交流電機的控制裝置制造方法
【專利摘要】提供了一種交流電機的控制裝置。一種用于控制具有逆變器的三相交流電機的控制裝置，該控制裝置包括：用于傳感器相電流感測值的傳感器相電流獲取值；用于旋轉(zhuǎn)角度感測值的旋轉(zhuǎn)角度獲取裝置；用于轉(zhuǎn)數(shù)的轉(zhuǎn)數(shù)運算裝置；用于電流估計值的電流估計裝置；用于第一電壓指令值的第一電壓指令值運算裝置；用于電壓指令參考值的電壓指令參考值運算裝置；用于第二電壓指令值的第二電壓指令值運算裝置；用于在轉(zhuǎn)數(shù)大于閾值時切換至第一控制模式并且在轉(zhuǎn)數(shù)不大于閾值時切換至第二控制模式的控制模式切換裝置；以及用于在第二控制模式期間監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視裝置。
【專利說明】交流電機的控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種交流電機的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年，由于降低燃料消耗和減少廢氣排放的社會需求，電動汽車和混合動力汽車(其每個安裝有作為車輛的功率源的交流電機)引起了注意。例如，在一些混合動力汽車中，由二次電池等構(gòu)成的直流電源和交流電機經(jīng)由逆變器等構(gòu)建的電力轉(zhuǎn)換裝置而彼此連接；并且直流電源的直流電壓由逆變器轉(zhuǎn)換為交流電壓從而驅(qū)動交流電機。
[0003]在安裝在這種混合動力汽車和電動汽車中的交流電機的控制裝置中，已知下述一種技術(shù):在該技術(shù)中，在一個相中設(shè)置有用于感測相電流的電流傳感器，從而減少了電流傳感器的數(shù)量，借此可以減小逆變器的三個相的輸出端子附近的結(jié)構(gòu)的尺寸并且可以降低交流電機的控制系統(tǒng)的成本(例如，參見專利文獻I)。
[0004]在專利文獻I中，按照下面的方式執(zhí)行單相控制:對于一個相，使用該一個相的電流傳感器值；并且對于其他相，使用三相交流電流指令值作為其他相的電流估計值，該三相交流電流指令值可以通過基于電角對d軸電流指令值和q軸電流指令值進行逆dq變換而獲取。通過對d軸電流指令值和q軸電流指令值進行逆dq變換所獲取的三相交流電流指令值未成為正確地反映交流電機的實際電流的信息，并且因此交流電機的控制很可能變得不穩(wěn)定。特別地，當交流電機的轉(zhuǎn)數(shù)小時，每采樣間隔中電流檢測值的電流改變和旋轉(zhuǎn)角度運動變小并且因此缺乏實際信息，其因此很可能使得交流電機的控制更加不穩(wěn)定。
[0005]同時，考慮作為交流電機的轉(zhuǎn)矩感測裝置的一種的電流傳感器，當基于電流感測值和旋轉(zhuǎn)角度感測值來控制交流電機時，可以考慮基于輸出轉(zhuǎn)矩來控制交流電機。另一方面，當不使用電流感測值的控制(例如，前饋控制)被用于交流電機的驅(qū)動控制時，不能說基于輸出轉(zhuǎn)矩來控制交流電機。當采用這樣的控制時，為了確保與基于電流感測值和和旋轉(zhuǎn)角度感測值來控制交流電機時相同的功能安全，需要單獨監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩。當監(jiān)視來自交流電機的輸出轉(zhuǎn)矩時，期望基于從兩個相的電流感測值所轉(zhuǎn)換的值直接地監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩。然而，當采用單相控制時，不可以操作實際的d軸電流和實際的q軸電流，并且因此難以進行轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，其因此使得不可以直接地監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩。
[0006][專利文獻I] JP-A 第 2008_86139 號(對應(yīng)于 US2008/0079385_A)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開的目的是提供一種交流電機的控制裝置，該交流電機的控制裝置即使在交流電機的轉(zhuǎn)數(shù)小的低速旋轉(zhuǎn)范圍中也可以穩(wěn)定地驅(qū)動交流電機，并且可以監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩。
[0008]根據(jù)本公開的一個方面，一種具有由逆變器控制的施加電壓的三相交流電機的控制裝置，該控制裝置控制電機的驅(qū)動并且包括:傳感器相電流獲取裝置，用于從第一電流傳感器獲取傳感器相電流感測值，第一電流傳感器布置在作為電機的三個相中的一個相的電機的傳感器相上；旋轉(zhuǎn)角度獲取裝置，用于從旋轉(zhuǎn)角度傳感器獲取旋轉(zhuǎn)角度感測值，該旋轉(zhuǎn)角度傳感器檢測電機的旋轉(zhuǎn)角度；轉(zhuǎn)數(shù)運算裝置，用于基于旋轉(zhuǎn)角度感測值，對電機的轉(zhuǎn)數(shù)進行運算；電流估計裝置，用于根據(jù)傳感器相電流感測值和旋轉(zhuǎn)角度感測值，對電流估計值進行運算；第一電壓指令值運算裝置，用于根據(jù)與電機的驅(qū)動有關(guān)的電流指令值和要被反饋的電流估計值，對第一電壓指令值進行運算；電壓指令參考值運算裝置，用于根據(jù)電流指令值，對電壓指令參考值進行運算；第二電壓指令值運算裝置，用于對電壓指令參考值進行校正，以便對第二電壓指令值進行運算；控制模式切換裝置，用于當轉(zhuǎn)數(shù)大于預定切換確定閾值時，將控制模式切換至第一控制模式，以用于根據(jù)第一電壓指令值生成與逆變器的驅(qū)動有關(guān)的驅(qū)動信號，并且用于當轉(zhuǎn)數(shù)不大于切換確定閾值時，將控制模式切換至第二控制模式，以用于根據(jù)第二電壓指令值生成驅(qū)動信號；以及轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視裝置，當控制模式是第二控制模式時，用于基于傳感器相電流感測值，監(jiān)視從電機所輸出的輸出轉(zhuǎn)矩。
[0009]因此，以上控制裝置校正電壓指令參考值并且對第二電壓指令值進行運算，以及在低速旋轉(zhuǎn)范圍中，基于第二電壓指令值，在第二控制模式中控制交流電機的驅(qū)動。以這種方式，在低速旋轉(zhuǎn)范圍中，可以從交流電機啟動的時間起穩(wěn)定地控制交流電機，并且驅(qū)動交流電機直到交流電機停止的時間為止。
[0010]此外，以上控制裝置基于傳感器相電流感測值來監(jiān)視從交流電機所輸出的輸出轉(zhuǎn)矩。以這種方式，即使在交流電機的轉(zhuǎn)數(shù)小的低速旋轉(zhuǎn)范圍中，本公開也可以在第二模式中穩(wěn)定地驅(qū)動交流電機，以及可以監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩并且可以確保功能安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]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:
[0012]圖1是示出本公開的第一實施例的交流電機驅(qū)動系統(tǒng)的構(gòu)造的示意圖；
[0013]圖2是示出本公開的第一實施例的電動機控制裝置的構(gòu)造的示意圖；
[0014]圖3是示出本公開的第一實施例的控制部的構(gòu)造的框圖；
[0015]圖4是示出在本公開的第一實施例中根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)切換控制模式的圖；
[0016]圖5A至圖5C是示出在高速旋轉(zhuǎn)范圍中交流電機的運動的時間圖；
[0017]圖6A至圖6C是示出在中速旋轉(zhuǎn)范圍中交流電機的運動的時間圖；
[0018]圖7A至圖7C是示出在低速旋轉(zhuǎn)范圍中交流電機的運動的時間圖；
[0019]圖8是示出根據(jù)本公開的第一實施例的輸出轉(zhuǎn)矩異常確定的圖形；
[0020]圖9是示出根據(jù)本公開的第一實施例的驅(qū)動控制處理的流程圖；
