專利名稱：電動(dòng)機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)控制裝置。
特別是涉及一種對(duì)使用在混合動(dòng)力汽車上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行控制的控 制方法及控制裝置。
背景技術(shù)：
在將電動(dòng)機(jī)用于車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車中，為了
控制電動(dòng)機(jī)(例如，直流無刷電動(dòng)機(jī))的轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速，須根據(jù)轉(zhuǎn)子(rotor) 的磁極位置控制電樞的施加電壓的相位。因此，在這樣的電動(dòng)機(jī)(例如， 直流無刷電機(jī))中，具備用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置的磁極位置傳感器，由其 檢測(cè)出的磁極位置來操作電樞施加電壓的相位。這樣的磁極位置傳感器由 旋轉(zhuǎn)變壓器(resolver)、編碼器及孔(hole)元件構(gòu)成。在具備磁極位置 傳感器的交流電動(dòng)機(jī)的控制中，經(jīng)常會(huì)有由磁極位置傳感器組裝時(shí)的對(duì)位 或長(zhǎng)期老化或磁極位置傳感器自身的檢測(cè)精度引起并導(dǎo)致所檢測(cè)的磁極 位置相對(duì)實(shí)際磁極位置產(chǎn)生誤差的問題。在存在這樣的誤差的情況下，若 利用檢測(cè)出的磁極位置來操作電壓的相位，則會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)或 效率的下降。另外，即使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為0，也存在流過電流、產(chǎn) 生不必要的牽引或再生轉(zhuǎn)矩、對(duì)電池進(jìn)行不需要的充放電的問題。
以往的技術(shù)，作為矯正磁極位置傳感器的相位誤差，在專利文獻(xiàn)1 中記載了如下發(fā)明以電動(dòng)機(jī)電流與PWM信號(hào)的同步信號(hào)作為基準(zhǔn)來推 斷磁極位置，并對(duì)旋轉(zhuǎn)傳感器的位置誤差進(jìn)行矯正。在該發(fā)明中，計(jì)算三 相短路時(shí)的電動(dòng)機(jī)電流的微分值，從而求出磁極位置的推斷值。 專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-211698號(hào)公報(bào)
在所述的以往技術(shù)中，只利用電動(dòng)機(jī)控制裝置內(nèi)部的信息就能夠用比 較容易的計(jì)算來實(shí)現(xiàn)相位檢測(cè)，但是由于計(jì)算三相短路時(shí)的電動(dòng)機(jī)電流的 微分值，與一般情況相比要進(jìn)行多次的A/D轉(zhuǎn)換，因此處理過程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種，用于解決所述課題的、對(duì)基于以 往由電動(dòng)機(jī)控制裝置內(nèi)部計(jì)算的位置推斷、即便在磁極位置中存在誤差的 情況下也不必進(jìn)行復(fù)雜的處理、能夠防止不必要的牽引或再生轉(zhuǎn)矩的產(chǎn) 生、防止向電池的充放電的控制裝置。
另外，本發(fā)明的其它目的在于，提供一種在磁極位置存在誤差的情況 下，檢測(cè)該誤差并進(jìn)行故障診斷的控制裝置。
為了完成所述課題，本發(fā)明為一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，具備交流電動(dòng) 機(jī)；檢測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的磁極位置的旋轉(zhuǎn)傳感器；驅(qū)動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī) 的逆變器；和按照要求轉(zhuǎn)矩控制所述逆變器的控制單元，該電動(dòng)機(jī)控制裝 置的特征在于，具備磁極位置矯正單元，利用所述逆變器的直流電流，對(duì) 利用所述旋轉(zhuǎn)傳感器檢測(cè)出的所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置進(jìn)行矯正。
另外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，所述磁極位置矯正單元具有直流 電流目標(biāo)值計(jì)算單元，在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，計(jì)算所述逆 變器的直流電流的目標(biāo)值，通過比較檢測(cè)出的逆變器的直流電流與利用所 述直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元計(jì)算出的目標(biāo)值來判斷所述電動(dòng)機(jī)磁極位置 的誤差，從而矯正磁極位置。
此外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，所述直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元在 對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，利用對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的電流指令值計(jì)算 直流電流的目標(biāo)值。
另外，為了完成所述課題，本發(fā)明為一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，具備交 流電動(dòng)機(jī)；檢測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的磁極位置的旋轉(zhuǎn)傳感器；驅(qū)動(dòng)所述交流 電動(dòng)機(jī)的逆變器；向逆變器提供電力的電池；和按照要求轉(zhuǎn)矩控制所述逆 變器的控制單元，該電動(dòng)機(jī)控制裝置的特征在于，通過在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，檢測(cè)所述電池電壓的變動(dòng)，來判斷所述電動(dòng)機(jī)的磁極 位置有無誤差。
