电机控制装置的制作方法

1.本公开涉及一种电机控制装置。


背景技术：

2.常规地，对检测三相电机电流的电流传感器的异常进行诊断的电机控制装置是已知的。例如，在专利文献1中，基于三相电流与总线电流之间的比较来检测电流传感器的异常。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：jp 2018-61400a


技术实现要素：

6.技术问题
7.在专利文献1中，如果不知道在所有相中流动的电流的总和，则不能检测出每个相的异常。因此，需要单独地设置用于检测总线电流的电流传感器。
8.本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种能够适当地检测电流检测单元中异常的电机控制装置。
9.解决技术问题的手段
10.本发明的电机控制装置包括电机、驱动电路、电流检测单元、和控制单元。电机具有多相电机绕组。驱动电路具有与电机绕组的每个相对应的驱动元件，并且设置在电机绕组的低电位侧或高电位侧上。电流检测单元具有与电机绕组的每个相对应的电流检测电阻器，并且设置在在电机绕组的低电位侧上设置的驱动电路的低电位侧，或者设置在在电机绕组的高电位侧上设置的驱动电路的高电位侧。
11.控制单元具有致动器控制单元和异常诊断单元。致动器控制单元通过控制驱动元件的开/关操作来控制电机的驱动。异常诊断单元诊断电流检测单元中的异常。
12.在第一方面中，在对每个相指令相同负载比时相电流的最大值与最小值之间的差等于或大于异常判定阈值时，异常诊断单元判定电流检测单元是异常的。作为结果，电流检测单元的异常能够被适当地检测。
13.在第二方面中，在对每个相指令相同的电流指令值并进行电流反馈控制时相电流的最大值与最小值之间的差等于或大于异常判定阈值时，异常诊断单元判定电流检测单元是异常的。作为结果，电流检测单元的异常能够被适当地检测。
附图说明
14.图1是示出根据第一实施例的线控换挡系统的立体图；
15.图2是示出根据第一实施例的线控换挡系统的示意性配置图；
16.图3是示出根据第一实施例的档位切换装置的框图；
17.图4是图示根据第一实施例的异常诊断过程的流程图；
18.图5是图示根据第二实施例的异常诊断过程的流程图；和
19.图6是示出根据第三实施例的档位切换装置的框图。
具体实施方式
20.下文将参照附图说明根据本发明的电机控制装置。以下，在多个实施例中，对基本上等同的配置标注相同的附图标记，并省略其说明。
21.(第一实施例)
22.图1至图4示出根据本发明第一实施例的电机控制装置。如图1至图3所示，作为档位切换系统的线控换挡系统1包括电机10、止动机构20、驻车锁定机构30、作为电机控制装置的档位切换装置40等。
23.电机10通过从安装在车辆(未图示)上的电池90供给电力而旋转，并用作止动机构20的驱动源。电机10例如是开关磁阻电机，但也可以是开关磁阻电机之外的电机。
24.如图3所示，电机10具有电机绕组101-103。驱动电路41设置在电机绕组101-103的一端侧上。电机绕组101-103的另一端侧由连接部分105连接。连接部分105通过上侧总线95连接到电池90。机械继电器91设置在上侧总线95上。本实施例的电机10是驱动电路41设置在低电位侧上的低侧驱动电机。机械继电器91的开关操作基于来自继电器驱动电路62的驱动信号来控制。在本实施例中，机械继电器91被用作功率继电器，但是也可以使用半导体元件继电器等代替机械继电器。
25.编码器13检测电机10的旋转位置。编码器13例如是磁旋转编码器，并由与转子一体旋转的磁体、磁检测霍尔集成电路(ic)等构成。编码器13与转子的旋转同步地在预定角度输出作为a相、b相、c相脉冲信号的编码器信号。编码器信号经由编码器输入电路63输入到控制单元50。
