旋轉電機驅動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種旋轉電機驅動系統(tǒng)。在用于驅動驅動源（11，21，21F，21R，51）的三相旋轉電機（11，21，21F，21R）的系統(tǒng)中，其電流由控制電流傳感器（17，18，27，28）所檢測并且能夠用于旋轉電機的控制的旋轉電機的相被定義為旋轉的電機有效傳感器相，其中驅動源（11，21，21F，21R，51）用于將分離的驅動力施加到旋轉軸（92，92F，92R）。當有效傳感器相的數(shù)量為一時，在旋轉電機的旋轉速度大于預定正閾值的情況下、基于有效傳感器相的電流、在單相控制模式中驅動旋轉電機，并且在旋轉速度不大于閾值的情況下、通過其他驅動源的驅動力驅動旋轉電機。
【專利說明】旋轉電機驅動系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本公開涉及一種用于驅動三相旋轉電機的驅動系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]近年，由于對于低燃料消耗和低廢氣排放的社會需求，存在對于裝備有作為用于旋轉車輛的車軸的驅動源的旋轉電機的電動操縱的車輛(諸如電動車輛和混合動力車輛)增加的關注。旋轉電機不僅用作電動機并且還用作發(fā)電機。例如，在這種電動操縱的車輛中，旋轉電機通過諸如逆變器的功率轉換器連接到由可再充電的蓄電池單元所構建的蓄電池組(即，直流(DC)電源)。逆變器將從蓄電池組所提供的直流電壓轉換為交流電壓，并且采用交流電壓來驅動旋轉電機。
[0003]在作為驅動源被安裝在電動操縱的車輛上以將驅動力施加到諸如車輛的車軸的軸上的旋轉電機領域中，已知一種僅將用于檢測相電流的控制電流傳感器設置到旋轉電機的一個相的結構。根據(jù)此結構，因為減少了電流傳感器的數(shù)量，所以減小了在逆變器輸出端子附近逆變器的尺寸，并且降低了旋轉電機的控制系統(tǒng)的成本。例如，如在對應于US2008/0079385的JP-2008-86139中所公開地，在此結構中使用所謂的“單相控制”。在單相控制中，基于電流估計值的反饋來控制旋轉電機的通電，該電流估計值是基于由控制電流傳感器所檢測到的一個相的電流而估計的。
[0004]在JP-2008-86139所公開的技術中，將通過對d軸電流指令值和q軸電流指令值進行逆dq變換所獲得的三相電流指令值中除了傳感器相之外的兩相的電流指令值當做估計值。然后，將通過對傳感器相(例如，W相)的電流檢測值和其他兩相(例如，U相和V相)的電流估計值進行dq變換所獲得的d軸電流估計值和q軸電流估計值反饋到d軸電流指令值和q軸電流指令值。
[0005]該技術的缺點是:因為根據(jù)d軸電流指令值和q軸電流指令值所計算出的其他兩相的電流估計值反映了較少的實際信息，所以旋轉電機的控制可能變得不穩(wěn)定。具體地，在旋轉電機的旋轉速度小于預定值的低旋轉速度范圍中，相電流關于時間的改變小。因此，在低旋轉速度范圍中，實際信息進一步減少，使得控制可能變得更加不穩(wěn)定。
[0006]當分別地設置到旋轉電機的兩個相的兩個控制電流傳感器中的一個變?yōu)楫惓２⑶也荒芫_地檢測相電流時，會發(fā)生相同的問題。即，當由正常的控制電流傳感器所檢測到的相電流的數(shù)量為一時，在旋轉電機的低旋轉速度范圍中控制會變得不穩(wěn)定。
[0007]即使當旋轉電機的控制變得不穩(wěn)定時，也可能可以驅動旋轉電機。然而，具體地，當旋轉電機被用在用于驅動電動操縱的車輛的旋轉軸的驅動系統(tǒng)中時，旋轉電機的這樣不穩(wěn)定的控制會引起駕駛性能的降低。

【發(fā)明內容】

[0008]鑒于上述，本公開的目的是提供一種旋轉電機驅動系統(tǒng)，該旋轉電機驅動系統(tǒng)用于按照下述方式驅動將分離的驅動力施加到旋轉軸的驅動源的三相旋轉電機:當由用于控制的電流傳感器精確地檢測到的三相旋轉電機的相電流的數(shù)量為一時，即使在旋轉電機的低旋轉速度范圍中也可以適當?shù)乜刂菩D電機。