而且，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，具有直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元， 在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)計(jì)算所述逆變器的直流電流的目標(biāo) 值，通過比較檢測(cè)出的逆變器的直流電流與利用所述直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元計(jì)算出的目標(biāo)值來推斷所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置的誤差，從而對(duì)磁極位 置進(jìn)行矯正。
而且，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，所述直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元在 對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，利用對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的電流指令值計(jì)算 直流電流的目標(biāo)值。
另外，為了完成所述的其它課題，本發(fā)明為一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，具
備交流電動(dòng)機(jī)；檢測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的磁極位置的旋轉(zhuǎn)傳感器；驅(qū)動(dòng)所 述交流電動(dòng)機(jī)的逆變器；電池，與該逆變器之間進(jìn)行電力輸入或輸出；和 控制所述逆變器的控制單元，該電動(dòng)機(jī)控制裝置的特征在于，具備位置誤 差推斷單元，通過檢測(cè)對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為規(guī)定值時(shí)的所述電池 的電力的變動(dòng)，從而推斷所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置誤差，從由該位置誤差推 斷單元推斷出的誤差判斷故障狀態(tài)。
另外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，具備直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元， 在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)計(jì)算所述逆變器的直流電流的目標(biāo) 值，所述位置誤差推斷單元比較檢測(cè)出的所述電池的直流電流與利用所述 直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元計(jì)算出的目標(biāo)值，推斷所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置誤 差。
另外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置中，所述直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元在 對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，用對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的指令值計(jì)算直流電 流的目標(biāo)值。
根據(jù)本發(fā)明，在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)傳感器檢測(cè)出的磁極位置存在誤差的情 況下，能夠矯正該位置誤差，不產(chǎn)生不必要的轉(zhuǎn)矩，并能夠?qū)崿F(xiàn)減低向電 池的不必要的充放電。


圖1是表示電動(dòng)機(jī)控制裝置內(nèi)部的電動(dòng)機(jī)控制的框圖。 圖2是表示利用了交流電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)圖。 圖3是表示電動(dòng)機(jī)控制中的磁極位置矯正部的框圖。 圖4是表示與電動(dòng)機(jī)控制部中的與磁極位置的矯正方法相關(guān)的一個(gè) 例子的流程圖。
6圖5是表示d-q坐標(biāo)軸中的電流指令值的關(guān)系圖。 圖6是表示轉(zhuǎn)矩指令值為0時(shí)的d-q坐標(biāo)軸中的電流指令值的圖。 圖7是表示在d-q坐標(biāo)軸中磁極位置誤差影響電流指令值的圖。 圖8是表示計(jì)算直流電流的目標(biāo)值的一個(gè)例子的處理流程圖。 圖9是表示電動(dòng)機(jī)控制部中與磁極位置的矯正方法相關(guān)的一個(gè)例子 的處理流程圖。
圖IO是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的故障診斷裝置的控制框圖。 圖11是表示本發(fā)明的故障診斷的一個(gè)例子的處理流程圖。 (標(biāo)記說明)
l一混合動(dòng)力汽車，4一旋轉(zhuǎn)電機(jī)，8 —逆變器(inverter), 9—電池， ll一電動(dòng)機(jī)控制裝置，12—電池控制裝置，14一HEV控制裝置，25_旋 轉(zhuǎn)變壓器。
具體實(shí)施例方式
以下，利用圖1 圖8對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式1進(jìn)行說明。