[0021]圖10是示出本公開的第二實施例的控制部的構(gòu)造的框圖；
[0022]圖11是示出本公開的第三實施例的控制部的構(gòu)造的框圖；
[0023]圖12A和圖12B是示出根據(jù)本公開的第三實施例的輸出轉(zhuǎn)矩異常確定的圖形；
[0024]圖13是示出本公開的第四實施例的控制部的構(gòu)造的框圖；
[0025]圖14是示出本公開的第五實施例的控制部的構(gòu)造的框圖；
[0026]圖15是示出本公開的第六實施例的控制部的構(gòu)造的框圖；以及
[0027]圖16是示出根據(jù)本公開的第六實施例的驅(qū)動控制處理的流程圖。
【具體實施方式】[0028]在下文中，將基于附圖來描述根據(jù)本公開的交流電機的控制裝置。就這點而言，在下文中的多個實施例中，將通過相同的附圖標記來表示基本上相同的構(gòu)造，并且將省略對其的描述。
[0029](第一實施例)
[0030]如圖1所示，作為根據(jù)本公開的第一實施例的交流電機2的控制裝置的電動機控制裝置10被應(yīng)用到用于驅(qū)動電動車輛的電動機驅(qū)動系統(tǒng)I。
[0031]電動機驅(qū)動系統(tǒng)I包括交流電機2、直流電源8、電動機控制裝置10等。
[0032]交流電機2是例如用于生成驅(qū)動電動車輛的驅(qū)動輪6的轉(zhuǎn)矩的電動機。本實施例的交流電機2是永磁同步類型的三相交流電機。
[0033]假定電動車輛包括用于通過電能來驅(qū)動驅(qū)動輪6的車輛(諸如混合動力汽車、電動汽車以及由燃料電池供電的車輛)。本實施例的電動車輛是設(shè)置有引擎3的混合動力車輛，并且交流電機2是所謂的電動發(fā)電機(在附圖中由“MG”所標記)，其具有作為生成用于驅(qū)動驅(qū)動輪6的轉(zhuǎn)矩的電動機的功能，以及具有作為由從引擎3和驅(qū)動輪6所傳送的車輛的動能所驅(qū)動的、并且可以生成電力的發(fā)電機的功能。
[0034]交流電機2經(jīng)由傳動裝置4 (例如，變速箱)耦接到車軸5。以這種方式，由交流電機2的驅(qū)動所生成的轉(zhuǎn)矩經(jīng)由傳動裝置4來旋轉(zhuǎn)車軸5，從而驅(qū)動驅(qū)動輪6。
[0035]直流電源8是可以對電力進行充電和放電的電力存儲裝置，例如，諸如鎳金屬氫化物電池或鋰離子電池的二次電池、以及雙電層電容器。直流電源8連接到電動機控制裝置10的逆變器12 (參見圖2)，即，這樣地構(gòu)建直流電源8以便將電力提供給交流電機2并且經(jīng)由逆變器12將電力從交流電機2提供給直流電源8。
[0036]車輛控制電路9由微型計算機等構(gòu)成，并且其中設(shè)置有CPU、ROM、I/O以及用于連接這些元件的基線(bass line)，所有這些未在附圖中示出。車輛控制電路9通過軟件處理以及通過硬件處理來控制整個電動車輛，軟件處理通過由CPU運行預先所存儲的程序來執(zhí)行并且硬件處理由專用電子電路來執(zhí)行。
[0037]這樣地構(gòu)建車輛控制電路9以便可以從各種傳感器和開關(guān)獲取信號，諸如從加速度傳感器獲取加速度信號、從制動開關(guān)獲取制動信號、以及從換擋(shift)開關(guān)獲取換擋信號，所有這些未在附圖中示出。此外，車輛控制電路9基于這些所獲取的信號檢測車輛的驅(qū)動狀態(tài)，并且將與驅(qū)動狀態(tài)相對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩指令值trq*輸出到電動機控制裝置10。此外，車輛控制電路9將指令信號輸出到用于控制引擎3的驅(qū)動的引擎控制電路(未示出)。
[0038]如圖2所示，電動機控制裝置10包括逆變器12和控制部15。
[0039]逆變器12具有根據(jù)交流電機2的驅(qū)動狀態(tài)和根據(jù)車輛請求而施加在其上的逆變器輸入電壓VH，逆變器輸入電壓VH是由升壓轉(zhuǎn)換器(未示出)將直流電源8的直流電壓所升至的電壓。逆變器12具有以橋接模式連接的六個開關(guān)元件(未示出)。更具體地，開關(guān)元件由設(shè)置在高電勢側(cè)的上開關(guān)元件(在下文中被稱為“上SW”)和設(shè)置在低電勢側(cè)的下開關(guān)元件(在下文中被稱為“下SW”)構(gòu)成。與交流電機2的各個相相對應(yīng)地設(shè)置有串聯(lián)連接的上SW和下SW。關(guān)于 開關(guān)元件，例如，可以使用IGBT (絕緣柵型雙極晶體管)、MOS (金屬氧化物半導體)晶體管、以及雙極晶體管用于開關(guān)元件?；趶目刂撇?5的PWM信號生成部
28(參見圖3)所輸出的？麗信號冊、^1￥1^、1111^來接通和關(guān)斷開關(guān)元件。以這種方式，逆變器12控制要施加在交流電機2上的三相交流電壓vu、vv、vw。當交流電機12具有由逆變器12所生成的、施加在其上的三相交流電壓vu、vv、vw時,交流電機使得其被驅(qū)動控制。
[0040]第一電流傳感器13被設(shè)置在交流電機2的任一個相中。在本實施例中，在W相中設(shè)置有一個第一電流傳感器13，S卩，采用所謂的“單相單通道”構(gòu)造。在下文中，根據(jù)需要將其中設(shè)置有第一電流傳感器13的W相稱為“傳感器相”。第一電流傳感器13感測穿過作為傳感器相的W相的W相電流感測值iw_sns，并且將W相電流感測值iw_sns輸出到控制部15。控制部15獲取W相電流感測值iw_sns。在此，在本實施例中，電流傳感器13被設(shè)置在W相中,但是其可以被設(shè)置在任一相中。在下文中，將在本實施例中描述傳感器相為W相的構(gòu)造。
[0041]旋轉(zhuǎn)角度傳感器14設(shè)置在交流電機2的轉(zhuǎn)子(未示出)附近，并且檢測電角Θ e以及將所感測到的電角9e輸出到控制部15。控制部15獲取電角0e。本實施例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器14是分解器(resolver)。另外，旋轉(zhuǎn)角度傳感器14可以是其他種類的傳感器，例如，旋轉(zhuǎn)編碼器。本實施例的電角Ge是以U相軸作為基準的角度。
[0042]在此，將描述交流電機2的驅(qū)動控制。根據(jù)基于由旋轉(zhuǎn)角度傳感器14所感測到的電角Θ e的交流電機2的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)(在下文中，根據(jù)需要簡單地稱為“交流電機2的轉(zhuǎn)數(shù)N”)和來自車輛控制電路9的轉(zhuǎn)矩指令值trq*，電動機控制裝置10驅(qū)動作為電動機的交流電機2以執(zhí)行動力操作，從而消耗電力；或驅(qū)動作為發(fā)電機的交流電機2以執(zhí)行發(fā)電操作，從而生成電力。具體地，根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)N和轉(zhuǎn)矩指令值trq*是正還是負，電動機控制裝置10將交流電機2的操作切換為下面的四個模式:
[0043]〈1.正向旋轉(zhuǎn)/動力操作 > 當轉(zhuǎn)數(shù)N為正并且轉(zhuǎn)矩指令值trq*為正時，交流電機2消耗電力；
[0044]<2.正向旋轉(zhuǎn)/發(fā)電操作 > 當轉(zhuǎn)數(shù)N為正并且轉(zhuǎn)矩指令值trq*為負時，交流電機2生成電力；
[0045]〈3.反向旋轉(zhuǎn)/動力操作 > 當轉(zhuǎn)數(shù)N為負并且轉(zhuǎn)矩指令值trq*為負時,交流電機2消耗電力；以及
[0046]<4.反向旋轉(zhuǎn)/發(fā)電操作 > 當轉(zhuǎn)數(shù)N為負并且轉(zhuǎn)矩指令值trq*為正時，交流電機2生成電力。
[0047]當轉(zhuǎn)數(shù)N>0 (正向旋轉(zhuǎn))并且轉(zhuǎn)矩指令值trq*>0，或轉(zhuǎn)數(shù)N〈0 (反向旋轉(zhuǎn))并且轉(zhuǎn)矩指令值trq*〈0時，逆變器12通過開關(guān)元件的開關(guān)操作來將從直流電源8所提供的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，并且將交流電力提供給交流電機2，從而以這樣的方式驅(qū)動交流電機2以便輸出轉(zhuǎn)矩(以便執(zhí)行動力操作)。