[0009]根據(jù)本公開的一個方面，旋轉電機驅動系統(tǒng)用于驅動在旋轉軸驅動系統(tǒng)中包括的多個驅動源的至少一個三相旋轉電機，該多個驅動源用于將分離的驅動力施加到作用于目標對象上的一個旋轉軸，或以重疊的方式將驅動力施加到作用于同一目標對象上的多個旋轉軸。旋轉電機驅動系統(tǒng)包括:特定旋轉電機、旋轉速度計算器、控制電流傳感器、以及控制設備。特定旋轉電機是至少一個三相旋轉電機之一。旋轉速度計算器計算該特定旋轉電機的旋轉速度。控制電流傳感器檢測該特定旋轉電機的至少一個相的電流。所檢測到的電流用于該特定旋轉電機的控制?？刂圃O備通過控制至少一個三相旋轉電機的通電來控制驅動力。其電流由控制電流傳感器所檢測并且能夠用于特定旋轉電機的控制的特定旋轉電機的至少一個相被定義為特定旋轉電機的有效傳感器相。當有效傳感器相的數(shù)量為一時，在特定旋轉電機沿著正向方向旋轉并且旋轉速度大于預定正閾值的情況下、或在特定旋轉電機沿著反向方向旋轉并且旋轉速度小于預定負閾值的情況下，控制設備基于有效傳感器相的電流、在單相控制模式中驅動特定旋轉電機。當有效傳感器相的數(shù)量為一時，在特定旋轉電機沿著正向方向旋轉并且旋轉速度不大于正閾值的情況下、或在特定旋轉電機沿著反向方向旋轉并且旋轉速度不小于負閾值的情況下，控制設備通過使用除了特定旋轉電機之外的多個驅動源中的至少一個的驅動力來驅動特定旋轉電機。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]根據(jù)參照附圖而進行的下面的詳細描述，本公開的以上的和其他的目的、特征以及優(yōu)點將變得更加明顯。在附圖中:
[0011]圖1是裝備有包括根據(jù)本公開的第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)的車軸驅動系統(tǒng)的混合動力車輛的圖；
[0012]圖2是用于說明包括根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)的車軸驅動系統(tǒng)的行為的列線圖(collinear diagram)；
[0013]圖3是根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)的框圖；
[0014]圖4A、圖4B以及圖4C是示出用于說明當旋轉電機的旋轉速度低時發(fā)生的單相控制的問題的相電流波形的圖；
[0015]圖5是根據(jù)兩相控制驅動第二 MG的控制器的框圖；
[0016]圖6是根據(jù)單相控制驅動第二 MG的控制器的框圖；
[0017]圖7是根據(jù)電壓前饋控制驅動第二 MG的控制器的框圖；
[0018]圖8是用于說明如何根據(jù)第一實施例、基于旋轉速度切換驅動模式的圖；
[0019]圖9是當在根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中第二 MG的有效傳感器相的數(shù)量為一時所觀測到的混合動力車輛的圖；
[0020]圖10是當在根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中第二 MG的有效傳感器相的數(shù)量為一并且蓄電池的充電狀態(tài)(SOC)不大于充電限值時所觀測到的列線圖；
[0021]圖11是當在根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中第二 MG的有效傳感器相的數(shù)量為一并且蓄電池的充電狀態(tài)大于充電限值時所觀測到的列線圖；
[0022]圖12是用于確定根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中第二 MG的驅動模式的確定處理的流程圖；
[0023]圖13是當在根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中第一MG的有效傳感器相的數(shù)量為一時所觀測到的混合動力車輛的圖；
[0024]圖14是當在根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中第一 MG的有效傳感器相的數(shù)量為一的情況下啟動引擎時所觀測到的列線圖；
[0025]圖15是當在根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中第一MG的有效傳感器相的數(shù)量為一的情況下運轉引擎時所觀測到的列線圖；
[0026]圖16是用于確定根據(jù)第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中第一MG的驅動模式的確定處理的流程圖；
[0027]圖17是裝備有包括根據(jù)本公開的第二實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)的車軸驅動系統(tǒng)的電動車輛的圖；
[0028]圖18用于說明包括根據(jù)第二實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)的車軸驅動系統(tǒng)的行為的列線圖；