首先，用圖2對(duì)利用了裝載本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的交流電 動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
混合動(dòng)力汽車1具備發(fā)動(dòng)機(jī)3和交流電動(dòng)機(jī)4。發(fā)動(dòng)機(jī)3的驅(qū)動(dòng)力經(jīng) 由變速器5和車軸13A傳遞到前輪2，從而驅(qū)動(dòng)前輪2。發(fā)動(dòng)機(jī)3的輸出 通過由來自發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元15的指令驅(qū)動(dòng)的電控節(jié)流閥6來進(jìn)行控制。 在電控節(jié)流閥6中設(shè)置有油門開度傳感器7，檢測(cè)油門開度。另外，發(fā)動(dòng) 機(jī)3的輸出不僅驅(qū)動(dòng)前輪2，也能驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)4。交流電動(dòng)機(jī)4的驅(qū) 動(dòng)力經(jīng)由差動(dòng)齒輪(differential gear) 10及車軸13傳送到驅(qū)動(dòng)輪2，從而 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪2。在圖1中，雖然例示了直接連接交流電動(dòng)機(jī)4的結(jié)構(gòu)，但 也能是經(jīng)由離合器等的開關(guān)機(jī)構(gòu)而連接的結(jié)構(gòu)。
交流電動(dòng)機(jī)4是電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)4在作為電動(dòng)機(jī)而工作 的情況下，輸出驅(qū)動(dòng)力。另外，交流電動(dòng)機(jī)4通過發(fā)動(dòng)機(jī)3或驅(qū)動(dòng)輪2 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并作為發(fā)電機(jī)而進(jìn)行工作，輸出交流電力。
逆變器8是為了在交流電動(dòng)機(jī)4中隨意控制所需動(dòng)力而設(shè)置的。逆變 器8將積蓄在電池9中的直流電力轉(zhuǎn)換為交流電力，并提供給交流電動(dòng)機(jī)4。在再生制動(dòng)或發(fā)電時(shí)，通過逆變器8將交流電動(dòng)機(jī)4輸出的交流電力變換為直流電力，并提供給電池9。
HEV控制裝置14利用CAN (Controller Area Network)等通信方法與發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置15或電動(dòng)機(jī)控制裝置11或電池控制裝置12連接，并基于車輛信息或各部件的狀態(tài)，計(jì)算向交流電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令等，進(jìn)行HEV系統(tǒng)的控制。
電池控制裝置12計(jì)算電池9的充電狀態(tài)或電流限制值、電力限制值、溫度、壽命等參數(shù)。電動(dòng)機(jī)控制裝置11基于從上位的HEV控制裝置14中得到的傳輸向交流電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令值，來決定應(yīng)向逆變器8施加的交流電壓，并對(duì)逆變器8輸出電壓指令(電壓脈沖)。
利用圖1說明本實(shí)施方式中的利用電動(dòng)機(jī)控制裝置11計(jì)算的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。通常，在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中輸入轉(zhuǎn)矩指令(在上位中也存在構(gòu)成速度控制系統(tǒng)的情況)，計(jì)算電動(dòng)機(jī)的三相電壓指令，使得電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電流跟蹤電動(dòng)機(jī)的電流指令。以往，在交流電動(dòng)機(jī)的控制中應(yīng)用矢量控制， 一般構(gòu)成了 d-q坐標(biāo)中的電流控制系統(tǒng)。在這里，d-q軸坐標(biāo)系中的d軸表示磁極位置(磁通量)的方向，q軸表示電直到d軸的方向。
在圖1中，電流指令計(jì)算部20基于轉(zhuǎn)矩指令T一和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Wm計(jì)算與同步電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的d軸電流指令I(lǐng)d、 q軸電流指令I(lǐng)q氣例如，將轉(zhuǎn)矩指令T^與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)數(shù)Wm的各工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的Id、 Iq表保持在內(nèi)部，決定與各工作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的I"、 Iq+指令值。電壓指令計(jì)算部21由電流指令計(jì)算部20計(jì)算出的d軸電流指令I(lǐng)d*、 q軸電流指令I(lǐng)q+和d軸電流Id、 q軸電流Iq，計(jì)算d軸電流偏差及q軸電流偏差，并且對(duì)于各自的偏差，由PI控制來計(jì)算d軸電壓指令Vd、 q軸電壓指令Vq、
三相電壓指令計(jì)算部22對(duì)于由電壓指令計(jì)算部21計(jì)算出的d軸電壓指令Vf、 q軸電壓指令Vq、利用矯正后的磁極位置e來進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，并計(jì)算交流電動(dòng)機(jī)4對(duì)應(yīng)的交流電壓指令Vi^、 Vv*、 Vw*。信號(hào)處理部23基于由三相電壓指令計(jì)算部22計(jì)算出的交流電壓指令Vi^、Vv氣Vw^為了利用各種驅(qū)動(dòng)方式(例如，PWM控制或矩形波控制等)來控制逆變器8，生成變流器內(nèi)部的開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，輸出到逆變器8。
