DE112016003040T5

DE112016003040T5 - Antriebsvorrichtung für Dreiphasensynchronmotor

Info

Publication number: DE112016003040T5
Application number: DE112016003040.1T
Authority: DE
Inventors: Takafumi Hara; Toshiyuki Ajima; Shigehisa Aoyagi; Mitsuo Sasaki; Takumi Hisazumi
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2018-03-22
Also published as: CN107787549B; WO2017006719A1; JP2017017910A; US20180183366A1; CN107787549A; KR20180014075A; US10411621B2; JP6530654B2

Abstract

In der Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor ist es dann, wenn einer der zwei Drehpositionsdetektoren fehlerhaft ist, notwendig, den Drehpositionsdetektor zu identifizieren, der einen abweichenden Ausgang aufweist und sich im fehlerhaften Zustand befindet. Um dies durchzuführen, sind drei oder mehr Drehpositionsdetektoren erforderlich, was die Kosten der Drehpositionsdetektoren erhöht. Durch Vergleichen der Ausgänge von zwei Drehpositionsdetektoren (41, 42) wird eine Abweichung eines der zwei Detektoren detektiert. Der abweichende Detektor wird unter Verwendung von Drehpositionsschätzmitteln (2) identifiziert. Der Antrieb des Dreiphasensynchronmotors wird unter Verwendung des Ausgangs θ des richtig funktionierenden des ersten und des zweiten Drehpositionsdetektors gesteuert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor wie etwa eine elektrische Servolenkvorrichtung. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor, die einen Dreiphasensynchronmotor auf der Basis des Ausgangs einer Drehpositionsdetektionseinheit steuert, die die Position des Rotors des Dreiphasensynchronmotors detektiert.
Hintergrundgebiet
In diversen Gebieten einschließlich der Industrie, elektrischen Haushalteinrichtungen und Kraftfahrzeuge werden klein dimensionierte, hocheffiziente Dreiphasensynchronmotoren weit verbreitet verwendet. Im Allgemeinen wird in einem Dreiphasensynchronmotor die Drehposition des Rotors, der Magneten aufweist, durch ein Magnetdetektionselement wie etwa ein Hall-IC detektiert. Auf der Basis des Detektionsergebnisses werden die Ankerspulen auf der Statorseite aufeinanderfolgend erregt, um den Rotor zu drehen. Einige Motoren können durch einen sinusförmigen Strom unter Verwendung von genauen Drehpositionsdetektoren wie etwa Drehmeldern, Codiereinrichtungen und GMR-Sensoren angetrieben werden, wodurch die Schwingung oder das Rauschen einer Drehmomentwelligkeit verringert wird.
Wenn ein derartiger Drehpositionsdetektor jedoch fehlerhaft wird, hört der Dreiphasensynchronmotor auf, sich zu drehen. Dies gilt für Drehmelder, Codiereinrichtungen und GMR-Sensoren, die als Drehpositionsdetektoren verwendet werden. Weil ein Ausfall der Drehpositionsdetektoren im Fall der Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor wie etwa einer elektrischen Servolenkvorrichtung zu einer Fehlfunktion oder einem abweichenden Betrieb führt, ist der Ruf nach Verbesserungen laut geworden.
Die Erfindung, die im Patentdokument 1 offenbart ist, weist zusätzlich zu einem Drehpositionsdetektor Drehpositionsschätzmittel zum Schätzen der Drehposition des Rotors aus der Spannung und dem Strom des Dreiphasensynchronmotors, wenn der Drehpositionsdetektor fehlerhaft ist, auf. Der Ausgang des Drehpositionsschätzmittels wird anstelle des Ausgangs des Drehpositionsdetektors verwendet, wobei der Dreiphasensynchronmotor zum Zeitpunkt des Ausfalls des Drehpositionsdetektors stabil angetrieben wird.
Dokument des Standes der Technik
Patentdokument

Patentdokument 1: JP-2010-22196-A

Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Problemstellungen
Wenn zum Zeitpunkt des Ausfalls des Drehpositionsdetektors das Drehpositionsschätzmittel anstelle des Drehpositionsdetektors verwendet wird, wie in Patentdokument 1, kann der Antrieb des Dreiphasensynchronmotors fortgesetzt werden. Jedoch ergibt dies den Unterschied zwischen der tatsächlichen Rotorposition und der geschätzten Rotorposition, der das Ausgangsdrehmoment des Dreiphasensynchronmotors verringert. Somit würde ein alternatives Verfahren darin bestehen, zwei Drehpositionsdetektoren wie etwa Drehmelder, Codiereinrichtungen, GMR-Sensoren oder andere hochgenaue Drehpositionsdetektoren zu verwenden und den anderen zu verwenden, wenn einer der zwei Drehpositionsdetektoren fehlerhaft ist. Jedoch kann bei diesem Verfahren nicht bestimmt werden, welcher der zwei Drehpositionsdetektoren fehlerhaft ist. Das Bestimmen, welcher fehlerhaft ist, erfordert drei oder mehr Drehpositionsdetektoren, was zwangsläufig die Kosten erhöhen wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor zu schaffen, die die Zuverlässigkeit der Drehpositionsdetektoren des Dreiphasensynchronmotors verbessern kann, ohne deren Kosten zu erhöhen.
