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；兩相控制電流值電流計(jì)算裝置；一相電流估計(jì)值估計(jì)裝置；電壓命令值計(jì)算裝置；其它相電流估計(jì)裝置，用于計(jì)算監(jiān)視相電流估計(jì)值或控制相電流估計(jì)值；異常檢測(cè)裝置，用于檢測(cè)監(jiān)視相電流傳感器或控制相電流傳感器中的異常；以及開關(guān)裝置，用于在監(jiān)視停止模式與監(jiān)視模式之間進(jìn)行切換，在監(jiān)視停止模式下基于兩相控制電流值計(jì)算電壓命令值，在監(jiān)視模式下基于一相電流估計(jì)值計(jì)算電壓命令值，并且異常檢測(cè)裝置以預(yù)定的時(shí)間間隔檢測(cè)異常。
【專利說(shuō)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(lái)，出于更低燃料消耗和更少?gòu)U氣排放的社會(huì)需求，電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車，每種汽車都安裝有AC (交流)電機(jī)作為車輛的電源，正在引起人們的注意。例如，在一些混合動(dòng)力汽車中，由二次電池等制成的DC (直流)電源和AC電機(jī)經(jīng)由由逆變器等構(gòu)造的電力轉(zhuǎn)換設(shè)備彼此連接，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(dòng)AC電機(jī)。
[0003]另外，在AC電機(jī)被安裝在電動(dòng)汽車等中的情況中，從故障安全的觀點(diǎn)來(lái)看，期望可以檢測(cè)到電流傳感器等中產(chǎn)生的異常。例如，在專利文件I中，在由針對(duì)三相布置的電流傳感器感測(cè)的三相的電流值的總和不為O的情況下，認(rèn)為檢測(cè)到電流控制回路的異常。
[0004]更進(jìn)一步地，專利文件2公開了以下技術(shù):通過(guò)基于一相的電流值獲取理想AC波形來(lái)計(jì)算理想電流信號(hào)，并且將其與三相電流信號(hào)進(jìn)行比較；以及在理想電流信號(hào)與三相電流信號(hào)之間的誤差不小于指定值的情況下，認(rèn)為該理想電流信號(hào)異常。
[0005]在像專利文件I那樣針對(duì)各個(gè)相布置電流傳感器的情況下，例如，認(rèn)為基于兩相的電流感測(cè)值控制AC電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，以及基于剩余一相的電流感測(cè)值檢測(cè)電流傳感器的異常。此時(shí)，用于控制AC電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的電流傳感器(在下文中被稱為“用于控制的電流傳感器”)和用于檢測(cè)電流傳感器的異常的電流傳感器(在下文中被稱為“用于監(jiān)視的電流傳感器”)需要彼此清楚地區(qū)分。這是因?yàn)橐韵略?在電流感測(cè)值按照使得電流感測(cè)值等于期望的正弦波電流的方式被反饋的系統(tǒng)(例如，電動(dòng)車輛的主電機(jī))中，由用于控制的電流傳感器感測(cè)的所有電流感測(cè)值按照使之變成期望的正弦波電流被精確地控制，使得當(dāng)用于控制的電流傳感器的電流感測(cè)值被用于電流傳感器的異常時(shí)，看起來(lái)好像在電流傳感器中沒有產(chǎn)生異常。這被稱為“電流反饋的干擾”。
[0006]為了防止電流反饋的干擾，至少在檢測(cè)電流傳感器的異常時(shí)，用于監(jiān)視的電流傳感器需要完全地獨(dú)立于反饋回路。為此，被設(shè)置用于控制AC電機(jī)的驅(qū)動(dòng)的目的的、用于控制的電流傳感器需要清楚地區(qū)分于用于監(jiān)視的電流傳感器。在這種情況下，甚至在執(zhí)行高速采樣和高速反饋控制的系統(tǒng)中，用于檢測(cè)用于監(jiān)視的電流傳感器的異常的檢測(cè)值在電流反饋控制之外，因此允許不受控制速度的限制以較低采樣速度進(jìn)行檢測(cè)。例如，用于電流反饋控制的用于控制的電流傳感器的采樣周期是幾百微秒，而用于監(jiān)視的電流傳感器的采樣周期是幾毫秒。
[0007]另一方面，即使允許用于監(jiān)視的電流傳感器的采樣速度低，考慮到電流傳感器的異常是通過(guò)用于監(jiān)視的電流傳感器的感測(cè)值與用于控制的電流傳感器的感測(cè)值的比較或組合來(lái)檢測(cè)的，如果用于控制的電流傳感器和用于監(jiān)視的電流傳感器在性能如檢測(cè)準(zhǔn)確度、故障率和溫度特性上彼此不同，則異常的檢測(cè)準(zhǔn)確度很可能會(huì)受損。為此，別無(wú)選擇只能使用與用于控制的電流傳感器相同質(zhì)量的用于監(jiān)視的電流傳感器，使得用于控制的電流傳感器和用于監(jiān)視的電流傳感器在尺寸和成本上彼此相同。因此，這有礙于滿足減小尺寸和成本的要求。
[0008]另外，在專利文件2中，通過(guò)使用理想地偏移120°的各個(gè)相的AC波形，一相電流值以如下方式被延遲120°，該方式使得一相電流值對(duì)應(yīng)于理想AC波形，從而估計(jì)出其它相的電流值。專利文件2是僅討論兩個(gè)電流傳感器之間的增益誤差以及關(guān)注通過(guò)僅偏移一相不能在一相的電流感測(cè)值中引起增益誤差的事實(shí)的技術(shù)。由該方法獲取的理想電流信號(hào)不是高準(zhǔn)確度地反映實(shí)際各個(gè)電流的信息，因此不可以適當(dāng)?shù)貦z測(cè)電流傳感器的異常。另夕卜，在專利文件2的異常檢測(cè)中，沒有考慮電流反饋的干擾。另外，至少在檢測(cè)異常時(shí)，必須形成用于控制的電流傳感器清楚地區(qū)分于用于監(jiān)視的電流傳感器的狀態(tài)。然而，專利文件2沒有提及這些點(diǎn)，因此根據(jù)專利文件2的技術(shù)，極可能無(wú)法適當(dāng)?shù)貦z測(cè)電流傳感器的異常。
[0009][專利文件I]日本未審查專利公開第Hei06_253585號(hào)