26.如图2所示，减速器14设置在电机10的电机轴与输出轴15之间，以使电机10的旋转减速，并将减速后的旋转输出到输出轴15。作为结果，电机10的旋转被传递到止动机构20。用于检测输出轴15的角度的输出轴传感器16设置在输出轴15上。输出轴传感器16例如是电位计。
27.如图1所示，止动机构20包括止动板21、止动弹簧25等。止动机构20将从减速器14输出的旋转驱动力传递给手动阀28和驻车锁定机构30。
28.止动板21固定于输出轴15，并由电机10驱动。止动板21具有与输出轴15平行地突出的销24。销24连接到手动阀28。止动板21由电机10驱动，由此手动阀28在轴向方向往复运动。也就是说，止动机构20将电机10的旋转运动转换为线性运动并将线性运动传递给手动阀28。手动阀28设置在阀体29上。手动阀28在轴向方向前后移动以切换通向液压离合器(未示出)的液压供给路径，由此切换液压离合器的接合状态。这样，档位被切换。
29.止动板21在靠近止动弹簧25的部分设有两个谷部211和212。在本实施例中，远离止动弹簧25的基部的谷部为谷部211，并且更靠近基部的谷部是谷部212。在本实施例中，谷部211对应于p档，并且谷部212对应于p档以外的非p档。
30.止动弹簧25是能够弹性变形的板状构件，并且在止动弹簧25的前端设置有止动辊26。止动弹簧25朝向止动板21的旋转中心推动止动辊26。当等于或大于预定力的旋转力施
加到止动板21时，止动弹簧25弹性变形，并且止动辊26在谷部211和谷部212之间移动。当止动辊26配合入到谷部211和谷部212中的任一个中时，止动板21的摆动运动被限制，手动阀28的轴向位置和驻车锁定机构30的状态被确定，并且自动变速器5的档位被固定。
31.驻车锁定机构30包括驻车杆31、锥形构件32、驻车锁定棘爪33、轴部34和驻车齿轮35。驻车杆31形成为大致l形。驻车杆31在一端311的一侧固定于止动板21。在驻车杆31的另一端312设置有锥形构件32。锥形构件32形成为朝向另一端312缩小直径。当止动板21在止动辊26配合入对应于p档的凹部的方向旋转时，锥形构件32在箭头p的方向运动。
32.驻车锁定棘爪33与锥形构件32的锥形表面接触，并且设置成能够围绕轴部34摆动。在驻车锁定棘爪33的驻车齿轮35侧设置有能够与驻车齿轮35啮合的突起331。当锥形构件32由于止动板21的旋转而在箭头p的方向运动时，驻车锁定棘爪33被向上推，并且突起331和驻车齿轮35彼此啮合。另一方面，当锥形构件32在箭头非p的方向运动时，突起331与驻车齿轮35之间的啮合被解除。
33.驻车齿轮35设置在轴(未示出)上并且能够与驻车锁定棘爪33的突起331啮合。当驻车齿轮35与突起331啮合时，轴的旋转被限制。当档位是p档以外的档位之一(非p档位)时，驻车齿轮35不被驻车锁定棘爪33锁定。因此，轴的旋转不受驻车锁定机构30限制。当档位是p档时，驻车齿轮35被驻车锁定棘爪33锁定并且轴的旋转被限制。
34.如图2和图3所示，档位切换装置40包括驱动电路41、控制单元50等。驱动电路41具有3个驱动元件411-413，它们分别设置在每个相的电机绕组101-103的接地侧。根据从预驱动器ic 61输出的驱动信号来控制驱动元件411-413的开/关操作。
35.电流检测单元45设置在驱动电路41与地之间。电流检测单元45具有检测电机绕组101-103的每个相的电流的三个电流检测电阻器451-453。电流检测电阻器451-453与驱动元件411-413之间的电压作为与电机绕组101-103的每个相电流相关的检测值，经由预驱动器ic 61输入到控制单元50中。