用旋轉(zhuǎn)變壓器25檢測(cè)交流電動(dòng)機(jī)4的磁極位置及旋轉(zhuǎn)角度，用電流
8傳感器檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流，這些值被送到電動(dòng)機(jī)控制裝置11。從電流傳感
器檢測(cè)出的U相電流Iu及V相電流Iv利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部24轉(zhuǎn)換為d-q軸 坐標(biāo)系的d軸電流Id及q軸電流Iq。 W相電流Iw由于能夠由U相及V 相的電流Iu、 Iv計(jì)算，因此在本實(shí)施方式中省略了 W相電流Iw的檢測(cè)。
在磁極位置矯正部26中，對(duì)于由交流電動(dòng)機(jī)4中所具備的旋轉(zhuǎn)變壓 器25檢測(cè)出的磁極位置，通過利用后面說明的方法來推斷位置誤差，從 而矯正并輸出磁極位置。在三相電壓指令計(jì)算部22或坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部24中的 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中，利用了磁極位置矯正部26矯正的磁極位置。
通過逆變器8將電池9的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓，并施加到交 流電動(dòng)機(jī)4。該施加電壓進(jìn)行所述的計(jì)算，從而決定向逆變器8的施加電 壓。
在使用混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)的磁極位置存在誤差的情況下， 不僅會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的誤差，還會(huì)影響電池。特別是，如本實(shí)施方 式，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)直接連接型結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力汽車中，為了在高速區(qū)域 中用發(fā)動(dòng)機(jī)行駛，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零的頻率較高，在持續(xù)這樣的狀 況時(shí)，即使將轉(zhuǎn)矩指令值設(shè)為零，由于磁極位置誤差的影響，出現(xiàn)了不必 要的牽引轉(zhuǎn)矩或再生轉(zhuǎn)矩。其結(jié)果，在電池側(cè)流過不應(yīng)流過的電流，帶來 例如，電池的狀態(tài)接近于充滿電時(shí)，引起陷入基于電池過充電而失敗等的 不良影響。
因此，以防止由于電動(dòng)機(jī)的磁極位置誤差而對(duì)電池產(chǎn)生不良影響為目 的，在本發(fā)明中，利用電池中輸入輸出的電流的檢測(cè)值。利用圖3及圖4 對(duì)磁極位置矯正部26的結(jié)構(gòu)及其處理流程圖進(jìn)行說明。
圖3表示磁極位置矯正部26的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。磁極位置矯正部26由以下 組成用于計(jì)算直流電流的目標(biāo)值Idc^的直流電流目標(biāo)值計(jì)算部27、推 斷位置誤差的位置誤差推斷部28、從旋轉(zhuǎn)變壓器25的輸出計(jì)算相位的位 置檢測(cè)部30、及利用這些矯正磁極位置的位置矯正部29。
在直流電流目標(biāo)計(jì)算部27中，設(shè)定直流電流的目標(biāo)值Idc、使其向 電池流過所期望的電流。例如，在如本實(shí)施方式的車輛結(jié)構(gòu)的情況下，在 向電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，根據(jù)電池的狀態(tài)若繼續(xù)充電，則電池變 為過充電并且可能會(huì)損壞。為了防止該現(xiàn)象，在本實(shí)施方式中，控制決定Idc*，使其不向電池流入不需要的電流。這里，表示直流電流的目標(biāo)值設(shè)定為ldc*=0的例子。對(duì)該目標(biāo)值1&*的決定方法在后面進(jìn)行敘述。
在位置誤差推斷部28中，計(jì)算利用直流電流目標(biāo)計(jì)算部27計(jì)算出的直流電流的目標(biāo)值1&*與利用電流傳感器檢測(cè)出的電池的直流電流Idc之間的偏差(Idc*-Idc)，并由PI控制推斷位置誤差A(yù)ee。
利用位置檢測(cè)部30計(jì)算磁極的檢測(cè)值6d，在位置矯正部29中，對(duì)于用位置檢測(cè)部30計(jì)算出的磁極的檢測(cè)值ed，用位置誤差推斷部28計(jì)算出的位置誤差A(yù)ee，按照下面的數(shù)學(xué)式對(duì)磁極位置進(jìn)行矯正。
ee=ed+A6e …(1)
從磁極位置矯正部26輸出利用數(shù)學(xué)式1計(jì)算出的矯正后的磁極位置e，利用圖1中的三相電壓指令計(jì)算部22和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部24。
圖4表示用電動(dòng)機(jī)控制裝置11計(jì)算的磁極位置矯正相關(guān)的邏輯處理流程圖。本實(shí)施方式中，在向電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，表示直流電流的目標(biāo)值設(shè)定為ldc*=0的例子。例如，在本實(shí)施方式的車輛結(jié)構(gòu)的情況下，在向電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，若根據(jù)電池的狀態(tài)繼續(xù)充電，則電池變?yōu)檫^充電并有損壞的危險(xiǎn)。
