CN103715955A - 用于交流电机的控制设备 - Google Patents

Abstract

一种用于三相交流电机（2）的控制设备（10）。该控制设备包括：用于驱动电机的逆变器（12）；用于感测电机中的电流的电流传感器（16,17,18）；以及具有用于操作每个相的电压命令的反馈控制操作部件（23）并且基于电压命令切换逆变器的控制装置（151,152,153,154）。当三相的电流感测值的和的绝对值大于阈值时，控制装置：执行暂时的电流传感器系统异常判定；生成变化可视状态，在该状态中延迟或停止反馈控制相对于由异常导致的电流感测值的变化的响应；并且执行用于识别其中电流偏差的绝对值大于阈值的相上的电流传感器的相识别处理。

Description

用于交流电机的控制设备

技术领域

本公开内容涉及一种用于交流（AC）电机的控制设备，该控制设备包括用于感测相电流的电流传感器并且基于感测电流值来控制要通过交流电机的电流。

背景技术

近年来，根据更低燃料消耗和更少废气排放的社会需求，电动汽车和混合动力汽车引起了关注，其中，电动汽车和混合动力汽车中的每种汽车都安装有AC（交流）电机作为车辆的电源，引起了关注。例如，在一些混合动力汽车中，由二次电池等制成的DC电源和AC电机经由由逆变器等构造的电力变换设备彼此连接，并且通过逆变器将DC电源的DC（直流）电压通过逆变器被变换成AC电压，从而驱动AC电机。

在安装在像这样的混合动力汽车或电动汽车中的AC电机的控制设备中，已知存在基于由电流传感器感测到的三相的电流感测值来执行反馈控制的控制设备。例如，将通过对三相的电流感测值进行dq变换所获得的d轴电流和q轴电流反馈至电流命令。

在此，已知存在下面的技术（例如，专利文献1）：为三相AC电机的每个相提供一个电流传感器；根据基尔霍夫定律，待将提供至AC电机的三相的电流的和为零；所以在三相的电流感测值的和不为零的情况下，可以判定电流传感器中的任一个异常。

将参照图3A、图3B和图3C对通过监控三相的感测值的和来判定电流传感器中的任一个是否异常的技术进行描述。

在图3A中示出的正常控制时，U相电流iu、V相电流iv和W相电流iw的和总是为零，如基于基尔霍夫定律的等式（1）所示。

iu+iv+iw=0      （1）

在此，例如，如图3B所示，假定产生V相电流变成ivs（ivs从iv向正侧偏移误差Δis）的异常。在下文中，该异常被称为“偏移异常”。当发生偏移异常时，三相的电流感测值的和（在下文中根据需要称为“三相和”）如由公式（2.1）所示变为Δis，由此发现至少一个电流传感器异常，也就是说，出现“电流传感器系统的异常”。

iu+ivs+iw=(iu+iv+iw)+Δis=Δis      （2.1）

此外，即使当导致电流幅值变化的增益误差以及由偏移异常导致的偏移误差发生时，三相和也不变为零，从而使得可以检测到电流传感器的异常。

然而，如由下面的公式（2.2）至（2.4）所示，在假定在V相中出现偏移异常的情况下的检测结果（公式（2.3））和在其中假定在U相或W相中出现偏移异常的情况下的检测结果（公式（2.2）、（2.4））彼此完全相同，因此不可以彼此区分。换言之，即使当在相中的任一相中出现误差Δis时，三相和也相似地变为Δis，这因此使得不可以识别电流传感器异常的相。

（iu+Δis）+iv+iw=Δis      （2.2）

iu+（iv+Δis）+iw=Δis      （2.3）

iu+iv+（iw+Δis）=Δis      （2.4）

接下来，将对识别其中电流传感器异常的相的必要性进行描述。

首先，从故障检修的观点来看，必须精确地找到异常点。在使用可以被单独替换的电流传感器的情况下，可以选择性地替换仅产生异常的电流传感器。

其次，在仅仅一个电流传感器异常的情况下，通过利用由使用两个正常电流传感器驱动电机的技术，可以在特定条件下暂时继续AC电机的驱动。

这样，非常需要识别出电流传感器异常的相。然而，如上面所描述的，不可以通过使用三相和的判定来识别电流传感器异常的相。

[专利文献1]日本未审查专利申请公开No.Hei-6-253585

发明内容

本公开内容的目的是提供一种能够识别传感器中产生异常的相的AC电机的控制设备。

根据本公开内容的一个方面，三相交流电机的控制设备包括：具有用于驱动三相交流电机的多个开关元件的逆变器；多个电流传感器，多个电流传感器中的每个感测通过交流电机的三相中的相应相的电流；以及控制装置，该控制装置具有用于操作每个相的电压命令以使由相应电流传感器感测的电流感测值与相应相的电流命令值之间的偏差收敛于零的反馈控制操作部件，并且基于每个相的电压命令接通或断开每个开关元件以便控制通过交流电机的相应的相的电流。当三相电流感测值的和的绝对值大于预定的三相和阈值，该控制装置：执行暂时的电流传感器系统异常确定，这表示在电流传感器中的至少一个中引起异常的可能性；生成变化可视状态，在该状态下反馈控制对于电流传感器中的至少一个中的由异常的出现而导致的电流传感值的变化的响应被延迟，或在该状态下反馈控制的响应被停止；以及在该变化可视状态下执行相识别处理，相识别处理用于识别该电流传感器中的、与电流偏差的绝对值大于预定的偏差阈值的相对应的至少一个电流传感器，该电流偏差是基于电流基准值与该相的电流感测值之间的差而被确定的。

