用于交流電機(jī)的控制設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于三相交流電機(jī)的控制設(shè)備，該控制設(shè)備包括：控制相電流獲取裝置；監(jiān)控相電流獲取裝置；旋轉(zhuǎn)角獲取裝置；兩相控制電流值計算裝置；一相電流估計值估計裝置；電壓命令值計算裝置；其它相電流估計裝置，用于計算監(jiān)視相電流估計值或控制相電流估計值；異常檢測裝置，用于檢測監(jiān)視相電流傳感器或控制相電流傳感器中的異常；用于電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計算裝置；旋轉(zhuǎn)圈數(shù)確定裝置，用于確定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)是否不大于預(yù)定確定值；以及開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)不大于確定值時的兩相控制模式與旋轉(zhuǎn)圈數(shù)大于確定值時的一相控制模式之間切換。
【專利說明】用于交流電機(jī)的控制設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開內(nèi)容涉及一種用于交流電機(jī)的控制設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，出于更低燃料消耗和更少廢氣排放的社會需求，各自安裝有AC (交流)電機(jī)作為車輛的電源的電動汽車和混合動力汽車受到關(guān)注。例如，在一些混合動力汽車中，由二次電池等制成的DC (直流)電源和AC電機(jī)通過由逆變器等構(gòu)造的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備而彼此連接，并且DC電源的DC電壓由逆變器轉(zhuǎn)換成AC電壓從而驅(qū)動AC電機(jī)。
[0003]在安裝在像這樣的混合動力汽車和電動汽車中的AC電機(jī)的控制設(shè)備中，已知下述技術(shù):通過僅在一相中布置用于感測相電流的電流傳感器，減少電流傳感器的數(shù)量，在尺寸上將逆變器的三相輸出端子附近的部件減小，以及降低AC電機(jī)的控制系統(tǒng)的成本(例如，參見專利文件I)。另外，作為用于基于僅一相的電流感測值來控制電動機(jī)的技術(shù)，例如，如專利文件2所示，還提出了下述技術(shù):為了防止由電流檢測器之間的增益誤差引起的三相不平衡而導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩波動，獲取基于一相的電流值的理想AC波形并且通過理想AC波形控制電動機(jī)。
[0004]在專利文件2中，根據(jù)理想AC波形使其各相位彼此偏移120°的事實，通過僅使一相的電流值延遲120°來估計其它相的電流值，以匹配理想AC波形。通過像這樣的方法，基本上無法正確地控制向量控制所需要的二維量(例如，d軸電流和q軸電流)。
[0005]另外，在專利文件I中，通過使一相的電流傳感器的感測值乘以系數(shù)來估計其它相電流，但是不僅在鎖定狀態(tài)下，而且在感測值變?yōu)镺的狀態(tài)下，所有相的電流值變?yōu)镺。另夕卜，由于假定三相交流為理想正弦波以及相位和系數(shù)是根據(jù)理想正弦波導(dǎo)出的，所以不可以獲取反映實際電流的估計值。
[0006]例如，為了在需要以高速且高準(zhǔn)確度運(yùn)行主電機(jī)的系統(tǒng)中高準(zhǔn)確度地執(zhí)行向量控制，如混合動力車輛和電動汽車的主電機(jī)那樣的情況，需要向一相的電流感測值相加剩余的一維分量以進(jìn)行校正。為此目的，考慮通過使用與AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步改變的信息來高準(zhǔn)確度地估計二維量。此時，當(dāng)AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)小時，與AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)同步改變的信息的變化也也小，因而電流估計的準(zhǔn)確度有可能受損。
[0007]當(dāng)電流估計的準(zhǔn)確度受損時，異常電流有可能通過AC電機(jī)，從而生成異常轉(zhuǎn)矩。當(dāng)生成異常轉(zhuǎn)矩時，例如在AC電機(jī)被安裝在混合動力車輛和電動汽車中的情況下，駕駛性能將受損。在此，假定異常電流包括太小電流和太大電流。另外，假定異常轉(zhuǎn)矩包括由太小電流弓I起的太小轉(zhuǎn)矩和由太大電流弓I起的太大轉(zhuǎn)矩。
[0008]例如，在AC電機(jī)被應(yīng)用于混合動力車輛或電動汽車的主電機(jī)的情況下，會引起以下問題:即當(dāng)太小電流通過AC電機(jī)時，沒有生成期望的轉(zhuǎn)矩；因此用戶很可能超過所需地壓低加速器踏板以突然生成轉(zhuǎn)矩，或者當(dāng)電流估計的準(zhǔn)確度提高時，很可能突然生成轉(zhuǎn)矩，因此這會導(dǎo)致突然啟動。
[0009]另外，當(dāng)太大電流通過AC電機(jī)時，用于AC電機(jī)的控制設(shè)備的各種元件很可能發(fā)熱或者導(dǎo)致故障。
[0010][專利文件I]日本未審查專利公開第2004-159398號
[0011][專利文件2]日本專利第4942425號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本公開內(nèi)容的目的是提供一種用于AC電機(jī)的控制設(shè)備，該控制設(shè)備可以感測電流傳感器的異常并且可以提高AC電機(jī)的控制準(zhǔn)確度。