[0029]圖19是當在根據(jù)第二實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中后輪MG的有效傳感器相的數(shù)量為一時所觀測到的電動車輛的圖；
[0030]圖20是當在根據(jù)第二實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中后輪MG的有效傳感器相的數(shù)量為一時所觀測到的列線圖；
[0031]圖21是裝備有包括根據(jù)本公開的第三實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)的車軸驅動系統(tǒng)的混合動力車輛的圖；
[0032]圖22是用于說明包括根據(jù)第三實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)的車軸驅動系統(tǒng)的行為的列線圖；
[0033]圖23是當在根據(jù)第三實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中MG的有效傳感器相的數(shù)量為一時所觀測到的混合動力車輛的圖；以及
[0034]圖24是當在根據(jù)第三實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)中MG的有效傳感器相的數(shù)量為一時所觀測到的列線圖。
【具體實施方式】
[0035]以下參照附圖描述根據(jù)本公開的旋轉電機驅動系統(tǒng)的實施例。旋轉電機驅動系統(tǒng)形成了用于驅動電動操縱的車輛(包括混合動力車輛、電動車輛、以及燃料電池車輛)的車軸的車軸驅動系統(tǒng)的部分或整體。車軸和車軸驅動系統(tǒng)分別地對應于在權利要求中所陳述的旋轉軸和旋轉軸驅動系統(tǒng)。
[0036]多個驅動源分離地將驅動力施加到電動操縱的車輛的車軸。換言之，由驅動源施加到電動操縱的車輛的車軸的驅動力彼此分離。驅動源包括至少一個旋轉電機。例如，在混合動力車輛中驅動源包括至少一個旋轉電機并且在電動車輛中驅動源包括多個旋轉電機。車軸驅動系統(tǒng)可以驅動至少一個車軸。例如，如在第二實施例中所描述地，車軸驅動系統(tǒng)可以驅動一個車輛的多個車軸。
[0037](第一實施例)
[0038]以下將參照圖1至圖16描述根據(jù)本公開的第一實施例的旋轉電機驅動系統(tǒng)。如圖1所示，根據(jù)第一實施例的車軸驅動系統(tǒng)101包括:旋轉電機驅動系統(tǒng)1、引擎51以及力傳送機構80。旋轉電機驅動系統(tǒng)I包括:作為第一旋轉電機的第一 MG11、作為第二旋轉電機的第二 MG21、作為功率存儲裝置的蓄電池6、以及控制設備201。
[0039]車軸驅動系統(tǒng)101包括作為多個驅動源的引擎51、第一 MGll以及第二 MG21，該多個驅動源用于分離地將驅動力施加到作為一個旋轉軸的車軸92，該旋轉軸作用于作為目標對象的車輛主體90。當?shù)谝?MGll和第二MG21中的一個被限定為權利要求中所陳述的特定旋轉電機時，第一 MGll和第二 MG21中的另一個以及引擎51對應于其他驅動源。
[0040]例如，車軸驅動系統(tǒng)101可以被用于混合動力車輛。
[0041]“MG”意味著電動發(fā)電機，其具有作為用于生成轉矩的電動機的功能和作為用于通過接收轉矩而生成電力的發(fā)電機的功能兩者。即，MG是旋轉電機的同義詞。根據(jù)第一實施例,第一 MGll和第二 MG21中的每個是永磁三相同步電動機。第一 MGll主要用作發(fā)電機，而第二 MG21主要用作電動機。
[0042]第一 MGll和第二 MG21連接到力傳送機構80。盡管未在附圖中示出，但是力傳送機構80被配置為已知的行星齒輪系,其具有中心齒輪、環(huán)形齒輪以及行星齒輪架。中心齒輪連接到第一 MGll的旋轉軸81，環(huán)形齒輪連接到第二 MG21的旋轉軸82，以及行星齒輪架連接到引擎51的曲柄軸。因此，第一 MGll的旋轉軸81和第二 MG21的旋轉軸82通過力傳送機構80彼此機械地連接。
[0043]當行星齒輪支架隨著中心齒輪和環(huán)形齒輪旋轉時，引擎51的驅動力被分割為兩個力并且通過分離的路徑傳送到第一MGll和第二 MG21。因為引擎51的驅動力被力傳送機構80分割，所以力傳送機構80可以被稱為“力分割機構”。