在上面的控制设备中，可以通过生成变化可视状态查看偏移误差，在变化可视状态中反馈控制的响应被延迟或停止。设备执行将变化可视状态中的电流感测值与每个相的偏差阈值比较的相识别处理，因此能够识别在电流传感器中产生异常的相。

附图说明

根据参照附图所作出的下面的详细描述，本公开内容的上述目的和其他目的、功能和优点将变得更加明显。在附图中：

图1是示出了根据本公开内容的第一实施方式至第四实施方式中的每个实施方式的AC电机的控制设备被应用的电动机驱动系统的构造的图；

图2是根据本公开内容的第一实施方式至第四实施方式中的每个的AC电机的控制设备的总构造图；

图3A、图3B、图3C是示出了其中一个相的电流传感器在反馈控制中发生异常偏移的状态的示意性图；

图4是示出了根据本公开内容的第一实施方式的AC电机的控制设备的控制部件的构造的框图；

图5是示出了图4中所示的控制部件的电流估计部分的构造的框图；

图6是根据本公开内容的第一实施方式的整个电流反馈控制的流程图的前半部分；

图7是根据本公开内容的第一实施方式的整个电流反馈控制的流程图的后半部分；

图8是根据本公开内容的第一实施方式的整个相识别处理的流程图的前半部分；

图9是根据本公开内容的第一实施方式的整个相识别处理的流程图的后半部分；

图10是示出了分配因子与转数之间的关系的图，分配系数是W相（监视器相）中发生的偏移误差被分配给U相和V相（它们为控制相）中的电流偏差的系数；

图11A、图11B、图11C是示出了当每个相中发生偏移误差时校正之前和之后的电流偏差的示意图；

图12是示出了根据本公开内容的第二实施方式的AC电机的控制设备的控制部件的构造的框图；

图13是当W相的电流传感器被确定为在图12中示出的控制部件中异常时的框图；

图14是根据本公开内容的第二实施方式的相识别处理的流程图的后半部分；

图15是根据本公开内容的第三实施方式的AC电机的控制设备的控制部件的构造的框图；

图16是根据本公开内容的第三实施方式的相识别处理的流程图的前半部分；

图17是根据本公开内容的第三实施方式的相识别处理的流程图的后半部分；

图18是示出了根据本公开内容的第四实施方式的AC电机的控制设备的控制部件的构造的框图；

图19是根据本公开内容的第四实施方式的整个电流反馈控制的流程图的后半部分；以及

图20是根据本公开内容的第四实施方式的相识别处理的流程图的前半部分。

具体实施方式

在下文中，将基于附图对根据本公开内容的AC电机的控制设备的实施方式进行描述。

首先，将参照图1和图2对多个实施方式所共有的结构进行描述。根据本实施方式的电动机控制设备10作为“AC电机的控制设备”被应用于用来驱动混合动力汽车的电动机驱动系统。

[AC电机的控制设备的结构]

如图1所示，电动机驱动系统1包括AC电机2、DC电源8和电动机控制设备10。

AC电机2是例如用于生成用于驱动电动车辆的驱动轮6的转矩的电动机。本实施方式的AC电机2是三相永磁式同步电机。

假定电动车辆包括由电能驱动驱动轮6的车辆，如混合动力汽车、电动汽车以及燃料电池供电的车辆。本实施方式的电动车辆是安装有发动机3的混合动力车辆，并且AC电机2是所谓的电动发电机（在附图中由“MG”指定），该电动发电机具有如生成用于驱动驱动轮6的转矩的电动机的功能以及如由发动机3驱动从而生成电力的发电机的功能。

AC电机2经由齿轮4耦接至轮轴5。以这种方式，AC电机2的驱动力经由齿轮4旋转轮轴5从而驱动驱动轮6。

DC电源8是可以充电和放电的电存储设备，例如，二次电池（如镍金属氢化物电池或锂离子电池）以及双电层电容器。DC电源8连接至电动机控制设备10的逆变器12（参见图2），也就是说，DC电源8被构造成向AC电机2提供电力并且由AC电机2经由逆变器12供给电力。

车辆控制电路9由微型计算机等构成并且设置有CPU、ROM、I/O以及用于连接这些结构的总线，所有这些都没有在附图中示出。车辆控制电路9通过由CPU执行先前存储的程序来执行的软件处理以及通过由专用电子电路来执行的硬件处理来控制整个电动车辆。

车辆控制电路9被构造成能够从多种传感器和开关获得信号（如来自加速器传感器的加速信号、来自制动开关的制动信号、及来自换档开关的换档信号），所有这些信号都没有在附图中示出。车辆控制电路9基于所获得的信号来检测车辆的驱动状态并且向电动机控制设备10输出响应于驱动状态的转矩命令值trq*。此外，车辆控制电路9向发动机控制电路（图中未示出）输出命令信号以控制发动机3的驱动。

如图2所示，电动机控制设备10设置有逆变器12、电流传感器16、电流传感器17、电流传感器18和作为“控制装置”的控制部件15。

逆变器12具有被输入到其中的升压电压，该升压电压由升压转换器（附图中未示出）提升。逆变器12具有以桥接模式连接的六个开关元件（附图中未示出）。关于开关元件，例如IGBT（绝缘栅双极晶体管）、MOS（金属氧化物半导体）晶体管和双极型晶体管可以用作开关元件。

