CN101362428A - 电动机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明中提供一种能够进一步提高加速性能的电动机的控制装置，解决的课题是：以往由于将开关用半导体元件的电流限制在稳定状态下的额定电流以下，所以产生的转矩也被限制，车辆的加速变得缓慢。所述电动机的控制装置包括将输入的转矩指令值或油门开度放大后输出的补偿单元，在油门被踩下时，进行控制，使得在根据半导体元件的温度上升的过渡特性而决定的规定时间内，在半导体元件中流过超过半导体元件的额定电流的电流。

Description

电动机的控制装置

技术领域

本发明涉及由电动机驱动的电动车辆中的电动机的控制装置。

背景技术

作为以往的电动车辆中的电动机的控制装置，例如记载于(日本)特开2003-9566号公报中。

【专利文献1】特开2003-9566号公报。

以往，基于稳定的动作而产生的转矩被限制。因此，在过渡状态下，存在车辆的加速变得缓慢，达到规定车速的时间变长的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在使用同一性能的逆变器或电动机时，能够进一步提高加速性能的电动机的控制装置。

为了达到上述目的，在本发明中构成为，在油门被踩下时，使得在根据对电动机的电流进行控制的半导体元件的温度上升的过渡特性而决定的规定时间内，在所述半导体元件中流过超过半导体元件的额定电流的电流。

通过如上述这样构成，在本发明中，能够流过比额定电流大的电流而不会破坏对电动机的电流进行控制的半导体元件，所以具有能够增加在急加速等过渡时产生的转矩并且提高加速性能的效果。

附图说明

图1是表示应用本发明的电动车辆中的电动机的控制装置的一个实施例的方框图。

图2是本发明的第一实施例的方框图。

图3是表示响应提高补偿器的一个实施例的方框图。

图4是表示响应提高补偿器的另一个实施例的方框图。

图5是表示在提供了阶梯(step)状的转矩指令值的情况下的电流响应和半导体元件的温度上升特性的特性图。

图6是表示转矩急增时的车辆的各驾驶变量的特性图。

图7是表示本发明的第二实施例的方框图。

图8是对图7的实施例和以往例子的效果进行比较来表示的特性图。

图9(a)、图9(b)是表示本发明的第三实施例的方框图。

图10是表示本发明的第四实施例的方框图。

图11是表示本发明的第五实施例的方框图。

图12是表示本发明的第六实施例的方框图。

图13是将扩大油门开度-转矩表的特性的一例与通常的油门开度-转矩表进行比较来表示的图。

图14是表示半导体元件的温度超过最大结(junction)温Tjmax的情况下的转矩响应和半导体元件的温度变化的特性图。

图15是表示本发明的第七实施例的方框图。

图16是表示图15的实施例中的动作特性图。

图17是图15的实施例中的运算的流程图。

图18是表示本发明的第八实施例的方框图。

图19是表示图18的实施例中的转矩响应和半导体元件的温度变化的特性图。

图20是图18的实施例中的运算流程图。

图21是表示本发明的第九实施例的方框图。

图22是表示前置补偿器27的内容的图。

图23(a)～图23(c)是表示前置补偿器的转矩增加时和减少时的特性的图。

图24是表示图21的实施例中的转矩响应和半导体元件的温度变化的图。

图25是表示本发明的第十实施例的方框图。

符号说明

1...接口电路         2...微型计算机

3...驱动电路         4...逆变器

5...电动机           6...直流电源

7...电容器           8...电流传感器

9...旋转传感器      10...油门开度-转矩表

11...响应提高补偿器                 12...减振控制逻辑

13...转矩-电流表                    14...电流控制逻辑

15...滤波器                         16...转矩校正表

17...滤波器                         18...限制器(limiter)

19...油门开度-补偿量函数表          20...车速-补偿量函数表

21...响应提高补偿器                 22...扩大油门开度-转矩表

23...响应提高补偿器                 24...限制器

25...滤波器                         26...初始值设定器

27...前置补偿器                     28...响应提高补偿器

29...前置补偿器                     30...转矩-损失变换器

31...响应提高补偿器                 32...损失-转矩变换器

具体实施方式

(第一实施例)