[0044]在力傳送機構80中，當確定了三個軸(B卩，中心齒輪、環(huán)形齒輪以及行星齒輪支架)中的兩個的旋轉速度時，則確定了另一軸的旋轉速度。即，如圖2的列線圖所示，在列線圖上，第一 MGll的旋轉速度Ng、引擎51的旋轉速度Ne、以及第二 MG21的旋轉速度Nm通過直線而連接在一起。通過按照1:P的比例內部地分割從第一 MGll的旋轉速度Ng到第二MG21的旋轉速度Nm的線段來確定引擎51的旋轉速度Ne，其中P代表中心齒輪的齒數(shù)與環(huán)形齒輪的齒數(shù)的傳動比。
[0045]當旋轉速度Ng、Ne以及Nm大于0[rpm]時的狀態(tài)被稱為“正向旋轉”，并且當旋轉速度Ng、Ne以及Nm小于0[rpm]時的狀態(tài)被稱為“反向旋轉”。
[0046]第二 MG21的旋轉軸82通過減速齒輪91 (諸如變速器)連接到車軸92，使得施加在第二 MG21的旋轉軸82上的轉矩Tmm可以被傳送到車軸92。按照下述方式給出車軸92的旋轉速度Np:Np= (I/K) XNm，其中，K代表減速齒輪91的傳動比。按照下述方式給出施加在車軸92上的轉矩Tmp:Tmp=KXTmm。當車軸92旋轉時，車輪93旋轉，使得可以推進車輛主體90。輪93可以是前輪或后輪。
[0047]確切地說，施加在輪93上的轉矩Tp是轉矩Tep和轉矩Tmp的求和?？锟冢琓p=T印+Tmp。直行轉矩T印由引擎51和第一 MGll傳送到車軸92。轉矩Tmp從第二 MG21傳送到車軸92。轉矩Tep和轉矩Tmp在下文中分別地被稱為“直行轉矩T印”和“傳送轉矩Tmp'
[0048]按照下述方式給出由引擎轉矩Te和第一 MG轉矩Tg所生成的、施加在第二 MG21的旋轉軸82上的轉矩Tem=Tem= (1/K) XT印。按照下述方式給出由第二 MG21自身施加在旋轉軸82上的轉矩Tmm:Tmm= (I/K) X Tmp。[0049]以下詳細地描述直行轉矩T印。當?shù)谝籑Gll相對于引擎轉矩Te生成負轉矩Tg時，第一 MGll生成電功率。此時，如圖2所示，假定第一 MGll為作用點、引擎51為支點以及第二MG21為荷載點，根據(jù)杠桿原理，第一MG轉矩Tg相對于引擎轉矩Te的反作用力作為直行轉矩Tep被傳送到車軸92。換言之，引擎轉矩Te被力傳送機構80分割為直行轉矩Tep和被用來生成電功率的轉矩。以這種方式，根據(jù)第一實施例，作為多個驅動源的引擎51和第二 MG21分別地將驅動力Drll和Dr21施加到車軸92。
[0050]蓄電池6是諸如雙電層電容器的可再充電功率存儲裝置或諸如鋰離子電池或鎳氫電池的二次電池。在蓄電池6的充電狀態(tài)(SOC)不大于預定充電限值的范圍中，由第一MGll所生成的電功率對蓄電池6進行充電。
[0051]蓄電池6連接到控制設備201的第一 MG逆變器12和第二 MG逆變器22 (參見圖3)，并且分別地通過第一 MG逆變器12和第二 MG逆變器22與第一 MGll和第二 MG21交換電功率。具體地，由第一 MGll所生成的交流功率被第一 MG逆變器12轉換為直流功率，并且然后被存儲在蓄電池6中。蓄電池6的直流功率被第二 MG逆變器22轉換為交流功率，并且然后被提供給第二 MG21。
[0052]例如，車輛控制電路7被配置為微型計算機，并且包括通過總線連接的CPU、R0M以及I/o。車輛控制電路7通過使用CPU運行預存儲的程序而借助軟件或借助使用特定電子電路的硬件來控制電動操縱的車輛的整體。
[0053]車輛控制電路7能夠從傳感器和開關接收信號。例如，車輛控制電路7可以從制動傳感器(未示出)接收制動信號、從加速度傳感器(未示出)接收加速度信號、從換擋開關(未示出)接收換擋信號以及從車輛速度傳感器(未示出)接收速度信號。車輛控制電路7基于所接收到的信號檢測車輛的操作狀態(tài)，并且根據(jù)操作狀態(tài)將轉矩指令值trq*輸出到控制設備201。此外，車輛控制電路7將控制引擎51的操作的指令信號輸出到引擎控制電路(未示出)。
[0054]以下參照圖3描述旋轉電機驅動系統(tǒng)I的詳細結構。除了第一 MG11、第二 MG21、蓄電池6以及控制設備201之外,旋轉電機驅動系統(tǒng)I還包括:旋轉角度傳感器14、控制電流傳感器17和18、旋轉角度傳感器24、以及控制電流傳感器27和28。旋轉角度傳感器14以及控制電流傳感器17和18被用于第一 MGlI。旋轉角度傳感器24以及控制電流傳感器
27和28被用于第二 MG21。
[0055]控制設備201包括兩個控制塊:第一 MG控制塊和第二 MG控制塊。第一 MG控制塊被用于第一 MGll的控制，并且包括第一 MG逆變器12、控制器15、旋轉速度計算器13、以及異常確定器16。第二 MG控制塊被用于第二 MG21的控制，并且包括第二 MG逆變器22、控制器25、旋轉速度計算器23、以及異常確定器26。