通常，在逆变器12由正弦波控制模式或过调制控制模式驱动的情况下，基于PWM信号将开关元件接通/断开，由此AC电机2具有施加在其上的三相AC电压vu、vv、vw，因此控制AC电机2的驱动。可替代地，在逆变器12由方波控制模式驱动的情况下，由电压相命令来对相进行控制。

关于电流传感器16、电流传感器17、电流传感器18，为三相U相、V相及W相的电力线（该电力线从逆变器12连接至AC电机2）中的每根电力线设置一个电流传感器，并且电流传感器检测每个相电流。对本公开内容作出假定：电流传感器被构造成为这种“三相中的每个相的一个通道”。

作为参考，为三相中的两相中的每个设置电流传感器的结构被称为“两相中的每相的一个通道”，而为三相中的每相设置两个电流传感器的结构被称为“三相中的每相的两个通道”

顺便提及，根据基尔霍夫定律，三相的电流的和始终为零。因此，当已知三相中的两相的电流值时，可以计算出剩余的一相的电流值。因此，可以基于至少两相的电流感测值进行电流反馈控制中dq变换等的计算。以这种方式，其中基于相电流值执行控制的相被称为“控制相”。

此外，通过检测除了控制相之外的一相的电流感测值，可以监视三相的电流值的和是否为零并且判定电流传感器系统是否异常。除了控制相之外的一相被称为“监视相”。在下面将描述的第一实施方式、第二实施方式和第四实施方式中，基于监视相的电流感测值计算用于计算电流偏差的每个相的电流估计值。

在下面将要描述的第一实施方式至第四实施方式中，基本上，假定控制相是U相和V相并且监视相是W相。在此，在其他实施方式中，U相或V相可以是控制相。

旋转角传感器14被设置在AC电机2的转子（附图中未示出）附近，感测电动角θe并且向控制部件15输出电动角θe。另外，基于由旋转角传感器14所感测的电动角θe来计算AC电机2的转数N。本实施方式的旋转角传感器14是旋转变压器，但是可以在其他实施方式中使用其他类型的传感器，如旋转编码器。

控制部件15由微型计算机等构成并且包括CPU、ROM、I/O和用于连接这些部件的总线（附图中未示出）。控制部件15通过由CPU通过执行先前存储的程序来执行的软件处理或通过由专用电子电路执行的硬件处理来控制AC电机2的操作。在下文中将在每个实施方式中更详细地描述控制部件15。

根据基于由旋转角传感器14所感测的电动角θe的AC电机2的转数N和来自车辆控制电路9的转矩命令值trq*，电动机控制设备10驱动作为电动机的AC电机2以执行供电操作从而耗电，或驱动作为发电机的AC电机2以执行再生操作从而发电。具体地，根据转数N以及命令值trq*为正还是为负，电动机控制设备10将AC电机2的操作切换成以下四种模式：

<1.正常旋转供电操作>当转数N为正并且转矩命令值trq*为正时，AC电机2耗电；

<2.正常旋转再生操作>当转数N为正的并且转矩命令值trq*为负时，AC电机2发电；

<3.反向旋转供电操作>当转数N为负并且转矩命令值trq*为负时，AC电机2耗电；

<4.反向旋转再生操作>当转数N为负并且转矩命令值trq*为正时，AC电机2发电。

在转数N>0（正常旋转）并且转矩命令值trq*>0，或转数N<0（反向旋转）并且转矩命令值trq*<0的情况下，逆变器12通过开关元件的开关操作将DC电源8供应的DC电力变换为AC电力，从而以这种方式驱动AC电机2以输出转矩（执行供电操作）。

另一方面，在转数N>0（正常旋转）并且转矩命令值trq*<0，或转数N<0（反向旋转）并且转矩命令值trq*>0的情况下，逆变器12通过开关元件的开关操作将由AC电机2生成的AC电力变换为DC电力，从而向DC电源8供应DC电力，由此AC电机2执行再生操作。

[控制部件的结构和操作/工作效果]

在下文中，将关于第一实施方式至第四实施方式中的每个实施方式描述控制部件15的结构和操作/工作效果。表示实施方式的编号的数字“1”到“4”附加在“控制部件15”的附图标记的结尾。

（第一实施方式）

将参照图4和图5对第一实施方式的控制部件151进行描述。

电流命令映射（MAP）21基于从车辆控制电路9中所获得的转矩命令值trq*计算AC电机2的旋转坐标系统（dq坐标系统）中的d轴电流命令id*和q轴电流命令iq*。在下文中，“d轴电流和q轴电流”被称为“dq电流”。

在本实施方式中，参照先前存储的映射（MAP）计算dq电流命令id*、iq*，但也可以通过使用其他实施方式中的数学公式等计算dq电流命令id*、iq*。

三相→dq变换部件22基于从旋转角传感器14中所获得的电动角θe将控制相的电流感测值iu_sns、iv_sns变换成dq电流id、iq。

在此，将对基于两相的电流感测值的三相→dq变换进行描述。首先，将由下面的公式（3）示出dq变换的通用公式。

[数学公式1]

