專利名稱：無刷電動機的驅(qū)動方法及其驅(qū)動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于無刷電動機的驅(qū)動方法及其驅(qū)動控制裝置，尤其是關(guān)于適用于采用無刷電動機的液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置的無刷電動機的驅(qū)動方法及其驅(qū)動控制裝置。
背景技術(shù)：
近年來，為了提高駕車者的操縱性安全性，大多采用在操縱方向盤時輔助駕駛員的動力轉(zhuǎn)向控制裝置。該動力轉(zhuǎn)向控制裝置有電動式及液壓式兩種。與液壓式相比，電動式具有在設(shè)計時能自由設(shè)定幫助駕駛員的輔助特性、控制裝置的自由度高、減少車輛的燃油消耗等優(yōu)點，但另一方面，在對于包含溫度或包括噪聲在內(nèi)的耐環(huán)境性或操縱性上均還存在問題。
因此，尤其在大型車輛上多采用液壓式動力轉(zhuǎn)向控制裝置。雖在該液壓式動力轉(zhuǎn)向控制裝置上采用無刷電動機，但在該采用無刷電動機的液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置上，是靠無刷電動機驅(qū)動液壓泵，按照車速或轉(zhuǎn)向角速度等車輛行駛條件，利用相應(yīng)控制的液壓，能實現(xiàn)原設(shè)計的規(guī)定輔助力。
通常采用該無刷電動機的液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置，預(yù)先將車速或轉(zhuǎn)向角速度與原設(shè)計的無刷電動機轉(zhuǎn)速間的關(guān)系存于控制裝置的微型計算機(以后稱存儲器)中。然后用無刷電動機的電動機旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器檢測無刷電動機的轉(zhuǎn)速，求檢測出的實際轉(zhuǎn)速和存儲器所存的目標轉(zhuǎn)速間的偏差，控制無刷電動機的轉(zhuǎn)速，使該偏差的值小于等于所設(shè)計的規(guī)定值，讓駕駛者獲得所需的輔助力。作為這樣的一項控制技術(shù)，例如在專利文獻1中揭示了其部分內(nèi)容。
另外，專利文獻2也記述了一種根據(jù)無刷電動機的轉(zhuǎn)速及電流、來控制電動機驅(qū)動電路的通電相位角的方法。
專利文獻1，特開平10-70894號公報專利文獻2，特開平7-337067號公報但是用上述專利文獻1揭示的現(xiàn)有的控制技術(shù)，由于以固定角度決定驅(qū)動無刷電動機的驅(qū)動電路的脈寬調(diào)制(以后稱PWM)信號的驅(qū)動時間(以后稱通電相位角)，對于以一定速度轉(zhuǎn)動狀態(tài)下的無刷電動機，沒有什么特別問題發(fā)生，但在要求可變速的情況下，存在效率降低、消耗電流增加等諸多問題。
另外，在上述專利文獻2中揭示根據(jù)無刷電動機的轉(zhuǎn)速及電流，來控制無刷電動機驅(qū)動電路的通電相位角，通過這樣，在規(guī)定轉(zhuǎn)速的正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)下，可以承認有提高效率、減少電流消耗等效果。但存在的問題是為了在較寬的范圍對轉(zhuǎn)速進行控制，要提高PWM的通電相位角的響應(yīng)特性。
本發(fā)明為解決上述現(xiàn)有控制技術(shù)的問題而提出，其目的在于提供一種無刷電動機的驅(qū)動方法及其驅(qū)動控制裝置，它們能使無刷電動機特別是在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域并且高負載區(qū)域中，以高效率工作，減少電流消耗。