[0056]以與第二MG控制塊相同的方式來配置第一MG控制塊。此外，以與被用于第二MG21的旋轉角度傳感器24以及控制電流傳感器27和28相同的方式來配置被用于第一 MGll的旋轉角度傳感器14以及控制電流傳感器17和18。因此，作為示例，對第二 MG控制塊、旋轉角度傳感器24、以及控制電流傳感器27和28進行說明。
[0057]在圖3中，圓括號指示與第一MGll有關的變量，沒有圓括號指示與第二MG21有關的變量。例如，與第一 MGll有關的電角被指示為“(Θ e)”，而與第二 MG21有關的電角被指示為“ Θ e”。[0058]蓄電池6的直流功率被升壓轉換器(未示出)升壓，并且然后作為系統(tǒng)電壓VH被輸入到逆變器22。逆變器22包括以橋接配置連接的六個開關裝置(未示出)。開關裝置的示例包括:絕緣柵型雙極晶體管(IGBT)、金屬氧化物半導體(MOS)晶體管、以及雙極晶體管?；趶目刂破?5的PWM信號生成器35 (參見圖5)所輸出的PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL來控制(B卩，接通和關斷)開關裝置，使得逆變器22可以控制施加到第二 MG21的三相交流電壓vu、vv以及VW。通過由逆變器22所生成的并且施加的三相交流電壓vu、vv以及vw控制(即，驅動)第二 MG21。
[0059]例如，控制器25被配置為微型計算機，并且包括通過總線連接的CPU、R0M以及I/
O?？刂破?5通過使用CPU運行預存儲的程序而借助軟件或借助使用特定電子電路的硬件來控制第二 MG21的操作。
[0060]旋轉角度傳感器24位于第二 MG21的轉子(未示出)附近。旋轉角度傳感器24檢測電角Ge并且將電角Ge輸出到控制器25。根據(jù)第一實施例，旋轉角度傳感器24是分解器(resolver)。替選地，旋轉角度傳感器24可以是旋轉編碼器等。
[0061]旋轉速度計算器23基于由旋轉角度傳感器24所檢測到的電角Θ e來計算第二MG21的旋轉速度Nm。注意，旋轉速度Nm是第二 MG21的轉子的旋轉速度。
[0062]控制電流傳感器27被設置到第二MG21的三個相的任一個相中，以檢測“用于控制的相電流檢測值”并且將其輸出到控制器25?？刂齐娏鱾鞲衅?8被設置到第二 MG21的三個相的其他相的一個相中，以檢測“用于控制的相電流檢測值”并且將其輸出到控制器25。根據(jù)第一實施例，控制電流傳感器27被設置到第二 MG21的V相以檢測V相電流檢測值iv_sns,并且控制電流傳感器28被設置到第二 MG21的W相以檢測W相電流檢測值iw_sns。
[0063]三相電流滿足基爾霍夫(Kirchhoff)定律:iu+iv+iw=0...(I)。
[0064]因此，可以根據(jù)V相電流檢測值和W相電流檢測值計算出U相電流值。
[0065]替選地，替代于V相或W相，控制電流傳感器27和28中的一個可以被設置到第二MG21的U相。
[0066]“用于控制的相電流檢測值”是相電流檢測值，基于該相電流檢測值執(zhí)行反饋控制以計算被施加到第二 MG逆變器22的電壓指令?？刂齐娏鱾鞲衅?7和28中的每個檢測“用于控制的相電流檢測值”。可以添加專門監(jiān)視控制電流傳感器27和28是正常還是異常的監(jiān)視電流傳感器。例如，可以采用“兩相雙通道配置”或“三相單通道配置”，在“兩相雙通道配置中”，兩個電流傳感器(即，控制電流傳感器和監(jiān)視電流傳感器兩者)被設置到V相和W相中的每個相；在“三相單通道配置”中，控制電流傳感器被設置V相和W相中的每個相，并且監(jiān)視電流傳感器被設置到U相。注意，在圖3中未示出監(jiān)視電流傳感器。
[0067]在每個旋轉電機中，當由控制電流傳感器所檢測到的相電流對于“用于控制的相電流檢測值”是可用的時，該相被稱為“有效傳感器相”。例如，當控制電流傳感器27和28中的每個正常時，第二 MG21的有效傳感器相的數(shù)量為二。
[0068]異常確定器26獲得由控制電流傳感器27和28所檢測到的相電流檢測值。例如，異常確定器26通過將由控制電流傳感器27和28所檢測到的相電流檢測值與由監(jiān)視電流傳感器(未示出)所檢測到的相電流檢測值進行對比來做出控制電流傳感器27和28正常還是異常的確定，并且將指示確定結果的確定信號輸出到控制器25。
[0069]當控制電流傳感器27和28中的每個正常時，第二 MG21的有效傳感器相的數(shù)量為二。因此，控制設備201可以基于兩相電流檢測值執(zhí)行用于控制第二 MG21的兩相控制。相反，當控制電流傳感器27和28中的一個異常時，第二MG21的有效傳感器相的數(shù)量為一。在這種情況下，控制設備201不可以執(zhí)行兩相控制。稍后將詳細描述當控制電流傳感器27和28中的一個異常時控制設備201所執(zhí)行處理。
