马达控制装置的制作方法

文档序号:17047274发布日期:2019-03-05 19:42阅读:234来源:国知局
马达控制装置的制作方法

本发明主张于2017年9月29日申请的日本申请编号2017-164505号的优先权,并在此引用其全部内容。

本发明涉及用于对电动马达进行pwm(pulsewidthmodulation:脉冲宽度调制)驱动的马达控制装置。



背景技术:

在对三相电动马达进行向量控制的马达控制装置中,在每个电流控制周期,对二相电流指令值进行运算。基于该二相电流指令值与二相电流检测值的偏差对二相电压指令值进行运算。使用电动马达的旋转角对该二相电压指令值进行二相·三相转换。由此,运算出u相、v相以及w相的相电压指令值(三相电压指令值)。然后,生成分别与该u相、v相以及w相的相电压指令值对应的占空比的u相pwm信号、v相pwm信号以及w相pwm信号,并供给至三相逆变器电路。

通过u相pwm信号,v相pwm信号以及w相pwm信号控制构成该三相逆变器电路的六个开关元件。由此,对电动马达施加相当于三相电压指令值的电压。由此,控制为在电动马达中流动的马达电流与二相电流指令值相等。

每当对三相逆变器电路内的开关元件进行开关,噪声电流经由存在于输入输出电线或电动马达与地线间的寄生电容流动。在以相同的定时对多个相的开关元件进行开关的情况下,与仅对一相的开关元件进行开关的情况相比,噪声电流(共模电流)较大。(参照日本特开平1-50766号公报)



技术实现要素:

本发明的目的之一在于提供在电流控制周期内包含多个pwm周期的情况下,能够使开关元件的开关所引起的共模噪声降低的马达控制装置。

在电流控制周期内包含多个pwm周期,并基于在电流控制周期内的每个pwm周期生成的pwm信号控制电动马达的本发明的一方式的马达控制装置的构成上的特征在于,包含:pwm计数生成单元,其在每个电流控制周期生成三相的各相的pwm计数;将由上述pwm计数生成单元对某个电流控制周期生成的上述各相的pwm计数设定为针对上述电流控制周期内的各pwm周期的该相的pwm计数的单元;pwm计数变更单元,其在从上述三相取两相的组合中的至少一个组合中,两相间的pwm计数值的差小于阈值的情况下,变更针对上述电流控制周期内的各pwm周期的上述各相的pwm计数中一相或者多相的pwm计数,以使上述各相间的pwm计数值的差在上述阈值以上,而不变更该相的pwm计数的在上述电流控制周期内的合计值;以及pwm信号生成单元,其基于通过上述pwm计数变更单元的变更后的针对上述各相的上述电流控制周期内的各pwm周期的pwm计数,生成针对上述各相的上述各pwm周期的pwm信号。

附图说明

根据参照附图下述的详细记述,本公开的上述目的以及其它的目的、特征、优点变得更加明确,其中,相同的附图标记表示相同的部件。其中,

图1是表示应用了本发明的一实施方式所涉及的马达控制装置的电动助力转向装置的概略结构的示意图。

图2是表示ecu的电气结构的框图。

图3是示意性示出电动马达的构成的示意图。

图4是表示pwm信号的周期tc与电流控制周期ta的关系的示意图。

图5是表示相对于检测转向操纵转矩t的辅助电流值ia的设定例的图表。

图6a~图6d分别是表示摆动宽度模式的例子的表。

图7是用于说明共模噪声降低部的动作的一个例子的流程图。

图8a、图8b以及图8c是用于说明第一pwm计数变更处理的图。图8a是表示电流控制周期ta内的各pwm周期tc中的u相、v相以及w相的pwm计数的一个例子等的示意图。图8b是表示摆动宽度模式的示意图。图8c是表示变更后的pwm计数等的示意图。

图9a以及图9b是用于说明摆动宽度规定值x的设定方法的示意图。

图10a、图10b以及图10c是用于说明第二pwm计数变更处理的图。图10a是表示电流控制周期ta内的各pwm周期tc中的u相、v相以及w相的pwm计数的一个例子等的示意图。图10b是表示摆动宽度模式的示意图。图10c是表示变更后的pwm计数等的示意图。

图11a、图11b以及图11c是用于说明第三pwm计数变更处理的图。图11a是表示电流控制周期ta内的各pwm周期tc中的u相、v相以及w相的pwm计数的一个例子等的示意图。图11b是表示摆动宽度模式的示意图。图11c是表示变更后的pwm计数等的示意图。

图12是用于说明摆动宽度规定值x的设定方法的示意图。

图13a、图13b以及图13c是用于说明第四pwm计数变更处理的图。图13a是表示电流控制周期ta内的各pwm周期tc中的u相、v相以及w相的pwm计数的一个例子等的示意图。图13b是表示摆动宽度模式的示意图。图13c是表示变更后的pwm计数等的示意图。