[0048]另一方面，當轉(zhuǎn)數(shù)N>0 (正向旋轉(zhuǎn))并且轉(zhuǎn)矩指令值trq*〈0，或轉(zhuǎn)數(shù)N〈0 (反向旋轉(zhuǎn))并且轉(zhuǎn)矩指令值trq*>0時，逆變器12通過開關(guān)元件的開關(guān)操作來將由交流電機2所生成的交流電力轉(zhuǎn)換為直流電力，并且將直流電力提供給直流電源8，借此交流電機2執(zhí)行發(fā)電操作。
[0049]接下來，將基于圖3來描述控制部15的細節(jié)。如圖3所示，控制部15包括轉(zhuǎn)數(shù)運算部16、電流指令值運算部21、電壓指令參考值運算部22、電壓指令參考值校正部23、電流估計部24、電壓指令值運算部25、切換確定部26、三相電壓指令值運算部27、PWM信號生成部28、電壓指令校正值運算部30、轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視部41等。[0050]轉(zhuǎn)數(shù)運算部16基于電角0e對交流電機2的轉(zhuǎn)數(shù)N進行運算。電流指令值運算部21基于從車輛控制電路9所獲取的轉(zhuǎn)矩指令值trq*，在被設(shè)置為交流電機2的旋轉(zhuǎn)坐標的旋轉(zhuǎn)坐標系(d-q坐標系)中對d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*進行運算。在本實施例中，參照預先所存儲的映射來對d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*進行運算，但是可以這樣地構(gòu)建d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*以便借助于數(shù)學公式等來進行運算。
[0051]電壓指令參考值運算部22基于d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*、借助于作為電動機的理論公式的電壓等式，對d軸電壓指令參考值Vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref進行運算。d軸電壓指令參考值vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref是從d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*直接地運算得出的，并且d軸電壓指令參考值vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref還可以被認為是前饋項(在下文中，被稱為“FF”)。
[0052]首先，電動機的電壓等式通常由下面的等式(I)、等式(2)表示。
[0053]vd=RaX id+LdX (d/dt) X id-ω XLqX iq....(I)
[0054]vq=RaX iq+LqX (d/dt) X iq+ω XLdX id+ω X ψ....(2)
[0055]此外，當忽略表示瞬時屬性的時間微分項(d/dt)、以及在等式(I)中使用d軸電壓指令參考值vd_ref作為vd和使用d軸電壓指令值id*作為id、并且在等式(2)中使用q軸電壓指令參考值vq_ref作為vq和使用q軸電壓指令值iq*作為iq時，等式(I)、等式
(2)被重寫為等式(3)、等式(4)。
[0056]vd_ref=RaX id*-ω X LqX iq*....(3)
[0057]vq_ref=RaX iq*+ω XLdX id*+ω X ψ....(4)
[0058]在等式中的參考標記如下。
[0059]Ra:電樞電阻
[0060]Ld、Lq:d軸自感、q軸自感
[0061]ω:電角速率
[0062]ψ:電樞永磁交鏈通量
[0063]就這點而言，可以將作為交流電機2的機器常數(shù)的電樞電阻Ra、d軸自感Ld和q軸自感Lq、以及電樞永磁交鏈通量V設(shè)置為固定值，或可以通過計算來進行計算。此外，可以將接近實際特性的值與機器常數(shù)的實際測量值表示為映射，并且可以基于轉(zhuǎn)矩指令值trq* (或d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*)來對機器常數(shù)進行運算。
[0064]由電壓指令參考值運算部22基于電角Θ e對電角速率ω進行運算。此外，電角速率ω可以從轉(zhuǎn)數(shù)N運算得到。
[0065]在此，當轉(zhuǎn)數(shù)N為0[rpm]時，電角速率ω也變?yōu)镺 [rad/s]，并且因此，等式(3)、等式(4)中的ω項變?yōu)镺以及僅保留電阻項。依賴于電樞電阻Ra的值和電流指令值，電阻項變?yōu)榻咏贠。此外，存在下述情況:在該情況中，根據(jù)電壓等式所計算出的理論電壓指令參考值以與交流電機2和電動機控制裝置10有關(guān)的物理因子等而不同于根據(jù)指令生成轉(zhuǎn)矩的與交流電機2的實際驅(qū)動有關(guān)的電壓指令值。由于這個原因，期望以可以啟動交流電機2的方式來適當?shù)匦Ｕ齞軸電壓指令參考值vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref。因此，在本實施例中，由電壓指令參考值校正部23對d軸電壓指令參考值vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref進行校正。[0066]電壓指令參考值校正部23校正d軸電壓指令參考值vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref,并且對第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2進行運算。在本實施例中，電壓指令參考值校正部23基于由稍后描述的電壓指令校正值運算部30所運算得到的d軸電壓指令校正值vd_cmp和q軸電壓指令校正值vq_cmp對d軸電壓指令參考值vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref進行校正，并且對第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2進行運算。將在等式(5)、等式(6)中示出第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2。
[0067]Vd*_2=Vd_ref+vd_cmp....(5)
[0068]Vq*_2=Vq_ref+vq_cmp....(6)
[0069]電流估計部24基于W相電流感測值iw_sns和電角Θ e對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算。在本實施例中，電流估計部24基于d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*以及W相電流感測值iw_sns和電角Θ e，對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算。具體地，電流估計部24使得通過對d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*進行逆dq變換所計算出的U相電流指令值iu*和V相電流指令值iv*成為U相電流估計值iu_est和V相電流估計值iv_est。然后，電流估計部24對U相電流估計值iu_est、V相電流估計值iv_est、以及W相電流感測值iw_sns進行dq變換，以對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算。
[0070]用于對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算的方法不限于此方法，而且可以采用基于W相電流感測值iw_sns和電角Θ e來對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算的任何方法。此外，可以根據(jù)任何方法對U相電流估計值iu_est和V相電流估計值iv_est進行運算,或如果不需要針對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est的運算則不需要進行運算。
