[发明专利]用于和电机一起使用的电流测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于和电机一起使用的电流测量装置，并且涉 及一种用于电机的驱动装置，其使用电流测量装置以确定电机的角位 置。本发明在电动转向系统方面具有具体的应用。

背景技术

电机已经在各种情况下得到广泛应用。在过去二十年间，已经 发现可以在其中使用电机的一个具体领域是电动转向系统。在这样的 系统中，电机被用于为驾驶员提供辅助转矩。电机被连接至转向系统 并施加转矩，该转矩取决于由驾驶员施加至转向系统的转矩。通常使 用连接至转向柱的转矩传感器测量该转矩。

为了控制电机，经常需要获知电机的位置。该测量也可以被用 于转向系统中以确定转向柱的位置，并由此确定车轮和方向盘的角 度。如果在电机角度和方向盘之间存在固定关系，那么获知其中一个 的位置就使得能够计算另一个的位置。通常使用角位置传感器进行该 测量。

已经认识到无需专用的位置传感器就能够测量电机位置将会是 有利的。这将使得能够进行无传感器控制并且可以降低成本和系统的 复杂性。

在申请人较早的公开号为WO2004/023639的专利申请中，公开 了一种控制电机的方法，其通过仔细选择用于驱动各电机相的电压波 形来提供低水平的噪声。在该申请中，提出了一种利用测量瞬时电机 相电流的无传感器控制的技术。通过测量电机相内的电流变化率确定 了与电机位置有关的磁阻变化。这也就意味着不再需要专用的位置传 感器，而是可以用如附图的图6中所示的测量电路600来代替。通过 以足够的分辨率和精度测量电机电流波纹的di/dt，以使得结合已知 的与位置有关的电机电感变化，即使在很可能降至0rpm的低电机转 速下也能够确定电机的位置。

在WO2004/023639中给出了一种简单的位置测量电路，包括直 接跨接在分流电阻器620两端的差分放大器610以测量相内电流变化 率di/dt，并由此确定相电感和随后确定位置。放大器将放大电阻器 两端的电压降并且必须具有大的动态范围以容许电压在测试脉冲开始 时的较大变化以及测试脉冲内电压的较小变化。对于高精度放大器的 大动态范围放大器的需求增加了成本，申请人现已意识到这是不合需 要的。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于电机的电流测量电 路，适用于在测量时段内提供指示电机相中流动的电流变化的输出， 该电路包括：

具有电阻的电流测量部件；

在使用中根据电流测量部件两端的电压降的瞬时值选择性地允 许向部分电路传输电压的开关；和

开关控制器，适用于响应由开关控制器提供的时序信号来操作 开关以限定测量时段。

根据电流测量部件两端的瞬时电压降(通过被打开和闭合或者相 反)选择性地允许传输电压以提供测量时段的开关的使用，能够用于 确保在相内出现过高的电流变化率(例如脉宽调制方案中脉冲的上升 沿和下降沿)时至少一部分测量电路不会被暴露于部件两端的电压。

开关能够在第一状态和第二状态之间操作，在第一状态中开关 是打开的，在第二状态中开关是闭合的。

电流测量部件可以包括与电机相串联连接的一个或多个电阻 器，以使流过电机相的电流流过电阻器。在测量时段期间，测量电路 可以测量电阻器两端的电压降，或者更优选地测量电阻器两端电压降 的变化。根据该变化可计算取决于电机相电感的变化率。

测量电路可以进一步包括电容器，在测量时段之前开关处于第 一状态时电容器(直接或间接地)电连接至电阻元件(或在其两端具有的 电压降取决于电阻元件两端电压降的另一部件)，以使电容器两端的 电压取决于电阻元件两端的电压，并且在测量时段期间电容器与电阻 元件电隔离，以在开关被移动到其第二状态时将电容器两端的电压保 持为等于电流感测部件两端的电压。

因此，在第二状态时，开关在测量时段期间选择性地将包含电 容器的部分电路与所述元件两端的瞬时电压降相隔离。

开关可以在第一状态被打开并在第二状态被闭合。对于在被闭 合时具有零电导和无穷大阻抗的理想开关来说，这就意味着电容器被 完全隔离。当然，实际的开关在被闭合时具有非零电导和有限的阻 抗，但是权利要求的保护范围应该被解释为，这种有限阻抗的存在仍 然被认为是表示所述电容器和所述元件的隔离。