具体实施方式

以下,参照附图对将本发明应用于电动助力转向装置的情况下的实施方式进行详细说明。图1是表示应用了本发明的一实施方式所涉及的马达控制装置的电动助力转向装置1的概略结构的示意图。电动助力转向装置(eps:electricpowersteering)1具备方向盘2、转向机构4、以及转向操纵辅助机构5。方向盘2是用于操纵车辆转向的转向操纵部件。转向机构4与该方向盘2的旋转联动地对转向轮3进行转向。转向操纵辅助机构5辅助驾驶员的转向操纵。方向盘2与转向机构4经由转向轴6以及中间轴7机械连结。

转向轴6包含输入轴8和输出轴9。输入轴8与方向盘2连结。输出轴9与中间轴7连结。输入轴8与输出轴9经由扭杆10以能够相对旋转的方式连结。在扭杆10的附近配置有转矩传感器11。转矩传感器11基于输入轴8以及输出轴9的相对旋转位移量,检测对方向盘2给予的转向操纵转矩t。在该实施方式中,对于由转矩传感器11检测出的转向操纵转矩t来说,例如将用于向右方向转向操纵的转矩检测为正值,并将用于向左方向转向操纵的转矩检测为负值。其绝对值越大转向操纵转矩的大小越大。

转向机构4由包含小齿轮轴13和作为转向轴的齿条轴14的齿条小齿轮机构构成。在齿条轴14的各端部经由转向横拉杆15以及转向臂(省略图示)连结有转向轮3。小齿轮轴13与中间轴7连结。小齿轮轴13与方向盘2的转向操纵联动地旋转。在小齿轮轴13的前端(在图1中是下端)连结有小齿轮16。

齿条轴14沿着汽车的左右方向直线状地延伸。在齿条轴14的轴向的中间部形成有与小齿轮16啮合的齿条17。通过该小齿轮16以及齿条17,小齿轮轴13的旋转被转换为齿条轴14的轴向移动。通过使齿条轴14沿轴向移动,能够将转向轮3转向。

若方向盘2被转向操纵(旋转),则该旋转经由转向轴6以及中间轴7传递到小齿轮轴13。然后,小齿轮轴13的旋转通过小齿轮16以及齿条17转换为齿条轴14的轴向移动。由此,转向轮3被转向。转向操纵辅助机构5包含电动马达18和减速机构19。电动马达18是转向操纵辅助用。减速机构19将电动马达18的输出转矩传递到转向机构4。在电动马达18配置有用于检测电动马达18的转子的旋转角的例如由解析器构成的旋转角传感器23。减速机构19由包含蜗杆轴20和蜗轮21的蜗轮蜗杆机构构成。蜗轮21与该蜗杆轴20啮合。

蜗杆轴20通过电动马达18被旋转驱动。另外,蜗轮21与转向轴6以能够一体地旋转的方式连结。蜗轮21通过蜗杆轴20被旋转驱动。若通过电动马达18旋转驱动蜗杆轴20,则蜗轮21被旋转驱动,转向轴6旋转。然后,转向轴6的旋转经由中间轴7传递到小齿轮轴13。小齿轮轴13的旋转被转换为齿条轴14的轴向移动。由此,转向轮3被转向。即,通过电动马达18旋转驱动蜗杆轴20。由此,能够进行通过电动马达18的转向操纵辅助。

在车辆设置有用于检测车速v的车速传感器24。转向操纵转矩t、车速v、旋转角传感器23的输出信号等输入到ecu(电子控制单元:electroniccontrolunit)12。转向操纵转矩t由转矩传感器11检测。车速v由车速传感器24检测。ecu12基于这些输入信号控制电动马达18。

图2是表示ecu12的电气结构的框图。ecu12包含微型计算机31和驱动电路32。驱动电路32被微型计算机31控制,向电动马达18供给电力。驱动电路32由具有六个开关元件的三相逆变器电路构成。在用于连接驱动电路32与电动马达18的电力供给线设置有两个电流传感器33、34。这些电流传感器33、34设置为能够检测用于连接驱动电路32与电动马达18的三根电力供给线中的两根电力供给线中流动的相电流。

电动马达18例如是三相无刷马达。如图3示意性所示,电动马达18具备作为励磁的转子100、和包含u相、v相以及w相的定子绕组101、102、103的定子105。定义了在各相的定子绕组101、102、103的方向取u轴、v轴以及w轴的三相固定坐标(uvw坐标系)。另外,定义了在转子100的磁极方向取d轴(磁极轴)并在转子100的旋转平面内与d轴成直角的方向取q轴(转矩轴)的二相旋转坐标系(dq坐标系。实际旋转坐标系)。在dq坐标系中,仅q轴电流有助于转子100的转矩产生,所以使d轴电流为零,并根据所希望的转矩控制q轴电流即可。转子100的旋转角(电角度)θ是相对于u轴的d轴的旋转角。dq坐标系是跟随转子旋转角θ的实际旋转坐标系。通过使用该转子旋转角θ,能够进行uvw坐标系与dq坐标系之间的坐标转换。

返回到图2,微型计算机31具备cpu以及存储器(rom、ram、非易失性存储器等。),通过执行规定的程序,作为多个功能处理部发挥作用。该多个功能处理部包含有辅助电流值设定部41、电流指令值设定部42、电流偏差运算部43、pi(比例积分)控制部44、二相·三相转换部45、pwm占空比运算部(pwmduty运算部)46、共模噪声降低部47、pwm输出部48、三相·二相转换部49、旋转角运算部50、旋转速度运算部51、以及旋转角估计部52。