36.控制单元50主要由微型计算机等构成，并且在内部具有-虽然在图中未示出-cpu、rom、ram、i/o、连接这些部件的总线等。由控制单元50中的每一个执行的每个处理可以是软件处理或者可以是硬件处理。软件处理可以通过使cpu执行程序来实现。该程序可以预先存储在存储设备如rom中，即存储在计算机可读的、非暂时的、有形的存储介质中。硬件处理可以通过专用电子电路来实现。
37.控制单元50基于驾驶员的请求档位、来自制动开关的信号、车速等，通过控制电机10的驱动来控制档位的切换。控制单元50基于车速、加速器开度、驾驶员请求的档位等来控制换挡液压控制螺线管6的驱动。控制换挡液压控制螺线管6以操纵换挡阶段。换挡液压控制螺线管6的数量根据换换挡阶段等来判定。在本实施例中，一个控制单元50控制电机10和螺线管6的驱动，但是用于控制电机10的电机ecu和用于控制螺线管的at-ecu可以是彼此分离的。
38.控制单元50具有致动器控制单元51、继电器控制单元53、异常诊断单元55等作为功能块。致动器控制单元51通过控制驱动元件411-413的开/关操作来控制电机10的驱动操作。继电器控制单元52控制机械继电器91的开/关操作。
39.异常诊断单元55检测电流检测单元45中的异常。在本实施例中，特别地，检测引起电流偏差的电流检测电阻器451-453的漂移异常。本实施例的异常诊断过程将参照图4的流
程图进行描述。该过程通过控制单元50中的初始检查以预定周期执行。以下，省略步骤s101中的“步骤”，并简称为符号“s”。
40.在s101中，控制单元50以诊断用负载比控制驱动元件411-413的开/关操作，并对所有相通电预定时间。诊断用负载比对所有相应为相同的值。在s102中，异常诊断单元55判定是否满足诊断实施条件。作为诊断实施条件，当电机继电器的输出打开，通电寄存器的全相输出打开预定时间，并且诊断状态不是“异常”时，判定满足诊断实施条件。当判定不满足诊断实施条件时(s102：否)，跳过s103以后的过程，并且取消电流传感器的异常判断。当判定满足诊断实施条件时(s102：是)，过程进行到s103。
41.在s103中，异常诊断单元55判定最大电流imax与最小电流imin之间的差是否等于或大于异常判定阈值is。在此，最大电流imax是基于电流检测电阻器451-453的检测值的每个相电流iu、iv、iw的最大值，并且最小电流imin是每个相电流iu、iv、iw的最小值。在判定最大电流imax与最小电流imin之间的差等于或大于异常判定阈值is时(s103：是)，过程进行到s104，异常计数器ce进行计数，并且正常计数器cn被重置。当判定最大电流imax与最小电流imin之间的差小于异常判定阈值is时(s103：否)，过程进行到s105，正常计数器cn进行计数，并且异常计数器ce被重置。
42.在s104或s105之后进行的s106中，异常诊断单元55判定异常计数器ce是否等于或大于第一判定阈值cth1。当判定异常计数器ce等于或大于第一判定阈值cth1时(s106：是)，过程进行到s107并且将诊断状态设置为异常。当判定异常计数器ce小于第一判定阈值cth1时(s106：否)，过程进行到s108。
43.在s108中，异常诊断单元55判定正常计数器cn是否等于或大于第二判定阈值cth2。与异常判定相关的第一判定阈值cth1和与正常判定相关的第二判定阈值cth2可以具有相同的值或不同的值。当判定正常计数器cn小于第二判定阈值cth2时(s108：否)，过程返回到s103。当判定正常计数器cn等于或大于第二判定阈值cth2时(s108：是)，过程进行到s109并且将诊断状态设置为正常。
44.在其中驱动电路41位于电机绕组101-103的低电位侧上的低侧驱动电机10中的驱动电路41的低电位侧检测电流的配置中，在对所有相指定相同负载比时，如果电流检测电阻器451-453正常，则每个相电流iu、iv和iw在理论上相等。因此，在本实施例中，对所有相指定诊断用负载比，并基于最大电流imax与最小电流imin之间的差判定电流检测单元45的异常。作为结果，无需设置用于检测总线电流的单独传感器，就能够以比较简单的过程来检测电流检测单元45的异常，例如漂移异常。