[0013]根據(jù)本公開內(nèi)容的第一方面，一種用于控制和驅(qū)動三相交流電機(jī)的控制設(shè)備，該三相交流電機(jī)具有由逆變器控制的施加電壓，該控制設(shè)備包括:控制相電流獲取裝置，該控制相電流獲取裝置用于從控制相電流傳感器獲取控制相電流感測值，該控制相電流傳感器被布置在作為交流電機(jī)的三相中的一相的控制相上；監(jiān)視相電流獲取裝置，該監(jiān)視相電流獲取裝置用于從監(jiān)視相電流傳感器獲取監(jiān)視相電流感測值，該監(jiān)視相電流傳感器被布置在作為三相中的與控制相不同的另一相的監(jiān)視相上；旋轉(zhuǎn)角獲取裝置，該旋轉(zhuǎn)角獲取裝置用于從用于感測交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角傳感器獲取旋轉(zhuǎn)角感測值；電流計算裝置，該電流計算裝置用于基于控制相電流感測值、監(jiān)視相電流感測值和旋轉(zhuǎn)角感測值來計算兩相控制電流值；電流估計裝置，用于按照下述方式基于所述控制相電流感測值和旋轉(zhuǎn)角感測值來計算用于控制所述交流電機(jī)的一相電流估計值:通過對d-q軸平面上的校正向量進(jìn)行積分來計算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值，所述校正向量是基于控制相電流基值和所述控制相電流感測值來計算的，所述控制相電流基值是先前計算的一相電流估計值的所述控制相的分量；電壓命令值計算裝置，該電壓命令值計算裝置用于基于待反饋的兩相控制電流值或者待反饋的用于控制交流電機(jī)的一相電流估計值，來計算與要施加在逆變器上的電壓相關(guān)的電壓命令值；其它相電流估計裝置，該其它相電流估計裝置用于計算監(jiān)視相電流估計值和控制相電流估計值中的至少一個，監(jiān)視相電流估計值基于控制相電流感測值和旋轉(zhuǎn)角感測值來估計，以及控制相電流估計值基于監(jiān)視相電流估計值和旋轉(zhuǎn)角感測值來估計；異常檢測裝置，該異常檢測裝置用于基于第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果中的至少一個檢測在監(jiān)視相電流傳感器和控制相電流傳感器中的至少一個中產(chǎn)生的異常，第一比較結(jié)果通過將監(jiān)視相電流估計值與監(jiān)視相電流感測值進(jìn)行比較來獲取，以及第二比較結(jié)果通過將控制相電流估計值與控制相電流感測值進(jìn)行比較來獲??；開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置用于在兩相控制模式與一相控制模式之間進(jìn)行切換，在兩相控制模式下，電壓命令值基于兩相控制電流值來計算，在一相控制模式下，電壓命令值基于用于控制交流電機(jī)的一相電流估計值來計算，以及異常檢測裝置檢測異常；旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計算裝置，該旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計算裝置用于基于旋轉(zhuǎn)角感測值來計算交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；以及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)確定裝置，該旋轉(zhuǎn)圈數(shù)確定裝置用于確定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)是否不大于預(yù)定確定值；當(dāng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)不大于確定值時，開關(guān)裝置選擇兩相控制模式。當(dāng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)大于確定值時，開關(guān)裝置選擇一相控制模式。
[0014]在上述控制設(shè)備中，在一相控制模式下，監(jiān)視相電流感測值不用于電流反饋控制，而是通過使用用于控制的一相電流估計值來執(zhí)行電流反饋控制，因而這使得可以防止電流反饋控制干擾監(jiān)視相電流感測值以及可以檢測電流傳感器的異常。另外，基于電流估計值與電流感測值的比較結(jié)果來檢測電流傳感器的異常。在此，相互比較的電流感測值和電流估計值中的一個是不用于電流反饋控制的監(jiān)視相電流感測值本身、或者基于監(jiān)視相電流感測值的電流估計值，因此其不受電流反饋控制的干擾影響，因而這使得可以適當(dāng)?shù)貦z測電流傳感器的異常。
[0015]以這種方式，校正向量用作隨AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而改變的信息。以這種方式,通過使用隨AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而改變的信息來計算用于控制的一相電流估計值，使得可以通過向控制相電流感測值相加剩余的一維分量來高準(zhǔn)確度地估計二維量，因而可以高準(zhǔn)確度地執(zhí)行二維向量控制。
[0016]在此，當(dāng)AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)小時，隨AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而改變的信息的校正向量的變化或者電流命令值與一相控制電流估計值之間的偏差的變化也小，使得AC電機(jī)的可控性可能受損。