本發(fā)明之又一目的在于提供一種無刷電動機的驅(qū)動方法及其驅(qū)動控制裝置，它們能適用于采用驅(qū)動電動泵的無刷電動機的液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本申請的無刷電動機的驅(qū)動方法，是根據(jù)目標電動機電流值和實際電動機電流值間的偏差，算出控制參數(shù)，根據(jù)該算出的控制參數(shù)，利用實施PWM驅(qū)動的驅(qū)動電路，控制無刷電動機的電動機電流值，同時，根據(jù)檢測上述無刷電動機的電動機電流值的電動機電流檢測傳感器的電動機電流信號，控制上述驅(qū)動電路的通電相位角，在這種無刷電動機的驅(qū)動方法中，根據(jù)上述算出的控制參數(shù)，計算操作量，按照這一算出的操作量，根據(jù)預(yù)先設(shè)計生成的操作量和提前角量間的對應(yīng)關(guān)系，計算提前角量，根據(jù)這一算出的提前角量信息，對按照上述電動機電流信號所設(shè)定的上述驅(qū)動電路的通電相位角的值進行修正。
另外，本申請的驅(qū)動控制裝置，是根據(jù)目標電動機電流值和實際電動機電流值間的偏差，利用電動機電流控制手段算出控制參數(shù)，按照這一算出的控制參數(shù)，利用PWM控制手段控制驅(qū)動電路，控制無刷電動機的電動機電流值，同時按照檢測上述無刷電動機的電動機電流值的電動機電流檢測傳感器的電動機電流信號，控制上述驅(qū)動電路的通電相位角，在這種無刷電動機的驅(qū)動控制裝置中，包括相位控制手段，該相位控制手段按照利用上述電動機電流控制手段算出的控制參數(shù)，計算提前角量，同時，將該算出的提前角信息附加于上述PWM控制手段，上述PWM控制手段按照來自上述相位控制手段的信息，對根據(jù)上述電動機電流信號所設(shè)定的上述驅(qū)動電路的通電相位角進行修正。
利用本發(fā)明能獲得一種無刷電動機的驅(qū)動方法及其驅(qū)動控制裝置，它能使無刷電動機特別在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域并且高負載區(qū)域中，高效工作，降低電流消耗。
利用本發(fā)明能獲得一種無刷電動機的驅(qū)動方法及其驅(qū)動控制裝置，它能適用于采用無刷電動機的液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置。


圖1為應(yīng)用本發(fā)明的電動泵液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置的構(gòu)成圖。
圖2為本發(fā)明實施方式1的無刷電動機驅(qū)動控制裝置的控制方框圖。
圖3為說明本發(fā)明實施方式1的相位控制手段及PWM控制手段的動作用的控制流程圖。
圖4為說明本發(fā)明實施方式1的動作原理用的、表示提前角和電流間的關(guān)系的圖。
圖5為表示本發(fā)明實施方式1的效果用的示意圖。
具體實施例方式
實施方式1通常，電動機的控制是對驅(qū)動晶體管進行PWM驅(qū)動，使設(shè)定好的目標電動機轉(zhuǎn)速和實際轉(zhuǎn)速的偏差為零。通常根據(jù)該偏差進行PID控制(P為比例控制、I為積分控制、D為微分控制)。但，因為僅僅這樣，則電動機驅(qū)動電路的通電相位角為一定，所以為了解決上述現(xiàn)有問題，還要采用某些手段來控制通電相位角。
本發(fā)明中，通過利用目標電動機電流值和實際電動機電流值間的偏差求得的控制參數(shù)、即P項(比例項)、I項(積分項)、D項(微分項)，控制通電相位角，特別在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域并且高負載區(qū)域中，以圖提高電動機效率，以下，利用圖1～圖5說明本發(fā)明實施方式1的無刷電動機的驅(qū)動方法及其驅(qū)動控制裝置。還有，圖中，同一標號表示同一或相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 圖1為表示應(yīng)用本發(fā)明的、采用驅(qū)動電動泵用的無刷電動機的液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置的構(gòu)成圖。
