用于电动助力转向系统的电机控制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电机控制电路的改进，特别是设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】
[0002] 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，并且运可W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W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。
[0003] 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。
[0004] 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，W产生电流误差信号。
[0005] 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W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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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W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，在运里W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W用转矩值或在d-q参考坐标系中的电流来表达要求信号。 W09] 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， W02006005927公开了一种典型的系统，该文件的教导在运里W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】
[0010] 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，
[0011] 电机转矩控制器，其产生被馈送到电流控制器的输入的要求信号，电机电流控制 器对至少部分依赖于要求信号的值的误差信号做出响应，
[0012] 其中转矩控制器在使用中W第一采样率更新要求信号，并且其特征在于电机驱动 电路进一步包括：
[0013] 下采样电路，使用其在特定运行状况下修正要求信号，W使得仅仅W低于第一速 率的第二采样率更新要求信号。
[0014] 申请人已经认识到在诸如电动助力转向之类的某些应用中，在转向柱静止的负载 状况下，可能存在非常高水平的触觉和声学噪声。申请人还认识到要求信号中的噪声可W 是此噪声的一个原因，并且运通常是由转矩传感器的输出信号中的误差造成的。本发明的 电机驱动电路在可W使得噪声存在的状况（或至少会感觉到或听到噪声的状况）时减小要 求信号的更新率，并且将此更新率被减小的信号馈送到电流控制器，有效地减小被馈送到 电流控制器的要求信号的带宽，使得噪声不被传递通过控制器。
[0015] 转矩控制器可对应于第一更新速率的频率输出离散的要求信号值，并且可W 在W第二较低的率更新要求信号时，W此频率输出离散的转矩要求信号。离散值意味着转 矩要求信号包括一连串数字化的值，每个值W第一速率产生每个值。可替代地，它可W是W 第一速率更新的连续的模拟信号。
[0016] 第二较低的更新速率可W是第一更新速率的整数倍。因此，如果第一速率对应于 每N秒更新一次信号，其中N通常小于0. 1或0. 01秒或更低，则第二速率可W对应于每N*M 秒更新一次，其中Μ是诸如2、3、或4或5或更大的数之类的大于1的整数。将仍然W每秒 Ν个的速率输出样本，但在一行中的Μ个样本将具有相同的值。例如，如果Μ是4,则一行中 的每4个样本将具有相同的值，此值被更新，并且下面4个将具有相同的值等等。
[0017] 要求信号可W具有表示要由电机产生的转矩的值。可替代地，要求信号可W包括 具有表示在随着电机转子旋转的旋转d-q坐标系中表达的电流的值的电流要求信号。d-q 电流要求信号将实际上表示向电机要求的转矩，但被表达为电流。本发明的下采样可W任 意转换到d-q轴电流基准之前被应用到转矩要求信号。
[001引由电流控制器使用的误差信号可W具有表示从电机要求的电流和电机中的实际 电流之间的差异的值。
[0019] 下采样电路可W包括一种系统状况识别电路，其被适配W识别电机静止或W非常 低的速度旋转的系统运行状况，当特定运行状况被识别时使用第二速率。
[0020] 下采样电路可W包括采样和保持电路，其接收具有第一速率的转矩要求信号，并 且被适配为W第二速率对转矩要求信号采样，采样和保持电路在取样之间在输出处保持采 样值，并且其中采样和保持电路的输出接着W第一速率被采样W产生被馈送到电流控制器 的下采样转矩要求信号。
[0021] 第二速率可W是在运行状况被满足时使用的固定速率。例如，它可W是第一速率 的固定的整数部分。
[0022] 可替代地，可W由下采样电路响应于表示驱动电路的运行状况的一个或多个信号 改变第二速率。
[0023] 表示状况的信号可W包括电机速度信号W使得第二速率依赖于电机速度而变化。
[0024] 例如，在电机速度为零或接近于零时的第二速率可W低于在电机速度较高时的第 二速率。
[0025] 第二速率可W分两步、Ξ步或四步或更多步变化直到电机速度达到预先确定的阔 值速度，在此阔值速度点上，下采样电路将认为特定运行状况不再被满足，转矩要求信号将 回复到第一速率。下采样可W从第一速率的四分之一、Ξ分之一到二分之一逐步地变化。 [00%] 驱动电路可W形成电动助力转向系统的一部分，其中电机将转矩施加到转向系统 的一部分W帮助驾驶员转动方向盘，并且在运样的系统中转矩控制器可W在第一输入处接 收表示施加到方向盘的转矩的信号，在第二输入处接收表示由电机下游的转向系统的一部 分负载的转矩的信号。转矩控制器可W通过算法传递运两个转矩信号W产生转矩要求信 号。
[0027] 电流控制器可W包括PID类型的控制器，其包括设置控制器的带宽的一个或多个 增益项。
[0028] 转矩控制器还可W包括PID类型的闭合环路控制器，诸如PI控制器。电流控制环 路可W在转矩控制环路内部被嵌套。
[0029] 根据第二方面，本发明提供一种控制电机驱动电路的方法，此类电机驱动电路包 括具有W星形或Ξ角形配置连接到一起的多个相的电机，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，其产生要被传递到用于开关的驱动电路的电压要求信号， 驱动电路接着产生用于开关电路的、使得开关能够选择性地将相连接到电源从而使得电流 能够流过电机的相的脉冲宽度调制开关