[0017]因此，在用于控制的一相電流估計值的估計準(zhǔn)確度很可能變差的低速旋轉(zhuǎn)時，不是通過使用用于控制的一相電流估計值，而是通過使用控制相電流感測值和監(jiān)視相電流感測值來計算實際電流值的兩相控制電流值，以及基于根據(jù)兩相控制電流值計算的電壓命令值控制AC電機(jī)。以這種方式，可以防止低速旋轉(zhuǎn)時AC電機(jī)的可控性受損，以及可以抑制由異常電流通過AC電機(jī)所生成的異常轉(zhuǎn)矩，以及可以抑制構(gòu)成控制設(shè)備的各種元件發(fā)熱和引起故障。另外，在AC電機(jī)用于混合動力車輛或電動汽車的主電機(jī)的情況下，可以防止由異常轉(zhuǎn)矩的生成而導(dǎo)致的駕駛性能受損，以及可以防止當(dāng)因為太小電流通過AC電機(jī)而沒有生成期望的轉(zhuǎn)矩時用戶超過所需地壓低加速器踏板而引起的突然啟動、以及當(dāng)電流估計的準(zhǔn)確度提高時突然生成的轉(zhuǎn)矩而引起的突然啟動。
[0018]根據(jù)本公開內(nèi)容的第二方面，一種用于控制和驅(qū)動三相交流電機(jī)的控制設(shè)備，該三相交流電機(jī)具有由逆變器控制的施加電壓，該控制設(shè)備包括:控制相電流獲取裝置，該控制相電流獲取裝置用于從控制相電流傳感器獲取控制相電流感測值，該控制相電流傳感器被布置在作為交流電機(jī)的三相中的一相的控制相上；監(jiān)視相電流獲取裝置，該監(jiān)視相電流獲取裝置用于從監(jiān)視相電流傳感器獲取監(jiān)視相電流感測值，該監(jiān)視相電流傳感器被布置在作為三相中的與控制相不同的其它相的監(jiān)視相上；旋轉(zhuǎn)角獲取裝置，該旋轉(zhuǎn)角獲取裝置用于從用于感測交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角傳感器獲取旋轉(zhuǎn)角感測值；電流計算裝置，該電流計算裝置用于基于控制相電流感測值、監(jiān)視相電流感測值和旋轉(zhuǎn)角感測值來計算兩相控制電流值；電流估計裝置，該電流估計裝置用于基于控制相電流感測值、旋轉(zhuǎn)角感測值以及與交流電機(jī)的驅(qū)動相關(guān)的電流命令值來計算用于控制交流電機(jī)的一相電流估計值；電壓命令值計算裝置，該電壓命令值計算裝置用于基于待反饋的兩相控制電流值或者待反饋的用于控制交流電機(jī)的一相電流估計值，來計算與要施加在逆變器上的電壓相關(guān)的電壓命令值；其它相電流估計裝置，該其它相電流估計裝置用于計算監(jiān)視相電流估計值和控制相電流估計值中的至少一個，監(jiān)視相電流估計值基于控制相電流感測值和旋轉(zhuǎn)角感測值來估計，以及控制相電流估計值基于監(jiān)視相電流感測值和旋轉(zhuǎn)角感測值來估計；異常檢測裝置，該異常檢測裝置用于基于第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果中的至少一個檢測監(jiān)視相電流傳感器和控制相電流傳感器中的至少一個中產(chǎn)生的異常，第一比較結(jié)果通過將監(jiān)視相電流估計值與監(jiān)視相電流感測值進(jìn)行比較來獲取，以及第二比較結(jié)果通過將控制相電流估計值與控制相電流感測值進(jìn)行比較來獲?。婚_關(guān)裝置，該開關(guān)裝置用于在兩相控制模式與一相控制模式之間進(jìn)行切換，在兩相控制模式下，電壓命令值基于兩相控制電流值來計算，在一相控制模式下，電壓命令值基于用于控制交流電機(jī)的一相電流估計值來計算，以及異常檢測裝置檢測異常；旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計算裝置，該旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計算裝置用于基于旋轉(zhuǎn)角感測值來計算交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；以及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)確定裝置，該旋轉(zhuǎn)圈數(shù)確定裝置用于確定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)是否不大于預(yù)定確定值。當(dāng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)不大于確定值時，開關(guān)裝置選擇兩相控制模式。當(dāng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)大于確定值時，開關(guān)裝置選擇一相控制模式。
[0019]在上面的控制設(shè)備中，在一相控制模式下，監(jiān)視相電流感測值不用于電流反饋控制，而是通過使用用于控制的一相電流估計值來執(zhí)行電流反饋控制，因而這使得可以防止電流反饋控制干擾監(jiān)視相電流感測值以及可以檢測電流傳感器的異常。另外，基于電流估計值與電流感測值的比較結(jié)果來檢測電流傳感器的異常。在此，相互比較的電流感測值和電流估計值中的一個是不用于電流反饋控制的監(jiān)視相電流感測值本身、或者基于監(jiān)視相電流感測值的電流估計值，因此其不受電流反饋控制的干擾影響，因而這使得可以適當(dāng)?shù)貦z測電流傳感器的異常。
[0020]以這種方式，例如，電流命令值與用于控制的一相電流估計值之間的偏差可以用作隨AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而改變的信息。以這種方式，通過使用隨AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而改變的信息來計算用于控制的一相電流估計值，使得可以通過向控制相電流感測值相加剩余的一維分量來高準(zhǔn)確度地估計二維量，并且因此可以高準(zhǔn)確度地執(zhí)行二維向量控制。
[0021]在此，當(dāng)AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)小時，隨AC電機(jī)的旋轉(zhuǎn)而改變的信息的校正向量的變化或者電流命令值與一相控制電流估計值之間的偏差的變化也小，使得AC電機(jī)的可控性可能會受損。
