[发明专利]测量电路

说明书

技术领域

本发明涉及供电动机使用的测量装置和在确定电动机的角度位置时使用测量装置的电动机的驱动装置。它在电力转向系统中具有特定的应用。

背景技术

电动机已应用于范围广泛的情况。它们在最近二十年获得应用的一个特定的区域是电力转向系统。在这种系统中，电动机被用于向驾驶员提供辅助扭矩。电动机与转向系统连接，并通过驾驶员施加依赖于向转向系统施加的扭矩的扭矩。一般通过使用与转向柱连接的扭矩传感器测量它。

为了控制电动机，常常需要获知电动机的位置。也可在转向系统中使用该测量，以确定转向杆的位置，并由此确定负重轮和转向轮的角度。假定在电动机角度与转向轮之间存在固定的关系，那么，一个的位置的知识允许计算另一个的位置。通常通过使用角度位置传感器执行该测量。

可以理解，能够在不设置单独的位置传感器的情况下测量电动机位置会是有利的。这会允许无传感器控制，并可能降低系统的成本和复杂性。

WO/2004/023639公开了使用用于测量电动机相中的电感并从测量的电感确定位置的位置感测的算法的三相无刷电动机的驱动系统。为了减少声音噪声，在各PWM周期中的作为添加到PWM模式的导通状态的测试周期中测量电感。试验周期具有零的净电压，并因此不影响电动机的输出，但足够长，以允许电感测量以及对于电流感测使用单个电流传感器。

在WO2004/023639中提出用于电气液压功率转向系统的简单的位置测量电路，该位置测量电路包含跨着接地线中的分路电阻器620直接连接以测量相中的电流变化率di/dt并从其确定相位电感和位置的差动放大器610。放大器将放大电阻器两端的电压，并且必须具有高的动态范围以适应试验脉冲开始时的电压的大的变化以及试验脉冲内的电压的小的变化。对于高精度放大器高动态范围放大器的需要增加申请人现在实现的成本，这是不希望的。在附图中的图1中可以看出这一点。在申请人的后面的申请WO2008/139718中，使用采样和保持电路以去除DC偏移，但这种方案也必然是复杂的。

发明内容

根据第一方面，提供一种被配置为产生用于电动机的电动机控制策略中的信号的电动机电路中的测量电路，该测量电路包括：产生表示在连接电动机的相与接地或共用正电源电压的di/dt路径中流动的电流的输出信号的第一电流感测装置，并且，其特征在于，还包括：

产生指示在接地线中流动的电流的变化率的输出信号的第二电流感测装置，并且，第二电流感测装置包含Rogowski线圈。

申请人已理解，通过在di/dt路径（连接所有的相与接地点或正共用电源的共用线）中一起使用第一电流感测装置和Rogowski线圈以提供需要的电流和变化率信息，可解决在现有技术中存在的问题。迄今为止，导出该信息的所有尝试均通过使用单个感测装置或者通过使用电流分路电阻器。在想到可以使用两个器件之后，申请人想到，如果其中的一个是Rogowski线圈从而使得两个传感器的使用是经济可行的，那么能够使得到的需要的处理电路简化。

通过设置Rogowski线圈，可以在不需要来自第一感测装置的信号的复杂的处理的情况下获得电流变化率的简单的直接测量值。由于Rogowski线圈的输出不需要被积分以得到电流测量值，原因是它是从第一电流感测装置获得的，因此，它可被优化，使得在期望的变化率值范围上实现输出的大的摆动。

第一电流感测装置和第二电流感测装置的输出可被馈送到电动机控制电路的各输入。

第一电流感测装置可包含在接地线中串联连接的电流分路电阻器和产生和输出指示分路电阻器的两端电压降的信号的电路。

第一和第二电流感测装置被配置为与接地路径串联。

可以设置积分来自Rogowski线圈的输出信号以提供指示在接地线中流动的电流的另一信号的积分器。可以设置比较它与来自第一感测装置的AC电流测量值的比较装置，并且可以设置在它们相差明显的量的事件中标记错误的装置。因此，线圈的输出可被用于检查第一感测装置的输出的完整性。当第一和第二感测装置相互串联时，这是特别方便的。

Rogowski线圈可包含环绕路径的导线的螺旋线圈，使得线圈的一端通过线圈的中心绕回到另一端，线圈的输出是跨着线圈的两端测量的电压。当然，它可具有其它的形式。例如，线圈可缠绕到包围路径的模子上，或者，可在印刷电路板（PCB）上铺设为轨道。

Rogowski线圈的输出电压Vout由下式描述：

Vout=AN di/dt