如图4所示,pwm信号的周期(以下,称为“pwm周期”。)tc比电流控制周期ta小。在该实施方式中,tc是ta的1/10。换句话说,在电流控制周期ta内包含十个周期的pwm周期tc。将十个周期的pwm周期tc的最初的周期称为第一个周期。存在将其以后的周期称为第二、第三、…第九、第十周期的情况。另外,存在以i(i=1、2、…、9、10)表示pwm周期的周期编号的情况。此外,pwm信号的频率(=1/tc)被称为载波频率。

将相当于pwm周期tc的pwm时钟数称为pwm最大计数值cmax。例如,在计算机的pwm时钟数为100[mhz],pwm信号的频率(以下,称为“pwm频率”。)为100[khz]的情况下,pwm最大计数值cmax为100,000,000×(1/100,000)=1000。若将pwm最大计数值设为cmax,并将驱动电路32的电源电压设为vb,则以vr=vb÷cmax表示向电动马达18的施加电压的分辨率(施加电压的步长。以下,称为“电压分辨率vr”。)。因此,电压分辨率vr为vb/1000[v/lsb]。电压分辨率vr的值越小,施加电压的步长越细,电压分辨率越高。换句话说,电压分辨率vr的值越大,施加电压的步长越粗,电压分辨率越低。

返回到图2,旋转角运算部50基于旋转角传感器23的输出信号,在每个电流控制周期ta运算电动马达18的转子的旋转角θ(电角度)。由旋转角运算部50运算出的转子旋转角θ被给予三相·二相转换部49、旋转速度运算部51以及旋转角估计部52。在该实施方式中,获取(检测)转子旋转角θ的定时是电流控制周期ta的中央时刻。

旋转速度运算部51通过对由旋转角运算部50运算出的转子旋转角θ进行时间微分,来对电动马达18的转子的旋转速度(角速度)ω进行运算。由旋转速度运算部51运算出的旋转速度ω被给予旋转角估计部52。旋转角估计部52使用在上一次的电流控制周期ta获取的上一次的电流控制周期ta的中央时刻的转子旋转角θ(m-1),并基于下式(1),估计下次的电流控制周期ta的中央时刻的转子旋转角θ(m+1)。

θ(m+1)=θ(m-1)+ω·2ta…(1)

由旋转角估计部52估计出的下次的电流控制周期ta的转子旋转角θ(m+1)被给予二相·三相转换部45。辅助电流值设定部41基于由转矩传感器11检测出的检测转向操纵转矩t、和由车速传感器24检测出的车速v,对每个电流控制周期ta设定辅助电流值ia。相对于检测转向操纵转矩t的辅助电流值ia的设定例如图5所示。对于检测转向操纵转矩t来说,例如将用于向右方向转向操纵的转矩取为正值,并将用于向左方向转向操纵的转矩取为负值。另外,对于辅助电流值ia来说,在应该从电动马达18产生用于右方向转向操纵的转向操纵辅助力时取为正值,在应该从电动马达18产生用于左方向转向操纵的转向操纵辅助力时取为负值。辅助电流值ia对于检测转向操纵转矩t的正值取正,对于检测转向操纵转矩t的负值取负。

在检测转向操纵转矩t为-t1~t1(例如,t1=0.4n·m)的范围(转矩死区)的微小值时,辅助电流值ia为零。而且,在检测转向操纵转矩t为-t1~t1的范围外的值的情况下,辅助电流值ia被设定为检测转向操纵转矩t的绝对值越大,其绝对值越大。另外,辅助电流值ia被设定为由车速传感器24检测出的车速v越大,其绝对值越小。由此,在低速行驶时转向操纵辅助力较大,在高速行驶时转向操纵辅助力较小。

电流指令值设定部42基于由辅助电流值设定部41设定的辅助电流值ia,设定应该在dq坐标系的坐标轴流动的电流值作为电流指令值。具体而言,电流指令值设定部42设定d轴电流指令值id以及q轴电流指令值iq(以下,在对它们进行总称时称为“二相电流指令值idq”。)。更具体而言,电流指令值设定部42使q轴电流指令值iq为由辅助电流值设定部41设定的辅助电流值ia,另一方面使d轴电流指令值id为零。由电流指令值设定部42设定的二相电流指令值idq被给予电流偏差运算部43。

三相·二相转换部49首先根据由电流传感器33、34检测出的两相的相电流,对u相电流iu、v相电流iv以及w相电流iw(以下,在对它们进行总称时,称为“三相检测电流iuvw”。)进行运算。然后,三相·二相转换部49将uvw坐标系的三相检测电流iuvw坐标转换为dq坐标系的二相检测电流idq。二相检测电流idq由d轴检测电流id以及q轴检测电流iq构成。该坐标转换使用由旋转角运算部50运算出的转子旋转角θ。

电流偏差运算部43对d轴检测电流id相对于d轴电流指令值id的偏差以及q轴检测电流iq相对于q轴电流指令值iq的偏差进行运算。这些偏差被给予pi控制部44。pi控制部44进行对由电流偏差运算部43运算出的电流偏差的pi运算。由此,pi控制部44生成应该施加给电动马达18的二相电压指令值vdq(d轴电压指令值vd以及q轴电压指令值vq)。该二相电压指令值vdq被给予二相·三相转换部45。

