專(zhuān)利名稱(chēng)：混合動(dòng)力車(chē)輛的電機(jī)控制裝置以及驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動(dòng)力車(chē)輛的電機(jī)控制裝置，特別是涉及通過(guò)無(wú)傳感器矢量控制來(lái) 驅(qū)動(dòng)控制用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)以進(jìn)行發(fā)電的電動(dòng)機(jī)和對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)中的一方的電 機(jī)控制裝置。本發(fā)明的電機(jī)控制裝置能夠用于混合動(dòng)力車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
專(zhuān)利文獻(xiàn)1記載了如下的無(wú)傳感器的位置角檢測(cè)對(duì)同步電動(dòng)機(jī)的矢量控制的兩 軸(d軸、q軸)的電流、電壓周期性地進(jìn)行采樣，以計(jì)算感應(yīng)電壓，并基于該感應(yīng)電壓以及 d、q軸電流、電壓來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)子的位置角Θ。該無(wú)傳感器的位置角檢測(cè)是同步電動(dòng)機(jī)以能夠 正確地計(jì)算感應(yīng)電壓的速度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)所采用的高速用位置角運(yùn)算。在感應(yīng)電壓較低的電 動(dòng)機(jī)停止中或者低速時(shí)，則不能進(jìn)行位置角運(yùn)算或者運(yùn)算誤差變大而無(wú)法應(yīng)用。在專(zhuān)利文 獻(xiàn)1中進(jìn)一步記載了混合動(dòng)力車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)裝置，即由發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、第1電動(dòng)機(jī)、第2電動(dòng) 機(jī)以及將第1電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、第2電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)結(jié)于驅(qū)動(dòng)輪的傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)組合而成。在專(zhuān)利文獻(xiàn)2以及3中也記載了混合動(dòng)力車(chē)輛驅(qū)動(dòng)裝置，但在它們中為了位置角 計(jì)算而采用發(fā)生表示轉(zhuǎn)子的位置角的位置角信號(hào)的旋轉(zhuǎn)變壓器(Resolver)，并不進(jìn)行無(wú)傳 感器的位置角檢測(cè)。專(zhuān)利文獻(xiàn)4記載了如下位置運(yùn)算基于電動(dòng)機(jī)矢量控制的d軸電壓指令、電動(dòng)機(jī)的 d、q軸電流計(jì)算電動(dòng)機(jī)的感應(yīng)電壓，并基于該感應(yīng)電壓和d軸電壓指令以及d、q軸電流計(jì) 算位置角θ。這也是高速用位置角運(yùn)算。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平11-275884號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2002-39008號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2005-105957號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)2007-236015號(hào)公報(bào)在利用了矢量控制的電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)控制中，對(duì)于位置角計(jì)算來(lái)說(shuō)還有利 用高頻來(lái)進(jìn)行位置角的計(jì)算，即將高頻電流通入(注入)電動(dòng)機(jī)，或者著眼于電動(dòng)機(jī)電流的 高次諧波分量，基于高頻電流或者高次諧波電流與電壓來(lái)推定正交兩軸的電感Ld、Lq，并以 Ld、Lq為參數(shù)來(lái)計(jì)算位置角。據(jù)此，即便在感應(yīng)電壓較低的電動(dòng)機(jī)停止中或者低速時(shí)，也會(huì) 有源于注入的高頻電流或者基于PWM控制的驅(qū)動(dòng)電壓的施加而發(fā)生的高次諧波電流，所以 可以進(jìn)行位置角運(yùn)算而且運(yùn)算精度較高。但是，在高轉(zhuǎn)矩(高電流)通電時(shí)，電感LcULq的 推定誤差因磁飽和而變大。亦即位置角運(yùn)算誤差變大。因此，著眼于兩軸電感的位置角計(jì) 算就是在電動(dòng)機(jī)停止或者正在低速旋轉(zhuǎn)時(shí)所采用的低速用位置角運(yùn)算。因而，以往在開(kāi)始電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)考慮如下初始狀態(tài)判斷使三相短路，等待經(jīng)過(guò)規(guī) 定時(shí)間并檢測(cè)三相電流，若三相電流大于閾值就認(rèn)為電動(dòng)機(jī)明確正在旋轉(zhuǎn)而采用高速用位 置角運(yùn)算，若小于等于閾值就認(rèn)為停止或者作為旋轉(zhuǎn)不明確而采用低速用位置角運(yùn)算。