在圖1中，1為轉(zhuǎn)向裝置，2為轉(zhuǎn)向橫拉桿，3為駕駛盤，4為轉(zhuǎn)向軸，5為液壓泵，6為DC無刷電動機，7為控制器，8為油箱，9為液壓配管、10為液壓泵部。
圖2為對無刷電動機6進行驅(qū)動控制用的控制器7的控制方框圖。在圖2中，71為電動機電流檢測傳感器，72為驅(qū)動電路，73為目標電動機電流運算手段，74為電動機電流控制手段，75為PWM控制手段，76為相位控制手段。
圖3為說明PWM控制手段75及相位控制手段76的動作用的控制流程圖。圖3中，S101至S107表示控制流程的各步驟。
圖4為說明本發(fā)明實施方式1的動作原理的、表示提前角和電流間關(guān)系的圖。
圖5為表示本發(fā)明實施方式1的效果用的示意圖。
如圖1所示，轉(zhuǎn)向裝置1設(shè)置與圖中未示出的汽車等車輛的左右轉(zhuǎn)向輪通過轉(zhuǎn)向臂連接的轉(zhuǎn)向橫拉桿2。該轉(zhuǎn)向裝置1如人們所知的那樣，包括通過利用轉(zhuǎn)向軸4傳遞駕駛盤3上的駕駛操作來切換液壓流路的流路切換閥；將駕駛操作傳遞給轉(zhuǎn)向橫拉桿2一側(cè)的傳遞部；通過將液壓引入左、右室中任一個而產(chǎn)生與駕駛操作對應(yīng)的輔助力的動力缸。
另外，液壓泵部10是利用電動機驅(qū)動的通過液壓配管9向轉(zhuǎn)向裝置1送液壓油的裝置，由液壓泵5、驅(qū)動該泵的電動機即DC無刷電動機6、由包圍在液壓泵5周圍的殼體組成的油箱8、以及對該電動機進行最佳控制的控制器7所構(gòu)成。
如圖2所示，該DC無刷電動機6是三相電動機，由利用圖中未示出的6個功率晶體管組成的驅(qū)動電路72進行PWM驅(qū)動。
目標電動機電流運算手段73計算預(yù)存于存儲器的作為目標的DC無刷電動機6的目標電動機電流值。
另一方面，利用電動機電流檢測傳感器71檢測DC無刷電動機6的實際電動機電流值。將該檢測出的來自電動機電流檢測傳感器71的電動機電流信號和目標電動機電流運算手段73算出的目標電動機電流值進行比較，其偏差輸入電動機電流控制手段74。
該電動機電流控制手段74及PWM控制手段75將實際電動機電流值進行反饋根據(jù)和目標電動機電流值間的偏差，由電動機電流控制手段74計算比例項及積分項等控制參數(shù)，根據(jù)這一計算結(jié)果，用PWM控制手段75進行PWM驅(qū)動占空比的運算。
另外，根據(jù)取決于電動機電流控制手段74求出的偏差的比例項、積分項及微分項等的控制參數(shù)，用相位控制手段76求驅(qū)動電路72的最佳的通電相位角，將該結(jié)果反映在PWM控制手段75上。
圖4表示無刷電動機的通電相位角(PWM驅(qū)動時間)及電動機電流間的關(guān)系，將PWM驅(qū)動占空比固定為100％進行驅(qū)動，在改變通電相位角時，電動機電流如圖4所示，若提前角增大，則電動機電流值也增大。
另一方面，在負載轉(zhuǎn)矩為超過電動機輸出的高負載區(qū)域中，為了使電動機電流值不超過其額定值，雖需要進行電流反饋控制，但通過不改變PWM驅(qū)動占空比，而改變通電相位角，從而能控制電動機電流。這里所謂驅(qū)動占空比為將取決于電動機電流控制的目標電流值和實際電流值間的偏差的比例項、積分項、及微分項等控制參數(shù)變換成電動機驅(qū)動電路的通電比率。
以下，參照圖3，對相位控制手段76及PWM控制手段75的動作進行說明，如圖3所示，(1)PWM控制手段75在步驟S101，讀入由電動機電流控制手段74計算的控制參數(shù)(比例項P、積分項I)。
(2)在步驟S102，根據(jù)步驟S101讀入的控制參數(shù)，計算PWM驅(qū)動占空比。
(3)另一方面，相位控制手段76在步驟S103，和步驟S101一樣，讀入控制參數(shù)。
(4)在步驟S104，根據(jù)該控制參數(shù)，計算操作量。在本實施方式1中，操作量為比例項(P)和積分項(I)之和。
(5)在步驟S105，根據(jù)預(yù)先生成的控制器7的存于圖中未示出的存儲器的提前角圖，根據(jù)操作量，求出提前角量。
(6)在PWM控制手段75的步驟S106，讀入步驟S105求得的提前角量。
(7)在步驟S107，根據(jù)上述提前角量，計算通電相位角。
還有，在上述步驟S104，是將操作量作為控制參數(shù)的比例項(P項)和積分項(I項)之和，但此外還可加上微分項(D項)。
另外，當(dāng)然也可以不取各項之和，而根據(jù)對各項乘以系數(shù)或各項之積進行運算。
圖5為表示本發(fā)明效果的示意圖，從在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域超過規(guī)定的高負載、并提前角保持一定值的階段開始，設(shè)定成減小提前角，抑制電動機電流值上升。
如上所述，本發(fā)明實施方式1的無刷電動機驅(qū)動方法及驅(qū)動控制裝置，是根據(jù)以往的旋轉(zhuǎn)位置檢測傳感器的旋轉(zhuǎn)位置信號，再加上驅(qū)動電路的通電相位角控制，利用根據(jù)目標電動機電流值和實際電動機電流值之偏差求得的控制參數(shù)即比例項(P項)、積分項(I項)、微分項(D項)，計算操作量，按照這一算出的操作量，根據(jù)預(yù)先設(shè)計生成的操作量和提前角量間的關(guān)系，計算提前角量，決定通電相位角，根據(jù)計算的提前角量、即通電相位角的信息，對按照上述旋轉(zhuǎn)位置信號設(shè)定的通電相位角進行修正。
因此，在無刷電動機的、特別是低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域并且高負載區(qū)域中，能控制驅(qū)動電路的通電相位角即PWM驅(qū)動時間，通過使提前角滯后，控制電動機電流，從而能使電動機高效工作，降低電流消耗。
再有，由于根據(jù)算出的控制參數(shù)來計算驅(qū)動電路的驅(qū)動占空比，在該算出的驅(qū)動占空比大于等于原設(shè)計的規(guī)定值的情況下，進行控制來修正驅(qū)動電路的通電相位角的值，所以，特別在低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域并且高負載區(qū)域中，通過使提前角滯后，就能控制電動機電流，而且，通過擴大能將PWM驅(qū)動占空比設(shè)定成規(guī)定值及其以上(100％)的區(qū)域，從而能減少開關(guān)損耗，高效工作，降低電流消耗。
還由于能將上述本發(fā)明的無刷電動機驅(qū)動方法及驅(qū)動控制裝置組裝在采用無刷電動機驅(qū)動電動泵的液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置上，所以能以低油耗實現(xiàn)在操縱方向盤時更適于幫助駕駛員的液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置。
權(quán)利要求
1.一種無刷電動機的驅(qū)動方法，根據(jù)目標電動機電流值和實際電動機電流值間的偏差，算出控制參數(shù)，根據(jù)該算出的控制參數(shù)，利用實施PWM驅(qū)動的驅(qū)動電路72，控制無刷電動機6的電動機電流值，同時，根據(jù)檢測所述無刷電動機的電動機電流值的電動機電流檢測傳感器71的電動機電流信號，控制所述驅(qū)動電路的通電相位角，其特征在于，根據(jù)所述算出的控制參數(shù)，計算操作量，按照這一算出的操作量，根據(jù)預(yù)先設(shè)計生成的操作量和提前角量間的對應(yīng)關(guān)系，計算提前角量，根據(jù)這一算出的提前角量信息，對按照所述電動機電流信號所設(shè)定的上述驅(qū)動電路的通電相位角的值進行修正。
2.如權(quán)利要求1所述的無刷電動機的驅(qū)動方法，其特征在于，利用控制參數(shù)即進行比例控制的比例項、進行積分控制的積分項、及進行微分控制的微分項中的至少一項，計算所述操作量。
3.如權(quán)利要求1所述的無刷電動機的驅(qū)動方法，其特征在于，利用控制參數(shù)即進行比例控制的比例項、進行積分控制的積分項、及進行微分控制的微分項，計算所述操作量。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項所述的無刷電動機的驅(qū)動方法，其特征在于，根據(jù)所述控制參數(shù)，計算驅(qū)動電路72的驅(qū)動占空比，在該算出的驅(qū)動占空比大于等于原設(shè)計的規(guī)定值的情況下，修正驅(qū)動電路的通電相位角的值。
5.一種無刷電動機的驅(qū)動控制裝置，根據(jù)目標電動機電流值和實際電動機電流值間的偏差，利用電動機電流控制手段74算出控制參數(shù)，按照這一算出的控制參數(shù)，利用PWM控制手段75控制驅(qū)動電路72，控制無刷電動機6的電動機電流值，同時按照檢測所述無刷電動機的電動機電流的電動機電流檢測傳感器71的電動機電流信號，控制所述驅(qū)動電路的通電相位角，其特征在于，包括相位控制手段76，該相位控制手段76按照利用所述電動機電流控制手段74算出的控制參數(shù)，計算提前角量，同時，將該算出的提前角信息附加于所述PWM控制手段75，所述PWM控制手段按照來自所述相位控制手段的信息，對根據(jù)所述電動機電流信號所設(shè)定的所述驅(qū)動電路的通電相位角進行修正。
6.如權(quán)利要求5所述的無刷電動機的驅(qū)動控制裝置，其特征在于，所述相位控制手段76，利用控制參數(shù)即進行比例控制的比例項、進行積分控制的積分項、及進行微分控制的微分項中的至少一項，計算提前角量。
7.如權(quán)利要求5所述的無刷電動機的驅(qū)動控制裝置，其特征在于，所述相位控制手段76，利用控制參數(shù)即進行比例控制的比例項、進行積分控制的積分項、及進行微分控制的微分項，計算提前角量。
8.如權(quán)利要求5至7中的任一項所述的無刷電動機的驅(qū)動控制裝置，其特征在于，所述PWM控制手段75，根據(jù)所述控制參數(shù)，計算驅(qū)動電路72的驅(qū)動占空比，在該算出的驅(qū)動占空比大于等于原設(shè)計的規(guī)定值的情況下，修正驅(qū)動電路的通電相位角的值。
9.一種液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置，其特征在于，該液壓動力轉(zhuǎn)向控制裝置具有驅(qū)動液壓泵的無刷電動機6用的權(quán)利要求5所述的驅(qū)動控制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在無刷電動機的低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域并且高負載區(qū)域中上能使效率提高、而且電流消耗減少的無刷電動機驅(qū)動方法及驅(qū)動控制裝置。根據(jù)目標電動機電流值和實際電動機電流值之偏差，用電動機電流控制手段74算出控制參數(shù)，根據(jù)該算出的控制參數(shù)，相位控制手段76計算操作量，按照該算出的操作量，根據(jù)預(yù)先設(shè)計生成的操作量和提前角量間的關(guān)系，計算提前角量，利用這一算出的提前角量信息，對根據(jù)電動機電流信號所設(shè)計的驅(qū)動電路72的通電相位角的值進行修正。
文檔編號H02P6/08GK1866725SQ200510137850
公開日2006年11月22日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者中川章寬, 鈴村淳 申請人:三菱電機株式會社