[0071]電壓指令值運算部25對作為從電流估計部24所反饋的d軸電流估計值id_est與d軸電流指令值id*之間的差異的d軸電流偏差Aid進行運算，并且以d軸電流偏差Aid收斂到O [A]以便使得d軸電流估計值id_est跟隨d軸電流指令值id*的方式、根據(jù)PI運算對第一 d軸電壓指令值vd*_l進行運算。此外，電壓指令值運算部25對作為從電流估計部24所反饋的q軸電流估計值iq_est與q軸電流指令值iq*之間的差異的q軸電流偏差Δ iq進行運算,并且以q軸電流偏差Aiq收斂到0[A]以便使得q軸電流估計值iq_est跟隨q軸電流指令值iq*的方式、根據(jù)PI運算對第一 q軸電壓指令值vq*_l進行運算。
[0072]切換確定部26在選擇第一 d軸電壓指令值vd*_l和第一 q軸電壓指令值vq*_l作為d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*、與選擇第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2作為d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*之間進行切換，d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*被用于與逆變器12的驅(qū)動有關(guān)的驅(qū)動信號(稍后描述的PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL)的運算。在本實施例中，當轉(zhuǎn)數(shù)N大于給定的切換確定閾值A(chǔ)時，切換確定部26選擇第一 d軸電壓指令值值vd*_l和第一 q軸電壓指令值vq*_l作為d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*。此外，當轉(zhuǎn)數(shù)N不大于給定的切換確定閾值A(chǔ)時，切換確定部26選擇第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2作為d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*。
[0073]三相電壓指令值運算部27基于由旋轉(zhuǎn)角度傳感器14所獲取的電角Θ e，將d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*逆dq變換為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*。
[0074]PWM信號生成部28基于三相交流電壓指令值vu*、w*、vw*以及要施加在逆變器12上的逆變器輸入電壓VH，對與逆變器12的開關(guān)元件的接通和關(guān)斷有關(guān)的PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL 進行運算。
[0075]然后，當基于PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL接通和關(guān)斷逆變器12的開關(guān)元件時，生成三相交流電壓vu*、VV*> VW*,并且當三相交流電壓vu、vv、VW被施加到交流電極2上時，以輸出響應(yīng)于轉(zhuǎn)矩指令值trq*的轉(zhuǎn)矩的方式來控制交流電機2的驅(qū)動。在此，三相交流電壓VU、VV> VW對應(yīng)于“施加的電壓”。
[0076]電壓指令校正值運算部30對d軸電壓指令校正值vd_cmp和q軸電壓指令校正值vq_cmp進行運算，d軸電壓指令校正值vd_cmp和q軸電壓指令校正值vq_cmp對應(yīng)于根據(jù)電壓等式所計算出的理論電壓指令參考值和根據(jù)指令生成轉(zhuǎn)矩的與交流電機2的實際驅(qū)動有關(guān)的電壓指令值之間的差異。例如，基于電角Θ e、W相電流感測值iw_sns、d軸電流指令值id*以及q軸電流指令值iq*,對d軸電壓指令校正值vd_cmp和q軸電壓指令校正值vq_cmp進行運算。如果d軸電壓指令校正值vd_cmp和q軸電壓指令校正值vq_cmp可以對d軸電壓指令參考值Vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref進行校正，則其可以是任何值。例如，d軸電壓指令校正值vd_cmp和q軸電壓指令校正值vq_cmp可以被設(shè)置為與由死區(qū)時間所導致的電壓誤差相對應(yīng)的值，該死區(qū)時間是為了防止當同時接通上和下開關(guān)元件時所導致的短路而設(shè)置的。此外，例如，可以基于實際數(shù)據(jù)通過映射操作等來對d軸電壓指令校正值vd_cmp和q軸電壓指令校正值vq_cmp進行運算。
[0077]此外，電壓指令校正值運算部30可以對與等式(5)、等式(6)相乘的系數(shù)K進行運算。然后，電壓指令參考值校正部23可以將等式(5)、等式(6)與系數(shù)K相乘，從而對d軸電壓指令參考值Vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref進行校正，并且可以對第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2進行運算。系數(shù)K可以是任何值，并且可以是例如W相電流指令值iw*與W相電流感測值iw_sns之間的比例,W相電流指令值iw*是d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*的W相分量。
[0078]當轉(zhuǎn)數(shù)N不大于切換確定閾值A(chǔ)時，S卩，當控制模式為分別地選擇第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2作為d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*的、并且將稍后描述的FF控制模式時，轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視部41監(jiān)視在從交流電機2所輸出的輸出轉(zhuǎn)矩中是否引起了異常。將稍后描述由轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視部41進行的輸出轉(zhuǎn)矩中的異常的監(jiān)視。
[0079]在此，將基于圖4描述在本實施例中根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)N進行的控制模式的切換。
[0080]當轉(zhuǎn)數(shù)N不大于切換確定閾值A(chǔ)時,假定基于第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二q軸電壓指令值vq*_2生成與逆變器12的驅(qū)動有關(guān)的驅(qū)動信號的PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL并且根據(jù)PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL控制交流電機2的驅(qū)動的控制模式為“FF電壓指令控制模式”(在下文中，根據(jù)需要被稱為“FF控制模式”)。
[0081]當轉(zhuǎn)數(shù)N大于切換確定閾值A(chǔ)時，假定基于第一 d軸電壓指令值vd*_l和第一 q軸電壓指令值vq*_l生成與逆變器12的驅(qū)動有關(guān)的PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL并且根據(jù)PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL控制交流電機2的驅(qū)動的控制模式為“估計電流反饋控制模式”(在下文中，根據(jù)需要反饋被描述為“FB”)。估計電流FB控制還可以被認為是使用一個相的電流感測值(在本實施例中為W相的電流感測值)的單相控制。就這點而言，在本實施例中，考慮到在一個相中設(shè)置電流傳感器，所以就術(shù)語的廣義而言，“估計電流FB控制”和“FF控制”中的每個也可以被認為是“單相控制”。