图1是表示应用本发明的电动车辆中的电动机的控制装置的一个实施例的方框图。

在图1中，1是接口电路，将车速V、油门开度θ、电动机的转子相位α、电动机的电流(三相交流的情况下为iu、iv、iw)等各种车辆变量的信号作为数字信号输入。2是微型计算机，根据上述各种车辆变量来生成用于控制电动机的PWM信号。驱动电路3根据上述PWM信号生成用于驱动逆变器4的驱动信号。逆变器4例如在各相由两个开关元件(例如IGBT等功率半导体元件)构成，开关元件根据上述驱动信号而开闭，从而在电动机5中流过所需的电流来进行驱动。此外，6是用于驱动电动机的直流电源(电池或燃料电池等)，7是用于吸收电压波动的电容器，8是用于检测电动机的各相电流的电流传感器，9是用于检测电动机的转子相位α的旋转传感器(分解器(resolver)或编码器等)。

在如上述这样的电动机的控制中，基本上根据油门开度θ和车速V来求转矩指令值，并控制在电动机5中流过的电流以产生与该转矩指令值对应的转矩。

以下，简略说明一般的三相交流电动机的电流控制。

电动机中流过的三相电流值中的二相iu、iv由电流传感器8得到。另外，由于三相交流中的三相电流值的合计为0，因此其它一相iw通过计算由iu和iv求出。电动机5的转子相位α[rad]由分解器或编码器等旋转传感器9得到。

首先，对电动机5的转子相位α(电角)进行微分来运算电动机5的转子角速度ω(电角)[rad/s]。另外，ω＝dθ/dt。

接着，通过参照表来由转矩指令值和电动机5的转子角速度ω以及直流电压值vdc(直流电源6的输出电压)求dp轴电流目标值id^*、iq^*。

接着，由三相电流值iu、iv、iw(iw通过计算求出)和电动机的转子相位α来运算dq轴电流值id、iq。

接着，由dp轴电流目标值id^*、iq^*和dq轴电流值id、iq的偏差运算dq轴电压指令值vd、vq。另外，有时也对该部分施加非干扰控制。

接着，由dq轴电压指令值vd、vq和电动机的转子相位α运算三相电压指令值vu、vv、vw。

接着，由上述三相电压指令值vu、vv、vw和直流电压vdc(直流电源6的电压)运算PWM信号(on duty)tu[％]、tv[％]、tw[％]。

通过如上述这样求出的PWM信号对逆变器4的开关元件进行开闭控制，从而能够以转矩指令值所指示的所需的转矩驱动电动机5。到此为止的控制为通常的电动机的电流控制。

本实施例中，在加速时，在规定时间的期间对上述转矩指令值进行调节从而增加电流。

图2是本发明的第一实施例的方框图，相当于图1的微型计算机2中的运算的一部分。

在图2中，油门开度-转矩表10基于油门开度θ和车速V来设定第一转矩指令值Tm^*。响应提高补偿器(补偿单元)11输入转矩指令值Tm^*，进行补偿运算(后面详细叙述)，并输出补偿后的第二转矩指令值Tm^*’。减振控制逻辑12(后面详细叙述)输入第二转矩指令值Tm^*’和转子角速度ω，并输出第三转矩指令值Tm^*”，该第三转矩指令值Tm^*”用于抑制扭振而不会牺牲驱动轴转矩(车辆前后加速度)的响应。另外，也可以省略减振控制逻辑12。

转矩-电流表13和电流控制逻辑(电流控制单元)14与所述一般的电动机的电流控制中说明的内容相同，控制电动机各相的电流，以使电动机的输出转矩与第三转矩指令值Tm^*”一致。

以下，说明上述响应提高补偿器11。

图3是表示响应提高补偿器的一个实施例的方框图。这里，由具有一次滞后特性和一次超前特性的滤波器15构成响应提高补偿器。滤波器15的特性为(τ₂s+1)/(τ₁s+1)，这里，通过设定为τ₂>τ₁，从而转矩指令值被过渡性地放大，稳定情况下收敛于补偿前的值(相位超前要素)。这里，τ₂是决定转矩指令值的上升沿的时间常数(一次超前要素的传递函数中的时间常数)，τ₁是决定转矩指令值的衰减特性的时间常数(一次滞后要素的传递函数中的时间常数)。换言之，补偿后的第二转矩指令值Tm^*’被临时放大，然后，收敛到补偿前的转矩指令值Tm^*。

在图1的逆变器4的半导体元件的温度上升特性能够通过一次滞后来近似的情况下，设其热时常数为τ_p，设半导体元件的稳定的额定电流为i_s(max)，设流过额定电流i_s的情况下的转矩为额定转矩Tm₀(max)。假定电流和转矩为比例关系，在将决定为小于所述半导体元件的破坏电流且在所述额定电流i_s以上的值的峰值电流设为i_p的情况下，通过将所述滤波器的时间常数τ₂、τ₁设为

i_p/i_s≤τ_p/τ₁，或者，τ₂≤τ_p，

从而可以在半导体元件中流过额定电流i_s以上的峰值电流i_p，并且控制使半导体元件的温度不超过耐热温度(最大结(junction)温Tjmax)。另外，电流放大率即峰值电流i_p/额定电流i_s对应于τ₂/τ₁。

在该情况下，在半导体元件中流过的电流在最大时为峰值电流，然后，以时间常数τ₁依次衰减而降低到额定电流i_s。这样，半导体元件中流过的电流为额定电流i_s以上的时间是规定时间(例如数秒程度)，该时间通过半导体元件的热时常数τ_p和滤波器的时间常数τ₂以及τ₁来设定，以使半导体元件的温度不超过耐热温度(最大结温度Tjmax)。

例如，在将要输出的最大转矩的峰值设为额定转矩Tm₀(max)的2倍的情况下，即如果假定电流和转矩为比例关系则设峰值电流i_p为额定电流i_s的2倍的情况下，在图3的滤波器17中，设定为

τ₁＝0.5×τ_p

τ₂＝2×τ₁(即，τ₂＝τ_p)。

图5表示如上述这样设定，并提供了阶梯状的转矩指令值的情况下的电流响应和半导体元件的温度上升特性。在图5中，A表示不补偿的情况的特性，B表示补偿了的情况的特性。

本例为

τ_p＝4sec

τ₁＝2sec

τ₂＝4sec

的情况。

尽管峰值电流流过稳定值的2倍，但温度的最大值与不补偿的情况相同，通过这样设定，可知在半导体元件的允许温度范围中能够过渡性地增大转矩。另外，在图5的电流的曲线图中，最初上升到峰值电流的B特性依次降低而降低到A特性为止的时间为规定时间。

但是，在实际的电动机中，如果电流增大，则由于磁饱和等影响，电流和转矩的关系成为非线性。例如，有时半导体元件中流过的电流I₀即使流过额定电流i_s(max)的2倍，也只能产生额定转矩Tm₀(max)的1.8倍的实际的峰值转矩。在这样的情况下，如果将最大峰值转矩设定成为额定转矩Tm₀(max)的2倍，则恐怕峰值电流超过额定电流i_s(max)的2倍，半导体元件的温度上升超过允许温度范围。

图4是表示响应提高补偿器的其它实施例的方框图，表示为了解决上述这样的问题而进行了改良的补偿器的结构。在图4中，16是基于电动机的电流-转矩特性而设定的转矩校正表，与图3相同地连接在滤波器15的后级。

例如在上述例子(电流＝2×I₀(max)，转矩＝1.8×Tm₀(max))的情况下，转矩校正表16被设定为具有一次滞后特性和一次超前特性的滤波器15通过后的第二转矩指令值Tm^*’成为Tm^*’≤1.8×Tm₀(max)。通过施加这样的校正，峰值电流不会超过额定电流i_s(max)的2倍。

当然，仅以图3的结构，也可以通过滤波器15的常数设定而具有与上述同样的效果。例如，在上述例子(电流＝2×i_s(max)，转矩＝1.8×Tm₀(max))的情况下，如果T_p＝4sec(秒)，则通过对于τ₁＝2sec而设定为τ₂≤3.6sec，从而能够将峰值电流抑制在i_s(max)的2倍以内，并且能够将半导体元件的温度保持在允许范围内。

如上述这样，在将以一次滞后对半导体元件的温度上升特性进行了近似的情况下的时间常数设为T_p，并将滤波器15的特性设为(τ₂s+1)/(τ₁s+1)的情况下，通过设定为