Mittel zum Lösen der Problemstellung
Die Erfindung schafft eine Antriebsvorrichtung zum Steuern eines Dreiphasensynchronmotors auf der Basis eines Signals von einem Drehpositionsdetektor, der eine Drehposition des Dreiphasensynchronmotors detektiert, wobei der Drehpositionsdetektor ein redundantes System ist, das einen ersten Drehpositionsdetektor und einen zweiten Drehpositionsdetektor enthält, wobei die Antriebsvorrichtung Drehpositionsschätzmittel zum Berechnen einer Drehposition unter Verwendung eines Steuerzustands, bei dem eine Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors im Bereich von 0 bis zu einer Nenndrehzahl liegt, enthält. Wenn eine Abweichung entweder des ersten Drehpositionsdetektors oder des zweiten Drehpositionsdetektors detektiert wird, wird auf der Basis einer Drehposition, die durch die Drehpositionsschätzmittel berechnet wird, entweder der erste Drehpositionsdetektor oder der zweite Drehpositionsdetektor als ein richtig funktionierender Drehpositionsdetektor identifiziert.
Wirkung der Erfindung
In einer Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Drehpositionsschätzmittel verwendet, um zu bestimmen, welcher ihrer zwei Drehpositionsdetektoren fehlerhaft ist. Indem dies so durchgeführt wird, kann der Dreiphasensynchronmotor betrieben werden, ohne dass sein Ausgangsdrehmoment aufgrund des Ausfalls eines der zwei Drehpositionsdetektoren verringert wird.
Andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden nach dem Lesen der folgenden Ausführungsformen ersichtlich werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das die Struktur einer Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor gemäß der Ausführungsform 1 der Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Ablaufplan, der den Prozess veranschaulicht, der durch das Detektionspositionsbestimmungsmittel 1 durchgeführt wird.
3 ist ein Blockdiagram, das das Drehpositionsschätzmittel 2 veranschaulicht, das die Verwendung eines Neutralpunktpotentials enthält.
4 ist ein Diagramm, das die Struktur einer Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor veranschaulicht, bei der ein Nebenschlussstromdetektor 36 zur Stromdetektion verwendet wird.
5 ist ein Diagramm, das die Struktur einer elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß der Ausführungsform 2 der Erfindung veranschaulicht.
6 ist ein Blockdiagramm, das die Struktur einer Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor gemäß der Ausführungsform 2 veranschaulicht.
7 ist ein Ablaufplan, der den Prozess veranschaulicht, der durch das Detektionspositionsauswahlmittel 9 durchgeführt wird.
Ausführungsformen der Erfindung
Nun wird eine Leistungsumsetzungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind gleiche Elemente durchgehend durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet, und eine doppelte Erklärung wird nicht gegeben.
(Ausführungsform 1)
Unter Bezugnahme zunächst auf 1 bis 4 wird eine Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor gemäß der Ausführungsform 1 der Erfindung beschrieben.
1 veranschaulicht die Struktur einer Antriebsvorrichtung 6 für einen Dreiphasensynchronmotor. Die Antriebsvorrichtung 6 für einen Dreiphasensynchronmotor wird verwendet, um einen Dreiphasensynchronmotor 4 anzutreiben. Die Antriebsvorrichtung 6 für einen Dreiphasensynchronmotor der vorliegenden Ausführungsform enthält Detektionspositionsbestimmungsmittel 1; Drehpositionsschätzmittel 2, einen Leistungsumsetzer 3 und den anzutreibenden Dreiphasensynchronmotor 4 und eine Steuereinheit 5.
Ein Merkmal der Antriebsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ist, dass das Drehpositionsschätzmittel 2 bestimmt, ob ein erster Drehpositionsdetektor 41 und ein zweiter Drehpositionsdetektor 42 fehlerhaft (abweichend) sind oder nicht, und das richtige Funktionieren eines der Drehpositionsdetektoren verwendet, um den Dreiphasensynchronmotor 4 anzutreiben.
Wie in 1 veranschaulicht ist, empfängt das Detektionspositionsbestimmungsmittel 1 den Ausgang θ1 des ersten Drehpositionsdetektors 41, den Ausgang θ2 des zweiten Drehpositionsdetektors 42 und den Ausgang θ3 des Drehpositionsschätzmittels 2, um eine Drehposition θ auszugeben.