45.如上所述，档位切换装置40包括电机10、驱动电路41、电流检测单元45和控制单元50。电机10具有电机绕组101至103的多个相。驱动电路41具有与电机绕组101-103的每个相对应的驱动元件411-413，并且设置在电机绕组101-103的低电位侧上。电流检测单元45具有与电机绕组101-103的每个相对应的电流检测电阻器451-453，并且设置在电机绕组101-103的低电位侧上所设置的驱动电路41的低电位侧上。
46.控制单元50包括致动器控制单元51和异常诊断单元55。致动器控制单元51通过控制驱动元件411-413的开/关操作来控制电机10的驱动操作。异常诊断单元55诊断电流检测单元45中的异常。在这里，概念“电流检测单元的异常”不仅包括电流检测电阻器451-453本身的异常，还包括与该电流检测相关的布线等的异常。
47.在最大电流imax与最小电流imin之间的差等于或大于异常判定阈值is时，异常诊断单元55判定电流检测单元45是异常的，其中，最大电流imax是在对每个相指令相同负载比时相电流的最大值，最小电流imin是对每个相指令相同负载比时相电流的最小值。由此，能够适当地诊断电流检测单元45的异常。
48.档位切换装置40应用于通过控制电机10的驱动来切换档位的线控换挡系统1。例如，通过初始检查等对电流检测单元45进行异常诊断，能够防止由于电流检测单元45的异常而在档位切换时发生故障。
49.(第二实施例)
50.第二实施例在图5中示出。在本实施例中，异常诊断过程是不同的，并且主要说明这一点。本实施例的异常诊断过程将参照图5的流程图进行描述。
51.在s201中，控制单元50设定诊断用的目标电流值，并且通过电流反馈控制通电预定时间。诊断用的目标电流值对所有相应是相同的值。s202的过程与图4中的s102的过程相同，并且在判定不满足诊断实施条件时(s202：否)，跳过s203以后的过程；在判定满足诊断实施条件时(s202：是)，过程进行到s203。
52.在s203中，异常诊断单元55判定最大负载(duty)dmax与最小负载dmin之间的差是否等于或大于异常判定阈值dth。这里，最大负载dmax是每个相的负载指令值du、dv、dw的最大值，并且最小负载dmin是每个相的负载指令值du、dv、dw的最小值。当判定最大负载dmax和最小负载dmin之间的差等于或大于异常判定阈值dth时(s203：是)，过程进行到s204。当判定最大负载dmax和最小负载dmin之间的差小于异常判定阈值dth时(s203：否)，过程进行到s205。s204-s209的过程与图4的s104-s109的过程相同。
53.在本实施例中，在低侧驱动电机10中的驱动电路41的低电位侧上检测电流的配置中，在对所有相指示相同的电流指令并进行电流反馈控制时，如果电流检测电阻器451-453是正常的，则每个相的负载指令值du、dv、dw在理论上相等。因此，在本实施例中，基于诊断用的目标电流值进行电流反馈控制，并且基于最大负载dmax与最小负载dmin之间的差来判定电流检测单元45的异常。作为结果，无需设置用于检测总线电流的单独传感器，就能够检测电流检测单元45的异常，例如漂移异常。另外，电流检测单元45的异常能够以比较高的精度进行检测，而不受因外在条件等引起的电流波动的影响。
54.在本实施例中，如果最大负载dmax和最小负载dmin之间的差等于或大于异常判定阈值dth，则异常诊断单元55判定电流检测单元45是异常的，其中最大负载dmax是在进行电流反馈控制时每个相负载指令值的最大值，最小负载dmin是在进行电流反馈控制时每个相负载指令值的最小值。作为结果，能够以比较高的精度检测电流检测单元45的异常。此外，能够获得与上述实施例相同的效果。