[0010][專利文件2]日本專利第4942425號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]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)備具有針對(duì)兩相的電流傳感器，并且可以適當(dāng)?shù)貦z測(cè)AC電機(jī)的電流傳感器的異常。
[0012]根據(jù)本公開內(nèi)容的第一方面，一種用于控制和驅(qū)動(dòng)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)值；電流計(jì)算裝置，該電流計(jì)算裝置用于基于控制相電流感測(cè)值、監(jiān)視相電流感測(cè)值和旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)計(jì)算兩相控制電流值；電流估計(jì)裝置，該電流估計(jì)裝置用于基于控制相電流感測(cè)值和旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)計(jì)算用于控制交流電機(jī)的一相電流估計(jì)值；電壓命令值計(jì)算裝置，該電壓命令值計(jì)算裝置用于基于兩相控制電流或者用于控制交流電機(jī)的一相電流估計(jì)值來(lái)計(jì)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(jì)裝置，該其它相電流估計(jì)裝置用于計(jì)算監(jiān)視相電流估計(jì)值和控制相電流估計(jì)值中的至少一個(gè)，監(jiān)視相電流估計(jì)值基于控制相電流感測(cè)值和旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)估計(jì)，以及控制相電流估計(jì)值基于監(jiān)視相電流估計(jì)值和旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)估計(jì)；異常檢測(cè)裝置，該異常檢測(cè)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(gè)檢測(cè)監(jiān)視相電流傳感器和控制相電流傳感器中的至少一個(gè)中產(chǎn)生異常，第一比較結(jié)果通過(guò)將監(jiān)視相電流估計(jì)值與監(jiān)視相電流感測(cè)值進(jìn)行比較來(lái)獲取，以及第二比較結(jié)果通過(guò)將控制相電流估計(jì)值與控制相電流感測(cè)值進(jìn)行比較來(lái)獲?。灰约伴_關(guān)裝置，該開關(guān)裝置用于在監(jiān)視停止模式與監(jiān)視模式之間進(jìn)行切換，在監(jiān)視停止模式下，基于兩相控制電流值計(jì)算電壓命令值，在監(jiān)視模式下，基于用于控制交流電機(jī)的一相電流估計(jì)值計(jì)算電壓命令值，以及異常檢測(cè)裝置以預(yù)定的時(shí)間間隔檢測(cè)異常。
[0013]上面的控制設(shè)備具有異常檢測(cè)裝置，因此可以適當(dāng)?shù)貦z測(cè)控制相電流傳感器和監(jiān)視相電流傳感器中的至少一個(gè)中產(chǎn)生的異常。另外，上面的設(shè)備關(guān)注不需要不斷地檢測(cè)用于檢測(cè)異常的檢測(cè)值的事實(shí)，并且具有針對(duì)三相中的兩相布置的電流傳感器。監(jiān)視停止模式和監(jiān)視模式以指定間隔彼此切換，監(jiān)視停止模式通過(guò)使用基于控制相和監(jiān)視相這兩相的電流感測(cè)值的兩相控制電流值來(lái)計(jì)算電壓命令值，監(jiān)視模式通過(guò)使用基于一相控制相的電流感測(cè)值的用于控制的一相電流估計(jì)值來(lái)計(jì)算電壓命令值，并且檢測(cè)控制相電流傳感器和監(jiān)視相電流傳感器的異常。
[0014]換言之，上面的設(shè)備在監(jiān)視停止模式下通過(guò)使用基于兩相的電流感測(cè)值的兩相控制電流值以高速和高準(zhǔn)確度執(zhí)行電流反饋控制，并且以指定間隔將監(jiān)視停止模式切換至監(jiān)視模式。上面的設(shè)備在監(jiān)視模式下不使用監(jiān)視相電流感測(cè)值用于電流反饋控制，而是通過(guò)使用用于控制的一相電流估計(jì)值執(zhí)行電流反饋控制，從而防止電流反饋控制干擾監(jiān)視相電流感測(cè)值，并且檢測(cè)電流傳感器的異常。
[0015]上面的設(shè)備基于電流估計(jì)值與電流感測(cè)值的比較結(jié)果來(lái)檢測(cè)控制相電流傳感器和監(jiān)視相電流傳感器的異常。相互比較的電流感測(cè)值和電流估計(jì)值中的一個(gè)是不用于電流反饋控制的監(jiān)視相電流感測(cè)值本身、或者基于監(jiān)視相電流感測(cè)值的值，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(cè)電流傳感器的異常。另外，可以用最小數(shù)目的電流傳感器實(shí)現(xiàn)控制性能和異常檢測(cè)兩個(gè)需求。另外，不需要針對(duì)一個(gè)獨(dú)立相布置用于監(jiān)視的電流傳感器，該用于監(jiān)視的電流傳感器用于檢測(cè)電流傳感器的異常。因此，當(dāng)與針對(duì)一個(gè)獨(dú)立相布置用于監(jiān)視的電流傳感器的情況相比時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)尺寸和成本的減小。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]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(diǎn)將變得更明顯。在附圖中:
[0017]圖1是示出了本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)造的示意圖；