(峰值电流/额定电流)≤τ_p/τ₁，或者，τ₂≤τ₁，

从而，能够将半导体元件的温度保持在允许范围内。

这里，说明图2的减振控制逻辑12中的减振控制。

在电动机经由齿轮而直接连接到驱动轮的电动车辆中，如果急剧地提高电动机的转矩，则由于驱动转矩的传递系统的扭振而有时产生激烈的振颤振动。图6是表示转矩急增时(紧急踩下油门的状态)的车辆的各驾驶变量的特性图，如折线A所示，如果转矩指令值Tm^*急剧地上升，则车辆的前后加速度和转速如曲线A所示这样大幅度地振动，产生振颤振动。

为了防止由这样的扭振引起的振颤振动，一般基于第二转矩指令值Tm^*’(曲线B)进行控制，从而防止振颤振动，该第二转矩指令值Tm^*’是对由油门开度和车速决定的转矩指令值Tm^*施加速度限制(rate limit)或低通滤波处理后的值。但是，在该情况下，由于转矩指令值的上升沿滞后，所以能够防止振颤振动，但车辆的加速恶化。因此，本申请人在已经申请并被授予专利的先前发明((日本)特开2003-9566号公报：特许3508742号)中，提供了一种不使用速度限制或低通滤波器而能够抑制振颤振动，并且也能够防止加速性能的恶化的减振装置。在该先前发明中，具有检测电动机的转速数据的电动机转角传感器1、设定第一转矩目标值T^*的电动机转矩设定单元3、减振控制单元4、电动机转矩控制单元5。而且，减振控制单元4包括具有Gp(s)的传递特性的控制块13、求该控制块13的输出和电动机转速的偏差的减法器14、具有H(s)/Gp(s)的传递特性的控制块15。此时，H(s)的分母次数和分子次数的差分被设定为Gp(s)的分母次数和分子次数的差以上。通过这样的结构，即使在从停止状态、或者减速状态踩下了油门的情况下也能够可靠地得到减振效果。图2的减振控制逻辑12与上述特开2003-9566号公报(特许3508742号)中记载的减振装置同样。

(第二实施例)

通过采用以上说明的这样的结构，可以放大过渡的转矩而提高油门开启时的加速响应，但是如果过于提高过渡的转矩，则恐怕超过驱动轮的夹紧极限(grip limit)并诱发车轮转动。图7是解决了上述问题的图，是表示本发明的第二实施例的方框图。在图7中，在响应提高补偿器17的后级设有用于限制转矩的限制器18。另外，响应提高补偿器17的内容可以是图3或图4的任何一个。

在图7中，例如，在前轮驱动车中，将静态前轮载荷分配设为α，将车辆等效质量设为M，将轴距设为L，将重心高度设为H，将驱动轮的载荷半径设为r，将电动机-驱动轮之间的总传动比设为N，将驱动转矩传递系统的效率设为η，将重力加速度设为g，并将夹紧极限通过路面-轮胎之间的摩擦系数换算而设为μ＝1的情况下，电动机转矩指令值的上限值Tm(max)被导出为

Tm(max)＝α^*×M^*×g^*×r×(1/N)×(1/η)×[1/(1+H/L)]。

当然，也可以不是这样的开环的限制器，而是例如，检测驱动轮的车轮速和从动轮的车轮速从而通过两车轮速的差来检测驱动轮的滑动，通过牵引力控制这样的反馈控制来限制转矩。

图8是对图7的实施例(并用了特开2003-9566号公报的减振控制的情况)和以往例子(在图7中除去响应提高补偿器17和限制器18的结构)的效果进行比较表示的特性图。另外，使用图4的结构作为响应提高补偿器17。在图8中，A表示本实施例的特性，B表示以往例子的特性。

该特性例子表示在将过渡的峰值电流放大率(τ₂/τ₁)设定为2并且将过渡的峰值转矩放大率设为1.8的情况下，电动汽车从停止状态进行了全加速的情况下的加速性能。当然，在该设定中，不会有半导体元件的温度上升超过允许范围的情况。

从图8可知，通过采用本实施例，可以使前后加速度瞬间达到夹紧极限(约4.8m/s²)，0-100km/h的所需时间也缩减1.5秒。此外，由于并用特开2003-9566号公报的减振控制，因此即使过渡性地放大加速度也不会激发振颤振动。

(第三实施例)

图9是表示本发明的第三实施例的方框图。

在此前说明的实施例中，具有在加速时提高响应的效果，但在减速时也不产生同样的效果，在油门关闭时等，减速度过于增大，恐怕车辆动作使乘客向前摔倒。因此，如图9(a)所示，在响应提高补偿器17的后级设置限制器18，并且将补偿前的第一转矩指令值Tm^*和限制器18的输出相加后的值设为补偿后的第二转矩指令值Tm^*’，从而可以使得在转矩指令值Tm^*在增加方向的情况下，即，在油门开启时得到与图4同样的转矩放大效果，在Tm^*在减少方向时，即油门关闭时，补偿不起作用。

另外，图9(b)表示用作响应提高补偿器17的具有一次滞后特性和一次超前特性的滤波器(图3的15)和加法器组合的情况下的等效电路。如图9(b)所示，对一次滞后特性一次超前特性的滤波器(τ₂s+1)/(τ₁s+1)组合加法器并输出将滤波器的输入和输出相加后的值的电路如果将滤波器的特性设为(τ_2-1)s/(τ₁s+1)，则与图3的滤波器15的特性(τ₂s+1)/(τ₁s+1)相同。从而，图9(a)的电路具有与在图3的滤波器15后面连接限制器18的结构同等的特性，并且，仅在转矩指令值Tm^*在增加方向的情况下得到转矩放大效果。但是，图9中的分子(τ_2-1)s是将(τ₂-τ₁)s简略表示的结果。从而，如果准确表示图9(a)的响应提高补偿器17的内容，则成为

(τ₂-τ₁)s/(τ₁s+1)。

在以后的附图中也同样。

(第四实施例)

接着，图10是表示本发明的第四实施例的方框图。该实施例的结构为根据油门开度来调整补偿量。油门开度-补偿量函数表19是存储了油门开度和补偿量的关系的表，特性为油门开度越大则补偿量越大。通过该结构，可以使得越是踩下油门则补偿量越是增加。

例如，在油门开度小的时候减少放大量(或设为0)作为稳定的特性，在油门开度大的时候增加放大量从而提高加速性等，得到符合驾驶员意图的特性。

(第五实施例)

图11是表示本发明的第五实施例的方框图。该实施例的结构为根据车速来调整补偿量，车速-补偿量函数表20具有在中低速区域提高补偿量，在高速区域减小补偿量的特性。通过该结构，在中低速时提高放大量来增加干脆的感觉，在高速区域减少放大量(或设为0)，增加稳定感等，得到对应于状况的特性。当然，可以并用图10和图11的结构。

(第六实施例)

此前说明的实施例中，说明了根据油门开度θ首先决定转矩指令值Tm^*，然后通过转矩的尺度来施加补偿的结构，但通过油门开度本身的尺度来施加补偿也可以得到大致同样的效果。

图12是表示本发明的第六实施例的方框图，表示对上述油门开度施加补偿的结构。

在图12中，将输入了的油门开度θ提供给响应提高补偿器21，对油门开度θ本身进行补偿。作为响应提高补偿器21，可以应用图4、图9、图10和图11所示的补偿器。而且，将补偿后的油门开度θ’和输入了的车速v提供给放大油门开度-转矩表22，并在该时刻计算转矩指令值。在该情况下，由于油门开度成为补偿后的油门开度θ’，所以从放大油门开度-转矩表22输出的转矩指令值成为补偿后的第二转矩指令值Tm^*’。

另外，如果将油门开度θ设为全闭时0和全开时1，则补偿后的油门开度θ’超过1。从而，在放大油门开度-转矩表22中，与通常的油门开度-转矩表相比，油门开度θ的范围根据补偿量而进行了放大。图13是将放大油门开度-转矩表22的特性的一例与通常的油门开度-转矩表进行比较表示的图。

(第七实施例)

接着，说明本发明的第七实施例。

如前所述，考虑在油门关闭时等，减速度过于增大，恐怕车辆动作使乘客向前摔倒。通过采用如图9这样的结构，可以使得在转矩指令值Tm^*为增加方向时，即油门开启时，进行转矩补偿，在转矩指令值Tm^*为减少方向时，即油门关闭时，补偿不起作用。但是，在该方法中，半导体元件的温度根据状况而有可能超过最大结温Tjmax。以下说明该情况。

图14是表示半导体元件的温度超过最大结温Tjmax时的转矩响应和半导体元件的温度变化的特性图，从上面起分别表示第一转矩指令值Tm^*、第二转矩指令值Tm^*’、半导体元件的温度、限制前的转矩指令值(响应提高补偿器17的输出)。另外，在以下的说明中，假设转矩指令值Tm^*与电流I₀为比例关系，都通过转矩指令值进行说明。

在所述图9的结构中，在响应提高补偿器17的输出达到限制器18的限制值的情况下，第二转矩指令值Tm^*’与第一转矩指令值Tm^*一致。此时，假设半导体元件的温度下降特性能够通过与温度上升特性相同的一次滞后来近似，并假设温度时间常数为τ_p＝4sec，则半导体元件的温度以图14的区间A这样的特性变化。换言之，如图14的区间A所示，半导体元件的温度从第一转矩指令值Tm^*成为0(第二转矩指令值Tm^*’也是0)的时刻起以温度时间常数τ_p下降。

另一方面，图9的响应提高补偿器17的输出T(限制前的转矩指令值)在第一转矩指令值Tm^*为0的时刻骤减，然后上升，但由于该上升的时间常数τ₁小于半导体元件的温度时间常数τ_p，所以比半导体元件的温度变化更快速上升。在该状态下，转矩指令值Tm^*再次为增加方向并进行补偿时，由于额外地进行补偿，所以半导体元件的温度超过最大结温Tjmax。换言之，如果在半导体元件的温度在下降中途还较高的期间，再次在增加方向上补偿转矩指令值而成为大的值，则恐怕半导体元件的温度超过额定温度。

图15是表示本发明的第七实施例的方框图，表示解决上述问题并在将转矩或电流的补偿仅限定在正侧时不会完全超过最大结温Tjmax的结构。

在图15中，响应提高补偿器23与所述图9的响应提高补偿器17同样，但不同之处在于，将时间常数设为可变，以使在限制时其输出以与半导体元件的温度变化相同的时间常数来变化。换言之，在响应提高补偿器23的输出达到了限制器24的限制值的情况下，通过将响应提高补偿器23的时间常数设为与半导体元件的温度下降特性的时间常数相同，从而可以使限制前的转矩指令值T的变化速度缓慢，从而使得在转矩指令值Tm^*再次成为增加方向时，限制前的转矩指令值T的最大值不过于增大。

图16是表示上述状态的特性图，从上面起分别表示第一转矩指令值Tm^*、第二转矩指令值Tm^*’、半导体元件的温度、限制前的转矩指令值(响应提高补偿器23的输出)。在图16中，在图9的结构中，响应提高补偿器17的输出(限制前的转矩指令值T)如粗线X所示地变化，但在图15的结构中，如细线Y这样变化。换言之，由于响应提高补偿器23的输出以与半导体元件的温度变化的时间常数相同的时间常数缓慢地上升，所以转矩指令值Tm^*再次成为增加方向时，转矩指令值不会过于增大。

图17是进行上述控制的情况下的运算的流程图。如图17所示，判断是否对限制器施加了响应提高补偿器23的输出(达到了限制器24的限制值)，在对限制器施加了的情况下，使响应提高补偿器23的时间常数与半导体元件的温度下降特性相同。

(第八实施例)

接着，图18是表示本发明的第八实施例的方框图，表示在将转矩或电流的补偿仅限定在正侧时不会完全超过最大结温Tjmax的其它结构。

在图18中，滤波器25是对限制后的转矩指令值Tm^*’实施与半导体元件的温度特性模型相当的滤波处理的滤波器，这里，使用时间常数T_pc＝4sec的一次滞后滤波器。此外，初始值设定器26将滤波器25的输出Tm^*’flt和转矩指令值Tm^*的差分设定为转矩指令值Tm^*再次成为增加方向时响应提高补偿器23的初始值(补偿时的初始值)。

