保护特性。此外，图4B所示的过热保护特性32与图3B所示的过热保护特性32相同。
如图4B所示，可知电动机13旋转时的电容器的过热保护特性32a表示比电动机13停止时的电容器的过热保护特性32更缓慢的变化。这里，基于与使用图4A说明的理由相同的理由。此外，图4B所示的示例中，区域R22的上限值(区域R23的下限值)从B2变化为Bb。
图4C是示出实施方式2中的扼流线圈的过热保护特性的一个示例的图。此外，图4C所示的曲线中，与图3C所示的曲线同样地，横轴取发热源电流(扼流线圈中流过的电流)[A]，纵轴取过热保护系数L3[A/s]。图4C所示的过热保护特性33a是电动机13旋转时的扼流线圈的过热保护特性，过热保护特性33是电动机13停止时的扼流线圈的过热保护特性。此外，图4C所示的过热保护特性33与图3C所示的过热保护特性33相同。
如图4C所示，可知电动机13旋转时的扼流线圈的过热保护特性33a表示比电动机13停止时的扼流线圈的过热保护特性33更缓慢的变化。这里，基于与使用图4A说明的理由相同的理由。此外，图4C所示的示例中，区域R32的上限值(区域R33的下限值)从B3变化为Bc。
这里，像扼流线圈21、电容器(平滑电容器C1～C3)、永磁体那样，对于自发热较少的部件，在存在自发热较多的部件的热影响时，可以使用图4B中所示的电动机13旋转时的过热保护特性32a。与此相对，在自发热较多的部件的热影响较少的情况下，不需要区分电动机13旋转的情况和电动机13停止的情况，因此，根据装置中的部件的配置、热分散状况来决定热保护特性即可。
如上所述，本实施方式中，对过热保护限制电流运算部25b准备了电动机13停止时的过热保护特性和电动机13旋转时的过热保护特性。然后，根据电动机13是否停止来使用前者的过热保护特性或后者的过热保护特性，并求出由辅助转矩电流运算部25a求出的电流流过时的过热保护系数。由此，能实施比实施方式1更为细致的过热保护对策，能更恰当地设定过热保护。
以上，对实施方式进行了说明，但本公开不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内能自由进行变更。例如，上述实施方式中，用数学式来表示要过热保护的部件的过热保护特性，但也可以作为映射或表格保存在CPU25中来使用。
此外，上述实施方式中，以电动机13为三相无刷电动机的情况为例进行了说明，但电动机13不限于三相无刷电动机。例如，可以是带刷电动机，也可以是四相以上的电动机。
此外，上述实施方式中，作为配置在提供给电动机13的电流流过的路径上的要过热保护的部件，例如，可举出控制单元14的扼流线圈21、电源继电器22、正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13、负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23、平滑电容器C1、C2、C3、电动机继电器24以及电动机13的U相线圈13u、V相线圈13v、W相线圈13w。然而，要过热保护的部件也可以除此以外的部件。
此外，上述实施方式中，将安装有正极侧的驱动元件Q11、Q12、Q13和负极侧的驱动元件Q21、Q22、Q23的散热器26的温度设为氛围温度。然而，也可以将散热器26的温度以外的温度设为氛围温度。例如，在要过热保护的部件收纳在壳体中的情况下，可以将壳体的温度设为氛围温度。或者，在要过热保护的部件搭载于基板情况下，可以将基板的温度设为氛围温度。
此外，上述实施方式中，说明了对电动助力转向装置1所设置的部件进行过热保护的示例。然而，本公开不限于电动助力转向装置1中所设置的部件的过热保护，在需要对提供给电动机的电流流过的路径中所配置的部件进行过热保护的情况下也能应用。
此外，上述作为电动机控制装置的控制单元14及电动助力转向装置1所具备的各结构在内部具有计算机系统。然后，用于实现上述控制单元14及电动助力转向装置1所具备的各结构的功能的程序可以记录在计算机可读记录介质中，并且通过将记录在该记录介质中的程序读入计算机系统并执行该程序来进行上述控制单元14及电动助力转向装置1所具备的各结构中的处理。这里，将“记录在记录介质中的程序读入计算机系统并执行”包含在计算机系统中安装程序。这里所说的“计算机系统”包含OS以及周边设备等硬件。
另外，“计算机系统”可以包含经由包含因特网或WAN、LAN、专用线路等通信线路的网络而连接的多个计算机装置。另外，“计算机可读记录介质”是指软盘、磁光盘、ROM、CD-ROM等便携式介质以及在计算机系统中内置的硬盘等存储装置。由此，存储有程序的记录介质也可以是CD-ROM等非暂时性记录介质。
另外，记录介质还包含设置在可以从分发服务器访问以分发该程序的内部或外部的记录介质。可以是在将程序分割为多个，在不同的定时下载程序之后，在控制单元14及电动助力转向装置1所具备的各个结构中合并的结构、并且用于分发各个分割后的程序的分发服务器可以是不同的。此外，所谓“计算机可读记录介质”是指通过网络发送程序时的服务器或客户机，也包含像计算机系统内部的易失性存储器(RAM)那样，将程序保持一定时间的介质。另外，上述程序也可以是用于实现上述功能的一部分的程序。此外，也可以是能够通过与计算机系统中已经记录的程序的组合来实现上述功能的所谓差分文件(差分程序)。
标号说明
1 电动助力转向装置
11 转矩传感器
13 电动机
13u U相线圈
13v V相线圈
13w W相线圈
14 控制单元
21 扼流线圈
22 电源继电器
24 电动机继电器
25a 辅助转矩电流运算部
25b 过热保护限制电流运算部
31～33 过热保护特性
31a～33a 过热保护特性
C1～C3 平滑电容器
Q11～Q13 驱动元件
Q21～Q23 驱动元件。