[0082]在本實施例中，“估計電流FB控制模式”對應(yīng)于“第一控制模式”并且“FF電壓指令控制(FF控制)模式”對應(yīng)于“第二控制模式”。
[0083]在此，將基于圖5A、圖5B、圖5C至圖7A、圖7B、圖7C來描述估計電流FB控制模式。圖5A、圖5B、圖5C是高速旋轉(zhuǎn)范圍的示例，圖6A、圖6B、圖6C是中速旋轉(zhuǎn)范圍的示例，以及圖7A、圖7B、圖7C是低速旋轉(zhuǎn)范圍的示例。在此，“高速旋轉(zhuǎn)、中速旋轉(zhuǎn)、以及低速旋轉(zhuǎn)”僅被用于相對的含義，并且不意味著具體的轉(zhuǎn)數(shù)。換言之，當假定圖5A、圖5B、圖5C中的轉(zhuǎn)數(shù)為N1、圖6A、圖6B、圖6C中的轉(zhuǎn)數(shù)為N2、以及圖7A、圖7B、圖7C中的轉(zhuǎn)數(shù)為N3時，N1、N2、以及N3之間的關(guān)系為簡單地NI≥N2≥N3。此外，在圖5A到圖5C至圖7A到圖7C中，假定采樣間隔Ts相同。在圖5A、圖5B、圖5C至圖7A、圖7B、圖7C中，圖5A、圖6A以及圖7A示出了 d軸電流、圖5B、圖6B以及圖7B示出了 q軸電流，以及圖5C、圖6C以及圖7C示出了電角運動Λ 9e和電流改變Aiw與采樣間隔Ts之間的關(guān)系。此外，在圖5A、圖6A以及圖7和圖5B、圖6B以及圖7B中，d軸實際電流值id和q軸實際電流值iq由實線表示，然而d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*由虛線表示。此外，圖5A、圖6A以及圖7A和圖5B、圖6B以及圖7B中的每個示出了下述情況:在該情況中，在時間Tc之前的第一步驟中基于具有在其中各自設(shè)置有電流傳感器的兩個相中的電流感測值來執(zhí)行兩相控制，并且在時間Tc時基于一個相的電流感測值(在本實施例中為W相的電流感測值iw_sns)將兩相控制切換為估計電流FB控制。
[0084]如圖5A和圖5B所示，當在轉(zhuǎn)數(shù)N高的高速旋轉(zhuǎn)范圍中將兩相控制切換為估計電流FB控制時，在估計電流FB控制中d軸實際電流值id和q軸實際電流值iq的波動范圍與在兩相控制中d軸實際電流值id和q軸實際電流值iq沒有很大的差異。
[0085]這是因為下述原因:如圖5C所示，當與轉(zhuǎn)數(shù)N無關(guān)、采樣間隔Ts相同時，在采樣間隔Ts處電角運動Λ 0e和電流改變Aiw變?yōu)橄鄬Υ蟮闹担⑶乙虼诉€容易地反映在估計電流FB控制中的實際信息。
[0086]另一方面，如圖6A和圖6B所示，當在轉(zhuǎn)數(shù)為中等的中速旋轉(zhuǎn)范圍中將兩相控制切換為估計電流FB控制時，在估計電流FB控制中d軸實際電流值id和q軸實際電流值iq的波動范圍與在兩相控制中d軸實際電流值id和q軸實際電流值iq相比較大，并且因此控制變得不穩(wěn)定。
[0087]這是因為下述原因:如圖6C所示，在采樣間隔Ts處電角運動Λ 0e和電流改變Aiw變?yōu)樾∮谠谵D(zhuǎn)數(shù)N高的高速旋轉(zhuǎn)范圍中的電角運動Λ 0e和電流改變Aiw，并且因此實際信息變得缺乏。
[0088]此外，如圖7A和圖7B所示，當在低速旋轉(zhuǎn)范圍中將兩相控制切換為估計電流FB控制時，在估計電流FB控制中d軸實際電流值id和q軸實際電流值iq的波動范圍與當轉(zhuǎn)數(shù)N在中速旋轉(zhuǎn)范圍中時的d軸實際電流值id和q軸實際電流值iq相比更加大，并且因此控制變得更加不穩(wěn)定。
[0089] 如圖7C所示，當轉(zhuǎn)數(shù)N小時,在采樣間隔Ts處電角運動Δ Qe和電流改變Aiw變?yōu)榻咏贠。這是因為下述原因:在本實施例中，U相電流指令值iu*被用作U相電流估計值iu_est并且V相電流指令值iv*被用作V相電流估計值iv_est,使得當對于指令而變化的值的電流改變△ iw變?yōu)榻芆 [A]時，反饋的d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est幾乎不變化。
[0090]以這種方式，當轉(zhuǎn)數(shù)N在低速旋轉(zhuǎn)范圍中時，在采樣間隔Ts處電角運動Λ 0e和電流改變Λ iw變小。換言之，反映到反饋的d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est的實際信息變得缺乏。由于這個原因，反饋的d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est的估計精度降低,使得當在低速旋轉(zhuǎn)范圍中執(zhí)行估計電流FB控制時,可能不可以穩(wěn)定地驅(qū)動交流電機2。
[0091]因此，在本實施例中，當轉(zhuǎn)數(shù)N不大于給定的切換確定閾值A(chǔ)時，替代于估計電流FB控制，執(zhí)行基于第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2 (在兩者中的每個中對FF項進行校正)的FF控制。
[0092]同時，當?shù)谝浑娏鱾鞲衅?3被認為是交流電機2的轉(zhuǎn)矩感測裝置的一種時，在用于基于W相電流感測值iw_sns來控制交流電機2的估計電流FB控制模式中，可以考慮基于輸出轉(zhuǎn)矩來控制交流電機2。換言之，在估計電流FB控制模式中，可以考慮監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩。
[0093]另一方面，在FF控制模式中,存在下述情況:在該情況中，W相電流感測值iw_sns未被用于第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2的操作。在這種情況下，不能說是基于輸出轉(zhuǎn)矩來控制交流電機2。由于這個原因，在FF控制模式中，為了確保與估計電流FB控制模式相同的功能安全，需要單獨監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩。 [0094]因此，在本實施例中，當轉(zhuǎn)數(shù)N不大于切換確定閾值A(chǔ)時，即，在FF控制模式的情況下，轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視部41監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩中的異常。本質(zhì)上，期望根據(jù)兩相的電流感測值被轉(zhuǎn)換成的轉(zhuǎn)矩的值來監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩。然而，在本實施例中，第一電流傳感器13僅設(shè)置在一個相(在本實施例中為W相)中，并且因此不可以對d軸實際電流id和q軸實際電流iq進行運算，使得難以進行轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換并且因此不可以直接地監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩。此外，在FF控制模式中，也不可以基于W相電流感測值iw_sns和其他相電流估計值(U相電流估計值iu_est或V相電流估計值iv_est)對轉(zhuǎn)矩估計值trq_est進行運算。
[0095]由于這個原因，在本實施例中，考慮到根據(jù)等式(7)來表示輸出轉(zhuǎn)矩trq，當如圖8所示W(wǎng)相電流感測值iw_sns在第一正常確定范圍中時，認為輸出轉(zhuǎn)矩正常。此外，當W相電流感測值iw_sns在第一正常確定范圍之外時，確定在輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常:更具體地，確定引起了輸出轉(zhuǎn)矩過大的過度轉(zhuǎn)矩異常。就這點而言，在下面的等式(7)中的Ψ是電樞鏈接通量并且K是將在運算中要產(chǎn)生的系數(shù)表示為一個整體的系數(shù)。