首先，在步驟40中，輸入轉(zhuǎn)矩指令值。接著，在步驟41中，利用電流傳感器檢測(cè)電池(逆變器)的直流電流Idc。在步驟42中，為了判斷是否進(jìn)行位置矯正，檢測(cè)轉(zhuǎn)矩指令值是否已經(jīng)為零及是否有流向電池的電流。在步驟42中，在轉(zhuǎn)矩指令值Trq^O且直流電流lldc卜IdcO時(shí)(IdcO為規(guī)定值，例如ldc0 —0)，進(jìn)入到步驟43以后，進(jìn)行推斷位置誤差的處理。特別是，在本實(shí)施方式中，由于想避開在充電方向上流過電池電流，也可將Trq+4且lldc卜IdcO且IdcO作為條件。在步驟42中，在不滿足條件的情況下，不實(shí)施位置誤差的矯正，終止處理。
接著，在步驟43中，為了讓電池流過所期望的電流，設(shè)定直流電流的目標(biāo)值Idc*。如上所述，在本實(shí)施方式中，控制決定Idc*，使其不向電池流入不需要的電流。所以，在此，表示了直流電流的目標(biāo)值設(shè)定為ldc*=0的例子。對(duì)該目標(biāo)值Idc^的決定方法在后面進(jìn)行敘述。
進(jìn)入到步驟44中，計(jì)算在步驟43中計(jì)算出的直流電流的目標(biāo)值1&*與利用電流傳感器檢測(cè)出的電池的直流電流Idc之間的偏差(Idc*- Idc)。200910166253.5
情況，判斷為 磁極位置偏移，并進(jìn)入到步驟46以后的處理。在步驟46中通過PI控制 來推斷位置誤差A(yù)ee。
接著，在步驟47中，計(jì)算磁極的檢測(cè)值ed并進(jìn)入到步驟48。在步驟 48中，對(duì)于在步驟47中計(jì)算出的磁極的檢測(cè)值ed，利用在步驟46中計(jì) 算出的位置誤差A(yù)6e，按照數(shù)學(xué)式(1)對(duì)磁極位置進(jìn)行矯正。
在步驟45中，若直流電流的偏差在規(guī)定值以內(nèi)，則結(jié)束磁極位置的 更新。
在以上的實(shí)施方式中，在向電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，表示了直流 電流的目標(biāo)值設(shè)定為ldc*=0的例子，通過該方法，僅利用發(fā)動(dòng)機(jī)在行駛 中連接電動(dòng)機(jī)，就能夠防止電池充電。由此，能夠防止產(chǎn)生不需要的再生 轉(zhuǎn)矩，另外因?yàn)椴粫?huì)進(jìn)行電池充電，所以能夠降低損失并保護(hù)電池。
在以上說明的方法中，為使旋轉(zhuǎn)變壓器25的位置誤差不必完全消失 而來對(duì)位置誤差自身進(jìn)行矯正，需要如下的計(jì)算。
下面，對(duì)于直流電流目標(biāo)值計(jì)算部27而言，利用圖5 圖8對(duì)轉(zhuǎn)矩 指令值為零時(shí)將IdcH殳定為某一規(guī)定值的方法進(jìn)行說明。
首先，在向交流電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令值T一為零的情況下，對(duì)由電流 指令計(jì)算部20計(jì)算的d軸電流指令I(lǐng)d、 q軸電流指令I(lǐng)q+進(jìn)行說明。圖 5表示d-q軸坐標(biāo)系，如上所述，d軸表示磁極位置(磁通量)的方向，q 軸表示電直到d軸的方向。如圖5所示，電動(dòng)機(jī)電流I能夠被分解為d軸 與q軸，但與轉(zhuǎn)矩相關(guān)的電流分量為q軸電流Iq， d軸電流Id分量，沒 有利用在作為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的工作上，而作為損失成分被消耗。
其中，在混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)中，較多的情況是利用低速且 大轉(zhuǎn)矩、即使高速也固定輸出。低速時(shí)雖然能夠輸出大轉(zhuǎn)矩，但是由于在 高速時(shí)感應(yīng)電壓變高而不流過電流，從而轉(zhuǎn)矩變小，因此進(jìn)行弱磁場(chǎng)控制， 即使在向電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值T^為零的情況下，也控制使得高旋轉(zhuǎn)的區(qū) 域中流過d軸電流Id。
因此，在所述的工作點(diǎn)，如圖6所示，僅提供d軸電流指令I(lǐng)d、指 令q軸電流指令I(lǐng)q+為零。此時(shí)，由于即使在d軸中流過電流而q軸中也 不流過電流，因此本來應(yīng)該是電動(dòng)機(jī)不會(huì)產(chǎn)生牽引轉(zhuǎn)矩或再生轉(zhuǎn)矩，另外也不沒有向電池9的輸入輸出電流。但是，在電動(dòng)機(jī)的磁極位置值偏移的 情況下，如圖7所示，在d軸與q軸中流過了與指令值不同的電流值。其 結(jié)果，產(chǎn)生與流過q軸的電流Iq相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)矩(此時(shí)，由于是負(fù)方向，因 此是再生轉(zhuǎn)矩)，向電池中流入電流而進(jìn)行充電。
在本實(shí)施方式中，采用通過檢測(cè)不應(yīng)流過直流電流的電流值，來對(duì)所 述位置誤差進(jìn)行矯正的方法。在圖6中，由于d軸電流指令值(Id*)是 電動(dòng)機(jī)自身應(yīng)該消耗的電流，因此決定目標(biāo)值Idc*，使其從電池中取得 與d軸電流指令I(lǐng)f相當(dāng)?shù)闹绷鞯碾娏?。為此，在直流電流目?biāo)值計(jì)算部 27中，基于如圖8所述的處理流程圖，來決定向電池9的輸入輸出電流 的目標(biāo)值1&*。在本實(shí)施方式中，通過利用DC電壓去除電動(dòng)機(jī)4的輸入 功率，對(duì)換算為DC電流的方法進(jìn)行說明。
首先，在圖8的步驟50中，輸入d軸電流指令值Id、接著，在步驟 51中，輸入由圖1的電壓指令計(jì)算部21計(jì)算出的d軸電壓指令值Vf和 q軸電壓指令值Vq*。接著，在步驟52中，通過利用步驟51和步驟52 輸入的d-q坐標(biāo)軸上的電流指令值和電壓指令值，以下面的數(shù)學(xué)式計(jì)算電 動(dòng)機(jī)4的輸入功率。
Pm=Id* Vd*+Iq* V q* …(2)