但是，在該初始狀態(tài)判斷中，由于使三相短路并等待經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間，所以在初始狀態(tài)判斷上將花費(fèi)時(shí)間而在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)上產(chǎn)生延遲。另外，若電動(dòng)機(jī)正在旋轉(zhuǎn)則三相 短路就會(huì)對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)施加制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生沖擊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第1目的是通過(guò)無(wú)傳感器矢量控制來(lái)驅(qū)動(dòng)具備發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪、第1電動(dòng) 機(jī)、第2電動(dòng)機(jī)以及將它們之間聯(lián)結(jié)起來(lái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的一方電動(dòng)機(jī)， 并提高該無(wú)傳感器矢量控制的可靠性。第2目的是縮短該一方電動(dòng)機(jī)的初始狀態(tài)判斷所需 要的時(shí)間，第3目的是防止初始狀態(tài)判斷所導(dǎo)致的該一方電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)。(1) 一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，具備第1電動(dòng)機(jī)(IOG)；使第1電動(dòng)機(jī)與車(chē)輛的發(fā)動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)的動(dòng)作機(jī)構(gòu)；以及與驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)的第2電動(dòng)機(jī)(IOM)，其特征在于，包括發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度傳感器，其檢測(cè)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度；磁極位置傳感器(IOR)，其檢測(cè)上述第2電動(dòng)機(jī)的磁極位置；電流傳感器(14、15)，其檢測(cè)在上述第1電動(dòng)機(jī)中流過(guò)的電流；無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置(30G)，其基于由該電流傳感器檢測(cè)出的電流來(lái)推定第1 電動(dòng)機(jī)的磁極位置，驅(qū)動(dòng)控制第1電動(dòng)機(jī)；及第2電機(jī)控制裝置(30M)，其基于由上述磁極位置傳感器檢測(cè)出的磁極位置來(lái)驅(qū) 動(dòng)控制第2電動(dòng)機(jī)。此外，為了易于理解在括弧內(nèi)附記附圖
所示的后述實(shí)施例的對(duì)應(yīng)或者相當(dāng)要素或 者事項(xiàng)的標(biāo)記作為例示以供參考。以下亦同樣如此。發(fā)明效果因不需要檢測(cè)第1電動(dòng)機(jī)的磁極位置的磁極位置傳感器(旋轉(zhuǎn)變壓器等)故能夠 低成本化。因直接驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)在驅(qū)動(dòng)輪上的第2電動(dòng)機(jī)使用磁極位置傳感器，故能夠高精度 地控制輸出到驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩，所以不會(huì)給駕駛者帶來(lái)不諧調(diào)。(2)在上述(1)所記載的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置中，上述無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置(30G) 包括高速用推定單元(45)，其基于由上述電流傳感器(14、巧)檢測(cè)出的電流來(lái)推定上 述第1電動(dòng)機(jī)(IOG)的磁極位置；低速用推定單元(44)，其在上述第1電動(dòng)機(jī)中重疊高頻電流來(lái)推定磁極位置；第1電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算單元(51)，其基于由上述磁極位置傳感器(IOR)檢測(cè)出 的上述第2電動(dòng)機(jī)的磁極位置來(lái)計(jì)算上述第2電動(dòng)機(jī)(IOM)的旋轉(zhuǎn)速度，并基于該第2電 動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和上述發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度傳感器來(lái)計(jì)算上述第1電動(dòng)機(jī)(IOG)的旋轉(zhuǎn)速度； 及選擇單元06、53)，其基于由該第1電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算單元所計(jì)算出的上述第1 電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)選擇上述高速用推定單元和上述低速用推定單元，基于由該選擇單元所選擇的上述高速用推定單元或者上述低速用推定單元經(jīng)過(guò) 推定出的磁極位置驅(qū)動(dòng)控制上述第1電動(dòng)機(jī)。