根据基尔霍夫定律（参见公式（1）），将iw=﹣iu－iv带入公式（3）中获得下面的公式（4）。

[数学公式2]

dq电流PI控制部件23对应于“反馈控制操作部件”。dq电流PI控制部件23通过PI操作以如下方式计算dq电压命令vd*、vq*:该方式使得d轴电流命令id*和d轴电流id_lpf之间的偏差以及q轴电流命令iq*与q轴电流iq_lpf之间的偏差两者收敛于零，其中，d轴电流id_lpf和q轴电流iq_lpf是经由三相→dq变换部件22和LPF处理部件31反馈的电流。dq电压命令vd*、vq*经由LPF处理部件32被输入至dq→三相变换部件24。在此，“LPF”表示低通滤波器。

dq→三相变换部件24基于从旋转角传感器14中所获得的电动角θe将dq电压命令vd*、vq*变换成三相电压命令（U相电压命令vu*、V相电压命令vv*和W相电压命令vw*）。逆变器12的开关元件由基于三相电压命令vu*、vv*、vw*所生成的PWM信号接通/断开。

由逆变器12生成三相AC电压vu、vv、vw。

当三相AC电压vu、vv、vw被施加在AC电机2上时，以如下方式控制AC电机2的驱动：输出响应于转矩命令值trq*的转矩。

至此所描述的结构，除了LPF处理部件31、32之外的结构对应于传统的电流反馈控制的结构。在该传统的结构中，提出了上面所描述的问题作为本公开内容所要解决的问题。将参照图3A、图3B和图3C再次对这个问题进行描述。

在如图3A所示的正常控制时，根据基尔霍夫定律，三相的电流传感器16、电流传感器17、电流传感器18的电流感测值的和变为下面的公式（1’）。

iu_sns+iv_sns+iw_sns=0      （1’）

另一方面，如图3B所示，在例如在V相的电流感测值iv_sns中引起误差Δis的情况下，三相的电流感测值的和变为下面的公式（2’）。

iu_sns+iv_sns+iw_sns=　is      （2’）

在此，在误差Δis的绝对值大于异常阈值的情况下，检测到任一相的电流传感器异常，但是不可以识别引起三相和的检测值Δis的电流传感器的相。

于是，可以考虑以下面的方式判定每个相的异常：基于监视相W相的电流感测值计算三相的电流估计值；以该方式所计算的电流估计值成为电流基准值并且将该电流基准值与每个相的电流感测值进行比较，从而计算这两个值之间的偏差；以及根据偏差判定每个相的异常。

此时，当在V相中产生误差时，由三相→dq变换部件22基于控制相U相和V相的电流感测值iu_sns、iv_sns dq所计算的dq电流值id、iq以一次频率（电气一次）的电流频率变化。

然后，在高速电流反馈控制中，dq电流PI控制部件23以抑制dq电流id、iq中的电气一次变化的方式执行PI控制，并且输出电压命令vd*、vq*。也就是说，如图3C所示，执行使电流对应于命令的控制。因此，明显的电气一次变化消失。

当电气一次变化消失并且根据感测电流值计算的dq电流id、iq被控制为对应于电压命令vd*、vq*时，以与关于三相的电流命令值一致的方式，由V相中产生的误差偏移的电流被控制成不具有偏移的电流波形，。

此外，对于下面将描述的“三相偏差计算部件26”，作为上面所描述的控制的结果，V相的电流感测值看起来明显异常，但该控制影响监视相W相，从而使W相的电流感测值偏移。此时，事实上，W相的电流传感器18不异常。然而，明显地，不可能将这种情况与由W相的电流传感器的异常在电流感测值引起的误差的情况区分开。此外，同样在U相中发生异常的情况下，在W相的电流感测值中类似地产生误差。

因此，即使各个相的电流感测值与电流估计值之间的偏差通过使用基于监视相W相的电流感测值计算的电流估计值来计算，也不可以判定V相的电流传感器异常。

因此，本实施方式中的LPF处理部件31、32以下面的方式操作：当LPF处理部件31、32接收来自下面将描述的电流传感器异常判定部件29的时间常数命令时，LPF处理部件31、32使得输出响应相对于输入变量变化的延迟时间比正常控制更长。LPF处理部件31对于dq电流id、iq的变化将输入到dq电流PI控制部件32的反馈延迟。LPF处理部件32对于由dq电流PI控制部件23计算的dq电压命令vd*、vq*的变化将输入到dq→三相变换部件24的反馈延迟。此时，LPF处理部件31、32的时间常数τ1、τ2被设置为例如不小于电气一次时间常数的两倍。

以这种方式，反馈控制的响应被延迟，从而产生“变化可视状态”。因此，可以检测到在通常操作时在高速反馈控制中不能检测到的各个相的电流感测值iu_sns、iv_sns、iw_sns的变化。

另外，本实施方式的控制部件151特征在于：包括电流估计值计算部件26、三相偏差计算部件27、三相偏差校正部件28和电流传感器异常判定部件29，电流传感器异常判定部件29为用于检测各个相的电流感测值iu_sns、iv_sns、iw_sns的变化以及用于识别其中发生异常的电流传感器的相的结构。

当三相的电流感测值iu_sns、iv_sns、iw_sns的和的绝对值大于三相和阈值时，首先，电流传感器异常判定部件29暂时判定传感器系统异常。

以这种方式，控制部件151启动用于识别其中电流传感器异常的相的“相识别处理”。在相识别处理中，控制部件151将基于三相中的每个相的电流感测值与“电流基准值”之间的差的电流偏差与偏差阈值进行比较，从而判定电流传感器是否异常。在本实施方式中，电流估计值iu_est、iv_est、iw_est被用作“电流基准值”。

