本發(fā)明涉及供電動(dòng)機(jī)使用的測(cè)量裝置和在確定電動(dòng)機(jī)的角度位置時(shí)使用測(cè)量裝置的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置。它在電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中具有特定的應(yīng)用。

背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)已應(yīng)用于范圍廣泛的情況。它們?cè)谧罱戢@得應(yīng)用的一個(gè)特定的區(qū)域是電力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)被用于向駕駛員提供輔助扭矩。電動(dòng)機(jī)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)連接，并通過駕駛員施加依賴于向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)施加的扭矩的扭矩。一般通過使用與轉(zhuǎn)向柱連接的扭矩傳感器測(cè)量它。為了控制電動(dòng)機(jī)，常常需要獲知電動(dòng)機(jī)的位置。也可在轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中使用該測(cè)量，以確定轉(zhuǎn)向桿的位置，并由此確定負(fù)重輪和轉(zhuǎn)向輪的角度。假定在電動(dòng)機(jī)角度與轉(zhuǎn)向輪之間存在固定的關(guān)系，那么，一個(gè)的位置的知識(shí)允許計(jì)算另一個(gè)的位置。通常通過使用角度位置傳感器執(zhí)行該測(cè)量。可以理解，能夠在不設(shè)置單獨(dú)的位置傳感器的情況下測(cè)量電動(dòng)機(jī)位置會(huì)是有利的。這會(huì)允許無傳感器控制，并可能降低系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。WO/2004/023639公開了使用用于測(cè)量電動(dòng)機(jī)相中的電感并從測(cè)量的電感確定位置的位置感測(cè)的算法的三相無刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。為了減少聲音噪聲，在各PWM周期中的作為添加到PWM模式的導(dǎo)通狀態(tài)的測(cè)試周期中測(cè)量電感。試驗(yàn)周期具有零的凈電壓，并因此不影響電動(dòng)機(jī)的輸出，但足夠長(zhǎng)，以允許電感測(cè)量以及對(duì)于電流感測(cè)使用單個(gè)電流傳感器。在WO2004/023639中提出用于電氣液壓功率轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的簡(jiǎn)單的位置測(cè)量電路，該位置測(cè)量電路包含跨著接地線中的分路電阻器620直接連接以測(cè)量相中的電流變化率di/dt并從其確定相位電感和位置的差動(dòng)放大器610。放大器將放大電阻器兩端的電壓，并且必須具有高的動(dòng)態(tài)范圍以適應(yīng)試驗(yàn)脈沖開始時(shí)的電壓的大的變化以及試驗(yàn)脈沖內(nèi)的電壓的小的變化。對(duì)于高精度放大器高動(dòng)態(tài)范圍放大器的需要增加申請(qǐng)人現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)的成本，這是不希望的。在附圖中的圖1中可以看出這一點(diǎn)。在申請(qǐng)人的后面的申請(qǐng)WO2008/139718中，使用采樣和保持電路以去除DC偏移，但這種方案也必然是復(fù)雜的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
根據(jù)第一方面，提供一種被配置為產(chǎn)生用于電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制策略中的信號(hào)的電動(dòng)機(jī)電路中的測(cè)量電路，該測(cè)量電路包括：產(chǎn)生表示在連接電動(dòng)機(jī)的相與接地或共用正電源電壓的di/dt路徑中流動(dòng)的電流的輸出信號(hào)的第一電流感測(cè)裝置，并且，其特征在于，還包括：產(chǎn)生指示在接地線中流動(dòng)的電流的變化率的輸出信號(hào)的第二電流感測(cè)裝置，并且，第二電流感測(cè)裝置包含Rogowski線圈。申請(qǐng)人已理解，通過在di/dt路徑（連接所有的相與接地點(diǎn)或正共用電源的共用線）中一起使用第一電流感測(cè)裝置和Rogowski線圈以提供需要的電流和變化率信息，可解決在現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。