二相·三相转换部45使用在这次的电流控制周期ta中由旋转角估计部52运算出的针对下次的电流控制周期ta的旋转角估计值θ(m+1),对在这次的电流控制周期ta中由pi控制部44运算出的二相电压指令值vdq进行二相·三相转换。由此,二相·三相转换部45对针对下次的电流控制周期ta的三相电压指令值vuvw进行运算。三相电压指令值vuvw由u相电压指令值vu、v相电压指令值vv以及w相电压指令值vw构成。由此,得到针对下次的电流控制周期ta的三相电压指令值vuvw

通过二相·三相转换部45得到的针对下次的电流控制周期ta的三相电压指令值vuvw被给予pwm占空比运算部46。pwm占空比运算部46基于针对下次的电流控制周期ta的三相电压指令值vuvw,生成针对下次的电流控制周期ta的u相的pwm计数(pwm占空比)、v相的pwm计数以及w相的pwm计数,并给予共模噪声降低部47。

例如,如以下那样求出u相的pwm计数。即,pwm占空比运算部46使用通过二相·三相转换部45得到的针对某个电流控制周期ta的u相电压指令值vu、和pwm最大计数值cmax,基于下式(2),对针对该电流控制周期ta的u相的pwm计数cu进行运算。

cu=vu×(cmax/vb)

=vu×(1,000/vb)…(2)

在上述式(2)中vb是驱动电路32的电源电压。若代替上述式(2)的右边的u相电压指令值vu而使用v相电压指令值vv,则能够对v相的pwm计数cv进行运算。若代替u相电压指令值vu而使用w相电压指令值vw则能够对w相的pwm计数cw进行运算。

共模噪声降低部47抑制构成驱动电路32的六个开关元件(省略图示)中,多个相的开关元件的开关定时重叠。由此,共模噪声降低部47降低共模噪声。共模噪声降低部47对从pwm占空比运算部46给予的针对下次的电流控制周期ta的u相的pwm计数、v相的pwm计数以及w相的pwm计数进行用于降低共模噪声的处理(降噪处理)。后述共模噪声降低部47的动作的详细。共模噪声降低部47的降噪处理后的、针对下次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相的pwm计数、v相的pwm计数以及w相的pwm计数被给予pwm输出部48。

pwm输出部48对多个电流控制周期存储从共模噪声降低部47给予的针对电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相的pwm计数、v相的pwm计数以及w相的pwm计数。pwm输出部48基于在上一次的电流控制周期ta中从共模噪声降低部47给予的针对这次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相的pwm计数、v相的pwm计数以及w相的pwm计数,生成针对这次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相pwm信号、v相pwm信号以及w相pwm信号,并供给至驱动电路32。具体而言,pwm输出部48对这次的电流控制周期ta内的每个pwm周期tc,生成分别与针对该电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相的pwm计数、v相的pwm计数以及w相的pwm计数对应的占空比的u相pwm信号、v相pwm信号以及w相pwm信号,并供给至驱动电路32。

通过从pwm输出部48给予的pwm信号控制构成驱动电路32的六个开关元件。由此,相当于每个pwm周期tc的三相电压指令值vuvw的电压施加给电动马达18的各相的定子绕组101、102、103。电流偏差运算部43以及pi控制部44构成电流反馈控制单元。通过该电流反馈控制单元的工作,控制在电动马达18流动的马达电流接近由电流指令值设定部42设定的二相电流指令值idq

以下,对共模噪声降低部47的共模噪声降低的基本的想法进行说明。共模噪声降低部47首先将从pwm占空比运算部46给予的针对下次的电流控制周期ta的u相、v相以及w相的pwm计数cu、cv以及cw设定为针对下次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相、v相以及w相的pwm计数cu、cv以及cw。

如上述那样,每当驱动电路32内的开关元件被开关,噪声电流经由存在于输入输出电线或电动马达18与地线间的寄生电容流动。在pwm周期tc中,几乎以相同的定时对多个相的开关元件进行开关的情况下,与仅对一相的开关元件进行开关的情况相比,噪声电流(共模电流)较大。

在pwm周期tc,任意的两相间的pwm计数值的差小于规定阈值α(α>0)的情况下,几乎以相同的定时对这两相的开关元件进行开关。因此,共模噪声降低部47在电流控制周期ta中,在从三相取两相的组合中的至少一个组合中两相间的pwm计数值的差小于阈值α的情况下,变更针对该电流控制周期ta内的各pwm周期tc的各相的pwm计数中一相或者多相的pwm计数值,以使各相间的pwm计数值的差在阈值α以上。另外,此时,共模噪声降低部47以对于pwm计数值被变更的相而言,不变更该电流控制周期ta内的pwm计数值的合计值的方式变更pwm计数值。

为了以对于某一相而言,不变更电流控制周期ta内的pwm计数值的合计值的方式变更pwm计数值,而例如对该相的pwm计数加上图6a所示的摆动宽度模式所对应的摆动宽度即可。图6a内的x是用于规定针对pwm周期tc的某一相的pwm计数的摆动宽度的绝对值的摆动宽度规定值。后述摆动宽度规定值x的设定方法。