55.(第三实施例)
56.图6中示出了第三实施例。作为本实施例的电机控制装置的档位切换装置400设有回流电路42。回流电路42具有3个回流元件421-423，并且设置在驱动电路41的高电位侧。具体而言，回流元件421-423设置在驱动电路41的驱动元件411-413与电机绕组101-103之间的连接部的高电位侧上。此外，回流元件421-423的高电位侧通过连接部分425连接并通过公共连接线427连接到上部总线95。
57.回流元件421-423的开/关操作经由预驱动器ic 61通过致动器控制单元51控制。
通过在相应的驱动元件411-413不接通时的时刻接通回流元件421-423，电机10侧的能量返回到上部总线95侧。作为结果，能够抑制驱动元件411-413产生热。异常诊断过程可以通过第一实施例或第二实施例的过程来执行。
58.在本实施例中，档位切换装置40还包括具有与驱动元件411-413的每个相对应地设置的回流元件421-423的回流电路42。电机绕组101-103的一端连接到驱动元件411-413，并且另一端通过连接部分105连接。回流元件421-423的一端连接到驱动元件411-413和电机绕组101-103之间的连接部，并且另一端连接到连接部分105。
59.通过在同相的驱动元件411-413断开的时刻使回流元件421-423接通并返回能量，能够抑制驱动元件411-413产生热。另外，能够获得与上述实施例相同的效果。
60.在本实施例中，线控换挡系统1对应于“档位切换系统”，档位切换装置40和400对应于“电机控制装置”，并且诊断目标电流对应于“电流指令值”。
61.(其他实施例)
62.在上述实施例中，电机是包括三相电机绕组的三相电机。在另一个实施例中，电机绕组的相数可以是两相或四相或更多相。
63.在上述实施例中，驱动电路设置在电机绕组的低电位侧上，即所谓的低侧驱动电机。在另一个实施例中，驱动电路可以设置在电机绕组的高电位侧上，即所谓的高侧驱动电机。在高侧驱动电机的情况下，电流检测单元设置在驱动电路的高电位侧，即驱动电路和上部总线之间。即使采用这样的配置，也能够通过与上述实施例中相同的异常诊断过程来诊断电流检测单元中的异常。
64.在上述实施例中，止动板设置有两个凹部。在另一实施例中，凹部的数量不限于两个，例如，可以为每个档位设置一个凹部。档位切换机构和驻车锁定机构等可以与上述实施例中的不同。
65.在上述实施例中，减速器放置在电机轴和输出轴之间。尽管在上述实施例中没有提及减速器的细节，但是减速器可以具有任何配置，例如使用从与电机轴基本同轴的减速机构传递扭矩到驱动轴的摆线齿轮、行星齿轮或正齿轮的配置，和组合使用这些齿轮的配置。作为另一实施例，可以省略电机轴与输出轴之间的减速器，也可以设置减速器以外的机构。在上述实施例中，电机控制装置被应用于档位切换系统。在另一实施例中，电机控制装置可以应用于除了档位切换系统之外的装置。
66.本公开中描述的控制电路和方法可以通过配置有存储器和处理器的专用计算机实现，该处理器被编程以执行在存储器的计算机程序中体现的一个或多个特定功能。替代地，本公开中描述的控制电路及其方法可以通过配置为具有一个或多个专用硬件逻辑电路的处理器的专用计算机来实现。替代地，本公开中描述的控制电路和方法可以通过一个或多个专用计算机来实现，该计算机被配置为被编程以执行一个或多个功能的处理器和存储器与配置有一个或多个硬件逻辑电路的处理器的组合。计算机程序可以作为要由计算机执行的指令存储在有形的非暂时性计算机可读介质中。本公开不限于上述实施例，并且可以实施各种修改而不背离本公开的精神。