[0070]用于第一 MGll的結構與以上所述的用于第二 MG21的結構相同。第一 MG控制器15和第二 MG控制器25彼此交換信號。
[0071]基于第一 MGll的旋轉速度Ng、第二 MG21的旋轉速度Nm、以及從車輛控制電路7所接收到的轉矩指令值trq*，控制設備201使得第二 MG21主要作為電動機通過執(zhí)行電動操縱消耗功率，并且使得第一 MGll主要作為發(fā)電機通過執(zhí)行發(fā)電機操作生成功率。具體地，控制設備201基于旋轉速度Ng和Nm的符號(即，正或負)以及轉矩指令值trq*的符號在下面的四個模式的一個中進行操作。
[0072]〈第一模式〉正向旋轉/正向轉矩(電動)
[0073]〈第二模式〉正向旋轉/反向轉矩(發(fā)電)
[0074]<第三模式 > 反向旋轉/反向轉矩(電動)
[0075]〈第四模式〉反向旋轉/正向轉矩(發(fā)電)
[0076]主要考慮第二MG21，當旋轉速度Nm為正(B卩，正向旋轉)并且轉矩指令值trq*為正時，或當旋轉速度Nm為負(即，反向旋轉)并且轉矩指令值trq*為負時，第二 MG逆變器22將從蓄電池6所提供的直流功率轉換為交流功率并且采用功率驅動第二 MG21。因此，第二MG21作為電動機執(zhí)行電動操縱，并且輸出轉矩。
[0077]主要考慮第一 MGl I，當旋轉速度Ng為正(B卩，正向旋轉)但是轉矩指令值trq*為負時，或當旋轉速度Nm為負(即，反向旋轉)但是轉矩指令值trq*為正時，第一 MG逆變器12將由第一 MGll所生成的交流功率轉換為直流功率并且將直流功率提供給蓄電池6。因此，第一 MGll作為發(fā)電機執(zhí)行發(fā)電機操作,并且生成功率。
[0078]例如，在第二 MG21中，即使當異常確定器26確定控制電流傳感器27和28中的一個異常時，控制設備201也可以基于控制電流傳感器27和28中的另一個的相電流檢測值來執(zhí)行用于控制第二 MG21的單相控制。然而，單相控制使用電流估計值。因此，與兩相控制相比，單相控制反映較少的實際信息。具體地，以下參照圖4A至圖4C描述在低旋轉速度處所觀測到的單相控制的缺點。
[0079]圖4A至圖4C示出了 W相電流的波形并且示出了采樣間隔Ts、電角改變Λ 0e、以及電流改變Aiw之間的關系。圖4A示出了第二 MG21的高旋轉速度處W相電流的波形，圖4B示出了第二 MG21的中等旋轉速度處W相電流的波形，以及圖4C示出了第二 MG21的低旋轉速度處W相電流的波形。采樣間隔Ts是控制電流傳感器檢測相電流的時間間隔。以相對的含義來使用術語“低旋轉速度”、“中等旋轉速度”、以及“高旋轉速度”，并且不意味著描述具體的第二 MG21的旋轉速度。與第二 MG21的旋轉速度Nm無關地將采樣間隔Ts保持為常數(shù)。
[0080] 在高旋轉速度處，因為采樣間隔Ts中電角改變Λ Θ e和電流改變Λ iw相對大，所以適當?shù)胤从沉藢嶋H信息，使得可以以適當?shù)木葓?zhí)行單相控制。
[0081]在中等旋轉速度處，因為采樣間隔Ts中電角改變Λ Θ e和電流改變Λ iw小于在高旋轉速度處采樣間隔Ts中電角改變△ Θ e和電流改變△ iw，所以實際信息減少，使得單相控制的精度會降低。
[0082]在低旋轉速度處，采樣間隔Ts中電角改變Λ Θ e和電流改變Λ iw大大地小于在高旋轉速度處采樣間隔Ts中電角改變Λ Θ e和電流改變Λ iw,并且電流改變Λ iw近乎變?yōu)榱?。因此，由于不充分的實際信息，單相控制的精度進一步降低。作為結果，第二 MG21的控制會變得不穩(wěn)定。 [0083]例如，根據(jù)在JP-2008-86139中所公開的單相控制技術，通過將通過對d軸電流指令值和q軸電流指令值進行逆dq變換所獲得的三相電流指令值中除了傳感器相之外的兩相的電流指令值當做估計值，來執(zhí)行電流反饋控制。在此技術中，當電角改變△ Qe和電流改變△ iw變小時，在電流估計值中反映了較少的實際信息，使得電流估計值的精度會降低。作為結果，旋轉電機的控制會變得不穩(wěn)定。
[0084]為了防止單相控制的這種缺點，根據(jù)第一實施例，控制設備201基于有效傳感器相的數(shù)量是一還是二來切換旋轉電機的驅動模式。此外，當有效傳感器相的數(shù)量是一時，控制設備201基于旋轉電機的旋轉速度與閾值之間比較的結果來切換驅動模式。
[0085]以下參照圖5至圖7描述用于每種驅動模式的控制設備201的第二 MG控制器25的配置。注意，以與第二 MG控制器25相同的方式來配置第一 MG控制器15。稍后參照流程圖(圖12和圖16)描述用于切換驅動模式的確定處理。