[0018]圖2是示出了本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的構(gòu)造的示意圖；
[0019]圖3是示出了本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的構(gòu)造的框圖；
[0020]圖4是示出了本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的電流估計(jì)部的構(gòu)造的框圖；
[0021]圖5是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的電流估計(jì)的圖解；
[0022]圖6A和圖6B是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的電流估計(jì)的圖解；
[0023]圖7是示出了本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的電流反饋控制處理的流程圖；
[0024]圖8是示出了本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的切換確定處理的流程圖；
[0025]圖9是示出了本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的構(gòu)造的框圖；
[0026]圖10是示出了本公開內(nèi)容的第二實(shí)施方式的電流反饋控制處理的流程圖；
[0027]圖11是示出了本公開內(nèi)容的第三實(shí)施方式的電流反饋控制處理的流程圖；
[0028]圖12是示出了本公開內(nèi)容的第三實(shí)施方式的切換確定處理的流程圖；
[0029]圖13是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第四實(shí)施方式的切換確定處理的流程圖；
[0030]圖14A、14B和14C是示出了在本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式中在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)大的情況下的電流估計(jì)的圖解；
[0031]圖15A、15B和15C是示出了在本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式中在旋轉(zhuǎn)圈數(shù)小的情況下的電流估計(jì)的圖解；
[0032]圖16是示出了本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的構(gòu)造的框圖；
[0033]圖17是示出了本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式的切換確定處理的流程圖；[0034]圖18是示出了本公開內(nèi)容的第五實(shí)施方式的切換定時(shí)的圖解；
[0035]圖19是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施方式的電流估計(jì)部的構(gòu)造的框圖；
[0036]圖20是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的第六實(shí)施方式的電流估計(jì)的圖解；
[0037]圖21A和圖21B是圖示了根據(jù)本公開內(nèi)容的第七實(shí)施方式的電流估計(jì)方法的圖解；
[0038]圖22是示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的第八實(shí)施方式的電流估計(jì)部的構(gòu)造的框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0039]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(dòng)的AC電機(jī)控制的控制設(shè)備。在下文中，在多個(gè)實(shí)施方式中，用相同的附圖標(biāo)記表示實(shí)質(zhì)上相同的構(gòu)造，并且將省略它們的描述。
[0040](第一實(shí)施方式)
[0041]如圖1所示，根據(jù)本公開內(nèi)容的第一實(shí)施方式的、作為AC電機(jī)2的控制設(shè)備的電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備10被應(yīng)用于用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)I。
[0042]電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)I包括AC電機(jī)2、DC電源8、電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備10等。
[0043]AC電機(jī)2是例如用于生成用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)輪6的轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。本實(shí)施方式的AC電機(jī)2是三相永磁式同步電機(jī)。
[0044]假定電動(dòng)車輛包括用于通過(guò)電能驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪6的車輛，如混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車以及由燃料電池供電的車輛。本實(shí)施方式的電動(dòng)車輛是設(shè)置有發(fā)動(dòng)機(jī)3的混合動(dòng)力車輛，并且AC電機(jī)2是所謂的下述電動(dòng)發(fā)電機(jī):其具有作為生成用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪6的轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)的功能、以及作為由發(fā)動(dòng)機(jī)3驅(qū)動(dòng)并且可以生成電力的發(fā)電機(jī)的功能。
