[发明专利]使用具有无传感器控制的电动机的动力转向系统

说明书

本发明涉及动力转向系统并且具体而言涉及动力转向系统中电 动机的控制。

车辆的动力转向系统，如同所有汽车系统一样，在保持耐久性和 可靠性的同时有连续的驱动以降低成本。因此需要减少任何系统中元 件的数量，并且也保持计算开销最小。

因此，本发明提供了一种动力转向系统，包括液压回路，被设置 成使液压液增压的泵，和被设置成控制液压回路中的增压液体的流动 从而控制系统所提供的转向力的阀门装置，该系统进一步包括电动 机，被设置成驱动泵，和控制装置，被设置成控制电动机的工作，其 中，控制装置被设置成利用位置确定算法从多个参数确定电动机的位 置。

现在将通过实例的方式仅参考附图描述本发明的优选实施例，在 附图中：

图1示出根据本发明的一个实施例的动力转向系统；

图2是图1系统的电动机的速度控制功能的图示；

图3是图1系统的电动机的图示；

图4是图3的电动机的驱动电路的图示；

图5是示出图3的驱动电路的不同电气状态的图示；

图6是用于确定产生所需电动机输出而需要的驱动电路的状态的 空间矢量图；

图7示出图3电动机中电动机相电压的分量；

图8是图1中电动机和控制单元的功能框图；

图9是使用电动机位置传感器的已知系统中电动机和控制单元的 功能框图；

图10示出图8中无传感器算法的输入和输出；

图11示出图10中无传感器算法的各个部件的输入和输出。

参考图1，一种电动液压动力转向系统，包括转向齿条10，被设 置成左右移动以通过常规方式控制车辆前轮的转向角。齿条主要由输 入到方向盘12的驱动力来移动，方向盘12通过转向柱14连接到转向齿 条10。利用安装在转向齿条10上并且可以在汽缸18中移动的双面活塞 16提供动力辅助。活塞将汽缸分为两个腔20、22。由液压回路24控制 两个液压腔20、22中的液压液的压力，以控制施加到转向齿条10的动 力辅动力的方向和幅度。

液压回路包括泵26，被设置成在压力下将液压液从油箱28抽到馈 送线路30。馈送线路30连接到压力控制阀门34的入口32，其在图1中功 能性地示出。压力控制阀门34的出口36通过回流管38连接到油箱28。 压力控制阀门34被设置成根据对方向盘12施加哪个方向的转向转矩， 将左或右液压腔20、22连接到馈送线路30并且将另一个腔20、22连接 到回流管。它也被设置成根据通过转向柱14从方向盘12传送到齿条10 的转向转矩，控制施加到液压腔20、22的液体压力以控制液压动力辅 助的等级。由泵26的速度以及压力控制阀门34的状态清楚地确定液压 腔20、22中的压力。

泵26由电动机40驱动，电动机40受控制单元42控制。控制单元42 从车辆速度传感器44接收输入信号，该信号随车辆速度变化，并且从 转向速率传感器46接收输入信号，该信号随转向速率，即，方向盘12 的旋转速率而变化。控制单元42在这些输入的基础上控制泵26的速度。 本系统因此称为速度控制系统。

参考图2，电动机40的速度，通常设置成随着转向速率而增加， 并且随着车辆速度的增加而降低，从而泵26的速度也是如此。

参考图3，电动机40是三相电整流正弦AC无刷永磁同步电动机， 其包括安装有例如6个磁铁104的转子102，6个磁铁104在这种情形下设 置成提供在转子周围南北之间交替的6个极。转子102因此在转子周围 空间均匀定义三个方向或d轴，和在d轴之间间隔地定义三个正交的或 q轴。d轴与磁铁104的磁极对齐，其中来自转子的磁通线是径向的， 并且q轴在d轴之间隔开，其中来自转子的磁通线是切向的。随着转子 旋转，d和q轴的方向明确地随着它旋转。

在本具体实施例中，定子106例如包括9槽铜制绕线元件，其具有 三组三齿108A、108B、108C，每组齿具有形成各自相的公共绕组。 因此在转子的每整圈旋转中有三个电周期，并且在任意相中的三个齿 108A、108B、108C的电位置永远彼此相同。