[0096]trq=KX Ψ X Ia.....(7)
[0097]在圖8所示的示例中，確定第一正常確定范圍不小于閾值El并且不大于閾值E2，以及當W相電流感測值iw_sns不小于閾值El并且不大于閾值E2時，認為輸出轉(zhuǎn)矩正常。此外，當W相電流感測值iw_sns小于閾值El或大于閾值E2時，確定在輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常。在本實施例中，當W相電流感測值iw_sns小于閾值El或大于閾值E2時，確定“W相電流感測值iw_sns在第一正常確定范圍之外”。
[0098]此外,還推薦基于W相電流感測值iw_sns的絕對值來確定輸出轉(zhuǎn)矩中的異常。即，當W相電流感測值iw_sns的絕對值不大于閾值E3時，可以確定輸出轉(zhuǎn)矩正常，并且當W相電流感測值iw_sns的絕對值大于閾值E3時，可以確定在輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常。在這種情況下，當W相電流感測值iw_sns的絕對值大于閾值E3時，確定“W相電流感測值iw_sns在第一正常確定范圍之外”。
[0099]在此，將基于圖9中所示的流程圖來描述根據(jù)本實施例的交流電機2的驅(qū)動控制處理。由控制部15執(zhí)行圖9中所示的處理。
[0100]如圖9所示，在第一步驟SlOl中(在下文中，將省略“步驟”并且簡單地由符號“S”來表示)，從旋轉(zhuǎn)角度傳感器14獲取電角0e并且對轉(zhuǎn)數(shù)N進行運算。此外，從第一電流傳感器13獲取W相電流感測值iw_sns。
[0101]在S102中，電流估計部24基于W相電流感測值iw_sns和電角9e來對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算。在本實施例中，電流估計部24基于d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*以及W相電流感測值iw_sns和電角Θ e，對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算。在本實施例中，電流估計部24總是與轉(zhuǎn)數(shù)N無關(guān)地對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算。
[0102]在S103中，確定轉(zhuǎn)數(shù)N是否不大于切換確定閾值A(chǔ)。如果確定轉(zhuǎn)數(shù)N不大于切換確定閾值A(chǔ) (S103:是)，則例程繼續(xù)到S106。如果確定轉(zhuǎn)數(shù)N大于切換確定閾值A(chǔ) (S103:否)，則例程繼續(xù)到S104。
[0103]在S104中，執(zhí)行估計電流FB控制，并且電壓指令值運算部25基于d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*以及d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est,對第一d軸電壓指令值vd*_l和第一 q軸電壓指令值vq*_l進行運算。在此，當就在S104之前的處理的S103中做出了肯定確定時，即，當在緊接之前執(zhí)行FF控制時，期望在PI運算中，將最近的d軸電壓指令值vd*和最近的q軸電壓指令值vq*設(shè)置為PI積分項的初始值。以這種方式，當將FF項校正處理切換為估計電流FB控制處理時，可以防止d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*突然地改變。
[0104]在S105中，切換確定部26選擇第一 d軸電壓指令值vd*_l作為d軸電壓指令值vd*并且選擇第一 q軸電壓指令值vq*_l作為q軸電壓指令值vq*。
[0105]在當確定轉(zhuǎn)數(shù)N不大于切換確定閾值A(chǔ) (S103:是)時例程所繼續(xù)到的S106中，替代于估計電流FB控制執(zhí)行FF控制:S卩，電壓指令參考值運算部22和電壓指令參考值校正部23對第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2進行運算。
[0106]在S107中，轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視部41基于W相電流感測值iw_sns來確定在輸出轉(zhuǎn)矩中是否引起了異常。在本實施例中，基于W相電流感測值iw_sns是否在第一正常確定范圍中來確定是否在輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常。如果確定在輸出轉(zhuǎn)矩中未引起異常(S107:否)，即，如果W相電流感測值iw_sns不小于閾值El并且不大于閾值E2，則例程繼續(xù)到S109。如果確定在輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常(S107:是)，即，如果W相電流感測值iw_sns小于閾值El或大于閾值E2，則例程繼續(xù)到S108。
[0107]在S108中，將帶有在輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常的意思的信息輸出到車輛控制電路9并且停止由電動機控制裝置10進行的控制(停止系統(tǒng))。就這點而言，也推薦不停止系統(tǒng)，而是采取行動將控制轉(zhuǎn)換為備份控制。
[0108]在當確定在輸出轉(zhuǎn)矩中未引起異常(S107:否)時例程所繼續(xù)到的S109中，切換確定部26選擇第二 d軸電壓指令值vd*_2作為d軸電壓指令值vd*并且選擇第二 q軸電壓指令值vq*_2作為q軸電壓指令值vq*。
[0109]在SllO中，三相電壓指令值運算部27基于電角Θ e對d軸電壓指令值vd*和q軸電壓指令值vq*進行逆dq變換,從而對三相電壓指令值vu*、vv*、vw*進行運算。
[0110]在Slll中，PWM信號生成部28基于逆變器輸入電壓VH對三相電壓指令值VU*、vv*、VW*進行PWM調(diào)制，從而計算PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL并且將PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL輸出到逆變器12。
[0111]然后，當基于？麗信號冊、^1￥1^^11^接通和關(guān)斷逆變器12的開關(guān)元件時，生成三相交流電壓vu、vv、VW,并且然后當三相交流電壓VU、vv、VW被施加在交流電機2上時，由交流電機2將響應(yīng)于轉(zhuǎn)矩指令值trq*的轉(zhuǎn)矩輸出。
[0112]如以上詳細描述地，本實施例的電動機控制裝置10對具有由逆變器12所控制的施加的電壓VU、vv、VW的三相交流電機2的驅(qū)動進行控制。
[0113]在電動機控制裝置10的控制部15中，執(zhí)行下面的處理。從在交流電機2的任一相(在本實施例中為W相)中所設(shè)置的第一電流傳感器13獲取W相電流感測值iw_sns (圖9中的S101)。此外，從用于感測交流電機2的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度傳感器14獲取電角0e(SlOl)0
[0114]轉(zhuǎn)數(shù)運算部16基于電角0e對交流電機2的轉(zhuǎn)數(shù)N進行運算(S101)。
[0115]電流估計部24基于W相電流感測值iw_sns和電角Θ e對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算(S102)。在本實施例中，電流估計部24基于d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*以及W相電流感測值iw_sns和電角Θ e，對d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行運算。此外，電壓指令值運算部25基于與交流電機2的驅(qū)動有關(guān)的d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*以及反饋的d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est,對第一 d軸電壓指令值vd*_l和第一 q軸電壓指令值vq*_l進行運算(S104)。