接著，在步驟53中，輸入直流電壓Vdc，在步驟54中，根據(jù)以下的 數(shù)學(xué)式(3)計(jì)算直流電流的目標(biāo)值1&*。 Idc*=Pm/Vdc …(3)
將通過以上步驟求出的直流電流的目標(biāo)值1&*作為指令值，在圖3 中，利用與直流電流Idc的偏差，能對(duì)位置誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
對(duì)于計(jì)算直流電流的目標(biāo)值1&*的方法，在所述中，雖然每次進(jìn)行功 率轉(zhuǎn)換計(jì)算都進(jìn)行了計(jì)算，但也能預(yù)先計(jì)算與IW相當(dāng)?shù)腎d一，來作為映 射進(jìn)行保持。
通過以上的方法，不僅能保護(hù)電池9還能夠矯正旋轉(zhuǎn)變壓器25的位 置誤差本身。因此，即使在由長(zhǎng)期老化等引起的旋轉(zhuǎn)變壓器(旋轉(zhuǎn)傳感器) 偏移的情況下，也能夠在車輛的行駛中矯正位置誤差。另外，也能減少旋 轉(zhuǎn)變壓器25的組裝作業(yè)的工時(shí)。
接著，利用圖9對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式中，用圖9說明利用電池電壓Vdc的檢測(cè)值來判斷有
無磁極位置誤差并對(duì)位置誤差進(jìn)行矯正時(shí)的磁極位置矯正部26的處理流程圖。
圖9是表示利用電動(dòng)機(jī)控制裝置11計(jì)算的磁極位置矯正的邏輯相關(guān)的處理流程圖。在本實(shí)施方式中，表示在向電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)設(shè)定直流電流的目標(biāo)值為ldc*=0的例子。
首先，在步驟60中，輸入轉(zhuǎn)矩指令值。接著，在步驟61中，利用電流傳感器檢測(cè)電池9的直流電流Wc，在步驟62中，輸入電池的直流電壓Vdc。在步驟63中，為了判斷是否進(jìn)行位置矯正，檢測(cè)轉(zhuǎn)矩指令值是否已為零及電池9的電壓與規(guī)定值相比是否有變動(dòng)。在步驟63中，若轉(zhuǎn)矩指令值Trq*=0且直流電壓在規(guī)定時(shí)間中的變動(dòng)幅度lAVdc卜VdcO時(shí)(VdcO為規(guī)定值，例如AVdc —0)，進(jìn)入步驟64之后，進(jìn)行推斷位置誤差的處理。特別是，在本實(shí)施方式中，由于想避免電池9被充電，因此也可將Trq+二0、 lAVdcl〉VdcO且AVd00 (上升)作為條件。在步驟63中，在不滿足條件的情況下，不實(shí)施位置誤差的矯正，結(jié)束處理。
接著，在步驟64中為讓電池9流過所期望的電流而設(shè)定直流電流的目標(biāo)值Idc、如上所述，在本實(shí)施方式中，為使不向電池9流過不需要的電流而控制Mc、因此，在此表示直流電流的目標(biāo)值設(shè)定為ldc*=0的例子。對(duì)于該目標(biāo)值1&*的決定方法如上所述。
進(jìn)入到步驟65中，計(jì)算步驟64中計(jì)算出的直流電流的目標(biāo)值Idc*與利用電流傳感器檢測(cè)出的電池9的直流電流Idc之間的偏差(Idc^ Idc)。在步驟66中，若在步驟65求出的偏差比某一規(guī)定值大，則判斷為磁極位置偏移，進(jìn)入步驟67以后的處理。在步驟67中，通過PI控制來推斷位置誤差A(yù)ee。
接著，在步驟68中，計(jì)算磁極的檢測(cè)值ed并進(jìn)入到步驟69。在步驟69中，對(duì)于在步驟68中計(jì)算出的磁極的檢測(cè)值ed，利用在步驟67中計(jì)算出的位置誤差A(yù)ee，以數(shù)學(xué)式(1)對(duì)磁極位置進(jìn)行矯正。
在步驟66中，若直流電流的偏差在規(guī)定值以內(nèi)，則結(jié)束磁極位置的更新。
以上，通過檢測(cè)直流電壓Vdc并計(jì)算其時(shí)間變動(dòng)，判斷位置有無誤差，與實(shí)施方式l相同，能夠?qū)ξ恢谜`差進(jìn)行補(bǔ)償。
另外，在用以上的實(shí)施方式1和實(shí)施方式2說明了的結(jié)構(gòu)中，對(duì)出貨 后位置補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)或逆變器的例子進(jìn)行了說明，但在出貨階段，也能采用 實(shí)施位置矯正的工序并預(yù)先進(jìn)行位置矯正的方法。
下面，利用圖10和圖11對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式3進(jìn)行說明。 在作為混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)用的電動(dòng)機(jī)的磁極位置存在誤差的情況下， 由于在電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩中產(chǎn)生誤差，輸出不必要的轉(zhuǎn)矩，因此存在影響 燃料利用率的情況。特別是，如本實(shí)施方式，在直接連接了發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng) 機(jī)型結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力汽車中，在高速區(qū)域中，為了利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行行駛而 使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零的頻率較多，這樣持續(xù)存在誤差的狀況下，即 使轉(zhuǎn)矩指令值為零，由于磁極位置的誤差的影響，也會(huì)輸出不需要的牽引 轉(zhuǎn)矩或再生轉(zhuǎn)矩。其結(jié)果，對(duì)電池進(jìn)行不需要的電力的充放電，導(dǎo)致燃料 利用率惡化。
為此，在汽車中設(shè)置故障診斷裝置，通知駕駛員由電動(dòng)機(jī)的磁極位置
誤差給汽車的燃料利用率帶來的不良影響。在本發(fā)明中，利用圖io與圖
11對(duì)該故障診斷處理進(jìn)行說明。另外，只要不特別說明，同樣標(biāo)記的結(jié) 構(gòu)與所述的實(shí)施方式相同。