在图18中，将对通过限制器24后的转矩指令值Tm^*’实施了与半导体元件的温度特性模型相当的滤波处理后的输出Tm^*’flt和转矩指令值Tm^*的差分，作为转矩指令值Tm^*再次成为增加方向时响应提高补偿器23的初始值来使用，从而可以使响应提高补偿器23的初始值与半导体元件的温度一致，所以转矩指令值Tm^*再次成为增加方向时，转矩指令值不会变得过大，从而半导体元件的温度不会超过最大结温Tjmax。

图19是表示图18中的转矩响应和半导体元件的温度变化的特性图，通过与图9的结构的比较来表示。在图19中，从上面起分别表示第一转矩指令值Tm^*、第二转矩指令值Tm^*’、半导体元件的温度、限制前的转矩指令值(响应提高补偿器23的输出)。

在图9的结构中，响应提高补偿器17的输出(限制前的转矩指令值T)如粗线X所示地变化，但在图18的结构中，如细线Y这样变化。换言之，由于转矩指令值Tm^*再次成为增加方向时的响应提高补偿器23的初始值根据半导体元件的温度特性被设定，成为低的值，所以转矩指令值不会过于增大。

图20是进行上述控制时的运算的流程图。如图20所示，判断转矩指令值Tm^*是否为增加方向，在增加方向的情况下，将Tm^*’flt和Tm^*的差分作为响应提高补偿器23的初始值使用。

(第九实施例)

图21是表示本发明的第九实施例的方框图，表示在将转矩或电流的补偿仅限定在正侧时不会完全超过最大结温Tjmax的其它结构。

如图9这样，由于使用限制器而产生上述问题点。因此，在本实施例中，不使用限制器，取而代之，在响应提高补偿器23附近设置新的前置补偿器(滤波器)27，以使第二转矩指令值Tm^*’仅在第一转矩指令值Tm^*增加侧被补偿。

在前置补偿器27中，使第一转矩指令值Tm^*变化为前置补偿后的第四转矩指令值

并传送给响应提高补偿器23。

图22是表示前置补偿器27的内容的图。

如图22所示，在前置补偿器27中，在转矩的增加方向(油门开度向打开方向变化)，第四转矩指令值

＝第一转矩指令值Tm^*，但在转矩减少方向(油门开度向关闭方向变化)，

其中，“ΔT＝第二转矩指令值Tm^*’-第一转矩指令值Tm^*”

图23是表示上述前置补偿器中的转矩增加时和减少时的动作特性的图。

在图23中，如果将响应提高补偿器28的结构用(a)表示，则转矩增加时的前置补偿器29的特性如(b)所示，与放大度1的电路相等。换言之，将输入了的第一转矩指令值Tm^*原样输出并传送到响应提高补偿器28。从而，在转矩增加时，以响应提高补偿器28的特性增加补偿输入了的第一转矩指令值Tm^*，并作为第二转矩指令值Tm^*’输出。

另一方面，在转矩减少时，前置补偿器29的特性如(c)所示，成为使响应提高补偿器28的特性相反(分子和分母相反)的特性。因此，加上前置补偿器29和响应提高补偿器28的整体特性与放大度1的电路相等，将输入了的第一转矩指令值Tm^*原样作为第二转矩指令值Tm^*’输出。换言之，成为响应提高补偿器28的补偿完全无效的状态。

图24是表示上述控制引起的转矩响应和半导体元件的温度变化的图，从上面起分别表示第一转矩指令值Tm^*、第二转矩指令值Tm^*’、半导体元件的温度、第四转矩指令值

(前置补偿器27的输出)。

如图24所示，第四转矩指令值

如粗线X这样，补偿后的转矩指令值成为如细线Y所示这样，所以第二转矩指令值Tm^*’仅在第一转矩指令值Tm^*增加侧被补偿。

(第十实施例)

图25是表示本发明的第十实施例的方框图，表示代替转矩而根据半导体元件的损失来进行控制的方法。

在图25中，转矩-损失变换器30是根据转矩指令值(电流)和直流电压或电动机转速等的值而预先通过实验等而得到的转矩和损失(半导体元件中的损失)的变换图，将输入了的转矩指令值变换为损失。