作为摆动宽度模式并不限定于图6a所示的模式。作为摆动宽度模式,例如也可以使用图6b、图6c以及图6d所示那样的摆动宽度模式。另外,在图6c以及图6d中,电流控制周期ta内包含八个pwm周期tc。图7是用于说明共模噪声降低部47的动作的一个例子的流程图。

以下,假设使用图6a或者图6b的模式作为摆动宽度模式。首先,共模噪声降低部47将从pwm占空比运算部46给予的针对下次的电流控制周期ta的u相、v相以及w相的pwm计数cu、cv以及cw设定为针对下次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相、v相以及w相的pwm计数cu、cv以及cw(步骤s1)。

接下来,共模噪声降低部47对各相间的pwm计数差δcuv、δcvw以及δcuw进行运算(步骤s2)。分别由下式(3)、(4)以及(5)表示δcuv、δcvw以及δcuw。

δcuv=|cu-cv|…(3)

δcvw=|cv-cw|…(4)

δcuw=|cu-cw|…(5)

接下来,共模噪声降低部47辨别是否各相间的pwm计数差δcuv、δcvw以及δcuw全部在规定阈值α(α>0)以上(步骤s3)。阈值α是为了使两相的开关定时不重叠所需要的pwm计数差,在该实施方式中设定为100。

在各相间的pwm计数差δcuv、δcvw以及δcuw全部在阈值α以上的情况下(步骤s3:是),共模噪声降低部47将在上述步骤s1设定的针对下次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的各相的pwm计数cu、cv、cw直接给予pwm输出部48(步骤s4)。然后,共模噪声降低部47结束这次的电流控制周期ta的处理。

在上述步骤s3中,各相间的pwm计数差δcuv、δcvw以及δcuw中的至少一个小于阈值α的情况下(步骤s3:否),共模噪声降低部47移至步骤s5。在步骤s5中,共模噪声降低部47根据各相间的pwm计数差δcuv、δcvw以及δcuw,将计数差的状态识别为以下的第一状态、第二状态、第三状态或者第四状态。

第一状态:两相间的pwm计数差在阈值α以上,剩余的一相与其它的两相之间的pwm计数差小于阈值α的状态

第二状态:两相间的pwm计数差小于阈值α,剩余的一相与其它的两个相之间的pwm计数差在阈值α以上,pwm计数差小于阈值α的两相的各pwm计数与最小值计数(0)的差或者与最大值计数(1000)的差在阈值α以上的状态

第三状态:两相间的pwm计数差小于阈值α,剩余的一相与其它的两相之间的pwm计数差在阈值α以上,pwm计数差小于阈值α的两相的任意一个的pwm计数与最小值计数(0)的差或者与最大值计数(1000)的差小于阈值α的状态

第四状态:各相间的pwm计数差的任意一个均小于阈值α的状态

在步骤s5,辨别为计数差的状态是第一状态的情况下,共模噪声降低部47进行第一pwm计数变更处理(步骤s6)。

对第一pwm计数变更处理进行详细说明。图8a示出在电流控制周期ta内的各pwm周期tc中的u相、v相以及w相的pwm计数分别为530、490以及400的情况下的例子。该情况下,δcuv=40,δcvw=90,δcuw=130,计数差的状态符合第一状态。

该情况下,u相的pwm计数cu与w相的pwm计数cw的计数差δcuw在阈值α以上,所以共模噪声降低部47仅变更v相的pwm计数cv。换句话说,在计数差的状态为第一状态的情况下,共模噪声降低部47将pwm计数差在阈值α以上的两相以外的一相确定为计数变更对象相。

然后,共模噪声降低部47设定针对计数变更对象相(在该例子中是v相)的摆动宽度规定值x。对摆动宽度规定值x的设定方法进行说明。如图9a所示,将pwm计数差小于阈值α的两相的pwm计数值中较大的一方设为a,并将较小的一方设为b。考虑摆动宽度模式根据图6a或者图6b所示的摆动宽度模式变更b,使a与变更后的b的差的绝对值|a-b|为α以上的情况。摆动宽度规定值x取阈值α以上的值。

若将x设为摆动宽度规定值,则变更后的b为(b-x)或者(b+x)。由于a>b,所以{(b+x)-a}比{a-(b-x)}小。因此,x需要满足下式(6)。

{(b+x)-a}=α…(6)

由此,由下式(7)表示摆动宽度规定值x。

x=α+(a-b)…(7)

在通过变更a,使b与变更后的a的差的绝对值|a-b|为α以上的情况下,如图9b所示,变更后的a为(a+x)或者(a-x)。由于a>b,所以{b-(a-x)}比{(a+x)-b}小。因此,x需要满足下式(8)。

{b-(a-x)}=α…(8)

由此,由下式(9)表示摆动宽度规定值x。

x=α+(a-b)…(9)

换句话说,对于在变更pwm计数差小于阈值α的两相中的任意一相的pwm计数的情况下的摆动宽度规定值x来说,若将这两相的pwm计数中较大的一方的pwm计数设为a,并将较小的一方的pwm计数设为b,则由下式(10)表示x。

x=α+(a-b)…(10)