據(jù)此，因基于發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和第2電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度來(lái)計(jì)算第1電動(dòng)機(jī)的旋 轉(zhuǎn)速度，選擇高速用推定單元和低速用推定單元以推定第1電動(dòng)機(jī)的磁極位置，故能夠縮 短第1電動(dòng)機(jī)的初始狀態(tài)判斷所需要的時(shí)間。
在上述(1)以及O)的一實(shí)施方式下，在通過(guò)無(wú)傳感器矢量控制來(lái)驅(qū)動(dòng)第1電動(dòng) 機(jī)(IOG)的電機(jī)控制裝置(30G)中，具備計(jì)算第1電動(dòng)機(jī)(IOG)轉(zhuǎn)子的位置角(θ )的低速 用位置運(yùn)算功能G4)以及高速用位置運(yùn)算功能G5)和位置角運(yùn)算選擇功能06、53)，并 通過(guò)該位置角運(yùn)算選擇功能(46、5；3)基于發(fā)動(dòng)機(jī)以及第2電動(dòng)機(jī)(IOM)的旋轉(zhuǎn)速度(coe、 ωπι)、和上述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)、第1電動(dòng)機(jī)以及第2電動(dòng)機(jī)的聯(lián)結(jié)所涉及的齒輪數(shù)(Na Nf)來(lái)計(jì)算第1電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(《g)，若該旋轉(zhuǎn)速度小于等于設(shè)定值(ωΤ)則將低速用 位置運(yùn)算功能G4)計(jì)算出的位置角(θ )設(shè)為上述電機(jī)控制裝置(30G)的用于矢量控制的 三相/兩軸變換以及兩軸/三相變換中所參照的位置角(θ )，若超過(guò)設(shè)定值則將高速用位 置運(yùn)算功能0 計(jì)算出的位置角(θ )設(shè)為上述電機(jī)控制裝置(30G)的用于矢量控制的三 相/兩軸變換以及兩軸/三相變換中所參照的位置角(θ )。這一實(shí)施方式就是如下(3)這 一項(xiàng)。(3)在上述(2)所記載的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置中，上述無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置進(jìn)一 步包括將第1電動(dòng)機(jī)的三相電流變換成正交兩軸電流，計(jì)算出用于使該正交兩軸電流與 正交兩軸目標(biāo)電流相吻合的兩軸電壓指令值(VcT，Vq*)，并將該兩軸電壓指令值變換成三相 電壓指令值以控制上述第1電動(dòng)機(jī)的矢量控制部；和從上述兩軸電壓指令值抽取出高頻電 壓的電壓濾波器，上述低速用推定單元04)基于上述電壓濾波器抽取出的高頻電壓來(lái)計(jì)算磁極位 置即位置角。在后述的實(shí)施例中，通過(guò)下面的(1)式來(lái)計(jì)算第1電動(dòng)機(jī)IOG的旋轉(zhuǎn)速度《g。[數(shù)1]
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，具備第1電動(dòng)機(jī)；使第1電動(dòng)機(jī)與車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié) 的動(dòng)作機(jī)構(gòu)；以及與驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)聯(lián)結(jié)的第2電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度傳感器，其檢測(cè)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度； 磁極位置傳感器，其檢測(cè)上述第2電動(dòng)機(jī)的磁極位置； 電流傳感器，其檢測(cè)在上述第1電動(dòng)機(jī)中流過(guò)的電流；無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置，其基于由該電流傳感器檢測(cè)出的電流來(lái)推定第1電動(dòng)機(jī)的磁 極位置，驅(qū)動(dòng)控制第1電動(dòng)機(jī)；及第2電機(jī)控制裝置，其基于由上述磁極位置傳感器檢測(cè)出的磁極位置來(lái)驅(qū)動(dòng)控制第2 電動(dòng)機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于， 上述無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置包括高速用推定單元，其基于由上述電流傳感器檢測(cè)出的電流來(lái)推定上述第1電動(dòng)機(jī)的磁 極位置；低速用推定單元，其在上述第1電動(dòng)機(jī)中重疊高頻電流來(lái)推定磁極位置； 