[发明专利]DC电机的电流容量限制

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2016年5月25日提交的序列号为62/341,407的美国临 时专利申请的优先权，其通过引用的方式整体并入此处。

技术领域

本发明涉及用于控制或管理DC电机的方法和系统，更具体地，涉及用 于限制DC电机的电流容量(capability)的方法和系统。

背景技术

电动助力转向(Electrical power steering，EPS)系统使用电动马达作为 致动器，以在驾驶员驾驶车辆时提供对驾驶员的帮助和/或提供车辆控制。有 刷DC电机广泛应用于电动转向(EPS)行业，用于低成本应用和平台。使 用这种机器的电力驱动系统需要更少的传感器和低成本的电子电路，并且能 够通过整个操作空间实现良好的性能。

有刷DC电机具有经由电刷和滑环连接到绕组的机械换向器。当电流流 过绕组时，会造成与电流和位置相关的电压降，通常称为电刷电压降，其本 质上是高度非线性的。由于出于低成本应用的电机的尺寸，电机的运行常常 接近其容量限制。在马达控制操作期间，操作条件可能有很大的差异，如果 转矩和电流指令没有受到精确限制，则电机总是会引起致动器饱和(即，指 令电压超过母线电压限制)，使得次优指令跟踪、转矩波动和可听噪声这方面 性能不良。

发明内容

控制系统的实施例包括：电流指令模块，配置为接收转矩指令并且输出 用于控制直流(DC)马达的电流指令；以及电流容量限制模块，配置为接收 电流指令和指示最大马达电流的电流限制，基于电流限制来对电流指令进行 限制，并且基于容量限制值进一步主动地限制电流指令。

一种直流(DC)马达的控制方法的实施例包括：接收转矩指令并且通过 电流指令模块产生电流指令；在电流容量限制模块处接收电流指令和电流限 制，该电流限制指示最大电流。该方法还包括基于电流限制来对电流指令进 行限制；以及基于容量限制值进一步主动地限制电流指令。

根据结合附图的以下描述，这些和其它优点和特征将变得更加明显。

附图说明

在说明书结尾处的权利要求中特别指出并明确地要求保护被认为是本发 明的主题。根据结合附图的以下详细描述，本发明的前述和其它特征以及优 点是清楚的，在附图中：

图1是示出根据本发明的实施例的包括转向控制和/或辅助系统的车辆的 功能方框图；

图2是示出根据本发明的另一个实施例的DC马达控制系统的部件、模 块以及功能的示意图；

图3示出可由图2的马达控制系统执行的电流容量限制方法的各个方面；

图4示出可由图2的马达控制系统执行的电流容量限制方法的各个方面； 以及

图5示出根据本文描述的实施例的基于DC马达电流控制的模拟结果的 示例。

具体实施方式

以下描述实际上仅是示例性的，并不意图限制本发明、应用或多种用途。 应当理解，整个附图中相应的附图标记表示类似或对应的组件和特征。

现在参照图1，其中参考具体实施例来描述本发明，而不对本发明进行 限制，示出了包括诸如电子动力转向(EPS)和/或驾驶员辅助系统等转向系 统12的车辆10的实施例。在各种实施例中，转向系统12包括耦接到转向轴 16的方向盘14。在示出的实施例中，转向系统12是电子动力转向(EPS) 系统，该电子动力转向(EPS)系统还包括耦接到转向系统12的转向轴16 以及车辆10的连结杆20、22的转向辅助单元18。转向辅助单元18包括例 如转向致动器马达19(例如，电动马达)以及能够经由转向轴16耦接到转 向致动器马达和传动装置的齿条和齿轮转向机构(未示出)。在操作期间，随 着方向盘14由车辆操作员转动，转向辅助单元18的马达提供辅助来移动连 结杆20、22，连结杆20、22转而分别移动分别耦接到车辆10的道路车轮28、 30的转向节24、26。

致动器马达19是直流(DC)电机或马达。在一个实施例中，马达19是 有刷DC马达。有刷DC马达包括定子和转子。定子包括电刷壳体，电刷壳 体具有围绕换向器布置的周向间隔开的多个电刷，每个电刷具有与换向器电 接触的接触面。虽然本文描述的实施例应用于永磁体有刷DC马达，但是它 们不限于此，而是可以应用于任何合适的DC电机。