2 ist ein Ablaufplan, der den Prozess veranschaulicht, der durch das Detektionspositionsbestimmungsmittel 1 durchgeführt wird. Das Detektionspositionsbestimmungsmittel 1 bestimmt zunächst, ob die Ausgänge θ1 und θ2 der zwei Drehpositionsdetektoren im Wesentlichen übereinstimmen oder nicht. Wenn sie im Wesentlichen übereinstimmen, wird der Ausgang θ1 verwendet. Es sei erwähnt, dass stattdessen θ2 verwendet werden kann, obwohl die vorliegende Ausführungsform ausgelegt ist, θ1 zu verwenden.
Wenn θ1 und θ2 voneinander verschieden sind, kann bestimmt werden, dass entweder der Drehpositionsdetektor 41 oder der Drehpositionsdetektor 42 fehlerhaft ist. Jedoch kann nicht bestimmt werden, welcher von Drehpositionsdetektor 41 oder Drehpositionsdetektor 42 fehlerhaft ist.
Somit wird der Ausgang θ3 des Drehpositionsschätzmittels 2 außerdem verwendet, um zu bestimmen, welcher richtig funktioniert. Um dies durchzuführen, wird zunächst bestimmt, ob θ1 und θ3 im Wesentlichen übereinstimmen. Wenn die Ausgänge im Wesentlichen übereinstimmen, wird bestimmt, dass der Drehpositionsdetektor, der den Wert θ1 ausgegeben hat, richtig funktioniert, und θ1 wird verwendet. Wenn andererseits die Ausgänge θ1 und θ3 verschieden sind, wird daraufhin bestimmt, ob θ2 und θ3 im Wesentlichen übereinstimmen oder nicht. Wenn die Ausgänge im Wesentlichen übereinstimmen, wird bestimmt, dass der Drehpositionsdetektor, der den Wert θ2 ausgegeben hat, richtig funktioniert, und θ2 wird verwendet. Wenn θ2 und θ3 voneinander verschieden sind, wird stattdessen θ3 verwendet.
Für die Ausgangswerte θ1, θ2 und θ3, die miteinander verglichen werden sollen, werden Vergleiche auf der Basis derselben Zeit durchgeführt, wobei die drei Positionen durch das Durchführen einer Korrektur der Detektionszeitvorgaben der Drehpositionsdetektoren korrigiert werden. Somit kann während des Vergleichs der Drehpositionen eine Fehldetektion eines Ausfalls der Drehpositionsdetektoren vermieden werden, weil die Drehpositionen mit derselben Detektionszeitvorgabe richtig detektiert werden können.
Indem das Detektionspositionsbestimmungsmittel 1 den Prozess aus 2 durchführt, kann selbst dann, wenn entweder der erste Drehpositionsdetektor 41 oder der zweite Drehpositionsdetektor 42 fehlerhaft ist, der richtig funktionierende Detektor ausgewählt werden. Als ein Ergebnis kann aus dem Dreiphasensynchronmotor dasselbe Drehmoment wie im Normalbetrieb entnommen werden. Außerdem ermöglicht die Verwendung des Drehpositionsschätzmittels 2 selbst dann, wenn sowohl der erste Drehpositionsdetektor 41 als auch der zweite Drehpositionsdetektor 42 fehlerhaft sind, den Antrieb des Dreiphasensynchronmotors aufrechtzuerhalten und die Redundanz sicherzustellen.
3 veranschaulicht die Struktur des Drehpositionsschätzmittels 2. Das Drehpositionsschätzmittel 2 verwendet einen virtuellen Neutralpunkt Vn, um einen Drehpositionsschätzwert θ3 zu schätzen. Es gibt bekannte Techniken zum Schätzen des Drehpositionsschätzwertes θ3 aus dem detektierten, virtuellen Neutralpunkt Vn, wovon eine unten dargestellt ist. Das Drehpositionsschätzmittel 2 enthält eine Neutralpunktpotentialdetektionseinheit 21, eine Abtast/Halte-Einheit 22 und eine Drehpositionsschätzeinheit 23.
Die Neutralpunktpotentialdetektionseinheit 21 detektiert ein Potential Vn0 des virtuellen Neutralpunktes auf der Basis eines Pulsbreitenmodulationssignals, das vom Pulsbreitenmodulationssignal-Ausgabemittel 33 ausgegeben wird. Es gibt bekannte Techniken zum Detektieren des Potentials Vn0 des virtuellen Neutralpunktes des Dreiphasensynchronmotors 4, die jedoch hierin nicht beschrieben werden, da sie kein Hauptmerkmal der Erfindung bilden.