第1電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算單元，其基于由上述磁極位置傳感器檢測(cè)出的上述第2電動(dòng) 機(jī)的磁極位置來(lái)計(jì)算上述第2電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，并基于該第2電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和上述 發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度傳感器來(lái)計(jì)算上述第1電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度；及選擇單元，其基于由該第1電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算單元所計(jì)算出的上述第1電動(dòng)機(jī)的旋 轉(zhuǎn)速度來(lái)選擇上述高速用推定單元和上述低速用推定單元，基于由該選擇單元所選擇的上述高速用推定單元或者上述低速用推定單元所推定出 的磁極位置驅(qū)動(dòng)控制上述第1電動(dòng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置，其特征在于， 上述無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置還包括矢量控制部，其將第1電動(dòng)機(jī)的三相電流變換成正交兩軸電流，計(jì)算出用于使該正交 兩軸電流與正交兩軸目標(biāo)電流相吻合的兩軸電壓指令值，并將該兩軸電壓指令值變換成三 相電壓指令值來(lái)控制上述第1電動(dòng)機(jī)；及電壓濾波器，其從上述兩軸電壓指令值中抽取出 高頻電壓，上述低速用推定單元基于上述電壓濾波器所抽取出的高頻電壓來(lái)計(jì)算作為磁極位置 的位置角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置，其特征在于，上述高速用推定單元，基于將上述三相電流變換成正交兩軸電流后的電流以及上述電 壓濾波器之前的上述兩軸電壓指令值來(lái)計(jì)算作為上述磁極位置的位置角。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置，其特征在于，上述無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置還包括速度運(yùn)算單元，該速度運(yùn)算單元基于在上述三相/ 兩軸變換以及兩軸/三相變換中所參照的磁極位置來(lái)計(jì)算第1電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，上述選擇單元，在上述無(wú)傳感器電機(jī)控制裝置被施加動(dòng)作電壓之后，且由上述低速用 推定單元或者上述高速用推定單元計(jì)算出磁極位置以后，如果上述速度運(yùn)算單元計(jì)算出的 旋轉(zhuǎn)速度小于等于設(shè)定值，則將由上述低速用推定單元計(jì)算出的磁極位置設(shè)為在上述三相 /兩軸變換以及兩軸/三相變換中所參照的磁極位置；如果上述速度運(yùn)算單元計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)速度超過(guò)設(shè)定值，則將上述高速用運(yùn)算單元計(jì)算出的磁極位置設(shè)為在上述三相/兩軸變 換以及兩軸/三相變換中所參照的磁極位置。
全文摘要
在對(duì)第1電動(dòng)機(jī)(10G)進(jìn)行無(wú)傳感器矢量控制的電機(jī)控制裝置(30G)中具備計(jì)算位置角的低速用運(yùn)算(44)以及高速用運(yùn)算(45)和位置角運(yùn)算選擇(46)，通過(guò)該位置角運(yùn)算選擇，基于發(fā)動(dòng)機(jī)以及第2電動(dòng)機(jī)(10M)的旋轉(zhuǎn)速度(ωe，ωm)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪數(shù)(Na～Nf)計(jì)算出第1電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度(ωg)，若其小于等于設(shè)定值(ωT)則將低速用運(yùn)算(44)所計(jì)算出的位置角設(shè)為在用于無(wú)傳感器矢量控制的三相/兩軸變換以及兩軸/三相變換中所參照的位置角(θ)；若超過(guò)設(shè)定值則將高速用運(yùn)算(45)所計(jì)算出的位置角設(shè)為在用于無(wú)傳感器矢量控制的三相/兩軸變換以及兩軸/三相變換中所參照的位置角(θ)。從而，提高具備發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪和第1、第2電動(dòng)機(jī)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的一方電動(dòng)機(jī)的無(wú)傳感器矢量控制的可靠性。縮短初始狀態(tài)的判斷時(shí)間，防止轉(zhuǎn)矩變動(dòng)。
文檔編號(hào)B60W10/08GK102119096SQ20098013140
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月24日
發(fā)明者西村圭亮, 陳志謙 申請(qǐng)人:愛(ài)信艾達(dá)株式會(huì)社