电流估计计算部件26基于监视相（W相）的电流感测值iw_est和电动角θe估计电流估计值iu_est、iv_est、iw_est。

将参照图5对电流估计值计算部件26的详细的结构进行描述。监视相W相的电流感测值iw_sns被输入到电流估计值计算部件26。在此，假定基于此时被输入的电流感测值的电流估计处理为第n个处理，以及此时被输入的W相的电流感测值、电动角和由该处理所获得的电流估计值分别由“iw_sns(n)”、“θe”、和“i#_est(n)（其中#表示d、q、u、v、w）表达。

监视相（W相）的电流感测值iw_sns(n)被输入到减法器52。另一方面，从dq→三相变换部件51输出的估计电流基准值iw_bf被输入至减法器52。减法器52计算估计电流基准值iw_bf与电流感测值iw_sns(n)之间的偏差iw_err。增益校正部件53将偏差iw_err乘以增益K（0＜K＜1）并且输出增益校正后的偏差Kiw_err。增益K用作用于控制速度（电流估计值以该速度渐近至电流感测值）的滤波元件。

三相→dq变换部件54基于电动角θe对固定在0的U相偏差和V相偏差以及增益校正后的偏差Kiw_err进行dq变换，从而计算d轴电流偏差id_err和q轴电流偏差iq_err。积分器55分别关于时间对d轴电流偏差id_err和q轴电流偏差iq_err进行积分，并且输出d轴电流估计值id_est(n)和q轴电流估计值iq_est(n)。dq→三相变换部件56基于电动角θe(n)将dq轴电流估计值id_est(n)、iq_est(n)逆dq变换成三相电流估计值iu_est(n)、iv_est(n)、iw_est(n)。

另外，dq→三相变换部件51获得经由延迟元件57反馈至其上的dq轴电流估计值id_est(n-1)、iq_est(n-1)。dq→三相变换部件51基于电动角θe将dq轴电流估计值id_est(n-1)、iq_est(n-1)逆dq变换成三相的电流值，并且仅输出三相中的W相的变换后的值作为估计电流基准值iw_bf。

以这种方式，通过将基于电流估计值的估计电流基准值iw_bf反馈回电流感测值iw_sns以及通过使电流估计值渐近于电流感测值，可以基于为监视相的一相的电流感测值高精确度地估计三相的电流估计值。

三相偏差计算部件27计算电流偏差Δiu0、Δiv0、Δiw0，它们分别是电流感测值iu_sns与电流估计值iu_est之间的偏差、电流感测值iv_sns与电流估计值iv_est之间的偏差以及电流感测值iw_sns与电流估计值iw_est之间的偏差（在下文中，被称为“电流感测值iu_sns、iv_sns、iw_sns与电流估计值iu_est、iv_est、iw_est之间的电流偏差Δiu0、Δiv0、Δiw0”）。

三相偏差计算部件28对电流偏差Δiu0、Δiv0、Δiw0进行校正并且输出校正后的电流偏差Δiu、Δiv、Δiw。在流程图的描述中将详细地对包括“相识别处理”的细节的校正的意思进行描述。

电流传感器异常判定部件29将校正后的电流偏差Δiu、Δiv、Δiw与阈值进行比较并且判定电流传感器是否异常。当其中电流传感器异常的相被识别或断定三相的电流传感器被判定为正常时，相判定处理结束。

接下来，将参照图6至图9中示出的流程图对由控制部件151执行的电流反馈控制的例程进行描述。在下面提供的流程图的描述中，参考字符“S”表示步骤。

首先，将参照图6对整个电流反馈控制的前半部分进行描述。

控制部件151从旋转角传感器14获取电动角θe（S101）并且从三相的电流传感器16、17、18获取要提供给AC电机2的相电流（S102）。

电流传感器异常判定部件29计算三相的电流感测值iu_sns、iv_sns、iw_sns的和（S103）。此时，优选的是执行用于切割高频分量的滤波处理，以便去除噪声等。

判定三相的电流感测值的和（在下文中称为“三相和”）的绝对值是否大于三相和阈值（S104）。如果判定三相和的绝对值不大于三相和阈值（S104：否），那么判定电流传感器系统正常并且流程进行到S111。

如果判定三相和的绝对值大于三相和阈值（S104：是），那么计算计时器的总计时（S105）。如果计时器不大于指定时间（S106：否），则判定电流传感器系统没有异常并且流程进行到S111。另一方面，如果计时器大于指定时间（S106：是），那么暂时判定电流传感器系统异常（S107）。在此，“电流传感器系统异常”表示三相的电流传感器16、17、18中的至少一个异常。

此外，“暂时判定”表示在该步骤中仅判定“电流传感器系统有可能异常”。例如，在在多个电流传感器中发生相同符号的误差并且每个相的电流传感器的误差不大于阈值的情况下，可以存在尽管三相的电流传感器正常但三相和的绝对值大于三相和阈值的情况。假定在该情况下可以作出错误判定。

在该步骤中，不能发现哪个相的电流传感器异常。那么，接下来，执行相识别处理（S200）。相识别处理识别哪个相的电流传感器异常或判定三相的所有电流传感器正常。当判定电流传感器异常的相的数量不小于1时，“识别出电流传感器系统异常”。

随后，将参照图8和图9对S200的“相识别处理”进行描述。在此，控制部件151执行相识别处理的状态称为“相识别模式”。

在本实施方式的相识别处理中，反馈控制的响应被延迟，从而生成变化可视状态以便将由电流传感器的异常导致的电流感测值的偏移误差可视。

根据来自电流传感器异常判定部件29的命令，LPF处理部件31设置dq电流滤波器（S201）的时间常数τ1（S201）以及LPF处理部件32设置dq电压命令滤波器的时间常数τ2（S202）。优选的是将时间常数τ1、τ2设置为不小于电气一次时间常数的两倍。