迄今為止，導(dǎo)出該信息的所有嘗試均通過使用單個(gè)感測(cè)裝置或者通過使用電流分路電阻器。在想到可以使用兩個(gè)器件之后，申請(qǐng)人想到，如果其中的一個(gè)是Rogowski線圈從而使得兩個(gè)傳感器的使用是經(jīng)濟(jì)可行的，那么能夠使得到的需要的處理電路簡(jiǎn)化。通過設(shè)置Rogowski線圈，可以在不需要來自第一感測(cè)裝置的信號(hào)的復(fù)雜的處理的情況下獲得電流變化率的簡(jiǎn)單的直接測(cè)量值。由于Rogowski線圈的輸出不需要被積分以得到電流測(cè)量值，原因是它是從第一電流感測(cè)裝置獲得的，因此，它可被優(yōu)化，使得在期望的變化率值范圍上實(shí)現(xiàn)輸出的大的擺動(dòng)。第一電流感測(cè)裝置和第二電流感測(cè)裝置的輸出可被饋送到電動(dòng)機(jī)控制電路的各輸入。第一電流感測(cè)裝置可包含在接地線中串聯(lián)連接的電流分路電阻器和產(chǎn)生和輸出指示分路電阻器的兩端電壓降的信號(hào)的電路。第一和第二電流感測(cè)裝置被配置為與接地路徑串聯(lián)?？梢栽O(shè)置積分來自Rogowski線圈的輸出信號(hào)以提供指示在接地線中流動(dòng)的電流的另一信號(hào)的積分器?？梢栽O(shè)置比較它與來自第一感測(cè)裝置的AC電流測(cè)量值的比較裝置，并且可以設(shè)置在它們相差明顯的量的事件中標(biāo)記錯(cuò)誤的裝置。因此，線圈的輸出可被用于檢查第一感測(cè)裝置的輸出的完整性。當(dāng)?shù)谝缓偷诙袦y(cè)裝置相互串聯(lián)時(shí)，這是特別方便的。Rogowski線圈可包含環(huán)繞路徑的導(dǎo)線的螺旋線圈，使得線圈的一端通過線圈的中心繞回到另一端，線圈的輸出是跨著線圈的兩端測(cè)量的電壓。當(dāng)然，它可具有其它的形式。例如，線圈可纏繞到包圍路徑的模子上，或者，可在印刷電路板（PCB）上鋪設(shè)為軌道。Rogowski線圈的輸出電壓Vout由下式描述：Vout=ANdi/dt這里，A是依賴于線圈的尺寸和形狀的常數(shù)，并且，不管它們是否處于自由空間，N都是匝數(shù)，并且，di/dt是通過線圈的接地線中的電流的變化率。線圈可以例如在氣芯環(huán)形模子上具有250～100匝。為了在基本上為50毫伏的完整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)上提供全尺寸輸出電壓，模子可具有單件或分離的芯部。根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種位于多相電動(dòng)機(jī)的接地線中的Rogowski線圈，該線圈提供指示電動(dòng)機(jī)的使用過程的接地線中的電流變化率的輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)被饋送到電動(dòng)機(jī)控制器。電動(dòng)機(jī)控制器可適于從來自Rogowski線圈的輸出信號(hào)估計(jì)電動(dòng)機(jī)的電感，并且再?gòu)碾姼械墓烙?jì)值估計(jì)電動(dòng)機(jī)的位置。本發(fā)明可與各種電動(dòng)機(jī)控制策略一起使用，但是，當(dāng)用于控制根據(jù)WO/2004/023639的教導(dǎo)的電動(dòng)機(jī)時(shí)，是特別有利的，在此加入它作為參考。因此，控制策略可形成使用測(cè)量電動(dòng)機(jī)相中的電感并從測(cè)量的電感確定位置的位置感測(cè)的算法的三相無刷電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一部分。為了減少聲音噪聲，在各PWM周期中的作為添加到PWM模式的導(dǎo)通狀態(tài)的測(cè)試周期中測(cè)量電感。試驗(yàn)周期具有零的凈電壓，并因此不影響電動(dòng)機(jī)的輸出，但足夠長(zhǎng)，以允許電感測(cè)量以及從共用接地線獲得測(cè)量值。