[0045]AC電機(jī)2經(jīng)由齒輪4耦接至車軸5。以這種方式，通過(guò)AC電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)生成的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由齒輪4旋轉(zhuǎn)車軸5，從而驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪6。
[0046]DC電源8是可以充電和放電的儲(chǔ)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(dòng)機(jī)控制設(shè)備10的逆變器11 (參見圖2)，也就是說(shuō)，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。
[0047]車輛控制電路9由微型計(jì)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(guò)軟件處理以及硬件處理來(lái)控制整個(gè)電動(dòng)車輛，所述軟件處理通過(guò)由CPU執(zhí)行先前存儲(chǔ)的程序來(lái)執(zhí)行，所述硬件處理由專用電子電路來(lái)執(zhí)行。
[0048]車輛控制電路9被構(gòu)造成使得能夠獲取來(lái)自各種傳感器和開關(guān)的信號(hào)，諸如來(lái)自加速器傳感器的加速器信號(hào)、來(lái)自制動(dòng)開關(guān)的制動(dòng)信號(hào)以及來(lái)自變速開關(guān)的變速信號(hào)，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(hào)檢測(cè)車輛的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，并向電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備10輸出響應(yīng)于驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)3的驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制電路(未示出)輸出命令信號(hào)。
[0049]如圖2中所示，電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備10設(shè)置有逆變器11和控制部15。
[0050]逆變器11根據(jù)AC電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、車輛請(qǐng)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(gè)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)、MOS (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(dòng)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。
[0051]在此，將描述AC電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)控制。根據(jù)基于由旋轉(zhuǎn)角傳感器14感測(cè)的電角Θ e的交流電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N以及來(lái)自車輛控制電路9的轉(zhuǎn)矩命令值trq*，電動(dòng)機(jī)控制設(shè)備10驅(qū)動(dòng)作為電動(dòng)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(dòng)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(dòng)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:
[0052]〈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(shí)，AC電機(jī)2耗電；
[0053]<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(shí),AC電機(jī)2發(fā)電；
[0054]<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(shí)，AC電機(jī)2耗電；以及
[0055]<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(shí)，AC電機(jī)2發(fā)電。
[0056]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(guò)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(dòng)AC電機(jī)2 (執(zhí)行供電操作)。
[0057]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(guò)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。
[0058]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(shí)施方式中，控制相電流傳感器12被布置在W相上。也就是說(shuō)，在本實(shí)施方式中，W相對(duì)應(yīng)于“控制相”?？刂葡嚯娏鱾鞲衅?2感測(cè)將被傳遞到控制相W相的控制相電流感測(cè)值iw_sns，并向控制部15輸出控制相電流感測(cè)值iw_sns。