在该例子中,在u相与v相之间,x=100+40=140,在v相与w相之间,x=100+90=190。可知若采用这两种x中较小的一方的x,则在v相与w相之间,不能使它们的计数差在阈值α以上。因此,共模噪声降低部47将基于上述式(10)运算出的x中较大的一方的x设定为摆动宽度规定值x。换句话说,共模噪声降低部47在一相与其它的两相之间的pwm计数差小于阈值α的情况下,使用这两组的pwm计数差中的值较大的一方的pwm计数差作为式(10)的(a-b),来对摆动宽度规定值x进行运算。

接下来,共模噪声降低部47根据摆动宽度规定值x和预先设定的图8b所示的摆动宽度模式(与图6a所示的摆动宽度模式相同),变更针对下次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的计数变更对象相的pwm计数。具体而言,共模噪声降低部47对针对各pwm周期tc的计数变更对象相的pwm计数加上根据摆动宽度规定值x和摆动宽度模式决定的摆动宽度。由此,共模噪声降低部47变更针对各pwm周期tc的计数变更对象相的pwm计数。由此,第一pwm计数变更处理结束。

在该例子中,如图8c所示,对针对各pwm周期tc的v相的pwm计数cv加上根据摆动宽度规定值x和摆动宽度模式决定的摆动宽度(+190或者-190)。由此,变更了针对各pwm周期tc的v相的pwm计数cv。但是,变更后的v相的pwm计数cv的合计与变更前的v相的pwm计数cv的合计相同。这样变更了针对各pwm周期tc的v相的pwm计数cv。由此,如图8c所示,在各pwm周期tc中,变更后的v相的pwm计数与其它相的pwm计数的差δcuv以及δcvw在阈值α以上。

若第一pwm计数变更处理结束,则共模噪声降低部47移至步骤s10。在步骤s5中辨别为计数差的状态是第二状态的情况下,共模噪声降低部47进行第二pwm计数变更处理(步骤s7)。对第二pwm计数变更处理进行详细说明。

图10a示出电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相、v相以及w相的pwm计数cu分别为530、490以及360的情况下的例子。该情况下,δcuv=40,δcvw=130,δcuw=170,计数差的状态符合第二状态。以下,存在将pwm计数差小于阈值α的两相中pwm计数较大的一方称为a相,将pwm计数较小的一方的相称为b相,并将剩余的一相称为c相的情况。

该情况下,u相(a相)的pwm计数cu与v相(b相)的pwm计数cv的计数差δcuv小于阈值α。因此,为了扩大它们的差,仅变更作为其中的一方的v相的pwm计数cv。换句话说,在计数差的状态为第二状态的情况下,共模噪声降低部47将pwm计数差小于阈值α的两相的一相确定为计数变更对象相。

共模噪声降低部47基于上述式(10)设定针对计数变更对象相(在该例子中是v相)的摆动宽度规定值x。然后,共模噪声降低部47辨别是否能够确保v相的变更后的pwm计数与c相(在该例子中是w相)的pwm计数的差在阈值α以上。若能够确保上述差在阈值α以上,则共模噪声降低部47将基于式(10)运算出的x设定为摆动宽度规定值x。若不能够确保上述差在阈值α以上,则使用计数变更对象相(在该例子中是v相)与c相(在该例子中是w相)之间的pwm计数差(在该例子中是δcvw)作为式(10)的(a-b),来对摆动宽度规定值x进行运算。

在该例子中,由于δcuv=40,所以若基于式(10)对摆动宽度规定值x进行运算,则x=100+40=140。但是,在δcvw为130,且v相的pwm计数值向接近w相的pwm计数值的方向变更的情况下,它们的差成为10,在阈值α以下。因此,共模噪声降低部47使用v相的pwm计数值与w相的pwm计数值的差δcvw作为式(10)的(a-b),来对摆动宽度规定值x进行运算。在该例子中,摆动宽度规定值x为100+130=230。

接下来,共模噪声降低部47根据摆动宽度规定值x和预先设定的图10b所示的摆动宽度模式(与图6a所示的摆动宽度模式相同),变更在步骤s1设定的针对下次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的计数变更对象相的pwm计数。具体而言,共模噪声降低部47对针对各pwm周期tc的计数变更对象相的pwm计数加上根据摆动宽度规定值x和摆动宽度模式决定的摆动宽度。由此,共模噪声降低部47变更针对各pwm周期tc的计数变更对象相的pwm计数。由此,第二pwm计数变更处理结束。

在该例子中,如图10c所示,对针对各pwm周期tc的v相的pwm计数cv加上根据摆动宽度规定值x和摆动宽度模式决定的摆动宽度(+230或者-230)。由此,变更了针对各pwm周期tc的v相的pwm计数cv。另外,变更后的v相的pwm计数cv的合计与变更前的v相的pwm计数cv的合计相同。这样变更了针对各pwm周期tc的v相的pwm计数cv。由此,如图10c所示,在各pwm周期tc中,变更后的v相的pwm计数与u相的pwm计数的差δcuv在阈值α以上。另外,变更后的v相的pwm计数与w相的pwm计数的差δcvw也在阈值α以上。若第二pwm计数变更处理结束,则共模噪声降低部47移至步骤s10。