[0022]因此，在用于控制的一相電流估計值的估計準(zhǔn)確度可能變差的低速旋轉(zhuǎn)時，不通過使用用于控制的一相電流估計值，而是通過使用控制相電流感測值和監(jiān)視相電流感測值來計算實際電流值的兩相控制電流值，以及基于根據(jù)兩相控制電流值計算的電壓命令值來控制AC電機(jī)。以這種方式，可以防止低速旋轉(zhuǎn)時AC電機(jī)的可控性受損，以及可以抑制由異常電流通過AC電機(jī)導(dǎo)致生成異常轉(zhuǎn)矩，以及可以抑制構(gòu)成控制設(shè)備的各種元件發(fā)熱和引起故障。另外，在AC電機(jī)用于混合動力車輛或電動汽車的主電機(jī)的情況下，可以防止由異常轉(zhuǎn)矩的生成而導(dǎo)致的駕駛性能受損，以及可以防止當(dāng)因為太小電流通過AC電機(jī)而沒有生成期望的轉(zhuǎn)矩時用戶超過所需地壓低加速器踏板而引起的突然啟動、以及當(dāng)電流估計的準(zhǔn)確度提高時突然生成的轉(zhuǎn)矩而引起的突然啟動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]根據(jù)參照附圖所作出的下面的詳細(xì)描述，本公開內(nèi)容的上面的和其它的目的、特征和優(yōu)點將變得更明顯。在附圖中:
[0024]圖1是示出了本公開內(nèi)容的第一實施方式的電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)造的示意圖；
[0025]圖2是示出了本公開內(nèi)容的第一實施方式的電動機(jī)控制設(shè)備的構(gòu)造的示意圖；
[0026]圖3是示出了本公開內(nèi)容的第一實施方式的電動機(jī)控制設(shè)備的構(gòu)造的框圖；
[0027]圖4是示出了本公開內(nèi)容的第一實施方式的電流估計部的構(gòu)造的框圖；
[0028]圖5是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實施方式的電流估計的圖解；
[0029]圖6A和圖6B是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實施方式的電流估計的圖解；
[0030]圖7A、圖7B和圖7C是圖示了在本公開內(nèi)容的第一實施方式中旋轉(zhuǎn)圈數(shù)(numberof revolutions)大的情況下電流估計的圖解；[0031]圖8A、圖8B和圖8C是圖示了在本公開內(nèi)容的第一實施方式中旋轉(zhuǎn)圈數(shù)小的情況下電流估計的圖解；
[0032]圖9是示出了本公開內(nèi)容的第一實施方式的電流反饋控制處理的流程圖；
[0033]圖10是圖示了本公開內(nèi)容的第一實施方式的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和模式切換的圖解；
[0034]圖11是示出了本公開內(nèi)容的第二實施方式的電動機(jī)控制設(shè)備的構(gòu)造的框圖；
[0035]圖12是示出了本公開內(nèi)容的第二實施方式的電流反饋控制處理的流程圖；
[0036]圖13是示出了本公開內(nèi)容的第三實施方式的電流反饋控制處理的流程圖；
[0037]圖14是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實施方式的電流估計部的構(gòu)造的框圖；
[0038]圖15是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實施方式的電流估計的圖解；
[0039]圖16A和圖16B是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的第五實施方式的電流估計方法的圖解；以及
[0040]圖17是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實施方式的電流估計部的構(gòu)造的框圖?！揪唧w實施方式】
[0041]在下文中，將參照附圖描述根據(jù)本公開內(nèi)容的用于控制AC電機(jī)的驅(qū)動的AC電機(jī)控制的控制設(shè)備。在下文中，在多個實施方式中，用相同的附圖標(biāo)記表示實質(zhì)上相同的構(gòu)造，并且將省略它們的描述。
[0042](第一實施方式)
[0043]如圖1所示，根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實施方式的、作為AC電機(jī)2的控制設(shè)備的電動機(jī)控制設(shè)備10被應(yīng)用于用于驅(qū)動電動車輛的電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)I。
[0044]電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)I包括AC電機(jī)2、DC電源8、電動機(jī)控制設(shè)備10等。
[0045]AC電機(jī)2是例如用于生成用于驅(qū)動電動車輛的驅(qū)動輪6的轉(zhuǎn)矩的電動機(jī)。本實施方式的AC電機(jī)2是三相永磁式同步電機(jī)。
[0046]假定電動車輛包括用于通過電能驅(qū)動驅(qū)動輪6的車輛，如混合動力汽車、電動汽車以及由燃料電池供電的車輛。本實施方式的電動車輛是設(shè)置有發(fā)動機(jī)3的混合動力車輛，并且AC電機(jī)2是所謂的下述電動發(fā)電機(jī):其具有作為生成用于驅(qū)動驅(qū)動輪6的轉(zhuǎn)矩的電動機(jī)的功能、以及作為由發(fā)動機(jī)3驅(qū)動并且可以生成電力的發(fā)電機(jī)的功能。