[0059]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(shí)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(shuō)，在本實(shí)施方式中，V相對(duì)應(yīng)于“監(jiān)視相”。監(jiān)視相電流傳感器13感測(cè)將被傳遞到監(jiān)視相V相的監(jiān)視相電流感測(cè)值iv_sns，并向控制部15輸出監(jiān)視相電流感測(cè)值iv_sns。
[0060]在本實(shí)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(gè)感測(cè)要施加在相應(yīng)相上的電壓并感測(cè)基于感測(cè)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(cè)值iw_sns和監(jiān)視相電流感測(cè)值iv_sns。另外,在本實(shí)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。
[0061]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(cè)電角0e并向控制部15輸出感測(cè)的電角Ge。另外，基于由旋轉(zhuǎn)角傳感器14所感測(cè)的電角0e來(lái)計(jì)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(jiǎn)稱為“AC電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)N”)。本實(shí)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。
[0062]控制部15由微型計(jì)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?？刂撇?5通過(guò)軟件處理以及硬件處理來(lái)控制AC電機(jī)2的操作，所述軟件處理通過(guò)由CPU執(zhí)行先前存儲(chǔ)的程序來(lái)執(zhí)行，所述硬件處理由專用電子電路來(lái)執(zhí)行。
[0063]如圖3中所示，控制部15包括電流命令值計(jì)算部21、PI計(jì)算部22、逆dq變換部23、兩相控制電流計(jì)算部31、電流估計(jì)部32、電流選擇部35、控制相電流估計(jì)部41、控制相電流比較部42、監(jiān)視相電流比較部43、以及異常確定部45。
[0064]電流命令值計(jì)算部21基于從車輛控制電路9獲取的轉(zhuǎn)矩命令值trq*來(lái)計(jì)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(shí)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(chǔ)的映射(map)來(lái)計(jì)算,但也可以通過(guò)數(shù)學(xué)公式等來(lái)計(jì)算。
[0065]PI計(jì)算部22計(jì)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(jì)值id_est跟隨(follow) d軸電流命令值id*,PI計(jì)算部22通過(guò)PI計(jì)算以下述這樣的方式計(jì)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(jì)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(jì)值iq_est跟隨q軸電流命令值iq*，PI計(jì)算部22通過(guò)PI計(jì)算以下述這樣的方式計(jì)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(jì)值iq_est之間的差收斂于O。
[0066]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*。
[0067]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(dòng)。在本實(shí)施方式中，三相AC電壓vu、vv和vw對(duì)應(yīng)于“施加電壓”。
[0068]兩相控制電流計(jì)算部31基于控制相電流感測(cè)值iw_sns、監(jiān)視相電流感測(cè)值iv_sns和電角Θ e,通過(guò)dq變換來(lái)計(jì)算d軸電流值id和q軸電流值iq。兩相控制電流計(jì)算部31基于作為兩相的電流感測(cè)值的、控制相電流感測(cè)值iw_sns和監(jiān)視相電流感測(cè)值iv_sns，來(lái)計(jì)算d軸電流值id和q軸電流值iq。因此,這里計(jì)算的d軸電流值id和q軸電流值iq是實(shí)際電流值。
[0069]在此，將由數(shù)學(xué)等式(I)示出dq變換的通用等式。[0070][數(shù)學(xué)公式I]
[0071]