在步骤s5中辨别为计数差的状态是第三状态的情况下,共模噪声降低部47进行第三pwm计数变更处理(步骤s8)。

对第三pwm计数变更处理进行详细说明。图11a示出电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相、v相以及w相的pwm计数cu分别为910、820以及100的情况下的例子。

该情况下,δcuv=90,δcvw=720,δcuw=810。另外,pwm计数差小于阈值α的两相(u相以及v相)中的u相的pwm计数与最大值计数(1000)的差(90=1000-910)小于阈值α,所以计数差的状态符合第三状态。以下,存在将pwm计数差小于阈值α的两相中pwm计数较大的一方称为a相,将pwm计数较小的一方的相称为b相,并将剩余的一相称为c相。

该情况下,u相(a相)的pwm计数cu与v相(b相)的pwm计数cv的计数差δcuv小于阈值α。因此,为了扩大它们的差,考虑仅变更作为其中一方的u相的pwm计数cu或者仅变更v相的pwm计数cv。在仅变更u相pwm计数cu的情况下,摆动宽度规定值x为x=100+90=190。然而,由于u相的pwm计数cu为910,所以不能够使用190的摆动宽度规定值变更u相pwm计数cu。同样地,在仅变更v相的pwm计数cv的情况下,摆动宽度规定值x为x=100+90=190。然而,由于v相的pwm计数cv为820,所以不能够使用190的摆动宽度规定值变更v相pwm计数cv。

因此,在计数差的状态为第三状态的情况下,共模噪声降低部47变更a相(在该例子中是u相)的pwm计数和b相(在该例子中是v相)的pwm计数双方。换句话说,在计数差的状态为第三状态的情况下,共模噪声降低部47将pwm计数差小于阈值α的两相确定为计数变更对象相。

共模噪声降低部47设定针对计数变更对象相(在该例子中是u相以及v相)的摆动宽度规定值x。对变更pwm计数差小于阈值α的两相的pwm计数的情况下的摆动宽度规定值x的设定方法进行说明。如图12所示,将pwm计数差小于阈值α的两相的pwm计数值中较大的一方设为a,并将较小的一方设为b。根据图6a所示的摆动宽度模式变更一相的pwm计数,并根据图6b所示的摆动宽度模式变更另一相的pwm计数。由此,使变更后的a与变更后的b的差的绝对值|a-b|在α以上的情况。摆动宽度规定值x取阈值α以上的值。

若将x设为摆动宽度规定值,则变更后的a为(a+x)或者(a-x)。变更后的b为(b-x)或者(b+x)。在a变更为(a+x)时,b变更为(b-x),所以该情况下的变更后的两者之差为{(a+x)-(b-x)}。另一方面,在a变更为(a-x)时,b变更为(b+x),所以该情况下的变更后的两者之差为{(b+x)-(a-x)}。{(b+x)-(a-x)}比{(a+x)-(b-x)}小,所以x需要满足下式(11)。

{(b+x)-(a-x)}=α…(11)

由此,由下式(12)表示摆动宽度规定值x。

x={α+(a-b)}/2…(12)

在该例子中,由于δcuv=90,所以x=(100+90)/2=95。但是,u相的pwm计数值最大也仅能够摆动90,所以共模噪声降低部47将针对u相的摆动宽度规定值x设定为90,并将针对v相的摆动宽度规定值x设定为100。

接下来,共模噪声降低部47根据摆动宽度规定值x与图11b所示的a相用(u相用)的摆动宽度模式以及b相用(v相用)的摆动宽度模式(与图6a以及图6b所示的摆动宽度模式相同),变更针对下次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的a相以及b相的pwm计数。具体而言,共模噪声降低部47对针对各pwm周期tc的a相的pwm计数加上根据a相用的摆动宽度规定值x和摆动宽度模式决定的摆动宽度。由此,共模噪声降低部47变更针对各pwm周期tc的a相的pwm计数。另外,共模噪声降低部47对针对各pwm周期tc的b相的pwm计数加上根据b相用的摆动宽度规定值x和摆动宽度模式决定的摆动宽度。由此,共模噪声降低部47变更针对各pwm周期tc的b相的pwm计数。由此,第三pwm计数变更处理结束。

在该例子中,如图11c所示,对针对各pwm周期tc的u相的pwm计数cu加上根据摆动宽度规定值x和摆动宽度模式决定的摆动宽度(+90或者-90)。由此,变更了针对各pwm周期tc的u相的pwm计数cu。另外,对针对各pwm周期tc的v相的pwm计数cv加上根据摆动宽度规定值x和摆动宽度模式决定的摆动宽度(+100或者-100)。由此,变更了针对各pwm周期tc的v相的pwm计数cv。但是,变更后的u相的pwm计数cu的合计与变更前的u相的pwm计数cu的合计相同。变更后的v相的pwm计数cv的合计与变更前的v相的pwm计数cv的合计相同。这样变更了针对各pwm周期tc的u相的pwm计数cu以及v相的pwm计数cv。由此,如图11c所示,在各pwm周期tc中,变更后的u相的pwm计数与变更后的v相的pwm计数的差δcuv在阈值α以上。

若第三pwm计数变更处理结束,则共模噪声降低部47移至步骤s10。在步骤s5中辨别为计数差的状态为第四状态的情况下,共模噪声降低部47进行第四pwm计数变更处理(步骤s9)。对第四pwm计数变更处理进行详细说明。

图13a示出电流控制周期ta内的各pwm周期tc中的u相、v相以及w相的pwm计数分别为530、490以及470的情况下的例子。该情况下,δcuv=40,δcvw=20,δcuw=60,所以计数差的状态符合第四状态。该情况下,共模噪声降低部47将三相中pwm计数为中央值的相确定为容易取较大的摆动宽度规定值的第一相。然后,共模噪声降低部47将其它的两相中pwm计数较大的一方确定为第二相,并将pwm计数较小的一方确定为第三相。在该例子中,v相被确定为第一相,u相被确定为第二相,w相被确定为第三相。

接下来,共模噪声降低部47基于上述式(12)设定针对第二相以及第三相的pwm计数的摆动宽度规定值x23。该情况下,式(12)中的a是第二相(u相)的pwm计数值,b是第三相(w相)的pwm计数值。在该例子中,针对第二相(u相)以及第三相(w相)的摆动宽度规定值x23为x={100+(530-470)}/2=80。

接下来,共模噪声降低部47基于下式(13)设定针对第一相的pwm计数的摆动宽度规定值x1。

x1=α+β+x23…(13)

β是第一相与第二相的pwm计数差、和第一相与第三相的pwm计数差中较大的一方的值。

在该例子中,由于β=40,x23=80,所以x1=100+40+80=220。接下来,共模噪声降低部47根据第一相、第二相以及第三相用的摆动宽度规定值x1、x23以及x23、和图13b所示的第一相、第二相以及第三相用的摆动宽度模式,变更针对下次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的第一相、第二相以及第三相的pwm计数。具体而言,共模噪声降低部47对针对各pwm周期tc的第一相(v相)的pwm计数加上根据第一相用的摆动宽度规定值x1和摆动宽度模式决定的摆动宽度。由此,共模噪声降低部47变更针对各pwm周期tc的第一相的pwm计数。另外,共模噪声降低部47对针对各pwm周期tc的第二相(u相)的pwm计数加上根据第二相用的摆动宽度规定值x23和摆动宽度模式决定的摆动宽度。由此,共模噪声降低部47变更针对各pwm周期tc的第二相的pwm计数。另外,共模噪声降低部47对针对各pwm周期tc的第三相(w相)的pwm计数加上根据第三相用的摆动宽度规定值x23和摆动宽度模式决定的摆动宽度。由此,共模噪声降低部47变更针对各pwm周期tc的第三相的pwm计数。由此,第四pwm计数变更处理结束。

在该例子中,如图13c所示,对针对各pwm周期tc的u相(第二相)的pwm计数cu加上根据摆动宽度规定值x23和图6a所示的摆动宽度模式决定的摆动宽度(+80或者-80)。由此,变更了针对各pwm周期tc的u相的pwm计数cu。另外,对针对各pwm周期tc的v相(第一相)的pwm计数cv加上根据摆动宽度规定值x1和图6a所示的摆动宽度模式决定的摆动宽度(+220或者-220)。由此,变更了针对各pwm周期tc的v相的pwm计数cv。另外,对针对各pwm周期tc的w相(第三相)的pwm计数cw加上根据摆动宽度规定值x23和图6b所示的摆动宽度模式决定的摆动宽度(+80或者-80)。由此,变更了针对各pwm周期tc的w相的pwm计数cw。

这样变更了针对各pwm周期tc的u相的pwm计数cu、v相的pwm计数cv以及w相的pwm计数cw。由此,如图13c所示,在各pwm周期tc中,变更后的各相间的pwm计数差δcuv、δcvw、δcuw在阈值α以上。若第四pwm计数变更处理结束,则共模噪声降低部47移至步骤s10。

在步骤s10中,将步骤s6、s7、s8或者s9的pwm计数变更处理后的针对各pwm周期tc的u相、v相以及w相的pwm计数cu、cv以及cw作为针对下次的电流控制周期ta内的各pwm周期tc的u相、v相以及w相的pwm计数cu、cv以及cw,给予pwm输出部48。然后,共模噪声降低部47结束这次的电流控制周期ta的处理。

在上述实施方式中,在从三相取两相的组合中的至少一个组合中,两相间的pwm计数值的差小于阈值的情况下,变更针对电流控制周期ta内的各pwm周期tc的各相的pwm计数中一相或者多相的pwm计数,以使各相间的pwm计数值的差在阈值以上,而不变更该相的pwm计数的合计值,而。由此,能够抑制以相同的定时对多相的开关元件进行开关。因此,能够使开关元件的开关所引起的共模噪声降低。

在上述实施方式中,对将本发明应用于电动助力转向装置的马达控制装置的情况进行了说明。然而,本发明也能够应用于电动助力转向装置以外所使用的马达控制装置。另外,在权利要求书所记载的事项的范围内能够实施各种设计变更。

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