Die Abtast/Halte-Einheit 22 ist ein Analog/Digital-Umsetzer, der verwendet wird, um auf einem analogen Signalausgang der Neutralpunktpotentialdetektionseinheit 21 ein Abtasten/Quantisieren (Abtasten) durchzuführen. Die Abtast/Halte-Einheit 22 führt das Abtasten auf dem Potential Vn0 des virtuellen Neutralpunktes in Synchronisation mit dem Pulsbreitenmodulationssignal durch, das vom Pulsbreitenmodulationssignal-Ausgabemittel 33 ausgegeben wird. Die Abtast/Halte-Einheit 22 gibt anschließend das Abtastergebnis (Vn0h) als ein digitales Signal an die Drehpositionsschätzeinheit 23 aus.
Die Drehpositionsschätzeinheit 23 berechnet einen Schätzwert θ3 der Drehposition des Dreiphasensynchronmotors 4 aus dem Neutralpunktpotential, das durch die Abtast/Halte-Einheit 22 abgetastet wird. Das Schätzergebnis wird als der Ausgang θ3 des Drehpositionsschätzmittels 2 ausgegeben.
Ein Merkmal des Drehpositionsschätzmittels 2 ist, dass ein Drehmoment ausgegeben werden kann, wenn die Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors 0 ist. Obwohl die Verwendung des virtuellen Neutralpunkts Vn, um den Drehpositionsschätzwert θ3 zu schätzen, als ein Beispiel für das Drehpositionsschätzmittel 2 beschrieben wurde, gibt es nochmals andere Verfahren, die eingesetzt werden können, einschließlich eines Verfahrens, das die Verwendung einer durch eine magnetische Sättigung induzierten Spannung enthält, und eines Verfahrens, das Unterschiede der Einpoligkeit des Dreiphasensynchronmotors 4 nutzt. Außerdem kann der Verbindungspunkt der Dreiphasenwicklung (Neutralpunkt) direkt entnommen und anstelle des virtuellen Neutralpunktes detektiert werden. Selbst wenn sich der Dreiphasensynchronmotor 4 in einem Haltezustand befindet, kann das Drehpositionsschätzmittel 2 die Drehposition detektieren, derart, dass ein Drehmoment ausgegeben werden kann.
Durch Vergleichen von θ1 und θ2 mit dem Ausgang θ3 des Drehpositionsschätzmittels 2 werden Abweichungen des ersten Drehpositionsdetektors 41 und des zweiten Drehpositionsdetektors 42 detektiert. Als ein Ergebnis kann der Dreiphasensynchronmotor 4 unter Verwendung des Ausgangs θ3 des Drehpositionsschätzmittels 2 aus dem Haltezustand richtig funktionierend in Betrieb genommen werden.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 erzeugt die Steuereinheit 5 aus dem Ausgang θ des Detektionspositionsbestimmungsmittels 1 ein Pulsbreitenmodulationssignal. Auf der Basis des Pulsbreitenmodulationssignals, das von der Steuereinheit 5 ausgegeben wird, legt der Leistungsumsetzer 3 eine Spannung an den Dreiphasensynchronmotor 4 an. Der Leistungsumsetzer 3 enthält eine Gleichstromenergiequelle 31, eine Leistungsumsetzungsschaltung 32, das Pulsbreitenmodulationssignal-Ausgabemittel 33, eine Detektionsschaltung 34 für das Potential des virtuellen Neutralpunktes, einen Dreiphasenstromdetektor 35 und einen Nebenschlussstromdetektor 36.
Die Gleichstromenergiequelle 31 wird verwendet, um der Leistungsumsetzungsschaltung 32 einen elektrischen Strom zuzuführen. Die Leistungsumsetzungsschaltung 32 enthält sechs Schaltelemente Sup bis Swn. Das Pulsbreitenmodulationssignal-Ausgabemittel 33 ist eine Ansteuereinrichtung, die verwendet wird, um das Pulsbreitenmodulationssignal, das von der Steuereinheit 5 ausgegeben wird, in den Leistungsumsetzer 32 einzugeben. Die Neutralpunktpotentialdetektionseinheit 34 detektiert den virtuellen Neutralpunkt Vn, der für das Drehpositionsschätzmittel verwendet werden soll. Anstelle des virtuellen Neutralpunktes Vn kann das Neutralpunktpotential des Dreiphasensynchronmotors 4 direkt detektiert werden. Der Dreiphasenstromdetektor 35 detektiert die Dreiphasenströme Iu, Iv und Iw, die durch den Dreiphasensynchronmotor 4 fließen. Die Detektion der Ströme im Dreiphasensynchronmotor 4 wird vorzugsweise derart durchgeführt, wie es der Stromdetektor 35 durchführt, derart, dass die Dreiphasenströme, die dem Dreiphasensynchronmotor 4 von der Leistungsumsetzungsschaltung 32 zugeführt werden, direkt detektiert werden. Jedoch ist es wie in 4 ebenso möglich, den Gleichstrom Idc zu detektieren, der durch einen Nebenschlusswiderstand 36 fließt, um die rekonstruierten Ströme zu verwenden, die als die Dreiphasenströme Iu, Iv und Iw dienen. Es gibt bekannte Techniken zum Rekonstruieren der Dreiphasenströme Iu, Iv und Iw aus dem Gleichstrom Idc, die hierin jedoch nicht beschrieben werden, da sie kein Hauptmerkmal der Erfindung bilden.