[0116]電壓指令參考值運算部22基于d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*，對d軸電壓指令參考值Vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref進行運算。在本實施例中，電壓指令參考值運算部22借助于電動機的理論公式，對d軸電壓指令參考值Vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref進行運算。此外，電壓指令參考值校正部23對d軸電壓指令參考值vd_refe和q軸電壓指令參考值vq_ref進行校正,并且對第二 d軸電流指令值vd*_2和第二 q軸電流指令值vq*_2進行運算(S106)。
[0117]如果轉(zhuǎn)數(shù)N大于給定的切換確定閾值A(chǔ) (S103:否)，則切換確定部26將控制模式切換為估計電流FB控制模式，該估計電流FB控制模式用于基于第一 d軸電流指令值vd*_l和第一 q軸電流指令值vq*_l生成與逆變器12的驅(qū)動有關(guān)的PWM信號UU、UL、VU、VL、WU、WL0另一方面，如果轉(zhuǎn)數(shù)N不大于給定的切換確定閾值A(chǔ)，則切換確定部26將控制模式切換為FF控制模式，該FF控制模式用于基于第二 d軸電流指令值vd*_2和第二 q軸電流指令值 vq*_2 生成 PWM 信號 UU、UL、VU、VL、WU、WL。
[0118]當控制模式是FF控制模式時，即，如果轉(zhuǎn)數(shù)N不大于給定的切換確定閾值A(chǔ)(S103:是)，則轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視 部41基于W相電流感測值iw_sns來監(jiān)視從交流電機2所輸出的輸出轉(zhuǎn)矩。[0119]在本實施例中，第一電流傳感器13設(shè)置在W相中，并且省略U相和V相電流傳感器，g卩，可以降低電流傳感器的數(shù)量。以這種方式，可以減小在逆變器12的三個相輸出端子附近的構(gòu)造的尺寸并且可以降低電動機控制裝置10的成本。
[0120]當將控制模式切換為估計電流FB控制模式，以對用于對借助于一個相(在本實施例中為W相)的電流感測值iw_sns而估計的d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est進行反饋，從而在轉(zhuǎn)數(shù)N小的低轉(zhuǎn)速范圍中對交流電機2的驅(qū)動進行控制時，每采樣間隔Ts的電角運動Λ 0e和電流改變Aiw變小并且實際信息變得缺乏，使得控制很可能變得不穩(wěn)定。
[0121]由于這個原因，在本實施例中，在轉(zhuǎn)數(shù)N不大于切換確定閾值A(chǔ)的低速旋轉(zhuǎn)范圍中，不使用估計電流FB控制，而是基于d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*、借助于電動機的理論公式(例如，電壓公式)或預先所存儲的映射來對d軸電壓指令參考值vcLref和q軸電壓指令參考值vq_ref進行運算。然而，存在下述情況:在該情況中，理論電壓指令參考值以與交流電機2和電動機控制裝置10有關(guān)的物理因子等而不同于根據(jù)指令生成轉(zhuǎn)矩的與交流電機2的實際驅(qū)動有關(guān)的電壓指令值。具體地，當在交流電機2啟動或停止的低速旋轉(zhuǎn)范圍中，基于理論d軸電壓指令參考值vq_ref和理論q軸電壓指令參考值vq_ref來對交流電機2的驅(qū)動進行控制時，存在要施加在交流電機2上的施加的電壓不充分并且因此可能不可以穩(wěn)定地驅(qū)動交流電機2的可能性。
[0122]因此，在本實施例中，對d軸電壓指令參考值vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref進行校正,從而對第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2進行運算，并且在低速旋轉(zhuǎn)范圍中，基于第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2對交流電機2的驅(qū)動進行控制。以這種方式，在低速旋轉(zhuǎn)范圍中，可以從交流電機2啟動的時間起穩(wěn)定地控制交流電機2，并且驅(qū)動交流電機2直到交流電機2停止的時間。
[0123]此外，將第一電流傳感器13認為是交流電機2的轉(zhuǎn)矩感測裝置的一種，可以考慮在用于基于W相電流感測值iw_sns和電角Θ e來控制交流電機2的估計電流FB控制模式中，基于輸出轉(zhuǎn)矩來控制交流電機2。另一方面，在FF控制模式中，存在下述情況:在該情況中，W相電流感測值iw_sns未被用于第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2的運算。在這種情況下，不能說基于輸出轉(zhuǎn)矩對交流電機2進行控制。由于這個原因，為了確保與在估計電流FB控制中相同的功能安全，需要單獨監(jiān)視交流電機2的輸出轉(zhuǎn)矩。當監(jiān)視交流電機2的輸出轉(zhuǎn)矩時，例如，期望基于由兩個相的電流傳感器所感測的值來直接地監(jiān)視實際轉(zhuǎn)矩。然而，在本實施例中，第一電流傳感器13僅設(shè)置在一個相(在本實施例中為W相)中，并且因此不可以對d軸實際電流值id和q軸實際電流值iq進行運算，使得難以進行轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換，并且因此不可以直接地監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩。
[0124]因此，在本實施例中，基于W相電流感測值iw_sns來監(jiān)視從交流電機2所輸出的輸出轉(zhuǎn)矩。具體地，在本實施例中，當W相電流感測值iw_sns在正常確定范圍之外時，確定在輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常。
[0125]以這種方式，即使在交流電機2的轉(zhuǎn)數(shù)N小的低速旋轉(zhuǎn)范圍中，也可以在FF控制模式中驅(qū)動交流電機2，以及因此可以監(jiān)視輸出轉(zhuǎn)矩并且可以確保功能安全。
[0126]在本實施例中，控制部15構(gòu)成了 “傳感器相電流獲取裝置”、“旋轉(zhuǎn)角度獲取裝置”、“轉(zhuǎn)數(shù)運算裝置”、“電流估計裝置”、“第一電壓指令值運算裝置”、“電壓指令參考值運算裝置”、“第二電壓指令值運算裝置”、“控制模式切換裝置”以及“轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視裝置”。更詳細地，轉(zhuǎn)數(shù)運算部16構(gòu)成了“轉(zhuǎn)數(shù)運算裝置”，電流估計部24構(gòu)成了“電流估計裝置”。電壓指令值運算部25構(gòu)成了 “第一電壓指令值運算裝置”，電壓指令參考值運算部22構(gòu)成了 “電壓指令參考值運算裝置”，電壓指令參考值校正部23構(gòu)成了“第二電壓指令值運算裝置”，切換確定部26構(gòu)成了 “控制模式切換裝置”，以及轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視部41構(gòu)成了 “轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視
盤晉”
目.ο
[0127]此外，圖9中所示的SlOl對應(yīng)于作為“傳感器相電流獲取裝置”、“旋轉(zhuǎn)角度獲取裝置”、以及“轉(zhuǎn)數(shù)運算裝置”的功能的處理，S102對應(yīng)于作為“電流估計裝置”的功能的處理，S104對應(yīng)于作為“第一電壓指令值運算裝置”的功能的處理，S106對應(yīng)于作為“電壓指令參考值運算裝置”和“第二電壓指令值運算裝置”的功能的處理，S105和S109對應(yīng)于作為“控制模式切換裝置”的功能的處理，以及S107對應(yīng)于作為“轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視裝置”的功能的處理。