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制和驅(qū)動(dòng)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(cè)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(cè)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(cè)值，所述旋轉(zhuǎn)角傳感器用于感測(cè)所述交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角； 電流計(jì)算裝置，用于基于所述控制相電流感測(cè)值、所述監(jiān)視相電流感測(cè)值和所述旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)計(jì)算兩相控制電流值； 電流估計(jì)裝置，用于基于所述控制相電流感測(cè)值和旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)計(jì)算用于控制所述交流電機(jī)的一相電流估計(jì)值； 電壓命令值計(jì)算裝置，用于基于所述兩相控制電流值或用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值來(lái)計(jì)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(jì)裝置，用于計(jì)算監(jiān)視相電流估計(jì)值和控制相電流估計(jì)值中的至少一個(gè)，所述監(jiān)視相電流估計(jì)值是基于所述控制相電流感測(cè)值和所述旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)估計(jì)的，所述控制相電流估計(jì)值是基于所述監(jiān)視相電流估計(jì)值和所述旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)估計(jì)的；異常檢測(cè)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(gè)來(lái)檢測(cè)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(gè)中產(chǎn)生的異常，所述第一比較結(jié)果是通過(guò)將所述監(jiān)視相電流估計(jì)值與所述監(jiān)視相電流感測(cè)值進(jìn)行比較來(lái)獲取的，所述第二比較結(jié)果是通過(guò)將所述控制相電流估計(jì)值與所述控制相電流感測(cè)值進(jìn)行比較來(lái)獲取的；以及開關(guān)裝置，用于在監(jiān)視停止模式與監(jiān)視模式之間進(jìn)行切換，在所述監(jiān)視停止模式下，基于所述兩相控制電流值來(lái)計(jì)算所述電壓命令值，在所述監(jiān)視模式下，基于用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值來(lái)計(jì)算所`述電壓命令值，并且所述異常檢測(cè)裝置以預(yù)定的時(shí)間間隔檢測(cè)所述異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備， 其中，所述監(jiān)視停止模式的時(shí)段能夠根據(jù)監(jiān)視相偏差或控制相偏差變化， 其中，所述監(jiān)視相偏差是所述監(jiān)視相電流估計(jì)值與所述監(jiān)視相電流感測(cè)值之間的偏差，以及 其中，所述控制相偏差是所述控制相電流估計(jì)值與所述控制相電流感測(cè)值之間的偏差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，還包括: 旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算裝置，用于基于所述旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)計(jì)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)確定裝置確定所述交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)不大于所述預(yù)定確定值時(shí)，所述開關(guān)裝置禁止所述監(jiān)視模式并且將所述監(jiān)視模式切換至所述監(jiān)視停止模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，還包括: 旋轉(zhuǎn)圈數(shù)計(jì)算裝置，用于基于所述旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)計(jì)算所述交流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；以及 旋轉(zhuǎn)圈數(shù)突變確定裝置，用于確定所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)是否在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)改變， 其中，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)突變確定裝置確定所述旋轉(zhuǎn)圈數(shù)在所述預(yù)定的時(shí)間內(nèi)改變時(shí)，所述開關(guān)裝置禁止所述監(jiān)視模式并且將所述監(jiān)視模式切換至所述監(jiān)視停止模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制設(shè)備，還包括: 轉(zhuǎn)矩突變確定裝置，用于確定與由所述交流電機(jī)生成的轉(zhuǎn)矩相關(guān)的轉(zhuǎn)矩命令值是否在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)改變， 其中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)矩突變確定裝置確定所述轉(zhuǎn)矩命令值在所述預(yù)定的時(shí)間內(nèi)改變時(shí)，所述開關(guān)裝置禁止所述監(jiān)視模式并且將所述監(jiān)視模式切換至所述監(jiān)視停止模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備， 其中，在所述監(jiān)視模式下，所述電流計(jì)算裝置停止計(jì)算所述兩相控制電流值， 其中，在所述監(jiān)視停止模式下，所述電流估計(jì)裝置停止計(jì)算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值，以及 