[0086](兩相控制模式)
[0087]當有效傳感器相的數(shù)量為兩個或更多個時，按照圖5所示的方式配置第二MG控制器25，以根據(jù)兩相控制驅動第二 MG21。當有效傳感器相的數(shù)量為二時，可以根據(jù)基爾霍夫定律(參考公式(I))計算其他相的電流。因此，當有效傳感器相的數(shù)量為二時，以與當有效傳感器相的數(shù)量為三時相同的方式執(zhí)行兩相控制。
[0088]如圖5所示，第二 MG控制器25包括電流指令計算器31、電流減法器31、PI計算器33、逆dq變換器34、Pff信號生成器35、以及dq變換器36。
[0089]電流指令值計算器31基于從車輛控制電路7所接收到的轉矩指令trq*，在第二MG21的旋轉坐標系中(d-q坐標系)計算d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*。
[0090]根據(jù)第一實施例，通過參考預先存儲的映射來計算d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*。替選地，可以根據(jù)公式等來計算d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*。
[0091]減法器32包括d軸電流減法器321和q軸電流減法器322。d軸電流減法器321計算d軸電流偏差Aid。d軸電流偏差Δ id是由dq變換器36所計算的并且反饋的d軸電流值id與d軸電流指令值id*之間的差異。q軸電流減法器322計算q軸電流偏差Λ iq。q軸電流偏差△ iq是由dq變換器36所計算的并且反饋的q軸電流值iq與q軸電流指令值iq*之間的差異。
[0092]PI計算器33包括d軸PI計算器331和q軸PI計算器332。d軸PI計算器331通過PI計算來計算d軸電壓指令值vd*，使得d軸電流偏差Λ id可以收斂到零，從而使得d軸電流值id跟隨d軸電流指令值id*。q軸PI計算器332通過PI計算來計算q軸電壓指令值vq*，使得q軸電流偏差△ iq可以收斂到零，從而使得q軸電流值iq跟隨q軸電流指令值iq*。
[0093]逆dq變換器34基于從旋轉角度傳感器24所接收到的電角Θ e，將d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*轉換為U相電壓指令值vu*、V相電壓指令值vv*、以及W相電壓指令值VW*。
[0094]PWM信號生成器35基于三相電壓指令值vu*、w*、w*和被施加到第二 MG逆變器22的系統(tǒng)電壓VH來計算PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL。
[0095]基于？麗信號皿、^1￥1^^11^接通和關斷第二1^逆變器22的開關裝置，使得可以生成三相交流電壓VU、W、VW。將三相交流電壓vu、W、VW施加到第二 MG21以控制第二 MG21，使得第二 MG21可以輸出與轉矩指令值trq*相對應的轉矩。
[0096]dq變換器36基于從旋轉角度傳感器24所接收到的電角Θ e，將由控制電流傳感器27和28所檢測到的V相電流檢測值iv_sns和W相電流檢測值iw_sns轉換為d軸電流值id和q軸電流值iq。dq變換器36將d軸電流值id和q軸電流值iq反饋到電流減法器32。以下說明基于兩相電流檢測值的dq變換。下面的公式(2.1)代表用于基于三相電流的dq變換的一般表不。
[0097]
【權利要求】
1.一種旋轉電機驅動系統(tǒng)(1，2，3)，所述旋轉電機驅動系統(tǒng)(1，2，3)用于驅動在旋轉軸驅動系統(tǒng)(101，102，103)中包括的多個驅動源(11，21，2卟，211?，51)的至少一個三相旋轉電機(11，21，21?，2110，所述多個驅動源(11，21，21?，211?，51)用于將分離的驅動力施加到作用于目標對象(90)上的一個旋轉軸(92)、或以重疊的方式將所述驅動力施加到作用于同一目標對象上的多個旋轉軸(92F，92R)，所述旋轉電機驅動系統(tǒng)包括: 特定旋轉電機(11，21，21?，2110，所述特定旋轉電機(11，21，21?