[0128]W相對應(yīng)于“傳感器相”，W相電流感測值iw_sns對應(yīng)于“傳感器相電流感測值”，電角Θ e對應(yīng)于“旋轉(zhuǎn)角度感測值”，d軸電流估計值id_est和q軸電流估計值iq_est中的每個對應(yīng)于“電流估計值”，d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*中的每個對應(yīng)于“電流指令值”，以及第一 d軸電壓指令值vd*_l和第一 q軸電壓指令值vq*_l中的每個對應(yīng)于“第一電壓指令值”。d軸電壓指令參考值Vd_ref和q軸電壓指令參考值vq_ref中的每個對應(yīng)于“電壓指令參考值”，并且第二 d軸電壓指令值vd*_2和第二 q軸電壓指令值vq*_2中的每個對應(yīng)于“第 二電壓指令值”。此外，？麗信號冊、^1￥1^、1111^中的每個對應(yīng)于“驅(qū)動信號”。
[0129](第二實施例)
[0130]從第二實施例到第五實施例的實施例與以上所述的實施例的不同之處在于轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視部，并且因此將主要描述此不同點。
[0131]將在圖10中示出根據(jù)本公開的第二實施例的控制部15。本實施例的轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視部42對W相電流感測值iw_sns的幅度Ia進行運算。假定第二正常確定范圍不小于閾值Ell并且不大于閾值E12。如果幅度Ia不小于閾值Ell并且不大于閾值E12，則確定輸出轉(zhuǎn)矩正常。此外，如果幅度Ia小于閾值Ell或大于閾值E12，則確定在輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常。在本實施例中，如果幅度Ia小于閾值Ell或大于閾值E12，則確定“幅度Ia在第二正常確定范圍之外”。
[0132]可以根據(jù)任何方法對幅度Ia進行運算。例如，可以基于d軸電流指令值id*和q軸電流指令值iq*按照下面的方式對幅度Ia進行運算。首先，W相電流感測值iw_sns可以表示為等式(8.1)。等式中的φ是基于d_q坐標中的q軸的電流矢量i的電流相位。
[0133]
iw_sns = Ia X sin (Ge + 240。+ φ).....(8.1)
[0134]此外，當?shù)仁?8.1)是一般化的而不指定參考軸的限定時，等式(8.1)可以表示為等式(8.2)。
[0135]
iw sns = Ia X sin (Ge + C + φ).....(8.2)[0136]然而，在等式中C是根據(jù)傳感器軸關(guān)于電角Θ e的參考軸的相位的常數(shù)。在本實施例中，電角Θ e是基于U相軸作為參考軸、(+d)軸與U相軸形成的角度，并且電角0e是從0[° ]起沿著逆時針方向限定的。此外，W相軸關(guān)于U相軸偏移電角240[° ]，并且因此在本實施例中常數(shù)C為240 [° ]。
[0137]此外，通過等式(9.1)來表示具有幅度為I的正弦波的參考正弦波iw_ref。等式中φ*是基于d_q坐標中的q軸的電流指令矢量i*的電流相位，并且可以根據(jù)d軸電流指
令值id*和q軸電流指令值iq*對’φ*進行運算。
[0138]
【權(quán)利要求】
1.一種具有由逆變器控制的施加電壓的三相交流電機的控制裝置，所述控制裝置控制所述電機的驅(qū)動，所述控制裝置包括: 傳感器相電流獲取裝置，用于從第一電流傳感器獲取傳感器相電流感測值，所述第一電流傳感器布置在作為所述電機的三個相中的一個相的所述電機的傳感器相上； 旋轉(zhuǎn)角度獲取裝置，用于從旋轉(zhuǎn)角度傳感器獲取旋轉(zhuǎn)角度感測值，所述旋轉(zhuǎn)角度傳感器感測所述電機的旋轉(zhuǎn)角度； 轉(zhuǎn)數(shù)運算裝置，用于基于所述旋轉(zhuǎn)角度感測值，對所述電機的所述轉(zhuǎn)數(shù)進行運算； 電流估計裝置，用于根據(jù)所述傳感器相電流感測值和所述旋轉(zhuǎn)角度感測值，對電流估計值進行運算； 第一電壓指令值運算裝置，用于根據(jù)與所述電機的驅(qū)動有關(guān)的電流指令值和要被反饋的所述電流估計值，對第一電壓指令值進行運算； 電壓指令參考值運算裝置，用于根據(jù)所述電流指令值，對電壓指令參考值進行運算； 第二電壓指令值運算裝置，用于對所述電壓指令參考值進行校正，以便對第二電壓指令值進行運算; 控制模式切換裝置，用于當所述轉(zhuǎn)數(shù)大于預定切換確定閾值時，將控制模式切換至用于根據(jù)所述第一電壓指令值生成與所述逆變器的驅(qū)動有關(guān)的驅(qū)動信號的第一控制模式；并且用于當所述轉(zhuǎn)數(shù)不大 于所述切換確定閾值時，將所述控制模式切換至用于根據(jù)所述第二電壓指令值生成所述驅(qū)動信號的第二控制模式；以及 轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視裝置，當所述控制模式為所述第二控制模式時，用于基于所述傳感器相電流感測值，監(jiān)視從所述電機輸出的輸出轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置， 其中，當所述傳感器相電流感測值在第一正常確定范圍之外時，所述轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視裝置確定在所述輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置， 其中，當所述傳感器相電流感測值的幅度在第二正常確定范圍之外時，所述轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視裝置確定在所述輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置， 其中，當在作為所述電流指令值中的傳感器相分量的傳感器相電流指令值與所述傳感器相電流感測值之間的差異的絕對值在第一異常確定閾值之外時，所述轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視裝置確定在所述輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置， 其中，所述第一異常確定閾值能夠根據(jù)所述傳感器相電流指令值的相位或所述傳感器相電流感測值的相位變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置， 其中，當傳感器相電流轉(zhuǎn)換值與所述傳感器相電流感測值之間的差異的絕對值在第二異常確定閾值之外時，所述轉(zhuǎn)矩異常監(jiān)視裝置確定在所述輸出轉(zhuǎn)矩中引起了異常，其中所述傳感器相電流轉(zhuǎn)換值是與所述第二電壓指令值相對應(yīng)的電流值中的傳感器相分量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的控制裝置，還包括: 監(jiān)視相電流獲取裝置，用于從第二電流傳感器獲取監(jiān)視相電流感測值，在作為所述電機的三個相中的另一個相的所述電機的監(jiān)視相中提供所述監(jiān)視相電流感測值；以及電流傳感器異常監(jiān)視裝置，用于基于所述傳感器相電流感測值和所述監(jiān)視相電流感測值，監(jiān)視在所述第 一電流傳感器和所述第二電流傳感器中的至少一個中是否引起了異常。
【文檔編號】H02P21/14GK103986390SQ201410044187
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年1月30日 優(yōu)先權(quán)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