In der Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor gemäß der oben stehenden Ausführungsform wird das Drehpositionsschätzmittel verwendet, um zu bestimmen, welcher der zwei Drehpositionsdetektoren fehlerhaft ist. Indem dies durchgeführt wird, kann der Betrieb des Dreiphasensynchronmotors selbst dann, wenn einer der zwei Drehpositionsdetektoren fehlerhaft ist, fortgesetzt werden, ohne sein Ausgangsdrehmoment abzusenken. Das Drehpositionsschätzmittel der vorliegenden Ausführungsform kann implementiert werden, ohne irgendwelche Hardware wie etwa einen Drehpositionsdetektor hinzuzufügen. Daher ist es möglich, die Zuverlässigkeit der Drehpositionsdetektoren des Dreiphasensynchronmotors zu verbessern, ohne die Kosten der Drehpositionsdetektoren zu erhöhen.
(Ausführungsform 2)
Unter Bezugnahme auf 5 bis 7 wird eine elektrische Servolenkung gemäß der Ausführungsform 2 der Erfindung beschrieben.
5 veranschaulicht die Struktur einer elektrischen Servolenkvorrichtung 8. Wenn ein Fahrer ein Lenkrad 81 betätigt, detektiert ein Drehmomentsensor 82 das Drehmoment des Lenkrads 81. Das Drehmoment, das durch den Drehmomentsensor 82 detektiert wird, wird in eine Antriebsvorrichtung 6 eingegeben, derart, dass der Dreiphasensynchronmotor 4 auf der Basis eines Befehls, der dem Drehmoment entspricht, ein Drehmoment ausgibt. Das Drehmoment, das vom Dreiphasensynchronmotor 4 ausgegeben wird, wird verwendet, um durch einen Lenkunterstützungsmechanismus 83 die Lenkkraft zu unterstützen, und wird außerdem an einen Lenkmechanismus 84 ausgegeben. Der Lenkmechanismus 84 wird verwendet, um die Reifen 85 zu lenken.
6 veranschaulicht die Struktur der Antriebsvorrichtung 6 für einen Dreiphasensynchronmotor der Ausführungsform 2. In dieser Ausführungsform enthält das Drehpositionsschätzmittel ein erstes Drehpositionsschätzmittel 2 und ein zweites Drehpositionsschätzmittel 2. Somit unterscheidet sich die Ausführungsform 2 dahingehend von der Ausführungsform 1, dass in der Ausführungsform 2 das zweite Drehpositionsschätzmittel 7 vorgesehen ist.
Für das erste Drehpositionsschätzmittel 2 und das zweite Drehpositionsschätzmittel 7 ist es möglich, zwei der folgenden Verfahren zu verwenden: das Verfahren aus der Ausführungsform 1 auf der Basis des virtuellen Neutralpunktes Vn, ein Verfahren auf der Basis einer durch eine magnetische Sättigung induzierten Spannung und ein Verfahren, das die Einpoligkeit des Dreiphasensynchronmotors 4 nutzt. Ein Merkmal dieser drei Drehpositionsschätzmittel ist, dass der Antrieb des Dreiphasensynchronmotors selbst dann, wenn die Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors 0 ist, derart gesteuert werden kann, dass ein Drehmoment ausgegeben wird. Da eine elektrische Servolenkvorrichtung, die ein derartiges Drehpositionsschätzmittel aufweist, die Ausgabe eines Drehmoments selbst dann ermöglicht, wenn die Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors 0 ist, ist es möglich, den Antrieb des Lenkrads eines Fahrers selbst dann zu unterstützen, wenn z. B. ein Reifen des Fahrzeugs eine Stufe erklommen hat.