电流估计值计算部件26基于为监视相的W相的一相的电流感测值iw_sns计算其他相的电流估计值（S203）。该计算处理称为“单相逻辑”。

然后，为了等待滤波系统中其他相的电流估计值的收敛，判定从相识别模式启动开始是否经过指定时间（S204）。如果判定从相识别模式启动开始没有经过指定时间（S204：否），则不执行S205之后的偏差计算处理。

如果判定从相识别模式启动开始经过了指定时间（S204：是），则三相偏差计算部件27计算为“电流基准值”的三相的电流估计值iu_est、iv_est、iw_est与三相的电流感测值iu_sns、iv_sns、iw_sns之间的电流偏差Δiu0、Δiv0、Δiw0（S205）。

随后，三相偏差校正部件28对由三相偏差计算部件27计算的电流偏差Δiu0、Δiv0、Δiw0进行校正（S206）。

在此，将参照图10以及图11A、图11B和图11C对该校正的含义进行描述。

当在监视相中发生偏移误差时，该偏移误差影响基于监视相的电流感测值iw_sns计算的其他相的电流估计值。图10示出了分配因子与转数之间的关系，分配因子为这样的因子：监视相W相中发生的误差以该因子被分配至U相和V相。

根据图10，发现分配因子kw（W相的误差以该分配因子kw被反映到W相本身的电流估计值）为近似从0到20%，以及分配因子ku、kw（W相的误差以分配因子ku、kw被反映到U相和V相的电流估计值）分别为高转动范围内的误差的近似80%以及低转动范围内的80%或更多。因此，即使试图基于由三相偏差计算部件27计算的电流偏差Δiu0、Δiv0、Δiw0作出判定，而实际上，也不可以将由控制相的电流传感器的异常引起的误差与由监视相的电流传感器的异常引起的误差区分开，这因此使得不可以识别异常的相。

因此，控制部件151将对应于图10的分配因子特征存储为映射或数学公式。三相偏差校正部件28从映射或数学公式中找到与根据电动角θe计算的转数相对应的分配因子，并且通过使用下面的公式（5.1）至（5.3）计算校正后的电流偏差Δiu、Δiv、Δiw。该处理通过对是明显的误差的监视相的误差的影响进行划分，并且该处理被称为“划分校正”。

Δiu=Δiu0-Δiw0×ku/kw      （5.1）

Δiv=Δiu0-Δiw0×kv/kw      （5.2）

Δiw=Δiw0/kw      （5.3）

图11A、图11B和图11C中的每个示出了电流偏差的响应波形，电流偏差是当在各个相中发生偏移误差时，在三相偏差校正部件28进行校正之前和之后产生的。如图11A和图11B所示，当在是控制相的U相或V相中发生偏移误差时，在校正之前和之后的电流偏差的响应波形彼此不变化，因此不需要被校正。另一方面，如图11C所示，当在为监视相的W相中发生偏移误差时，明显的电流偏差Δiu0、Δiv0被引入本质上不异常的U相和V相的响应波形中。因此，通过根据电流偏差对从监视相的误差得到的分量进行划分，可以正确地校正电流偏差。

返回图9，电流传感器异常判定部件29对由三相偏差校正部件28校正的校正后的电流偏差Δiu、Δiv、Δiw执行滤波处理，以便去除噪声等（S207），然后判定是否存在“校正后的电流偏差的绝对值＞偏差阈值”状态的相（S211）。如果存在其中“校正后的电流偏差的绝对值＞偏差阈值”的一个或更多个相（S211：是），则发送电流传感器异常的判定并且将相识别模式转换至故障安全模式（S212）。

在判定电流传感器异常的情况下，有可能不能保证电流反馈控制的精确度和可靠性。为此，有可能产生过大的电流被提供至逆变器12从而破坏元件的状态，或与之相反，必需的电流没有提供至逆变器12从而阻止AC电机2被适当地驱动的状态。具体地，在安装在电动车辆（如混合动力汽车）的电机控制设备中，驾驶性能有可能受损。

因此，在判定电流传感器异常的情况下，从故障安全的观点，在本实施方式中，无例外地指示停止AC电机2的驱动的“关闭（shutdown）”（S216）。

当执行关闭时，电流没有通过AC电机2，从而输出转矩为零。在混合动力汽车的情况下，驾驶员通过惯性运行将汽车拖拉到道路的一侧，然后停止汽车。可替代地，驾驶员可以通过向车辆控制电路9提供指示来将惯性运行切换成通过发动机3运行。

另外，如果不存在其中“校正后的电流偏差的绝对值＞偏差阈值”的相（S211：否），则判定电流传感器正常并且将异常计数器清零（S217）。在该情况下，尽管各个相的校正后的电流偏差Δiu、Δiv、Δiw的绝对值不大于偏差阈值，但三相和的绝对值大于三相和阈值（S104），所以可以考虑到错误地判定电流传感器系统为异常。

例如，如果假定设置判定标准使得“误差的绝对值不小于100”的状态为异常，那么在U相的误差为+50并且V相的误差为+50的情况下，判定每个电流传感器正常但误差的和的绝对值变为100，所以根据三相和阈值判定电流传感器系统异常。如果在S217中判定电流传感器系统正常，则流程事实上简单地返回到通常的控制例程，重复下面的流程：“根据三相和判定电流传感器系统异常→相识别模式→根据三相和判定电流传感器系统正常→通常的控制例程→根据三相和判定电流传感器系统异常，等等”，这因此导致重复执行相识别模式（在相识别模式下控制响应减小）。