Claims (8)

1.一种电动机控制装置，其特征在于，包括：
第1运算部，该第1运算部求出要提供给电动机的电流；以及
第2运算部，该第2运算部使用考虑到提供给所述电动机的电流所流过的路径中配置的多个部件中的一个部件的发热对氛围温度带来的影响、以及多个所述部件中的其它部件的发热对所述氛围温度带来的影响而规定的、且表示电流的大小与过热保护系数的关系的过热保护特性，来求出由所述第1运算部求出的电流流过时的过热保护系数，并使用所求出的所述过热保护系数来求出实际提供给所述电动机的电流。
2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述第2运算部对多个所述部件的每一个保持所述过热保护特性，对每个所述部件求出由所述第1运算部求出的电流流过时的所述过热保护系数，并使用所求出的所述过热保护系数中的最大的系数来求出实际提供给所述电动机的电流。
3.如权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，
多个所述部件中的至少1个安装于散热器，
所述氛围温度是所述散热器的温度。
4.如权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，
多个所述部件收纳于壳体，
所述氛围温度是所述壳体的温度。
5.如权利要求1或2所述的电动机控制装置，其特征在于，
多个所述部件搭载于基板，
所述氛围温度是所述基板的温度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述第2运算部保持有所述电动机停止时的所述过热保护特性即第1过热保护特性、以及
所述电动机旋转时的所述过热保护特性即第2过热保护特性，
根据所述电动机是否停止，使用所述第1过热保护特性或所述第2过热保护特性来求出由所述第1运算部求出的电流流过时的所述过热保护系数。
7.如权利要求1至6中任一项所述的电动机控制装置，其特征在于，
还具备驱动部，该驱动部将由所述第2运算部求出的电流提供给所述电动机，
多个所述部件中的一个是设置于所述驱动部的驱动元件。
8.一种电动助力转向装置，其特征在于，包括：
检测转向器的转向转矩的转矩传感器；
对所述转向器产生转向辅助转矩的所述电动机；以及
权利要求1至7中任一项所述的电动机控制装置，该电动机控制装置根据所述转矩传感器检测出的所述转向转矩来控制所述电动机的驱动。
CN202180102674.0A 2021-10-26 2021-10-26 电动机控制装置及电动助力转向装置 Pending CN118077141A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/039390 WO2023073792A1 (ja) 2021-10-26 2021-10-26 モータ制御装置及び電動パワーステアリング装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118077141A true CN118077141A (zh) 2024-05-24

Family

ID=86159216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180102674.0A Pending CN118077141A (zh) 2021-10-26 2021-10-26 电动机控制装置及电动助力转向装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JPWO2023073792A1 (zh)
CN (1) CN118077141A (zh)
WO (1) WO2023073792A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4064600B2 (ja) 2000-05-08 2008-03-19 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置
JP3605349B2 (ja) 2000-08-30 2004-12-22 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング装置の保護装置
JP5496307B2 (ja) * 2012-11-01 2014-05-21 三菱電機株式会社 電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法
JP7363516B2 (ja) * 2020-01-23 2023-10-18 日本精工株式会社 モータ制御装置、電動アクチュエータ製品及び電動パワーステアリング装置
JP6997236B2 (ja) * 2020-03-06 2022-01-17 本田技研工業株式会社 モータ制御装置
JP6995156B2 (ja) * 2020-03-19 2022-01-14 三菱電機株式会社 回転機制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023073792A1 (ja) 2023-05-04
JPWO2023073792A1 (zh) 2023-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5575205B2 (ja) 電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法
US10029727B2 (en) Rotating electric machine control device
JP6330219B2 (ja) モータ制御装置
US20240088811A1 (en) Rotary electric machine control apparatus
CN106936367B (zh) 电机控制装置
US10526010B2 (en) Electric power steering apparatus
US9954470B2 (en) Apparatus for controlling rotating electric machine and electrically-powered steering apparatus using the same
US10343712B2 (en) Electric power steering system
US10513290B2 (en) Electric power steering apparatus
JP6822205B2 (ja) 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
CN110506389B (zh) 马达驱动装置和电动助力转向装置
US10243489B2 (en) Rotary electric machine control apparatus and electric power steering apparatus using the same
CN118077141A (zh) 电动机控制装置及电动助力转向装置
JP5496307B2 (ja) 電動パワーステアリング制御装置および電動パワーステアリング制御方法
JP2007228704A (ja) モータ駆動装置
JP2016082780A (ja) モータ制御装置
JP6413440B2 (ja) モータ制御装置
US11063542B2 (en) Motor drive apparatus and electric power steering apparatus
JP6005451B2 (ja) 電圧制御回路
US20230327598A1 (en) Electronic control device
JP5022607B2 (ja) モータ
JP2021106450A (ja) モータ制御装置およびモータ制御方法
JP6031419B2 (ja) モータ制御装置
CN115149886A (zh) 电动机控制装置、电动助力转向系统及温度推定方法
JP2016103889A (ja) モータ制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination