用于电动助力转向的电机电路和方法技术

一种操作电动助力转向系统的电动机的方法，这种类型的电动机具有定义的故障模式，其中，当转子位于至少一个角位置时，电机不能生成输出转矩，而不考虑由电机控制器输出的电机转矩要求，该方法包括当已知电机处于该定义的故障模式时执行以下步骤：A)监视电机转子的位置，B)识别一种状况的存在，在该状况中，转子处于至少一个已知角位置的预定义角度范围内，转子由于驾驶员转动方向盘而朝那个位置移动，并且从电机要求转矩，在方向盘继续沿识别出的移动方向移动时该转矩趋于将转子移动到更靠近那个角位置的地方；C)在识别出该状况的情况下，改变施加到电机的电流，以使得电机转子从所述已知角位置移开；以及D)随后改变从电机要求的转矩，以使得电机转子沿朝所述已知角位置的方向移回。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于电动助力转向系统的电机电路的改进，并且尤其涉及用于在其中电机可能无法在某些转子状况下产生输出转矩的已知故障模式期间控制电机的方法。
技术介绍
已知在电动助力转向系统中提供电机，该电机以使得从该电机输出的转矩将帮助车辆的驾驶员转动方向盘的方式被配置。电机通常通过齿轮箱连接到转向柱或架，并且控制器从电机要求转矩，该转矩具有作为由驾驶员施加到方向盘的转矩的函数的值。所要求的转矩被转换成施加到电机的驱动电流。用于这种电机的、利用反馈控制和PWM的电机驱动电路在本领域中是众所周知的。例如，W02006005927公开了一种典型的系统并且该文档的教导通过引用的方式被结合于此。在电机的稳定状态的操作中，其中控制器要求恒定的转矩并以恒定的速度旋转，施加到三相电机的每一相的电压可以被选择，使得每一相中的电流在电机转子的电气绕转(revolution)过程中正弦地变化，信号的频率是根据电机的转子的旋转速度而选择的，并且信号的大小依赖于所需求的转矩。通过布置使得每个电流波形彼此偏移120度，在电机旋转时，由电机运载的总电流将是恒定的并且因此电机转矩也将是恒定的。以这种方式施加电流确保电机平稳地旋转，而在转矩中没有峰值。这在本领域中是众所周知的并且因此这背后的理论将不在这里详细描述。在电动转向系统中使用的大多数电机是三相的，如上所述。还已知的是，为电机提供故障操作模式，以允许电机能够在电机的一相发
生开路故障从而只剩两相能够传导电流的情况下继续提供某种辅助转矩。通过施加在全部三相都工作的情况下将被使用的正弦波形，控制器可以如在正常操作模式中那样继续。电机的转矩将随着电机旋转而改变。但是将会存在这里被称为零转矩点的两个点，在这两个点处，转子与磁场完全对齐并且因此不能产生任何转矩。当电机在电动转向中被使用时，这些零转矩点将会作为可能使驾驶员担心的转矩波动通过方向盘被感觉到。在许多情况下，虽然让驾驶员烦恼，但是零转矩点的存在不会显著地损害驾驶员转动方向盘的能力。但是，如果以低速转动方向盘并且所要求的转矩较高，则在零点处转矩的消失将产生非常显著的转向感异常，并且在某些情况下可能使驾驶员无法转动方向盘。这给驾驶员造成方向盘被推入到“凹口(notch)”的感觉，驾驶员会发现难以推过该凹口。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供一种电机控制方法以用于电动转向系统的电机，该电机具有带零转矩位置的已知的故障模式，该方法通过至少部分地减轻零转矩位置的影响来改进在故障模式期间感知到的转向感。根据第一方面，本专利技术提供了操作电动助力转向系统的电机的方法，这种类型的转向系统包括操作连接到转向齿轮的一部分的多相电机，其中电机随方向盘旋转，从而施加在正常操作期间辅助驾驶员转动方向盘的辅助转矩，由电机生成的辅助转矩由电机转矩要求电路控制，该电机转矩要求电路向电机控制器输出电机转矩要求信号，电机具有定义的故障模式，在该故障模式中，当转子位于至少一个角位置时，电机不能生成输出转矩，而不考虑由电机控制器输出的电机转矩要求，该方法包括当已知电机处于该定义的故障模式时执行以下步骤：A)监视转子的位置，B)识别一种状况的存在，在该状况中，转子处于至少一个已知
角位置的预定义角度范围内，转子由于驾驶员转动方向盘而朝那个位置移动，并且从电机要求转矩，在方向盘继续沿识别出的移动方向移动时该转矩会趋于将转子移动到更靠近那个角位置的地方；C)在识别出该状况的情况下，改变施加到电机的电流，以使电机转子从已知角位置移开；以及D)随后，从电机要求转矩以使得电机转子沿朝已知角位置的方向移回。因此，本专利技术识别何时转子朝已知角位置移动，在该已知角位置处它可能无法施加辅助转矩，该已知角位置为“零转矩位置”，并且如果确定电机在那个点处可能变得卡住，则通过更改转矩要求电机“反向移回”一定距离，并且然后转矩切换回去以帮助转子正向移过零点。通过移回一步，由于方向盘仍在转动并且电机上紧柔量(wind up the compliance)，电机将迅速正向移动，以这样的方式使得它移动通过零点。识别在其中转子有可能变得卡住的状况的步骤B)可以包括监视电机的其它参数。例如，它可以包括监视所要求的转矩并且仅在该转矩高于阈值时识别出该状况。作为替代，它可以包括监视电机的速度并且仅在该速度低于阈值时识别出该状况。这可以与对转矩的监视一起使用，或者如对转矩的监视那样使用。步骤C)可以包括使电机移回等于或小于转子的角移动的一定距离，该转子的角移动是占用(take up)齿轮箱中的柔量所需求的，并且因此不会造成方向盘的显著的相应移动。电机转子的反向-正向运动仍可能在方向盘处被感觉到，有可能作为温和的振动被感觉到，但将不会有方向盘的显著的反向移动，因为转向柱和方向盘具有相对大的惯性量。因此，本专利技术允许电机由于柔量而移回一定量，这将不会产生由于电机移动使得方向盘必须沿反向方向移动的任何需求。因而，转子的这种反向移动将不会导致方向盘旋转中的任何倒转或其它变化。事实上，可能的是，驾驶员简单地继续沿相同方向移动方向盘，电机反
向并且然后正向移动以赶上方向盘。在电机被再次扭转并移动以克服齿轮箱柔量之前允许齿轮箱柔量将电机推回，这允许转子在它试图赶上方向盘时朝零的更快的移动，而正是这可以有助于确保电机不停在零位置处。已知的是，电动转向系统中的几乎所有齿轮箱都包括某种柔量。因而，该方法可以在实质上所有包括齿轮箱的电动转向系统上实现。柔量的源可以包括电机和齿轮箱轴、齿轮的齿、齿轮及其安装件。该方法可以包括在步骤C)和D)之后监视转子的位置，并且在电机未越过零位置的情况下重复步骤C)和D)。该方法可以重复步骤C)和D)，直到电机已经越过零位置。这种监视可以包括在步骤C)之后重复步骤A)和B)的步骤，以查看转子是否朝零位置缓慢移动。该方法可以包括：当应用步骤C)时改变电流以将所要求的转矩减少到零以及允许转子仅在齿轮箱柔量的返回力的作用下从零位置移开。在没有电机转矩的情况下，电机和齿轮箱将由它们自己放松以移除返回力。该方法可以作为替代地在步骤C)中包括：改变电流以便从电机要求与原始转矩要求信号相比具有相同符号但具有较低大小的转矩，只要它低至足以被放松柔量克服就可以。在另外替代方案中，在步骤C)中，电流可以被改变，以提供与进入该事件时的原始转矩要求具有相反符号的电机转矩要求信号可以被使用的效果。这将趋于积极且迅速地将电机转子从零转矩位置移开。在这种情况下，这将确保与仅仅允许柔量自然地放松相比柔量更快地被移除。在变形例中，转矩要求的大小可以被选择成与转子位置和零转矩位置之间的距离成比例地改变，随着该距离的增加而增加。这避免了在零位置处要求电流，在此处它可能没有效果，并且，与在步骤B中所选择的状况相结合，提供与卡住的可能性成比例的转矩要求，例如，如果当高转矩状况被满足时离零位置仍然有一段距离，则与该状
况之后被满足相比可能需要更加剧烈的动作。该方法可以包括在预定的时间内减小步骤C中的转矩要求，或者减少步骤C中的转矩要求直到电机转子已经从零转矩位置移开预定的角度量。优选的是，电机被反向，然后尽可能快地再次正向移动。这确保了，在电机通过零交叉点之前需要多次尝试的情况下，不会花费太长时间。在每一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作电动助力转向系统的电动机的方法，所述电动助力转向系统是包括与转向齿轮的一部分操作地连接的多相电机的类型，其中所述转向齿轮随方向盘旋转，从而施加在正常操作期间辅助驾驶员转动方向盘的辅助转矩，由电机生成的辅助转矩由向电机控制器输出电机转矩要求信号的电机转矩要求电路控制，电机具有定义的故障模式，在所述故障模式中，当转子位于至少一个角位置时，电机不能生成输出转矩，而不考虑由所述电机控制器输出的电机转矩要求，所述方法包括当已知电机处于所述定义的故障模式时执行以下步骤：A)监视电机转子的位置，B)识别一种状况的存在，在所述状况中，转子处于至少一个已知角位置的预定义角度范围内，转子由于驾驶员转动方向盘而朝那个位置移动，并且转矩被电机要求，在方向盘继续沿识别出的移动方向移动时，所述转矩趋于将转子移动到更靠近那个角位置的地方；C)在识别出所述状况的情况下，改变施加到电机的电流，以使得电机转子从所述已知角位置移开；以及D)随后，改变从电机要求的转矩，以使得电机转子沿朝所述已知角位置的方向移回。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.25 GB 1318910.51.一种操作电动助力转向系统的电动机的方法，所述电动助力转向系统是包括与转向齿轮的一部分操作地连接的多相电机的类型，其中所述转向齿轮随方向盘旋转，从而施加在正常操作期间辅助驾驶员转动方向盘的辅助转矩，由电机生成的辅助转矩由向电机控制器输出电机转矩要求信号的电机转矩要求电路控制，电机具有定义的故障模式，在所述故障模式中，当转子位于至少一个角位置时，电机不能生成输出转矩，而不考虑由所述电机控制器输出的电机转矩要求，所述方法包括当已知电机处于所述定义的故障模式时执行以下步骤：A)监视电机转子的位置，B)识别一种状况的存在，在所述状况中，转子处于至少一个已知角位置的预定义角度范围内，转子由于驾驶员转动方向盘而朝那个位置移动，并且转矩被电机要求，在方向盘继续沿识别出的移动方向移动时，所述转矩趋于将转子移动到更靠近那个角位置的地方；C)在识别出所述状况的情况下，改变施加到电机的电流，以使得电机转子从所述已知角位置移开；以及D)随后，改变从电机要求的转矩，以使得电机转子沿朝所述已知角位置的方向移回。2.如权利要求1所述的方法，其中步骤C)包括使电机移回等于或小于转子的角移动的距离，其中所述转子的角移动能够由齿轮箱中的柔量容纳，从而不会导致方向盘的相应移动。3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，还包括在步骤C)和D)之后监视转子位置，并且在电机未越过零位置的情况下重复步骤C)和D)。4.如权利要求2所述的方法，其中监视包括在步骤C)之后重复步骤A)和B)。5.如前面任何一项权利要求所述的方法，其中改变电流的步骤包括在应用步骤C)时将所要求的转矩减小至零并且允许转子仅在齿轮箱柔量的返回力的作用下从零位置移开。6.如权利要求1至4中任何一项所述的方法，包括在步骤C)中通过施加与原始转矩要求具有相反符号并可选地具有不同大小的减小的电机转矩要求信号值来改变电流。7.如权利要求1至6中任何一项所述的方法，其中步骤C)中从电机要求的转矩的大小被选择为与转子位置和零转矩位置之间的距离成比例地改变，随着所述距...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·G·斯科特森，H·蒋，
申请(专利权)人：TRW有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB