專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器。具體地，涉及通過操作電壓施加電路將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的扭矩反饋控制到要求的扭矩的控制器，其中電壓施加電路向配備有永磁體的旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加電壓。
背景技術(shù)：
例如，如在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平公布第2009-232531號(hào)中所公開的，提出了如下控制器該控制器使用限定要求的扭矩和配備有永磁體的三相電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系的映射來設(shè)置逆變器的輸出電壓矢量的模，以及電壓施加電路(逆變器)的輸出電壓矢量的模。這里，逆變器的輸出電壓的相位由扭矩反饋控制的受控變量限定。順便提及，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，該異常是電動(dòng)機(jī)中配備的永磁體的磁通量的減小或者被稱作退磁，發(fā)生諸如相對(duì)于要求的扭矩實(shí)際扭矩的減小的麻煩。為此，例如在日本專利第4223880號(hào)中公開了一種確定永磁體中磁通量的減小或者所謂的退磁的存在的技術(shù)。具體地，當(dāng)使用命令電壓作為受控變量用于執(zhí)行電流反饋控制以使得命令電流變?yōu)槿嚯妱?dòng)機(jī)的要求的扭矩時(shí)，基于命令電壓和標(biāo)準(zhǔn)值的差確定退磁的存在。但是，在上述第2009-232531號(hào)公布所公開的根據(jù)要求的扭矩單值地限定輸出電壓矢量的模的技術(shù)中，難以基于輸出電壓矢量的模確定退磁的存在。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題提出了本發(fā)明，本發(fā)明具有如下目標(biāo)提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器，該控制器當(dāng)操作向旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加電壓的電壓施加電路時(shí)可以確定永磁體的磁通量的異常的存在，該控制器將配備有永磁體的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的扭矩反饋控制到要求的扭矩。在根據(jù)第一方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括模設(shè)置裝置，設(shè)置電壓施加電路的輸出電壓的矢量模；相位控制裝置，控制電壓施加電路的輸出電壓的相位以使得旋轉(zhuǎn)電機(jī)的扭矩被反饋控制到要求的扭矩；以及異常確定裝置，基于由相位控制裝置控制的相位確定永磁體的磁通量是否發(fā)生異常。當(dāng)永磁體的磁通量在設(shè)置模的情況下變化時(shí)，扭矩由于流經(jīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流變化而變化。為此，由于執(zhí)行由相位控制裝置進(jìn)行的源于永磁體的磁通量的變化的相位的控制，因此認(rèn)為輸出電壓矢量的相位反映了永磁體的磁通量的異常的存在。根據(jù)該觀點(diǎn)，磁通量的變化的存在是基于上述發(fā)明中的相位確定的。在根據(jù)第二方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)還包括區(qū)域設(shè)置裝置，該裝置使用輸出電壓的矢量模、旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和要求的扭矩中的至少兩個(gè)參數(shù)作為輸入來設(shè)置由相位控制裝置控制的相位的正常區(qū)域。
基于相位控制裝置控制的相位相對(duì)于正常區(qū)域的偏離，異常確定裝置確定永磁體的磁通量已經(jīng)發(fā)生了異常。在上述發(fā)明中，通過包括區(qū)域設(shè)置裝置可以適當(dāng)?shù)貜南辔恢刑崛￡P(guān)于永磁體的磁通量的異常的存在的信息。在根據(jù)第三方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器具有限制裝置，該裝置使用相位控制裝置將相位限制為在可允許范圍內(nèi)。如果相位控制裝置設(shè)置的相位在可允許范圍的適當(dāng)值內(nèi)，則異常確定裝置確定永磁體的磁通量已經(jīng)發(fā)生了異常。要求電動(dòng)機(jī)的操作區(qū)域在相位和扭矩之間具有I對(duì)I的關(guān)系。因此，期望具有限制裝置以在采用相位控制裝置時(shí)來限制操作區(qū)域和相位的可允許范圍。另外，當(dāng)在該情況中磁通量發(fā)生異常時(shí)，認(rèn)為還發(fā)生了相位保持在可允許范圍的適當(dāng)值內(nèi)的現(xiàn)象。在本發(fā)明的第三方面中，根據(jù)該觀點(diǎn)，當(dāng)相位保持在可允許范圍的適當(dāng)值內(nèi)時(shí)確定是異常的。在根據(jù)第四方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，如果模設(shè)置裝置設(shè)置的?；旧蠟槌?shù)，則異常確定裝置確定磁通量已經(jīng)發(fā)生了異常。認(rèn)為在瞬態(tài)時(shí)間段處模不是常數(shù)，不像規(guī)則時(shí)間的模是常數(shù)，由于各種影響相位是波動(dòng)的。在該情況中，難以根據(jù)相位檢測磁通量的異常。因此，在本發(fā)明的第四方面中根據(jù)該觀點(diǎn)建立了這樣的狀況。在根據(jù)第五方面的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，電壓施加電路是設(shè)置有開關(guān)元件的交流(AC)-直流(DC)雙向轉(zhuǎn)換器，所述開關(guān)元件將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的端子交替連接至直流電源的正極和負(fù)極。


在附圖中圖I示出了第一實(shí)施例的系統(tǒng)配置圖；圖2是示出了第一實(shí)施例的操作相位容限水平的圖；圖3是示出了第一實(shí)施例的檢測退磁的存在的確定處理的過程的流程圖；圖4示出了用于說明第一實(shí)施例的正常相位區(qū)域的設(shè)置的圖；以及圖5是示出了第二實(shí)施例的檢測退磁的存在的確定處理的過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式<第一實(shí)施例>參照附圖，下文中將描述應(yīng)用于為車用原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制器的本發(fā)明的第
一實(shí)施例。在圖I中示出了關(guān)于本實(shí)施例的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)的整體配置。作為車用原動(dòng)機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)10是三相永磁體同步電動(dòng)機(jī)。而且，電動(dòng)發(fā)電機(jī)10是具有凸極的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(凸極電機(jī))。
更具體地，電動(dòng)發(fā)電機(jī)10是內(nèi)埋式永磁同步電動(dòng)機(jī)(IPMSM)。電動(dòng)發(fā)電機(jī)10經(jīng)由作為電壓施加電路的逆變器IV連接到高電壓電池12。逆變器IV設(shè)置有三組串聯(lián)連接的開關(guān)元件體S*p和S*n(* = u，v，w)，并且各個(gè)串聯(lián)連接的體的連接點(diǎn)連接至電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的相應(yīng)的U、V和W相。在本實(shí)施例中，絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)用作開關(guān)元件S * * = u, V, w ;# =η, ρ)。而且，二極管D * #以反向并聯(lián)連接連接至開關(guān)元件。在本實(shí)施例中，以下設(shè)置為檢測電動(dòng)發(fā)電機(jī)10和逆變器IV的狀態(tài)的檢測裝置。首先，設(shè)置了檢測電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)角度(電角度Θ )的旋轉(zhuǎn)角度傳感器14。而且，設(shè)置了檢測流經(jīng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的V相和W相的電流iv和iw的電流傳感器 16。另外，設(shè)置了檢測逆變器IV的輸入電壓(電源電壓VDC)的電壓傳感器18。上述各個(gè)傳感器的檢測值經(jīng)由接口(未示出)輸入到構(gòu)成低電壓系統(tǒng)的控制器20中。在控制器20中基于傳感器的檢測值生成并輸出對(duì)控制逆變器IV的信號(hào)進(jìn)行控制的操作信號(hào)。這里，操作逆變器IV的開關(guān)元件S * #的信號(hào)是操作信號(hào)g * #。控制器20操作逆變器IV以使得電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的扭矩被控制為要求的扭矩Tr。下文中，將說明上述操作。兩相轉(zhuǎn)換部22將電流傳感器16檢測的電流iv和iw轉(zhuǎn)換為d軸的實(shí)際電流id 和q軸的實(shí)際電流iq，它們是旋轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)的電流。另一方面，速度計(jì)算部分24基于旋轉(zhuǎn)角度傳感器14檢測的電角度Θ計(jì)算電角速度ω。作為扭矩檢測裝置的扭矩估計(jì)器26通過將實(shí)際電流id和iq作為輸入計(jì)算電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的估計(jì)的扭矩Te。該處理可以通過使用存儲(chǔ)實(shí)際電流id、iq和扭矩之間的關(guān)系的映射來計(jì)算，并且可以使用模型公式來計(jì)算。作為相位控制裝置的相位設(shè)置部28基于要求的扭矩Tr和估計(jì)的扭矩Te之間的差來設(shè)置相位S作為受控變量，用于將估計(jì)的扭矩Te反饋控制到要求的扭矩Tr。詳細(xì)地，相位δ被計(jì)算為比例控制器的輸出和積分控制器的輸出的和，其中該比例控制器將要求的扭矩Tr和估計(jì)的扭矩Te之間的差作為輸入。更具體地，向輸出值(相位δ )和相位設(shè)置部28中的積分控制器應(yīng)用限制相位的防護(hù)處理。這是因?yàn)殡m然通過將相位δ限制在用虛線規(guī)定的區(qū)域中而在逆變器IV的輸出電壓矢量的相位δ和電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的扭矩之間存在I對(duì)I的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖2中所示，但是該關(guān)系在該區(qū)域之外被打破。S卩，將存在可以產(chǎn)生相同扭矩的多個(gè)相位δ。為此，通過對(duì)相位δ執(zhí)行防護(hù)處理并將相位δ限制到圖I中所示的相位設(shè)置部 28中的相位可操作范圍，來將相位δ限制為適當(dāng)?shù)闹狄杂糜诳刂婆ぞ亍?/9頁另一方面，作為模設(shè)置裝置的模設(shè)置部30通過將要求的扭矩Tr和電角速度ω作為輸入來設(shè)置逆變器IV的輸出電壓矢量的模Vn。詳細(xì)地，通過在模設(shè)置部30中提供限定模Vn和要求的扭矩Tr以及電角速度ω 之間的關(guān)系的映射來設(shè)置模Vn。在本實(shí)施例中，該模Vn被設(shè)置為可以實(shí)現(xiàn)最小電流最大扭矩控制的值。另外，在操作信號(hào)生成部38中，基于在相位設(shè)置部28中設(shè)置的相位δ、在模設(shè)置部30中設(shè)置的模Vn、電源電壓VDC和電角度Θ生成和輸出操作信號(hào)g ~k #。具體地，操作信號(hào)生成部38存儲(chǔ)針對(duì)電角度的單個(gè)旋轉(zhuǎn)周期的操作信號(hào)波形作為針對(duì)每個(gè)調(diào)制因子的映射數(shù)據(jù)。在操作信號(hào)生成部38中，基于電源電壓VDC和模Vn計(jì)算調(diào)制因子，并且根據(jù)所計(jì)算的調(diào)制因子選擇可應(yīng)用操作信號(hào)波形。這里，將調(diào)制因子的上限設(shè)置為I. 27，這是在方波控制時(shí)的調(diào)制因子。為此，當(dāng)調(diào)制因子變?yōu)樽畲笾礗. 27時(shí)，選擇如下波形(單個(gè)脈沖波形)作為操作信號(hào)波形，其中，在電角度的單個(gè)旋轉(zhuǎn)周期時(shí)將高電勢側(cè)的開關(guān)元件S * ρ接通至開(ON) 狀態(tài)的時(shí)間段和將低電勢側(cè)的開關(guān)元件S * m接通至開(ON)狀態(tài)的時(shí)間段針對(duì)相應(yīng)的時(shí)間段變?yōu)橐淮?，這是在矩形波控制時(shí)的波形。當(dāng)以這種方式選擇操作信號(hào)波形時(shí)，通過基于相位設(shè)置部28設(shè)置的相位δ設(shè)立波形的輸出時(shí)序在操作信號(hào)生成部38中生成操作信號(hào)。通過使用上述操作信號(hào)g * #，可以通過最小電流最大扭矩控制將電動(dòng)發(fā)電機(jī)10 的扭矩控制為要求的扭矩Tr。但是，當(dāng)減小永磁體的磁通量時(shí)或者當(dāng)出現(xiàn)退磁時(shí)，發(fā)生諸如電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的效率降低的各種問題。因此，本實(shí)施例考慮到在出現(xiàn)退磁和不發(fā)生退磁的情形下相位設(shè)置部28設(shè)置的相位S不同，檢測電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的永磁體的磁通量減小的異常，并且在確定存在異常時(shí)， 向外通知(異常確定裝置)。接著，使用表達(dá)IPMSM的電壓等式的以下等式(Cl)和(c2)說明由于退磁的存在相位S不同的原因。在下列等式中，使用了 d軸電感Ld、q軸電感Lq、電阻R、電樞互連磁通量常數(shù).φ和微分算子P。vd= (R+pLd) id-ω Lqiq—(cl)
vq=o)Ldid+(R+pLq)iq+o)(p~(c2)在上述公式(Cl)和(c2)中，在電動(dòng)發(fā)電機(jī)10正在旋轉(zhuǎn)的情況下，如果假定了穩(wěn)定狀態(tài)，則微分算子P的項(xiàng)可以設(shè)置為零，并且如果忽略電阻R的項(xiàng)，則獲得以下公式(C3) 和(c4)οvd = -co Lqiq--(c3)
Vq=QLdid +ωφ~(c4)這里，根據(jù)要求的扭矩Tr和電角速度ω單值地設(shè)置逆變器IV的輸出電壓矢量的模。另外，當(dāng)出現(xiàn)退磁時(shí)，可以釋放的電流變大，這是因?yàn)榧词鼓Ｏ嗤姌谢ミB磁通量常數(shù).φ也變小。具體地,根據(jù)公式(c4),當(dāng)出現(xiàn)退磁時(shí)，d軸的電流id增大。另外，在該情況下，在扭矩估計(jì)器26中確定扭矩小于要求的扭矩Tr。S卩，通過下列公式(c5)表達(dá)電流和扭矩之間的關(guān)系。
T=P{tpiq+(Ld-Lq)idiq} — ( c5 )這里，由于在IPMSM中[Ld-Lq]為負(fù)，因此當(dāng)d軸電流為負(fù)且絕對(duì)值減小時(shí)或者它正好從負(fù)變成正時(shí)，估計(jì)的扭矩Te將變小。為此,為了將估計(jì)的扭矩Te控制到要求的扭矩Tr,在電力運(yùn)轉(zhuǎn)(power running) 時(shí)執(zhí)行相位δ的提前角操作，在再生時(shí)執(zhí)行相位δ的滯后角操作。另外，電樞互連磁通量常數(shù)φ在這里是不管是否存在退磁都不變化的常數(shù)值。在圖3中示出了關(guān)于本實(shí)施例的確定退磁的存在的處理的過程。例如，該處理由控制器20對(duì)于預(yù)定周期重復(fù)執(zhí)行。在一系列處理中，首先在步驟SlO中獲取要求的扭矩Tr和電角速度ω。在步驟S12(區(qū)域設(shè)置裝置)中，關(guān)于相位設(shè)置部28設(shè)置的相位δ計(jì)算當(dāng)在電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的永磁體還未出現(xiàn)退磁時(shí)可以采用的范圍(正常相位區(qū)域)。在本實(shí)施例中，使用限定要求的扭矩Tr和電角速度ω以及正常相位區(qū)域之間的關(guān)系的映射執(zhí)行正常相位區(qū)域的映射計(jì)算。這里，說明使用要求的扭矩Tr和電角速度ω作為正常相位區(qū)域的原因。根據(jù)上述公式(c3)和(c4)，假定電壓矢量(vd，vq)的模Vn的平方為常數(shù)值，則d 軸的電流id和q軸的電流iq變?yōu)樵趫D4中用實(shí)線示出的橢圓上的值。橢圓的長軸和短軸的大小分別變?yōu)閇Vn/ ω Ld]和[Vn/ ω Lq]，并且不僅取決于模 Vn而且取決于電角速度ω而變化。而且，在公式(c5)中扭矩T不設(shè)置為常數(shù)的情形中，扭矩曲線變?yōu)橄蛏系那€，如圖4中所示的虛線。這里，由于認(rèn)為相位設(shè)置部28設(shè)置的相位δ變?yōu)槟n限定的橢圓和等值的扭矩曲線的交叉點(diǎn)，因此相位δ變?yōu)楦鶕?jù)模Vn、電角速度ω和扭矩而限定。因此，可以通過指定模Vn、電角速度ω和扭矩來限定正常相位區(qū)域。但是，在本實(shí)施例中，由于在模設(shè)置部30中根據(jù)要求的扭矩Tr和電角速度ω單值地設(shè)置模Vn，因此根據(jù)電角速度ω和要求的扭矩Tr設(shè)置正常相位區(qū)域。當(dāng)完成圖3中所示的步驟S12的處理時(shí)，處理進(jìn)行到步驟S14。在步驟S14中，確定相位δ是否在正常相位區(qū)域之外。如果在步驟S14中確定為是，則在步驟S16中執(zhí)行計(jì)數(shù)器C的時(shí)間計(jì)數(shù)，其中計(jì)數(shù)器C對(duì)相位δ離開正常相位區(qū)域的時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)。然后，在步驟S18中，確定計(jì)數(shù)器C的值是否大于閾值Cth。該處理用于判斷在電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的永磁體是否出現(xiàn)退磁。S卩，當(dāng)相位δ離開正常相位區(qū)域的時(shí)間多于閾值Cth時(shí)，可以確定相位δ離開正常相位區(qū)域的現(xiàn)象不是由于瞬態(tài)操作引起的，并且可以確定它取決于永磁體的退磁。換言之，在模設(shè)置部30設(shè)置的模Vn被設(shè)置為常數(shù)的情況下，認(rèn)為當(dāng)在模Vn中將估計(jì)的扭矩Te設(shè)置為要求的扭矩Tr時(shí)是通過適當(dāng)?shù)南辔沪牟僮鞯?。另外，閾值Cth被設(shè)置為比由于瞬態(tài)操作引起的相位δ在正常相位區(qū)域之外時(shí)較大的值，因此能夠繼續(xù)。如果在步驟S18中確定為否，則處理返回步驟S14 ;而如果在步驟S18中確定為是，則在步驟S20中確定永磁體出現(xiàn)退磁并且將該結(jié)果通知用戶。另一方面，如果在步驟S14中確定為否，則在步驟S22中初始化計(jì)數(shù)器C。另外，當(dāng)完成上述步驟S20和S22的處理時(shí)，完成該一系列處理。根據(jù)全面詳細(xì)說明的本實(shí)施例，可以獲得以下效果。(I)基于相位設(shè)置部28控制的相位δ在正常相位區(qū)域以外確定永磁體出現(xiàn)退磁。由此，可以適當(dāng)?shù)卮_定永磁體的退磁的存在?！吹诙?shí)施例〉下文中，參照

本發(fā)明的第二實(shí)施例，集中于與第一實(shí)施例的不同。如上所述，通過在相位控制部28中對(duì)相位δ應(yīng)用防護(hù)處理將相位δ限制到可操作范圍。這里，當(dāng)保持電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的可控性時(shí)，期望將其設(shè)計(jì)為使得通過將正常相位區(qū)域的邊界限定在可操作范圍的邊界內(nèi)相位S在提前角側(cè)和滯后角側(cè)的操作變得可能。由此，相位δ可以是根據(jù)估計(jì)的扭矩Te是大于要求的扭矩Tr還是小于要求的扭矩Tr操作的滯后角或者操作的提前角。但是，即使這樣設(shè)計(jì)相位δ，也存在如下可能性當(dāng)出現(xiàn)退磁時(shí)，相位δ將離開正常相位區(qū)域并且可以被設(shè)置為在可操作范圍的邊界值處的常數(shù)。通過在本實(shí)施例中考慮這一點(diǎn)，基于如下事實(shí)來確定是否出現(xiàn)退磁相位δ是可操作范圍的邊界值的情況不是瞬態(tài)現(xiàn)象導(dǎo)致的。在圖5中示出了關(guān)于本實(shí)施例的確定退磁的存在的處理的過程。例如，該處理由控制器20針對(duì)預(yù)定周期重復(fù)執(zhí)行。在一系列處理中，首先在步驟S30中確定相位δ是否是可操作范圍的邊界值。如果在步驟S30中確定為是，則在步驟S32中執(zhí)行計(jì)數(shù)器C的時(shí)間計(jì)數(shù)，其中計(jì)數(shù)器C對(duì)相位δ是可操作范圍的邊界值的時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)。然后，在下面的步驟S34中，確定計(jì)數(shù)器C的值是否大于閾值Cth。該處理用于判斷相位δ為可操作范圍的邊界值的情況是否是由瞬態(tài)操作導(dǎo)致的。如果在步驟S34中確定為否，則處理返回步驟S32 ;而如果在步驟S34中確定為是，則在步驟S36中確定永磁體出現(xiàn)退磁，并且將結(jié)果通知用戶。另一方面，如果在步驟S30中確定為否，則在步驟S38中初始化計(jì)數(shù)器C。另外，當(dāng)完成上述步驟S36和S38的處理時(shí)，立即結(jié)束該一系列處理。根據(jù)全面詳細(xì)說明的本實(shí)施例，可以獲得以下效果。(2)如果相位設(shè)置部28設(shè)置的相位δ保持在可允許范圍的邊界值上則確定永磁體出現(xiàn)退磁。
由此，可以適當(dāng)?shù)卮_定永磁體的退磁的存在?！雌渌麑?shí)施例〉應(yīng)當(dāng)理解，上述每個(gè)實(shí)施例可以如下修改和執(zhí)行?！搓P(guān)于模設(shè)置裝置〉對(duì)于模設(shè)置裝置，模Vn不限于根據(jù)要求的扭矩Tr和電角速度ω單值限定的那些。例如，可以根據(jù)要求的扭矩Tr、電角速度ω和電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的溫度單值地限定模 Vn0對(duì)于模設(shè)置裝置，模Vn不限于被設(shè)置為所要求的扭矩Tr的開環(huán)操作的量的那些。例如，最終的?？梢允侨缦履Ｔ撃Ｍㄟ^用于將d軸的實(shí)際電流id反饋控制到命令電流idr的受控變量的開環(huán)控制修改。即使在這樣的情況中，由于當(dāng)執(zhí)行方波控制時(shí)模設(shè)置為常數(shù)并且可能發(fā)生執(zhí)行相位S的可變操作以用于控制到要求的扭矩Tr的情形，因此此時(shí)也可以基于相位δ確定退磁的存在。另外，例如，如果開環(huán)控制應(yīng)用于通過最小電流最大扭矩控制實(shí)現(xiàn)要求的扭矩Tr， 則命令電流idr變成可以通過最小電流最大扭矩控制實(shí)現(xiàn)要求的扭矩Tr的電流。關(guān)于模設(shè)置裝置不限于以上內(nèi)容，參照以下部分〈關(guān)于相位控制裝置>?！搓P(guān)于相位控制裝置〉對(duì)于相位控制裝置，相位δ不限于被用作直接操作參數(shù)。例如，扭矩反饋控制的直接操作參數(shù)可以是q軸的命令電流，像日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平公布第2010-11600號(hào)中所公開的過調(diào)制控制器一樣。即使在這樣的情況下，由于設(shè)置為用于將q軸的命令電流反饋控制到實(shí)際電流的受控變量的d軸的命令電壓以及預(yù)先確定為d軸的命令電壓的模是單值限定的，因此相位 δ也通過扭矩反饋控制來控制。在上述構(gòu)成中，由于當(dāng)永磁體的磁通量減小時(shí)作為用于扭矩反饋控制的受控變量的q軸的命令電流減小，認(rèn)為用于將q軸的電流反饋控制為等于命令電流的d軸的命令電壓不同于在正常時(shí)間處的d軸的命令電壓，因此相位δ不同于正常相位區(qū)域中的相位δ?！搓P(guān)于區(qū)域設(shè)置裝置〉輸入?yún)?shù)不限于為要求的扭矩Tr和電角速度ω。例如，輸入?yún)?shù)可以是輸出電壓矢量的模Vn和電角速度ω ο即使在這種情況下，由于模Vn是由模設(shè)置裝置30根據(jù)要求的扭矩Tr和電角速度 ω單值設(shè)置的，因此認(rèn)為也可以高精度地設(shè)置正常區(qū)域。而且，例如，在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平公布第2010-11600號(hào)中所公開的當(dāng)在過調(diào)制控制時(shí)基于命令電壓的相位確定異常的存在時(shí)，期望將輸入?yún)?shù)設(shè)置為要求的扭矩Tr、輸出電壓矢量的模Vn和電角速度ω。另外，在如以上〈關(guān)于模設(shè)置裝置〉部分中所公開的根據(jù)要求的扭矩Tr、電角速度 ω和電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的溫度單值地設(shè)置模Vn時(shí)，要求的扭矩Tr和電角速度ω與模Vn之間的單值關(guān)系被打破。為此，雖然期望將輸入?yún)?shù)設(shè)置為要求的扭矩Tr、輸出電壓矢量的模Vn和電角速度ω，或者設(shè)置為要求的扭矩Tr、電角速度ω和溫度，但是也可以將輸入?yún)?shù)大致設(shè)置為要求的扭矩Tr和電角速度ω。<關(guān)于異常確定裝置>例如，在上述第一實(shí)施例中，可以提供如下處理根據(jù)是電力運(yùn)轉(zhuǎn)還是再生，確定使用從正常區(qū)域的提前角側(cè)還是滯后角側(cè)。然后，當(dāng)在電力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為從正常相位區(qū)域的提前角側(cè)以及在再生時(shí)為從正常相位區(qū)域的滯后角側(cè)時(shí)，確定的結(jié)果可以用作用于確定出現(xiàn)退磁的條件。類似地，在第二實(shí)施例中，可以提供如下處理根據(jù)是電力運(yùn)轉(zhuǎn)還是再生，確定使用到提前角側(cè)可操作范圍的邊界還是它變?yōu)榈綔蠼莻?cè)可操作范圍的邊界。然后，當(dāng)在電力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為從提前角側(cè)的邊界或者在再生時(shí)為滯后角側(cè)的邊界時(shí)， 確定的結(jié)果可以用作用于確定出現(xiàn)退磁的條件。但是，當(dāng)使用其中[Ld > Lq]作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)時(shí)，通過執(zhí)行相位的滯后角操作扭矩可以變大。在這樣的情形中，例如，當(dāng)在電力運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)處于相位對(duì)于正常相位區(qū)域的滯后角側(cè)并且在再生時(shí)處于從正常相位區(qū)域的提前角側(cè)時(shí)，確定的結(jié)果可以用作用于確定出現(xiàn)退磁的條件。另外，這樣的旋轉(zhuǎn)電機(jī)例如在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_平公布第2006-81338號(hào)中公開。<關(guān)于異常確定條件>對(duì)于異常確定條件，不限于如下條件狀態(tài)離開正常相位區(qū)域或者將常數(shù)設(shè)置為可允許范圍的邊界持續(xù)大于閾值時(shí)間(計(jì)數(shù)器C變得大于閾值Cth的條件)。例如，雖然積分控制器的輸出的變化量在要求的值以下，但是將相位在正常區(qū)域以外的量作為條件也是能夠接受的。另外，模Vn設(shè)置為常數(shù)的情況不限于如上所述的電動(dòng)發(fā)電機(jī)平穩(wěn)工作的情況，而是直接確定模Vn的變化量在要求的值以下作為條件也是能夠接受的。另外，不限于將模Vn設(shè)置為用于確定模Vn的變化量變得低于要求的值的裝置的直接輸入?yún)?shù)，設(shè)置為用于設(shè)立模Vn的參數(shù)(要求的扭矩Tr和電角速度ω)的輸入?yún)?shù)也是能夠接受的。S卩，如果變化量在預(yù)先設(shè)置的值以下，則認(rèn)為模Vn的變化量在要求的值以下。<關(guān)于用于異常確定的方法>可能發(fā)生在每個(gè)上述實(shí)施例中退磁僅暫時(shí)發(fā)生的情形?？梢酝ㄟ^累積的退磁的暫時(shí)確定判定真正出現(xiàn)退磁的確定。在這種情況下，當(dāng)相位δ確定為正常(步驟S14、S30 :否)而作出暫時(shí)確定的次數(shù)小于要求的值時(shí)，必須要做的僅是將暫時(shí)異常的日志進(jìn)行復(fù)位。另外，雖然當(dāng)作出暫時(shí)異常確定時(shí)可以將其通知用戶，但是可替選地，可以僅在明確判定異常確定的情況下通知用戶。<關(guān)于電壓施加電路>該電路不限于AC-DC雙向轉(zhuǎn)換器(逆變器IV)作為電壓施加電路。例如，它可以是連接至旋轉(zhuǎn)電機(jī)的每個(gè)端子的轉(zhuǎn)換器，如日本專利申請(qǐng)第 2008-30825中所公開的。
〈關(guān)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的扭矩檢測裝置〉旋轉(zhuǎn)電機(jī)的扭矩檢測裝置不限于檢測流經(jīng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電流作為輸入的扭矩檢測
>J-U ρ α裝直。例如，它可以是接觸電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的旋轉(zhuǎn)軸的裝置以及直接檢測扭矩的裝置?！搓P(guān)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)〉它不限于被用作作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的車用原動(dòng)機(jī)。例如，它可以是布置在助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)等?！雌渌挡幌抻谧鳛橹绷麟娫吹母唠妷弘姵?2連接到逆變器IV的輸入端子。例如，對(duì)高電壓電池12的電壓進(jìn)行升壓的轉(zhuǎn)換器CV可以設(shè)置在高電壓電池12和逆變器IV之間，并且可以用作直流電源。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器通過操作向配備有永磁體的所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)施加電壓的電壓施加電路將所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的扭矩反饋控制到要求的扭矩，包括模設(shè)置裝置，所述模設(shè)置裝置設(shè)置所述電壓施加電路的輸出電壓的矢量模；相位控制裝置，所述相位控制裝置控制所述電壓施加電路的所述輸出電壓的相位以使得所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的扭矩被反饋控制到所述要求的扭矩，以及異常確定裝置，所述異常確定裝置基于所述相位控制裝置控制的所述相位確定所述永磁體的磁通量是否發(fā)生異常。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器，還包括區(qū)域設(shè)置裝置，所述區(qū)域設(shè)置裝置使用所述輸出電壓的矢量模、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度以及所述要求的扭矩中的至少兩個(gè)參數(shù)作為輸入設(shè)置所述相位控制裝置控制的所述相位的正常區(qū)域，其中，基于所述相位控制裝置控制的所述相位相對(duì)于所述正常區(qū)域的偏離，所述異常確定裝置確定所述永磁體的磁通量發(fā)生異常。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器具有限制裝置，所述限制裝置使用所述相位控制裝置將所述相位限制在可允許范圍內(nèi)，其中，如果所述相位控制裝置控制的所述相位保持在所述可允許范圍的邊界值上，則所述異常確定裝置確定所述永磁體的磁通量已經(jīng)發(fā)生異常。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器，其中，如果所述模設(shè)置裝置設(shè)置的所述?；旧蠟槌?shù)，則所述異常確定裝置確定所述磁通量已經(jīng)發(fā)生異常。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中的任意一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器，其中，所述電壓施加電路為布置有開關(guān)元件的交流-直流雙向轉(zhuǎn)換器，所述開關(guān)元件將所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的端子交替連接至直流電源的正極和負(fù)極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制器。在模設(shè)置部30中，基于要求的扭矩Tr和電角速度ω設(shè)置逆變器IV的輸出電壓矢量的模。在相位設(shè)置部28中，相位δ被設(shè)置為受控變量，以用于執(zhí)行將估計(jì)的扭矩Te反饋控制到要求的扭矩Tr。在操作信號(hào)生成部38中，基于模設(shè)置部30設(shè)置的模Vn和相位設(shè)置部28設(shè)置的相位δ生成操作信號(hào)，并且將信號(hào)輸出至逆變器IV?；谙辔沪牡闹担_定電動(dòng)發(fā)電機(jī)10的永磁體的異常的存在。
文檔編號(hào)H02P21/12GK102594248SQ20121000365
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者辻浩也 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