Mit dem oben stehenden Merkmal kann das erste Drehpositionsschätzmittel 2 die Drehposition selbst dann schätzen, wenn sich der Dreiphasensynchronmotor 4 in einem Haltezustand befindet. Als ein Ergebnis können Abweichungen des ersten Drehpositionsdetektors 41 und des zweiten Drehpositionsdetektors 42 detektiert werden, indem θ3 mit θ1 und θ2 verglichen wird. Außerdem kann das erste Drehpositionsschätzmittel 2 selbst dann, wenn sich der Dreiphasensynchronmotor 4 in einem Haltezustand befindet, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, ebenfalls die Drehposition schätzen. Als ein Ergebnis können Abweichungen des ersten Drehpositionsdetektors 41 und des zweiten Drehpositionsdetektors 42 detektiert werden, indem θ3 mit θ1 und θ2 verglichen wird.
Außerdem können selbst dann, wenn die Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors 4 0 ist, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, Abweichungen des ersten Drehpositionsdetektors 41 und des zweiten Drehpositionsdetektors 42 ebenfalls detektiert werden, indem der Ausgang θ3 des ersten Drehpositionsschätzmittels 2 mit θ1 und θ2 verglichen wird. Als ein Ergebnis kann der Antrieb des Dreiphasensynchronmotors 4 unter Verwendung des Ausgangs θ3 des ersten Drehpositionsschätzmittels 2 richtig funktionierend fortgesetzt werden, wodurch die Lenkkraft unterstützt wird.
7 veranschaulicht den Prozess, der durch das Detektionspositionsauswahlmittel 9 durchgeführt wird, das ein Merkmal der Ausführungsform 2 bildet. Das Detektionspositionsauswahlmittel 9 empfängt den Ausgang θ1 des ersten Drehpositionsdetektors 41, den Ausgang θ2 des zweiten Drehpositionsdetektors 42, den Ausgang θ3 des ersten Drehpositionsschätzmittels 2 und den Ausgang θ4 des zweiten Drehpositionsschätzmittels 7, um einen Drehpositionsschätzwert θ auszugeben. Das Drehpositionsauswahlmittel 9 bestimmt zunächst, ob die Ausgänge θ1 und θ2 der zwei Drehpositionsdetektoren im Wesentlichen übereinstimmen oder nicht. Wenn sie im Wesentlichen übereinstimmen, wird der Ausgang θ1 verwendet. Wenn θ1 und θ2 voneinander verschieden sind, kann nicht bestimmt werden, welcher fehlerhaft ist. Somit wird der Ausgang θ3 des Drehpositionsschätzmittels 2 außerdem verwendet, um zu bestimmen, welcher richtig funktioniert. Um dies durchzuführen, wird zunächst bestimmt, ob θ1 und θ3 im Wesentlichen übereinstimmen. Wenn die Ausgänge im Wesentlichen übereinstimmen, wird θ1 verwendet. Wenn andererseits θ1 und θ3 verschieden sind, wird daraufhin bestimmt, ob θ2 und θ3 im Wesentlichen übereinstimmen oder nicht. Wenn die Ausgänge im Wesentlichen übereinstimmen, wird θ2 verwendet. Wenn θ2 und θ3 voneinander verschieden sind, wird ferner bestimmt, ob θ3 und θ4 im Wesentlichen übereinstimmen oder nicht. Wenn die Ausgänge im Wesentlichen übereinstimmen, wird θ3 verwendet. Wenn θ3 und θ4 voneinander verschieden sind, wird stattdessen θ4 verwendet.
Indem das Detektionspositionsauswahlmittel 9 den Prozess aus 7 durchführt, kann selbst dann, wenn entweder der erste Drehpositionsdetektor 41 oder der zweite Drehpositionsdetektor 42 fehlerhaft ist, der richtig funktionierende Detektor verwendet werden. Somit ist es bei der elektrischen Servolenkung möglich, die Lenkkraft gleichermaßen wie im Normalbetrieb zu unterstützen.
Wenn sowohl der erste Drehpositionsdetektor 41 als auch der zweite Drehpositionsdetektor 42 fehlerhaft sind, kann die Lenkkraft unter Verwendung des ersten Drehpositionsschätzmittels 2 unterstützt werden. Wenn ferner der Ausgang des ersten Drehpositionsschätzmittels 2 ebenfalls abweichend ist, kann das zweite Drehpositionsschätzmittel 7 verwendet werden. Somit kann bei günstigen Kosten ein vierfach redundantes System geschaffen werden.
Wenn sowohl der Ausgang θ1 des ersten Drehpositionsdetektors 41 als auch der Ausgang θ2 des zweiten Drehpositionsdetektors 41 abweichend sind oder beide Detektoren fehlerhaft sind, verwendet das Detektionspositionsauswahlmittel 9 den Ausgang θ3 des ersten Drehpositionsschätzmittels 2 und den Ausgang θ4 des zweiten Drehpositionsschätzmittels 7. In diesem Fall wird ein Fahrer über den Ausfall benachrichtigt, und das Ausgangsdrehmoment des Dreiphasensynchronmotors wird allmählich verringert. Damit kann der Fahrer das Fahrzeug sicher anhalten, selbst wenn das elektrische Servolenksystem außer Betrieb geht.