附圖說明現(xiàn)在，參照附圖以示例的方式描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中，圖1是根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)及其相關(guān)的包含電流測(cè)量電路的驅(qū)動(dòng)和控制電路的一般示意圖；圖2是圖1的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)電路的更詳細(xì)的示意圖；圖3是表示電動(dòng)機(jī)柱的電動(dòng)機(jī)的示圖；圖4表示電動(dòng)機(jī)電感如何隨電動(dòng)機(jī)位置改變；圖5示出電動(dòng)機(jī)的操作中的隨時(shí)間在PWM電動(dòng)機(jī)中流動(dòng)的典型的電流；和圖6是可用于標(biāo)記電動(dòng)機(jī)中的電流的測(cè)量的電勢(shì)誤差的支電路的示意圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明可與各種應(yīng)用中的電動(dòng)機(jī)一起使用，但是，以下描述用于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)的例子。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括被配置為左右移動(dòng)以控制車輛的前輪的角度的轉(zhuǎn)向齒條。齒條通過轉(zhuǎn)向軸與轉(zhuǎn)向輪連接，轉(zhuǎn)向輪可通過駕駛員轉(zhuǎn)向，以導(dǎo)致齒條移動(dòng)。為了幫助駕駛員進(jìn)行車輪轉(zhuǎn)向，電動(dòng)機(jī)通過齒輪箱與軸（或齒條）連接。這通常被稱為電力輔助系統(tǒng)。在替代方案中，可通過以已知的方式將液壓回路和可動(dòng)汽缸內(nèi)的雙邊活塞連接到齒條，以液壓的方式提供功率輔助。通過使用由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵，以已知的方式圍繞著液壓回路抽吸液壓流體。因此，電動(dòng)機(jī)是輔助用主動(dòng)力源。它被稱為電氣液壓功率輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。參照?qǐng)D3，電動(dòng)機(jī)包括包含轉(zhuǎn)子的三相電氣換向正弦AC無刷永磁同步電動(dòng)機(jī)，該轉(zhuǎn)子例如具有安裝在其上面的六個(gè)磁體，這些磁體在本實(shí)例中被配置為提供圍繞電動(dòng)機(jī)在南北之間交替的六個(gè)柱。在本例子中，靜子包括九個(gè)具有三個(gè)三齒組的九槽銅纏繞元件，每個(gè)齒組具有形成各相的共用的繞組。因此，電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子的每個(gè)整轉(zhuǎn)上通過三個(gè)完整的電氣循環(huán)。電動(dòng)機(jī)10由處于三個(gè)部分中的控制單元100控制，其中，第一部分確定電動(dòng)機(jī)位置，第二部分產(chǎn)生用于適于電動(dòng)機(jī)的PWM信號(hào)。在附圖的圖1中示出電動(dòng)機(jī)與與其相關(guān)的各種電路部件之間的關(guān)系?？刂茊卧?00接收來自車輛速度傳感器（未示出）的隨車輛速度改變的輸入信號(hào)和隨轉(zhuǎn)向速度改變的來自轉(zhuǎn)向速度傳感器的信號(hào)。它也可或者替代性地接收隨駕駛員需要的扭矩改變的輸入信號(hào)，該輸入信號(hào)可從與轉(zhuǎn)向軸相關(guān)的扭矩傳感器獲得。對(duì)于液壓系統(tǒng)，電動(dòng)機(jī)的速度一般被配置為隨轉(zhuǎn)向速度增加并且隨車輛速度減小。在電動(dòng)機(jī)在沒有液壓的情況下直接與轉(zhuǎn)向柱或齒條連接的情況下，控制單元控制由電動(dòng)機(jī)輸出的扭矩而不是其速度。在附圖的圖2中更詳細(xì)地表示電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路30。以星狀網(wǎng)絡(luò)連接一般表示為A、B和C的三個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組?？梢允褂忙ぞW(wǎng)絡(luò)。各相繞組的一端與各端子32、32、33連接，并且，三個(gè)繞組的另一端連在一起以形成星中點(diǎn)。設(shè)置包含三相橋的驅(qū)動(dòng)電路30。橋的每個(gè)相包括包含頂部開關(guān)晶體管（Q1、Q3、Q5）的頂部臂和包含底部開關(guān)晶體管（Q2、Q4、Q6）的底部臂。頂部臂和底部臂連在各相繞組的一端，各頂部臂的另一端一起與具有12伏特的供給軌連接。底部臂的另一端一起與接地的接地線連接。因此，橋的各相包含頂部開關(guān)和底部開關(guān)，使得相繞組在兩個(gè)開關(guān)之間流出。開關(guān)根據(jù)從PWM控制段60提供的信號(hào)在由驅(qū)動(dòng)電路控制的模式中接通和關(guān)斷，以提供向繞組中的每一個(gè)施加的電勢(shì)差的脈沖寬度調(diào)制（PWM），并由此提供流過電動(dòng)機(jī)的電流。這又控制磁場(chǎng)的強(qiáng)度和取向，并由此控制電動(dòng)機(jī)的扭矩和速度。