[0047]AC電機(jī)2經(jīng)由齒輪4耦接至車軸5。以這種方式，通過AC電機(jī)2的驅(qū)動生成的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由齒輪4旋轉(zhuǎn)車軸5，從而驅(qū)動驅(qū)動輪6。
[0048]DC電源8是可以充電和放電的儲電設(shè)備，例如，二次電池如鎳金屬氫化物電池或鋰離子電池、以及雙電層電容器。DC電源8連接至電動機(jī)控制設(shè)備10的逆變器11 (參見圖2)，也就是說，DC電源8被構(gòu)造成使得經(jīng)由逆變器11向AC電機(jī)2供電并且從AC電機(jī)2被供電。
[0049]車輛控制電路9由微型計算機(jī)等構(gòu)成并且設(shè)置有CPU、R0M、I/0以及用于連接這些結(jié)構(gòu)的總線，所有這些在附圖中都未示出。車輛控制電路9通過軟件處理以及硬件處理來控制整個電動車輛，所述軟件處理通過由CPU執(zhí)行先前存儲的程序來執(zhí)行，所述硬件處理由專用電子電路來執(zhí)行。
[0050]車輛控制電路9被構(gòu)造成使得能夠獲取來自各種傳感器和開關(guān)的信號，諸如來自加速器傳感器的加速器信號、來自制動開關(guān)的制動信號以及來自變速開關(guān)的變速信號，所有這些在附圖中都未示出。另外，車輛控制電路9基于所獲取的信號檢測車輛的驅(qū)動狀態(tài)，并向電動機(jī)控制設(shè)備10輸出響應(yīng)于驅(qū)動狀態(tài)的轉(zhuǎn)矩命令值trq*。更進(jìn)一步地，車輛控制電路9向用于控制發(fā)動機(jī)3的驅(qū)動的發(fā)動機(jī)控制電路(未示出)輸出命令信號。
[0051]如圖2中所示，電動機(jī)控制設(shè)備10設(shè)置有逆變器11和控制部15。
[0052]逆變器11根據(jù)AC電機(jī)2的驅(qū)動狀態(tài)、車輛請求等使系統(tǒng)電壓VH施加在其上，系統(tǒng)電壓VH是由升壓轉(zhuǎn)換器(未示出)將DC電源8的DC電壓提升到的電壓。另外，逆變器11具有以橋接模式連接的六個開關(guān)元件(未示出)。至于開關(guān)元件，例如，IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、M0S (金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管以及雙極晶體管可以用于開關(guān)元件?；趶目刂撇?5的逆dq變換部23輸出的電壓命令值vu*、vv*和vw*使開關(guān)元件接通/斷開。以這種方式，逆變器11控制要施加在AC電機(jī)2上的三相AC電壓vu、vv和vw。AC電機(jī)2使其驅(qū)動由施加在其上的三相AC電壓vu、vv和vw控制,其中三相AC電壓vu、vv和vw由逆變器11生成。
[0053]在此，將描述AC電機(jī)2的驅(qū)動控制。根據(jù)基于由旋轉(zhuǎn)角傳感器14感測的電角Θ e的交流電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N以及來自車輛控制電路9的轉(zhuǎn)矩命令值trq*，電動機(jī)控制設(shè)備10驅(qū)動作為電動機(jī)的AC電機(jī)2以執(zhí)行供電操作從而耗電，或者驅(qū)動作為發(fā)電機(jī)的AC電機(jī)2以執(zhí)行再生操作從而發(fā)電。具體地，根據(jù)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N以及根據(jù)命令值trq*為正還是為負(fù)，電動機(jī)控制設(shè)備10將AC電機(jī)2的操作切換成以下四種模式:
[0054]〈1.正常旋轉(zhuǎn)供電操作 > 當(dāng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N為正并且轉(zhuǎn)矩命令trq*為正時，AC電機(jī)2耗電；
[0055]〈2.正常旋轉(zhuǎn)再生操作 > 當(dāng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N為正并且轉(zhuǎn)矩命令trq*為負(fù)時,AC電機(jī)2發(fā)電；
[0056]<3.反向旋轉(zhuǎn)供電操作 > 當(dāng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N為負(fù)并且轉(zhuǎn)矩命令trq*為負(fù)時，AC電機(jī)2耗電；以及
[0057]<4.反向旋轉(zhuǎn)再生操作 > 當(dāng)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N為負(fù)并且轉(zhuǎn)矩命令trq*為正時，AC電機(jī)2發(fā)電。
[0058]在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N>0 (正常旋轉(zhuǎn))并且轉(zhuǎn)矩命令trq*>0的情況下，或者在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N〈0(反向旋轉(zhuǎn))并且轉(zhuǎn)矩命令trq*〈0的情況下,逆變器11通過開關(guān)元件的切換操作將從DC電源8提供的DC電力轉(zhuǎn)換為AC電力，從而以輸出轉(zhuǎn)矩這樣的方式驅(qū)動AC電機(jī)2 (執(zhí)行供電操作)。
[0059]另一方面，在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N>0 (正常旋轉(zhuǎn))并且轉(zhuǎn)矩命令trq*〈0的情況下，或者在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N〈0 (反向旋轉(zhuǎn))并且轉(zhuǎn)矩命令trq*>0的情況下,逆變器11通過開關(guān)元件的切換操作將由AC電機(jī)2生成的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力，從而向DC電源8提供DC電力，AC電機(jī)2借此執(zhí)行再生操作。