Für die Ausgangswerte θ1, θ2, θ3 und θ4, die miteinander verglichen werden sollen, werden Vergleiche auf der Basis derselben Zeit durchgeführt, wobei die drei Positionen durch Durchführen einer Korrektur des Detektionszeitvorgaben der Drehpositionsdetektoren korrigiert werden. Somit kann während des Vergleichs der Drehpositionen eine Fehldetektion vermieden werden, da die Drehpositionen mit derselben Detektionszeitvorgabe richtig detektiert werden können.
Bezugszeichenliste

1: Detektionspositionsbestimmungsmittel
2: Drehpositionsschätzmittel (erstes Drehpositionsschätzmittel)
21: Neutralpunktpotentialdetektionseinheit
22: Abtast/Halte-Einheit
23: Drehpositionsschätzeinheit
3: Leistungsumsetzer
31: Gleichstromenergiequelle
32: Leistungsumsetzungsschaltung
33: Pulsbreitenmodulationssignal-Ausgabemittel
34: Detektionsschaltung für das Potential des virtuellen Neutralpunktes
35: Dreiphasenstromdetektor
36: Nebenschlussstromdetektor
4: Dreiphasensynchronmotor
41: erster Drehpositionsdetektor
42: zweiter Drehpositionsdetektor
5: Steuereinheit
6: Antriebsvorrichtung des Dreiphasensynchronmotors
7: zweites Drehpositionsschätzmittel
8: elektrische Servolenkvorrichtung
81: Lenkrad
82: Drehmomentsensor
83: Lenkunterstützungsmechanismus
84: Lenkmechanismus
85: Reifen
9: Detektionspositionsauswahlmittel

Claims

Antriebsvorrichtung zum Steuern eines Dreiphasensynchronmotors auf der Basis eines Signals von einem Drehpositionsdetektor, der eine Drehposition des Dreiphasensynchronmotors detektiert, wobei der Drehpositionsdetektor ein redundantes System ist, das einen ersten Drehpositionsdetektor und einen zweiten Drehpositionsdetektor enthält, wobei die Antriebsvorrichtung Drehpositionsschätzmittel zum Berechnen einer Drehposition unter Verwendung eines Steuerzustands, bei dem eine Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors im Bereich von 0 bis zu einer Nenndrehzahl liegt, umfasst, wobei dann, wenn eine Abweichung entweder des ersten Drehpositionsdetektors oder des zweiten Drehpositionsdetektors detektiert wird, auf der Basis einer Drehposition, die durch die Drehpositionsschätzmittel berechnet wird, entweder der erste Drehpositionsdetektor oder der zweite Drehpositionsdetektor als ein richtig funktionierender Drehpositionsdetektor identifiziert wird.
Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei dann, wenn ein Ausgangssignal des ersten Drehpositionsdetektors im Wesentlichen mit einem Ausgangssignal des zweiten Drehpositionsdetektors übereinstimmt, der Dreiphasensynchronmotor auf der Basis entweder des Ausgangssignals des ersten Drehpositionsdetektors oder des Ausgangssignals des zweiten Drehpositionsdetektors gesteuert wird.
Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei der Dreiphasensynchronmotor auf der Basis eines Ausgangssignals der Drehpositionsschätzmittel gesteuert wird, wenn die Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors 0 ist.
Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei dann, wenn ein Ausgangssignal des ersten Drehpositionsdetektors nicht mit einem Ausgangssignal des zweiten Drehpositionsdetektors übereinstimmt, die Detektion derart durchgeführt wird, dass entweder der erste Drehpositionsdetektor oder der zweite Drehpositionsdetektor abweichend ist.
Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei dann, wenn eine Abweichung entweder des ersten Drehpositionsdetektors oder des zweiten Drehpositionsdetektors detektiert wird, das Antreiben des Dreiphasensynchronmotors auf der Basis eines Signals des richtig funktionierenden Drehpositionsdetektors fortgesetzt wird.
Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 5, wobei die Bestimmung einer Abweichung des Drehpositionsdetektors durchgeführt wird, wobei der Drehpositionsdetektor als normal bestimmt worden ist, indem das Ausgangssignal des Drehpositionsdetektors, der als normal bestimmt worden ist, mit einem Ausgangssignal der Drehpositionsschätzmittel verglichen wird.
Antriebsvorrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei eine Differenz zwischen einer Detektionszeitvorgabe des ersten und des zweiten Drehpositionsdetektors und einer Detektionszeitvorgabe der Drehpositionsschätzmittel korrigiert wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Antriebsvorrichtung zum Steuern eines Dreiphasensynchronmotors auf der Basis eines Signals von einem Drehpositionsdetektor, der eine Drehposition des Dreiphasensynchronmotors detektiert; und einen Lenkunterstützungsmechanismus zum Unterstützen des Lenkdrehmoments unter Verwendung des Dreiphasensynchronmotors, wobei der Drehpositionsdetektor ein redundantes System ist, das einen ersten Drehpositionsdetektor und einen zweiten Drehpositionsdetektor enthält, wobei die Antriebsvorrichtung Drehpositionsschätzmittel zum Berechnen einer Drehposition unter Verwendung eines Steuerzustands, bei dem eine Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors im Bereich von 0 bis zu einer Nenndrehzahl liegt, umfasst, wobei dann, wenn eine Abweichung entweder des ersten Drehpositionsdetektors oder des zweiten Drehpositionsdetektors detektiert wird, auf der Basis der Drehposition, die durch die Drehpositionsschätzmittel berechnet wird, entweder der erste Drehpositionsdetektor oder der zweite Drehpositionsdetektor als ein richtig funktionierender Drehpositionsdetektor identifiziert wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei dann, wenn ein Ausgangssignal des ersten Drehpositionsdetektors im Wesentlichen mit einem Ausgangssignal des zweiten Drehpositionsdetektors übereinstimmt, der Dreiphasensynchronmotor auf der Basis entweder des Ausgangssignals des ersten Drehpositionsdetektors oder des Ausgangssignals des zweiten Drehpositionsdetektors gesteuert wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Dreiphasensynchronmotor auf der Basis eines Ausgangssignals der Drehpositionsschätzmittel gesteuert wird, wenn die Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors 0 ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 10, wobei eine Abweichung detektiert wird, wenn die Ausgänge des ersten und des zweiten Drehpositionsdetektors nicht in einen konstanten Bereich fallen, wobei der Dreiphasensynchronmotor angehalten ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 11, wobei eine Abweichung entweder des ersten Drehpositionsdetektors oder des zweiten Drehpositionsdetektors detektiert wird, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei dann, wenn ein Ausgangssignal des ersten Drehpositionsdetektors nicht mit einem Ausgangssignal des zweiten Drehpositionsdetektors übereinstimmt, die Detektion derart durchgeführt wird, dass entweder der erste Drehpositionsdetektor oder der zweite Drehpositionsdetektor abweichend ist.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8 wobei dann, wenn eine Abweichung entweder des ersten Drehpositionsdetektors oder des zweiten Drehpositionsdetektors detektiert wird, das Antreiben des Dreiphasensynchronmotors auf der Basis eines Signals des richtig funktionierenden Drehpositionsdetektors fortgesetzt wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Bestimmung einer Abweichung des Drehpositionsdetektors, der als normal bestimmt worden ist, durchgeführt wird, indem das Ausgangssignal des Drehpositionsdetektors, der als normal bestimmt worden ist, mit einem Ausgangssignal der Drehpositionsschätzmittel verglichen wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 14, wobei dann, wenn eine Abweichung entweder des ersten Drehpositionsdetektors oder des zweiten Drehpositionsdetektors detektiert wird, bewirkt wird, dass das Ausgangsdrehmoment des Dreiphasensynchronmotors gleich dem Drehmoment ist, das erhalten wird, wenn sowohl der erste Drehpositionsdetektor als auch der zweite Drehpositionsdetektor richtig funktionieren.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 15, wobei dann, wenn bestimmt wird, dass sowohl der erste Drehpositionsdetektor als auch der zweite Drehpositionsdetektor abweichend sind, das Antreiben des Dreiphasensynchronmotors auf der Basis des Ausgangssignals der Drehpositionsschätzmittel fortgesetzt wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Drehpositionsschätzmittel ein erstes Drehpositionsschätzmittel und ein zweites Drehpositionsschätzmittel enthält; die Bestimmung einer Abweichung der Drehpositionsschätzmittel durch Vergleichen des Ausgangs des ersten Drehpositionsschätzmittels mit dem Ausgang des zweiten Drehpositionsschätzmittels durchgeführt wird, falls das Antreiben des Dreiphasensynchronmotors auf der Basis des Ausgangssignals der Drehpositionsschätzmittel fortgesetzt wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 17, wobei ein Ausgangsdrehmoment des Dreiphasensynchronmotors allmählich verringert oder auf 0 verringert wird, falls das Antreiben des Dreiphasensynchronmotors auf der Basis des Ausgangssignals der Drehpositionsschätzmittel fortgesetzt wird.
Elektrische Servolenkvorrichtung nach Anspruch 8, wobei eine Differenz zwischen einer Detektionszeitvorgabe des ersten und des zweiten Drehpositionsdetektors und einer Detektionszeitvorgabe der Drehpositionsschätzmittel korrigiert wird.