响应提高补偿器31具有与此前说明的各种响应提高补偿器同样的内容，但不同之处仅在于使用损失进行控制这一点。

损失-转矩变换器32进行与上述转矩-损失变换器30相反的变换，将响应提高补偿器31输出的补偿后的损失值变换为转矩指令值后输出。

这样，将转矩或电流置换为半导体元件的损失来进行控制也得到同样的效果。另外，也可以仅将此前说明的实施例中的转矩指令值(电流)置换为半导体元件的损失。

Claims (13)

1.一种电动机的控制装置，在由电动机驱动车辆的电动车辆中，根据转矩指令值或油门开度来控制所述电动机的产生转矩，在稳定时以半导体元件的额定电流以下来驱动电动机，所述转矩指令值由至少包含油门开度的车辆变量而求出，其特征在于，

在油门被踩下时，进行控制，使得在根据对所述电动机的电流进行控制的半导体元件的温度上升的过渡特性而决定的规定时间内，在所述半导体元件中流过超过所述半导体元件的额定电流的电流。

2.如权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，根据所述半导体元件的热时常数来设定所述规定时间。

3.如权利要求1或权利要求2所述的电动机的控制装置，其特征在于，包括响应提高补偿部件，在所述半导体元件中流过超过所述半导体元件的额定电流的电流，从而对所述电动机的转矩进行补偿，

该响应提高补偿部件在转矩指令值或油门开度变化时，将所述转矩指令值或油门开度增大输出。

4.如权利要求3所述的电动机的控制装置，其特征在于，所述响应提高补偿部件包括具有相位超前元件的滤波器，对所述滤波器输入转矩指令值或油门开度，并根据该滤波器的输出来控制电动机的电流。

5.如权利要求4所述的电动机的控制装置，其特征在于，所述滤波器的一次超前元件的传递函数中的时间常数，设定为通过一次滞后对所述半导体元件的温度上升特性进行了近似的情况下的时间常数以下。

6.如权利要求4所述的电动机的控制装置，其特征在于，所述滤波器的一次滞后元件的传递函数中的时间常数，设定为峰值电流和所述额定电流之比与通过一次滞后对所述半导体元件的温度上升特性进行了近似的情况下的时间常数之积以下，所述峰值电流被决定为小于破坏所述半导体元件的电流并且在所述额定电流以上的值。

7.如权利要求3所述的电动机的控制装置，其特征在于，所述响应提高补偿部件的补偿功能仅在所述转矩指令值或所述油门开度的增加方向上起作用。

8.如权利要求7所述的电动机的控制装置，其特征在于，在所述响应提高补偿部件的前级设置前置补偿器，以便限制使所述补偿功能仅在转矩指令值或油门开度的增加方向上工作。

9.如权利要求7所述的电动机的控制装置，其特征在于，所述响应提高补偿部件包括具有超前元件的滤波器，所述滤波器的时间常数切换为在所述转矩指令值或油门开度的增加时和减少时不同的值。

10.如权利要求7所述的电动机的控制装置，其特征在于，所述响应提高补偿部件包括具有超前元件的滤波器，对所述滤波器的输出实施与所述半导体元件的温度上升模型相当的滤波处理，

将该结果从输入了的转矩指令值或油门开度中减去，

在转矩指令值或油门开度增加时，将该减去后的结果的值作为所述滤波器的初始值使用。

11.如权利要求3所述的电动机的控制装置，其特征在于，将所述转矩指令值或油门开度增大输出时的特性设为油门开度和车速的至少一个的函数。

12.如权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，包括将所述转矩指令值或油门开度变换为所述半导体元件的损失的变换部件，并且根据所述损失来进行控制。

13.一种电动机的控制方法，在由电动机驱动车辆的电动车辆中，根据转矩指令值或油门开度来控制所述电动机的产生转矩，在稳定时以半导体元件的额定电流以下来驱动电动机，所述转矩指令值由至少包含油门开度的车辆变量而求出，其特征在于，

在油门被踩下时，进行控制，使得在根据对所述电动机的电流进行控制的半导体元件的温度上升的过渡特性而决定的规定时间内，在所述半导体元件中流过超过所述半导体元件的额定电流的电流。

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