[发明专利]用于电动助力转向系统的电机控制

说明书

一种电机驱动电路，包括具有多个相的电机；包括多个电气开关的开关电路；电机电流控制器，其生成要被传递到用于所述开关的驱动电路的电压要求信号，所述驱动电路接着生成用于所述开关电路的脉冲宽度调制的开关信号，所述开关信号使得所述开关能够选择性地将所述相连接到电源，从而使得电流能够通过所述电机的相；和电机转矩控制器，其产生被馈送到所述电流控制器的输入的要求信号，所述电机电流控制器对至少部分依赖于所述要求信号的值的误差信号做出响应。所述转矩控制器在使用中以第一采样率更新所述要求信号。所述电机驱动电路进一步包括下采样电路，其在使用中在特定运行状况下修正所述要求信号，以使得仅仅以低于所述第一采样率的第二采样率更新所述要求信号。

技术领域

本发明涉及电机控制电路的改进，特别是涉及对电动助力转向系统中的多相无刷电机的脉冲宽度调制(PWM)控制。

背景技术

用于PWM受控电动机、特别是直流电机的控制系统，通常需要测量流过电机的绕组或相的电流，并且这可以通过每相单独的电流传感器进行、或通过置于电路中的单一电流传感器进行以便测量在直流电源与桥式电路和电机的组合之间流过的总的瞬时电流。在单一电流传感器系统中，通过对将所需要的电压施加到每相的开关的PWM模式偏置，并且在适合的点处对电流传感器采样，获得多个电机相电流。

在电动助力转向系统中所要求的电流的值被生成作为从电机要求的转矩的函数。转矩要求信号主要是对在给定的时间电机应该产生的转矩的量的度量。

测量到的电流通常被转换到随转子旋转的旋转d-q坐标系中，并且然后与表示从电机要求的电流、也在d-q坐标系中的电流要求信号相结合，以产生电流误差信号。

误差信号表示为了获得所期望的转矩而要求的电流与在电机中流动的实际电流之间的差异。误差信号被馈送到产生一组电压要求信号的电流控制器，所述电压要求信号通常也在d-q坐标系中，表示要被施加到电机每一相的、会将误差信号最好地驱动到零的电压。依赖于使用哪种PWM策略，d-q电压信号然后被转换为用于电机的相的PWM信号。因此控制器运行来改变PWM相电压以便尝试不断地使误差信号的幅度最小化，从而确保电机电流尽可能地接近所要求的电流。

在实际系统中，电流控制器将包括一个PI或PID或其他类型的反馈控制器。电流控制器的功能是修正施加到电机上的电压，其目标在于保持误差信号值尽可能小。控制器形成闭合环路。

电机被用于广泛的应用范围中，并且与本发明相关的一个特别的应用是电动助力转向系统。在典型的电动助力转向系统中，电动机连接到转向柱或转向架。通过驾驶员转动方向盘施加到转向柱的转矩被测量或估计。

围绕电流控制器，由转矩控制器产生要求信号，转矩控制器形成另一个闭合环路，其中对在电机的转向下游中的转矩的测量或估计作为一个输入，而施加到方向盘的转矩作为另一个输入。控制器计算表示从电机要求以帮助驾驶员转动方向盘的辅助转矩的量的要求信号。例如，如果电机施加使转向柱在与驾驶员施加的转矩相同的方向上转动的转矩，将产生使转向更容易转动的效果。由转矩控制器使用合适的算法计算要求信号的值，并且在本领域中许多不同的算法是已知的。例如，在这里以引用的方式被包含的一种算法在专利申请(参考)中被公开。可以用转矩值或在d-q参考坐标系中的电流来表达要求信号。

在本领域中使用反馈控制和PWM的电机驱动电路已经被熟知。例如，WO2006005927公开了一种典型的系统，该文件的教导在这里以引用的方式被包含。在附图2中示出控制系统通常的布局。

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种电机驱动电路，其包括具有多个相的电机，包括被布置在桥中的多个电气开关的开关电路，电机电流控制器，其生成要被传递到用于开关的驱动电路的电压要求信号，驱动电路接着生成用于开关电路的脉冲宽度调制的开关信号，所述开关信号使得开关能够选择性地将相连接到电源，从而使得电流能够流过电机的相，