圖10表示故障診斷處理部71的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。故障診斷處理部71由以 下構(gòu)成用于計(jì)算直流電流的目標(biāo)值1&*的直流電流目標(biāo)值計(jì)算部27、 推斷位置誤差的位置誤差推斷部28、及由相位誤差判斷對(duì)燃料利用率的 影響從而探測(cè)異常的異常判斷部70。
在直流電流目標(biāo)計(jì)算部27中，為使向電池流過所期望的電流而設(shè)定 直流電流的目標(biāo)值Idc*。例如，在本實(shí)施方式的車輛結(jié)構(gòu)的情況下，在 向電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，根據(jù)電池的狀態(tài)若繼續(xù)充電，則電池變 為過充電并且可能會(huì)損壞。為了防止該現(xiàn)象，在本實(shí)施方式中，控制決定 Idc*，使其不向電池流入不需要的電流。這里，表示直流電流的目標(biāo)值設(shè) 定為ldc*=0的例子。對(duì)該目標(biāo)值1&*的決定方法在后面進(jìn)行敘述。
在位置誤差推斷部28中，計(jì)算利用直流電流目標(biāo)計(jì)算部27計(jì)算出的 直流電流的目標(biāo)值1&*與利用電流傳感器檢測(cè)出的電池的直流電流Idc之 間的偏差(IdC*-Idc)，并通過PI控制來推斷位置誤差A(yù)9e。在異常判斷部70中，利用位置誤差推斷部28計(jì)算出的位置誤差A(yù)9e，來判斷位置誤差對(duì)燃料利用率的影響，在這種影響的情況下作為故障判斷進(jìn)行輸出。從故障診斷裝置的故障診斷處理部72輸出由此判斷的結(jié)果，其結(jié)果，通過設(shè)置在汽車內(nèi)部的顯示面板(未圖示)等通知駕駛員。向駕駛員的通知包括燃料利用率惡化或電動(dòng)機(jī)的磁極位置傳感器中存在誤差等的信息。
圖11表示利用故障診斷裝置內(nèi)部的故障診斷處理部71計(jì)算的影響燃料利用率的故障判斷邏輯相關(guān)的處理流程圖的一個(gè)例子。
在本實(shí)施方式中，表示向電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，直流電流的目標(biāo)值設(shè)定為ldc*=0的例子。例如在本實(shí)施方式的車輛結(jié)構(gòu)的情況下，在向電動(dòng)機(jī)4的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，若繼續(xù)放電，則會(huì)從電池中放出不需要的電力且可能導(dǎo)致燃料利用率惡化。
首先，在步驟80中，輸入轉(zhuǎn)矩指令值。接著，在步驟81中，利用電流傳感器檢測(cè)電池(逆變器)的直流電流Idc。在步驟82中，為了判斷是否進(jìn)行位置矯正，檢測(cè)轉(zhuǎn)矩指令值是否已經(jīng)為零及是否有流向電池的電流。在步驟82中，在轉(zhuǎn)矩指令值Trq*=0且直流電流IIdci>IdcO時(shí)(IdcO為規(guī)定值，例如ldc0 —0)，進(jìn)入到步驟83以后，進(jìn)行推斷位置誤差的處理。特別是，在本實(shí)施方式中，由于想避開在放電方向上流過的電池電流，也可將Trq*=0且lldc卜IdcO且ldc<0作為條件。在步驟82中，在不滿足條件的情況下，不實(shí)施位置誤差的矯正，終止處理。
接著，在步驟83中，為使向電池流過所期望的電流而設(shè)定直流電流的目標(biāo)值Idc*。如上所述，在本實(shí)施方式中，控制決定Idc*，使其不向電池提供不需要的電流。因此，在此，表示了直流電流的目標(biāo)值設(shè)定為ldc*=0的例子。對(duì)該目標(biāo)值1&*的決定方法在后面進(jìn)行敘述。
進(jìn)入到步驟84中，計(jì)算步驟83中計(jì)算出的直流電流的目標(biāo)值Idc*與利用電流傳感器檢測(cè)出的電池的直流電流Idc之間的偏差(Idc*- Idc)。在步驟85中，若在步驟84中求出的偏差比某一規(guī)定值大，則判斷為磁極位置偏移，并進(jìn)入到步驟86以后的處理。在步驟86中通過PI控制來推斷位置誤差A(yù)9e。
下面，在步驟87中，判斷在步驟86中計(jì)算出的位置誤差A(yù)ee是否給燃料利用率帶來大的不良影響。在位置誤差I(lǐng) A6e I >AeeO (A0eO為規(guī)定值， 例如A9e(^10deg)時(shí)，進(jìn)入到步驟88，輸出故障信號(hào)。所輸出的故障信 號(hào)作為電動(dòng)機(jī)的磁極位置傳感器偏移的信息或燃料利用率惡化的信息，利 用例如設(shè)置在汽車內(nèi)的顯示裝置通知給用戶(駕駛員)。
在以上的實(shí)施方式中，在進(jìn)行汽車的各部分的故障診斷的故障診斷裝 置中，作為燃料利用率惡化項(xiàng)目的一個(gè)判斷方法，能利用本方法。另外， 通過電動(dòng)機(jī)的位置誤差給予的影響的程度，能利用作為磁極位置傳感器的 誤差大的故障診斷結(jié)果進(jìn)行通知。 (產(chǎn)業(yè)上的利用可能性)
本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的控制裝置除應(yīng)用于控制混合動(dòng)力汽車的電動(dòng)機(jī)的 控制裝置外，也能應(yīng)用于使用了電動(dòng)機(jī)的一般的產(chǎn)業(yè)設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，具備交流電動(dòng)機(jī)；檢測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的磁極位置的旋轉(zhuǎn)傳感器；驅(qū)動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī)的逆變器；和按照要求轉(zhuǎn)矩控制所述逆變器的控制單元，該電動(dòng)機(jī)控制裝置的特征在于，具備磁極位置矯正單元，利用所述逆變器的直流電流，對(duì)利用所述旋轉(zhuǎn)傳感器檢測(cè)出的所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置進(jìn)行矯正。