其中，在所述監(jiān)視停止模式下，所述其它相電流估計(jì)裝置停止計(jì)算所述監(jiān)視相電流估計(jì)值和所述控制相電流估計(jì)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備， 其中，在所述監(jiān)視模式下，所述電流計(jì)算裝置停止計(jì)算所述兩相控制電流值， 其中，在所述監(jiān)視停止模式下，所述電流估計(jì)裝置停止計(jì)算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值，以及在所述監(jiān)視停止模式被切換至所述監(jiān)視模式之前的預(yù)定定時(shí)處，所述電流估計(jì)裝置重新開始計(jì)算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值，以及其中，在所述監(jiān)視停止模式下，所述其它相電流估計(jì)裝置停止計(jì)算所述監(jiān)視相電流估計(jì)值和所述控制相電流估計(jì)值，以及在所述監(jiān)視停止模式被切換至所述監(jiān)視模式之前的預(yù)定定時(shí)處，所述其它相電流估計(jì)裝置重新開始計(jì)算所述監(jiān)視相電流估計(jì)值和所述控制相電流估計(jì)值中的至少一個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備， 其中，在所述監(jiān)視模式和所述監(jiān)視停止模式中的每種模式下，所述電流計(jì)算裝置計(jì)算所述兩相控制電流值， 其中，在所述監(jiān)視模式和所述監(jiān)視停止模式中的每種模式下，所述電流估計(jì)裝置計(jì)算所述一相電流估計(jì)值，以及 其中，在所述監(jiān)視模式和所述監(jiān)視停止模式中的每種模式下，所述其它相電流估計(jì)裝置計(jì)算所述監(jiān)視相電流估計(jì)值和所述控制相電流估計(jì)值中的至少一個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備， 其中，所述電流估計(jì)裝置通過(guò)對(duì)d_q軸平面上的校正向量進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值， 其中，所述校正向量是基于電流基值和所述控制相電流感測(cè)值來(lái)計(jì)算的，以及其中，所述電流基值是上次計(jì)算時(shí)間內(nèi)計(jì)算出的、先前計(jì)算的一相電流估計(jì)值的控制相分量。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制設(shè)備，其中，所述其它相電流估計(jì)裝置基于用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值來(lái)計(jì)算所述監(jiān)視相電流估計(jì)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制設(shè)備， 其中，所述其它相電流估計(jì)裝置基于所述監(jiān)視相電流感測(cè)值和所述旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值來(lái)計(jì)算用于監(jiān)視所述交流電機(jī)的一相電流估計(jì)值， 其中，所述其它相電流估計(jì)裝置通過(guò)對(duì)d_q軸平面上的監(jiān)視相校正向量進(jìn)行積分來(lái)計(jì)算用于監(jiān)視所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值， 其中，所述監(jiān)視相校正向量基于監(jiān)視相電流基準(zhǔn)值和所述監(jiān)視相電流感測(cè)值來(lái)計(jì)算，其中，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(jì)算的一相電流估計(jì)值的所述監(jiān)視相的分量，以及 其中，所述其它相電流估計(jì)裝置基于用于監(jiān)視所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值來(lái)計(jì)算所述控制相電流估計(jì)值。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制設(shè)備，其中，所述電流估計(jì)裝置除了基于所述控制相電流感測(cè)值和所述旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值之外還基于與所述交流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的所述電流命令值，來(lái)計(jì)算用于控制所述交流電機(jī)的所述一相電流估計(jì)值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制設(shè)備，其中，所述其它相電流估計(jì)裝置除了基于所述控制相電流感測(cè)值和所述旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值之外還基于所述電流命令值，來(lái)計(jì)算所述監(jiān)視相電流估計(jì)值。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制設(shè)備，其中，所述其它相電流估計(jì)裝置除了基于所述監(jiān)視相電流感測(cè)值和所述旋轉(zhuǎn)角感測(cè)值之外還基于所述電流命令值，來(lái)計(jì)算所述控制相電流估計(jì)值。
【文檔編號(hào)】H02P21/14GK103715960SQ201310452964
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)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(qǐng)人:株式會(huì)社電裝