[0060]控制相電流傳感器12被布置在AC電機(jī)2的任一相上。在本實施方式中，控制相電流傳感器12被布置在W相上。也就是說，在本實施方式中，W相對應(yīng)于“控制相”?？刂葡嚯娏鱾鞲衅?2感測將被傳遞到控制相W相的控制相電流感測值iw_sns，并向控制部15輸出控制相電流感測值iw_sns。
[0061]監(jiān)視相電流傳感器13被布置在與AC電機(jī)2的控制相不同的一相上。在本實施方式中，監(jiān)視相電流傳感器13被布置在V相上。也就是說，在本實施方式中，V相對應(yīng)于“監(jiān)視相”。監(jiān)視相電流傳感器13感測將被傳遞到監(jiān)視相V相的監(jiān)視相電流感測值iv_sns，并向控制部15輸出監(jiān)視相電流感測值iv_sns。
[0062]在本實施方式中，控制相電流傳感器12和監(jiān)視相電流傳感器13中的每個感測要施加在相應(yīng)相上的電壓并感測基于感測電壓的電流。然而，可以使用任何構(gòu)造，其中可以由控制部15獲取控制相電流感測值iw_sns和監(jiān)視相電流感測值iv_sns。另外,在本實施方式中，使W相成為控制相以及使V相成為監(jiān)視相。然而，如果控制相和監(jiān)視相彼此不同，則可以使任何相成為控制相或監(jiān)視相。
[0063]旋轉(zhuǎn)角傳感器14被布置在AC電機(jī)2的轉(zhuǎn)子(未示出)附近，感測電角Θ e并向控制部15輸出感測的電角Ge。另外，基于由旋轉(zhuǎn)角傳感器14所感測的電角0e來計算AC電機(jī)2的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N (在下文中，根據(jù)需要，簡稱為“AC電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N”)。本實施方式的旋轉(zhuǎn)角傳感器14是解算器(resolver)。另外,旋轉(zhuǎn)角傳感器14可以是其它類型的傳感器，如旋轉(zhuǎn)編碼器。
[0064]控制部15由微型計算機(jī)等構(gòu)成并且設(shè)置有CPU、ROM、I/O以及用于連接這些構(gòu)造的總線，所有這些在附圖中都未示出。控制部15通過軟件處理以及硬件處理來控制AC電機(jī)2的操作，所述軟件處理通過由CPU執(zhí)行先前存儲的程序來執(zhí)行，所述硬件處理由專用電子電路來執(zhí)行。
[0065]如圖3中所示，控制部15包括電流命令值計算部21、PI計算部22、逆dq變換部23、兩相控制電流計算部31、電流估計部32、電流選擇部35、控制相電流估計部41、控制相電流比較部42、監(jiān)視相電流比較部43、異常確定部45、旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計算部51、以及旋轉(zhuǎn)圈數(shù)確定部52。
[0066]電流命令值計算部21基于從車輛控制電路9獲取的轉(zhuǎn)矩命令值trq*來計算被設(shè)置為AC電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的、旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系((d,q)坐標(biāo)系)中的d軸電流命令值id*和q軸電流命令值iq*。在本實施方式中，d軸電流命令值id*和q軸電流命令值iq*參照先前存儲的映射(map)來計算,但也可以通過數(shù)學(xué)公式等來計算。
[0067]PI計算部22計算d軸電壓命令值vd*和q軸電壓命令值vq*。更具體地，為了使從電流選擇部35反饋的d軸電流值id或者d軸電流估計值id_est跟隨(follow) d軸電流命令值id*,PI計算部22通過PI計算以下述這樣的方式計算d軸電壓命令值vd*:該方式使得d軸電流命令值id*與d軸電流值id或d軸電流估計值id_est之間的差收斂于O。類似地，為了使從電流選擇部35反饋的q軸電流值iq或者q軸電流估計值iq_est跟隨q軸電流命令值iq*，PI計算部22通過PI計算以下述這樣的方式計算q軸電壓命令值vq*:該方式使得q軸電流命令值iq*與q軸電流值iq或q軸電流估計值iq_est之間的差收斂于O。
[0068]逆dq變換部23基于從旋轉(zhuǎn)角傳感器14獲取的電角Θ e，將d軸電壓命令值vd*和q軸電壓命令值vq*逆dq變換為U相電壓命令值vu*、V相電壓命令值vv*和W相電壓命令值VW*。
[0069]基于U相電壓命令值vu*、V相電壓命令值vv*和W相電壓命令值vw*，使逆變器11的開關(guān)元件接通/斷開。以這種方式，由逆變器11生成三相AC電壓vu、W和VW,并且三相AC電壓vu、vv和vw被施加在AC電機(jī)2上。以這種方式，按照輸出響應(yīng)于轉(zhuǎn)矩命令值trq*的轉(zhuǎn)矩的方式控制AC電機(jī)2的驅(qū)動。在本實施方式中，三相AC電壓vu、vv和vw對應(yīng)于“施加電壓”。
[0070]兩相控制電流計算部31基于控制相電流感測值iw_sns、監(jiān)視相電流感測值iv_sns和電角Θ e,通過dq變換來計算d軸電流值id和q軸電流值iq。兩相控制電流計算部31基于作為兩相的電流感測值的、控制相電流感測值iw_sns和監(jiān)視相電流感測值iv_sns，來計算d軸電流值id和q軸電流值iq。因此,這里計算的d軸電流值id和q軸電流值iq是實際電流值。
[0071]在此，將由數(shù)學(xué)等式(I)示出dq變換的通用等式。
[0072][數(shù)學(xué)公式I]