那么，为了防止循环地作出错误的判定，各个相的校正后的电流偏差的绝对值与偏差阈值之间的差的最小值被添加至先前的三相和阈值，从而校正三相和阈值（S218）。例如，在U相的误差为+40且V相的误差为+60的情况下，对于U相来说，误差与相和阈值之间的差为60，而对于V相来说为40，所以各个相的误差与先前的相和阈值之间的差的最小值40被添加至先前的三相和阈值100，从而新的三相和阈值被设置为140。以这种方式，在U相的误差在+40保持不变并且仅V相的误差增加的情况下，在V相的误差增加至+99之前，V相的电流传感器根据三相和都被判定为正常。另外，当V相的误差变为+100时，U相和V相的误差的和的绝对值达到140，因此根据三相和作出异常判定。然后，当执行相识别模式时，因为仅V相的误差达到+100，因此V相的电流传感器17可以被判定为异常。

然而，当在该示例中三相和阈值被校正成140的状态继续时，如果U相的误差减小至0并且之后V相的误差增加至+100，那么V相的误差本身到达+100，因此本质上必须作出异常判定。然而，在三相和阈值在140保持不变的状态下，不会检测到V相的电流传感器异常。

因此，在对三相和阈值进行校正之后，可以通过使用具有大的时间常数的滤波器将三相和阈值逐位返回至原始的三相和阈值，或者在给定的时间过去之后，可以通过使用定时器将三相和阈值返回至原始的三相和阈值。

接下来，将参照图7对整个电流反馈控制的后半部分进行描述。

如果作出上面所描述的关闭指示（S111：是），则结束电流反馈控制。另一方面，如果三相的电流传感器16、17、18正常并且没有作出关闭指示（S111：否），那么流程进行到S112并且执行正常的电流反馈控制。

之后，三相→dq变换部件2基于控制相的两相（U相和V相）的电流感测值iu_sns、iv_sns通过三相→dq变换计算dq电流id、iq（S112）。LPF处理部件31对dq电流id、iq执行滤波处理并且将dq电流id_lpf、iq_lpf反馈至dq电流PI控制部件23（S113）。

dq电流PI控制部件23通过PI控制操作对dq电压命令vd*、vq*进行操作（S114）。LPF处理部件23对dq电压命令vd*、vq*执行滤波处理并且输出dq电压vd*_lpf、vq*_lpf（S115）。dq→三相变换部件24通过逆dq变换计算三相电压命令vu*、vv*、vw*（S117）并且向逆变器12输出三相电压命令vu*、vv*、vw*（S118）。

在此，在正常控制期间，在S113、S115中的“滤波处理”中，没有理由延迟控制响应，所以滤波的时间常数可以被设置成小于电气一次时间常数，例如零。以这种方式，S113、S115中示出的“滤波处理”包括实质上没有造成控制响应的延迟的情况。

到目前为止，由控制部件151执行的电流反馈控制的例程结束。

将对本实施方式的电动机控制设备的操作/工作效果进行描述。

（1）控制部件151通过LPF处理部件31、32延迟电流反馈控制的响应，从而产生变化可视状态，从而将电流传感器的误差可视。此外，控制部件151在变化可视状态下执行相识别处理，从而能够识别电流传感器异常的相。

（2）三相偏差校正部件28通过“划分校正”对由三相偏差计算部件27计算的电流偏差Δiu0、Δiv0、Δiw0进行校正，从而计算校正后的电流偏差Δiu、Δiv、Δiw。

以这种当时，当在监视相发生误差时，要通过监视相（W相）的电流感测值的误差分配给其他相（U相和V相）的电流偏差Δiu0、Δiv0的误差分量可以基于给定的分配因子被划分。因此，可以防止相识别处理中的错误的判定。

（3）当由相识别处理识别到在一个或更多个传感器中发生异常时，控制部件151通过关闭指示停止AC电机的驱动。这可以提高AC电机2的可靠性。

（4）当由相识别处理识别到三相的电流传感器正常时，可以估计“尽管每个相的电流传感器的误差不大于阈值，但因为多个相的电流传感器导致相同符号的误差，所以三相和的绝对值大于三相和阈值，因此电流传感器被判定为异常”。以这种方式，可以由相识别处理判定通过三相和得到的判定结果是否合适。

（5）当由相识别处理识别出三相的电流传感器正常时，控制部件151基于三相的电流偏差对用于电流传感器系统的异常的暂时判定的三相和阈值进行校正。控制部件151向先前的三相和阈值添加“各个相的电流偏差与偏差阈值之间的差的最小值”，从而能够防止之后由相同的电流感测值循环地作出“电流传感器的异常的暂时判定”的错误判定。

在相识别模式下，在电流反馈控制的实际所需的响应被减少的状态下执行电流反馈控制。此外，当频繁地进行正常控制例程和相识别模式之间的切换时，尽管作出正常的判定，但控制的连续性降低，这导致例如在混合动力汽车的情况下给驾驶员带来不舒适乘坐感。因此，通过校正三相和阈值从而抑制电流传感器系统的异常的判定，可以防止驾驶员有不舒适乘坐感。