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述磁極位置矯正單元具有直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元，在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，計(jì)算所述逆變器的直流電流的目標(biāo)值，通過比較檢測(cè)出的逆變器的直流電流與利用所述直流電流目標(biāo)值計(jì) 算單元計(jì)算出的目標(biāo)值來推斷所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置的誤差，從而對(duì)磁極 位置進(jìn)行矯正。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，利用對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的電流指令值計(jì)算直流電流的目標(biāo)值。
4. 一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，具備 交流電動(dòng)機(jī)；檢測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的磁極位置的旋轉(zhuǎn)傳感器；驅(qū)動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī)的逆變器；電池，與該逆變器之間進(jìn)行電力輸入或輸出；和按照要求轉(zhuǎn)矩控制所述逆變器的控制單元，該電動(dòng)機(jī)控制裝置的特征在于，通過在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為 零時(shí)檢測(cè)所述電池電壓的變動(dòng)，來判斷所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置有無誤差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 具有直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元，在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)計(jì)算所述逆變器的直流電流的目標(biāo)值，通過比較檢測(cè)出的逆變器的直流電流與利用所述直流電流目標(biāo)值計(jì) 算單元計(jì)算出的目標(biāo)值來推斷所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置的誤差，從而對(duì)磁極 位置進(jìn)行矯正。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，利用對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的電流指令值計(jì)算直流電流的目標(biāo)值。
7. —種電動(dòng)機(jī)控制裝置，具備交流電動(dòng)機(jī)；檢測(cè)所述交流電動(dòng)機(jī)的磁極位置的旋轉(zhuǎn)傳感器；驅(qū)動(dòng)所述交流電動(dòng)機(jī)的逆變器；電池，與該逆變器之間進(jìn)行電力輸入或輸出；和控制所述逆變器的控制單元，該電動(dòng)機(jī)控制裝置的特征在于，具備位置誤差推斷單元，通過檢測(cè)對(duì) 所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為規(guī)定值時(shí)的所述電池的電力的變動(dòng)，從而推斷 所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置的誤差，從由該位置誤差推斷單元推斷出的誤差判斷故障狀態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 具備直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元，在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)計(jì)算所述逆變器的直流電流的目標(biāo)值，所述位置誤差推斷單元比較檢測(cè)出的所述電池的直流電流與利用所 述直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元計(jì)算出的目標(biāo)值，推斷所述電動(dòng)機(jī)的磁極位置 的誤差。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)機(jī)控制裝置，其特征在于， 所述直流電流目標(biāo)值計(jì)算單元在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩指令值為零時(shí)，用對(duì)所述電動(dòng)機(jī)的指令值計(jì)算直流電流的目標(biāo)值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動(dòng)機(jī)控制裝置，提供存在旋轉(zhuǎn)傳感器的誤差的情況下，能防止由電動(dòng)機(jī)的不必要的轉(zhuǎn)矩而引起的向電池的不必要的充放電的驅(qū)動(dòng)裝置。在轉(zhuǎn)矩指令值為零的情況下，計(jì)算逆變器的直流電流的目標(biāo)值，通過取得與檢測(cè)出的直流電流之間的偏差，來推斷磁極位置的誤差并進(jìn)行矯正。根據(jù)本發(fā)明，通過對(duì)磁極位置進(jìn)行矯正，能夠防止傳向電動(dòng)機(jī)的不必要的牽引轉(zhuǎn)矩或再生轉(zhuǎn)矩，且能夠防止向電池的不必要的充放電。
文檔編號(hào)H02P27/06GK101662258SQ20091016625
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者二瓶秀樹, 泉枝穗, 金子悟 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所