[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制和驅(qū)動三相交流電機(jī)的控制設(shè)備，所述三相交流電機(jī)具有由逆變器控制的施加電壓，所述控制設(shè)備包括: 控制相電流獲取裝置，用于從控制相電流傳感器獲取控制相電流感測值，所述控制相電流傳感器被布置在作為所述交流電機(jī)的三相中的一相的控制相上； 監(jiān)視相電流獲取裝置，用于從監(jiān)視相電流傳感器獲取監(jiān)視相電流感測值，所述監(jiān)視相電流傳感器被布置在作為所述三相中的與所述控制相不同的另一相的監(jiān)視相上； 旋轉(zhuǎn)角獲取裝置，用于從旋轉(zhuǎn)角傳感器獲取旋轉(zhuǎn)角感測值，所述旋轉(zhuǎn)角傳感器用于感測所述交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角； 電流計算裝置，用于基于所述控制相電流感測值、所述監(jiān)視相電流感測值和所述旋轉(zhuǎn)角感測值來計算兩相控制電流值； 電流估計裝置，用于按照下述方式基于所述控制相電流感測值和旋轉(zhuǎn)角感測值來計算用于控制所述交流電機(jī)的一相電流估計值:通過對d-q軸平面上的校正向量進(jìn)行積分來計算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值，所述校正向量是基于控制相電流基值和所述控制相電流感測值來計算的，所述控制相電流基值是先前計算的一相電流估計值的所述控制相的分量； 電壓命令值計算裝置，用于基于待反饋的所述兩相控制電流值或待反饋的用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值，來計算與要施加在所述逆變器上的電壓相關(guān)的電壓命令值； 其它相電流估計裝置， 用于計算監(jiān)視相電流估計值和控制相電流估計值中的至少一個，所述監(jiān)視相電流估計值是基于所述控制相電流感測值和所述旋轉(zhuǎn)角感測值來估計的，所述控制相電流估計值是基于所述監(jiān)視相電流估計值和所述旋轉(zhuǎn)角感測值來估計的；異常檢測裝置，用于基于第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果中的至少一個檢測在所述監(jiān)視相電流傳感器和所述控制相電流傳感器中的至少一個中產(chǎn)生的異常，所述第一比較結(jié)果是通過將所述監(jiān)視相電流估計值與所述監(jiān)視相電流感測值進(jìn)行比較來獲取的，所述第二比較結(jié)果是通過將所述控制相電流估計值與所述控制相電流感測值進(jìn)行比較來獲取的； 開關(guān)裝置，用于在兩相控制模式與一相控制模式之間進(jìn)行切換，在所述兩相控制模式下，基于所述兩相控制電流值來計算所述電壓命令值，在所述一相控制模式下，基于用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值來計算所述電壓命令值，并且所述異常檢測裝置檢測所述異常； 旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計算裝置，用于基于所述旋轉(zhuǎn)角感測值來計算所述交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；以及 旋轉(zhuǎn)圈數(shù)確定裝置，用于確定所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)是否不大于預(yù)定確定值， 其中，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)不大于所述確定值時，所述開關(guān)裝置選擇所述兩相控制模式，以及 其中，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)大于所述確定值時，所述開關(guān)裝置選擇所述一相控制模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中，所述其它相電流估計裝置基于用于控制所述交流電機(jī)的一相電流估計值來計算所述監(jiān)視相電流估計值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，其中，所述其它相電流估計裝置:按照下述方式基于所述監(jiān)視相電流感測值和所述旋轉(zhuǎn)角感測值來計算用于監(jiān)視所述交流電機(jī)的一相電流估計值:通過對d-q軸平面上的監(jiān)視相校正向量進(jìn)行積分來計算用于監(jiān)視所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值；所述監(jiān)視相校正向量是基于監(jiān)視相電流基值和所述監(jiān)視相電流感測值來計算的，所述監(jiān)視相電流基值是用于監(jiān)視所述交流電機(jī)的先前計算的一相電流估計值的所述監(jiān)視相的分量；以及基于用于監(jiān)視所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值來計算所述控制相電流估計值。