，2110為所述至少一個三相旋轉電機之一； 旋轉速度計算器(13，23)，被配置成計算所述特定旋轉電機的旋轉速度； 控制電流傳感器(17，18，27，28)，被配置成檢測所述特定旋轉電機的至少一個相的電流，所檢測到的電流用于所述特定旋轉電機的控制；以及 控制設備(201，202，203)，被配置成通過控制所述至少一個三相旋轉電機的通電來控制所述驅動力，其中， 其電流由所述控制電流傳感器所檢測并且能夠用于所述特定旋轉電機的控制的所述特定旋轉電機的至少一個相被限定為所述特定旋轉電機的有效傳感器相， 當所述有效傳感器相的數(shù)量為一時，在所述特定旋轉電機沿著正向方向旋轉并且所述旋轉速度大于預定正閾值的情況下、或在所述特定旋轉電機沿著反向方向旋轉并且所述旋轉速度小于預定負閾值的情況下，所述控制設備基于所述有效傳感器相的電流、在單相控制模式中驅動所述特定旋轉電機，以及 當所述有效傳感器相的數(shù)量為一時，在所述特定旋轉電機沿著正向方向旋轉并且所述旋轉速度不大于正閾值的情況下、或在所述特定旋轉電機沿著反向方向旋轉并且所述旋轉速度不小于負閾值的情況下，所述控制設備通過使用除了所述特定旋轉電機之外的多個驅動源中的至少一個的驅動力來驅動所述特定旋轉電機。
2.根據(jù)權利要求1所述的旋轉電機驅動系統(tǒng)，其中 當所述控制電流傳感器正常時，所述有效傳感器相的數(shù)量為兩個或更多個； 所述控制設備包括異常確定器(16，26)，所述異常確定器(16，26)被配置成確定所述控制電流傳感器是正常還是異常，所述異常確定器被配置成確定當所述控制電流傳感器異常時的所述有效傳感器相的數(shù)量， 當所述有效傳感器相的數(shù)量為兩個或更多個時，所述控制設備與所述特定旋轉電機的旋轉速度無關地、基于所述有效傳感器相的電流，在兩相控制模式中驅動所述特定旋轉電機，以及 在所述特定旋轉電機沿著正向方向旋轉并且所述旋轉速度大于所述正閾值的情況下、或在所述特定旋轉電機沿著反向方向旋轉并且所述旋轉速度小于所述負閾值的情況下，當所述控制電流傳感器變?yōu)檎！⑹沟盟鲇行鞲衅飨嗟臄?shù)量減少到一時，所述控制設備將所述特定旋轉電機的驅動模式從所述兩相控制模式切換為所述單相控制模式。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的旋轉電機驅動系統(tǒng)(I)，還包括: 第一旋轉電機(11 )，被配置成根據(jù)引擎(51)的驅動力生成電功率，所述第一旋轉電機和所述引擎包括在所述多個驅動源中； 功率存儲裝置(6)，被配置成存儲由所述第一旋轉電機生成的功率，所述功率存儲裝置具有預定充電限值；以及第二旋轉電機(21)，所述第二旋轉電機(21)是所述特定旋轉電機并且由從所述功率存儲裝置提供的直流功率驅動，其中， 所述第二旋轉電機的旋轉軸(82)通過力傳送機構(80)連接到所述第一旋轉電機的旋轉軸(81)。
4.根據(jù)權利要求3所述的旋轉電機驅動系統(tǒng)，其中， 當所述第二旋轉電機的所述有效傳感器相的數(shù)量為一、并且在所述功率存儲裝置中所存儲的功率不大于所述充電限值時，在所述第二旋轉電機沿著正向方向旋轉并且所述旋轉速度不大于所述正閾值的情況下、或在所述第二旋轉電機沿著反向方向旋轉并且所述旋轉速度不小于所述負閾值的情況下，所述控制設備(201)通過使用所述引擎和所述第一旋轉電機的驅動力來驅動所述第二旋轉電機。
5.根據(jù)權利要求4所述的旋轉電機驅動系統(tǒng)，其中， 當在所述功率存儲裝置中所存儲的功率大于所述充電限值時，所述控制設備使得所述第二旋轉電機自驅動以消耗在所述功率存儲裝置中所存儲的功率，而通過以在所述功率存儲裝置中所存儲的功率不大于所述充電限值的方式、使用所述引擎和所述第一旋轉電機的驅動力來驅動所述第二旋轉電機。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的旋轉電機驅動系統(tǒng)(1)，還包括: 第一旋轉電機(11 )，所述第一旋轉電機(11)是所述特定旋轉電機并且被配置成根據(jù)引擎(51)的驅動力生成電功率；以及 第二旋轉電機(21)，所述第二旋轉電機(21)包括在所述多個驅動源中，其中 所述第二旋轉電機的旋轉軸(82)通過力傳送機構(80)連接到所述第一旋轉電機的旋轉軸(81)，以及 當所述第一旋轉電機的所述有效傳感器相的數(shù)量為一時，在所述第二旋轉電機沿著正向方向旋轉并且所述旋轉速度不大于所述正閾值的情況下、或在所述第二旋轉電機沿著反向方向旋轉并且所述旋轉速度不小于所述負閾值的情況下，所述控制設備(201)通過使用所述第二旋轉電機的驅動力來驅動所述第一旋轉電機。
【文檔編號】H02P21/00GK103986388SQ201410044185
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月30日 優(yōu)先權日:2013年2月8日
【發(fā)明者】小俁隆士, 伊藤武志, 加古寬文 申請人:株式會社電裝