在各相上的開關(guān)，事實(shí)上，在PWM的狀態(tài)的各變化中，電流根據(jù)該給定PWM配置的三相電流的代數(shù)和在DC鏈接（在任意時(shí)間流動(dòng)的電流具有等于所有流過電動(dòng)機(jī)的電流的總和的值的di/dt路徑）中迅速地上升。在實(shí)際中，隨著電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，由于相電感的變化，將出現(xiàn)DC電平的小的變化。任選地，在PWM模式內(nèi)，可向電動(dòng)機(jī)施加試驗(yàn)脈沖。該試驗(yàn)脈沖的目的是提供已知的電流在電動(dòng)機(jī)的一個(gè)相內(nèi)流動(dòng)（不向其它的相施加電流）的時(shí)間周期。然后可確定這一點(diǎn)，或者，更正確地，可測(cè)量該電流的變化率，以用于確定電動(dòng)機(jī)位置。該試驗(yàn)脈沖應(yīng)保持盡可能地短，從而允許在單個(gè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)施加這種短試驗(yàn)脈沖。在實(shí)際中，不需要施加實(shí)際的試驗(yàn)脈沖－系統(tǒng)簡(jiǎn)單地被配置為在PWM模式與試驗(yàn)脈沖所需要的模式對(duì)應(yīng)時(shí)在適當(dāng)?shù)拇翱跁r(shí)間中執(zhí)行試驗(yàn)，PWM策略被選擇，使得這些試驗(yàn)窗戶固有地作為PWM策略的一部分出現(xiàn)?？刂茊卧枰@知電動(dòng)機(jī)位置，以確保由PWM控制段60產(chǎn)生正確的PWM模式?？蓮呐c電動(dòng)機(jī)相關(guān)的位置傳感器確定這一點(diǎn)，但是，在本例子中，通過估計(jì)任何給定時(shí)間的電動(dòng)機(jī)的電感確定它。由于它隨電動(dòng)機(jī)位置改變，因此，它可被用于在不需要設(shè)置位置傳感器的情況下估計(jì)位置。特定地，在本例子中，通過確定在接地線中流動(dòng)的電流的變化率，獲得電感測(cè)量值。在例如用于電氣液壓（EPHS）系統(tǒng)的WO2004/023639中教導(dǎo)該控制方法，但是，本發(fā)明也同樣適用于全電氣（EPAS）系統(tǒng)。從圖3可以理解，由于靜子鐵芯與轉(zhuǎn)子后鐵芯之間的空氣間隙隨位置改變，因此轉(zhuǎn)子2的電感隨電氣位置改變，從而導(dǎo)致靜子通量磁阻隨轉(zhuǎn)子位置變化。在圖4中在兩轉(zhuǎn)的過程中表示三個(gè)相A、B、C中的一個(gè)的電感的變化，很清楚表示電感值的周期性本質(zhì)。其它的相表現(xiàn)它們的自身的唯一的變化?？刂茊卧?00利用這一點(diǎn)，使得從電動(dòng)機(jī)電感的估計(jì)值導(dǎo)出位置的估計(jì)，這些估計(jì)自身是在PWM模式中的適當(dāng)?shù)脑囼?yàn)窗口中從電動(dòng)機(jī)的電流的測(cè)量值得到的。控制單元也需要在電動(dòng)機(jī)中流動(dòng)的絕對(duì)電流，并且，從包括在電動(dòng)機(jī)的接地線35中串聯(lián)設(shè)置的電流分路電阻器的第一電流感測(cè)裝置200獲得它。該電阻器兩端的電壓降由于隨電流改變而被測(cè)量，并且，假定電阻器的值是已知的，那么可很容易地確定電流。為了測(cè)量繞組中的每一個(gè)中的電流，必須在向繞組的各端子施加的電壓已知（并由此特定的相的導(dǎo)通狀態(tài)已知）的PWM周期內(nèi)在精確的瞬時(shí)上采樣總電流。第二電流感測(cè)裝置300與電流分路電阻器串聯(lián)。它包括纏繞在接地線周圍的導(dǎo)線的螺旋線圈，使得線圈的一端往回穿過用于形成Rogowski線圈的線圈。已知在線圈的兩端測(cè)量的輸出信號(hào)提供纏繞它的接地線中的電流的變化率的測(cè)量值。該線中的電流指示一般流過電動(dòng)機(jī)的di/dt路徑的電流。這兩個(gè)線被饋送到放大器310。第二傳感器300被用于測(cè)量相的電感。WO2004/023639又提供可如何使用di/dt信號(hào)以確定電感的教導(dǎo)。在該本例子中，變化率信號(hào)被饋送到比較級(jí)70，該比較級(jí)70比較它與存儲(chǔ)的電感信息40，以導(dǎo)出估計(jì)的位置信號(hào)50。也可設(shè)置積分Rogowski線圈的輸出并提供指示在接地線中流動(dòng)的電流的信號(hào)作為其輸出的積分器400。在附圖的圖6中表示這一點(diǎn)。該導(dǎo)出的電流信號(hào)通過使用比較器500與從分路電阻器電路輸出的信號(hào)比較。如果從積分器和電流分路電路估計(jì)的電流流動(dòng)不同，那么比較器的輸出導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤標(biāo)記600。