4.一種用于控制和驅(qū)動三相交流電機(jī)的控制設(shè)備，所述三相交流電機(jī)具有由逆變器控制的施加電壓，所述控制設(shè)備包括: 控制相電流獲取裝置，用于從控制相電流傳感器獲取控制相電流感測值，所述控制相電流傳感器被布置在作為所述交流電機(jī)的三相中的一相的控制相上； 監(jiān)視相電流獲取裝置，用于從監(jiān)視相電流傳感器獲取監(jiān)視相電流感測值，所述監(jiān)視相電流傳感器被布置在作為所述三相中的與所述控制相不同的另一相的監(jiān)視相上； 旋轉(zhuǎn)角獲取裝置，用于從用于感測所述交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)角傳感器獲取旋轉(zhuǎn)角感測值； 電流計算裝置，用于基于所述控制相電流感測值、所述監(jiān)視相電流感測值和所述旋轉(zhuǎn)角感測值來計算兩相控制電流值； 電流估計裝置，用于基于所述控制相電流感測值、所述旋轉(zhuǎn)角感測值以及與所述交流電機(jī)的驅(qū)動相關(guān)的電流命令值，來計算用于控制所述交流電機(jī)的一相電流估計值； 電壓命令值計算裝置，用于基于待反饋的所述兩相控制電流值或待反饋的用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值，來計算與要施加在所述逆變器上的電壓相關(guān)的電壓命令值； 其它相電流估計裝置，用于計算監(jiān)視相電流估計值和控制相電流估計值中的至少一個，所述監(jiān)視相電流估計值是基于所述控制相電流感測值和所述旋轉(zhuǎn)角感測值來估計的，所述控制相電流估計值是基于所述監(jiān)視相電流感測值和所述旋轉(zhuǎn)角感測值來估計的；異常檢測裝置，用于基于第一比較結(jié)果和第二比較結(jié)果中的至少一個檢測在所述監(jiān)視相電流傳感器和所述控制相電流傳感器中的至少一個中產(chǎn)生的異常，所述第一比較結(jié)果是通過將所述監(jiān)視相電流估計值與所述監(jiān)視相電流感測值進(jìn)行比較來獲取的，所述第二比較結(jié)果是通過將所述控制相電流估計值與所述控制相電流感測值進(jìn)行比較來獲取的； 開關(guān)裝置，用于在兩相控制模式與一相控制模式之間進(jìn)行切換，在所述兩相控制模式下，基于所述兩相控制電流值來計算所述電壓命令值，在所述一相控制模式下，基于用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值來計算所述電壓命令值，并且所述異常檢測裝置檢測所述異常； 旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計算裝置，用于基于所述旋轉(zhuǎn)角感測值來計算所述交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；以及 旋轉(zhuǎn)圈數(shù)確定裝置，用于確定所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)是否不大于預(yù)定確定值， 其中，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)不大于所述確定值時，所述開關(guān)裝置選擇所述兩相控制模式，以及 其中，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)大于所述確定值時，所述開關(guān)裝置選擇所述一相控制模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制設(shè)備，其中，所述其它相電流估計裝置除了基于所述控制相電流感測值和所述旋轉(zhuǎn)角感測值之外還基于所述電流命令值來計算所述監(jiān)視相電流估計值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制設(shè)備，其中，所述其它相電流估計裝置除了基于所述監(jiān)視相電流感測值和所述旋轉(zhuǎn)角感測值之外還基于所述電流命令值來計算所述控制相電流估計值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的控制設(shè)備， 其中，在所述一相控制模式下，所述電流計算裝置停止計算所述兩相控制電流值，以及 其中，在所述兩相控制模式下，所述電流估計裝置停止計算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值，并且所述其它相電流估計裝置停止計算所述監(jiān)視相電流估計值和所述控制相電流估計值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的控制設(shè)備，還包括:即將切換確定裝置，用于確定所述兩相控制模式是否即將切換至所述一相控制模式， 其中，在所述一相控制模式下，所述電流計算裝置停止計算所述兩相控制電流值， 其中，當(dāng)所述即將切換確定裝置在所述兩相控制模式下確定所述兩相控制模式不是即將切換至所述一相控制模式時，所述電流估計裝置停止計算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值，并且所述其它相電流估計裝置停止計算所述監(jiān)視相電流估計值和所述控制相電流估計值，以及 其中，當(dāng)所述即將切換確定裝置在所述兩相控制模式下確定所述兩相控制模式即將切換至所述一相控制模式時，所述電流估計裝置計算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值，并且所述其它相電流估計裝置計算所述監(jiān)視相電流估計值和所述控制相電流估計值中的所述至少一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的控制設(shè)備，` 其中，在所述一相控制模式和所`述兩相控制模式中的每種模式下，所述電流計算裝置計算所述兩相控制電流值， 其中，在所述一相控制模式和所述兩相控制模式中的每種模式下，所述電流估計裝置計算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計值，以及 其中，在所述一相控制模式和所述兩相控制模式中的每種模式下，所述其它相電流估計裝置計算所述監(jiān)視相電流估計值和所述控制相電流估計值中的所述至少一個。
【文檔編號】H02P27/06GK103715959SQ201310452570
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】鈴木崇史, 加古寬文, 伊藤武志 申請人:株式會社電裝