接下来，将参照图12至图20对本公开内容的第二实施方式至第四实施方式的电动机控制设备进行描述。在下面的实施方式的框图和流程图的说明中，与第一实施方式相同的结构和相同的步骤将由相同的附图标记和相同的步骤编号表示，并且将省略他们的说明。将详细地描述与第一实施方式的不同点。

（第二实施方式）

将参照图12至图14对本公开内容的第二实施方式的电动机控制设备进行描述。第二实施方式的特征在于：在由相识别处理识别电流传感器异常之后，可以基于故障安全思想在特定条件下暂时继续AC电机2的驱动。换言之，如在要由本公开内容解决的问题中描述，在由相识别处理识别仅一个电流传感器异常的情况下，通过利用通过使用两个正常电流传感器驱动AC电机2的技术，可以在特定条件下暂时继续AC电机2的驱动。

在该情况下，提出了继续AC电机2的驱动的第一方法：该方法使两相为“控制相”并且使用该两相的电流传感器的电流感测值用于控制。在下文中，该控制方法称为“两相控制”。然而，在该情况下，出现了一个问题：用于检测异常的电流传感器不能作为单独的电流传感器被保护。

于是，提出了作为继续AC电机2的驱动的第二方法：基于仅一相的电流传感器的电流感测值控制AC电机2的驱动的技术。在下文中，该技术被称为“电流传感器单相技术”，以及基于电流传感器单相技术的控制方法被称为“一相控制”。在该技术中，通过使用除了用于控制的电流传感器之外的另一正常传感器作为用于监视的传感器，可以检测电流传感器的异常。用于检测异常的电流传感器的相被设置为“监视相”。

电流传感器单相技术是基于一相的电流感测值和AC电机2的旋转角的信息估计其他相的电流值由此控制AC电机的驱动的技术。该技术减少了电流传感器的数量和安装空间，因此有助于减小AC电机2的控制设备的成本和尺寸。取决于电流估计值的精确度，控制性能当相比于两相控制或三相控制时会降低，但可以通过限制AC电机2的使用条件等执行实际功能。

例如，在应用于电动车辆（如混合电动汽车或电动汽车）的AC电机的控制设备中，在控制设备中产生异常的情况下，作出不立即停止车辆而通知驾驶员异常并且将车辆和乘客移动到安全位置（包括暂时的庇护场所和经销商（dealer））的“撤退运行（evacuative running）”的请求。在“撤退运行”中，降低加速性能和舒适乘坐感（驾驶性）的要求。因此，在条件“尽可能避免对AC电机的请求显著改变输出转矩和转数的驱动”下，根据第二实施方式的“两相控制”或“一相控制”不能满足在正常运行时对加速性能和舒适乘坐感的请求，但可以充分地用作撤退运行的控制。

在此，在也在撤退运行期间电流传感器中发生异常的情况下，如果不能检测到异常，那么基于错误的电流感测值控制AC电机并且使电流通过AC电机，这可能由过电流导致次级（secondary）故障或由异常加速或减速导致事故。所以，必不可少的是提供对判定电流传感器是正常或异常的监视功能。因此，还在撤退运行期间，必需提供用于控制的电流传感器和用于监视的电流传感的两个正常的电流传感器。

为此，在为三相AC电机的每个相设置一个电流传感器的系统中，在仅一相的电流传感器中发生异常的情况下，可以执行撤退运行。

换言之，仅在满足下面所有的条件时可以执行撤退运行：在三相中，识别出（相位识别）其中电流传感器异常的相；判定其中电流传感器中发生异常的相是否仅为一相（撤退运行的可能性的判定）；以及通过使用电流单相技术控制AC电机并且同时用于监视的电流传感器被单独保护（控制相和监视相的选择）。

如上面所描述的，在电动车辆（如混合动力汽车和电动汽车）中，基于实现“撤退运行”的思想，在第二实施方式中，将“其中电流传感器中发生异常的相的识别”与选择“一相控制相以及一相监视相”并且当判定其中电流传感器中发生异常的相为仅一相时由“电流传感器单相技术”执行控制的技术相结合。

如图12和图13所示，相比于第一实施方式的控制部件151，第二实施方式的电动机的控制部件152还包括相选择部件25、控制电流估计值计算部件33和控制电流选择部件34。

当识别到三相中的一相的电流传感器中发生异常时，相选择部件25选择两个正常相（U相和V相）中的一相作为控制相以及选择另一相作为监视相。

控制电流估计值计算部件33基于控制相的电流感测值计算dq电流估计值id_est、iq_est。在此，根据一相的电流感测值估计dq估计值的方法与参照图5所描述的由电流估计值计算部件26执行的电流估计方法相同。

控制电流选择部件34选择dq电流值id_lpf、iq_lpf或dq电流估计值id_est、iq_est作为要被反馈至dq电流PI控制部件23的dq电流，dq电流值id_lpf、iq_lpf由三相→dq变换部件22而变换得到，并且受到由LPF处理部件31进行的滤波处理，dq电流估计值id_est、iq_est通过控制电流估计值计算部件33来计算得到。

如为第一实施方式的情况，当电流传感器异常判定部件29暂时判定电流传感器系统异常时，电流传感器异常判定部件29指示增加LPF处理部件31、32的时间常数τ1、τ2，然后基于校正后的电流偏差Δiu、Δiv、Δiw判定电流传感器是否异常。

在其中电流传感器没有被判定为异常的情况下（即三相的电流传感器被判定为正常），如图12所示，相选择部件25将监视相保持在W相。另外，控制电流选择部件34选择dq电流值id_lpf、iq_lpf作为要反馈至dq电流PI控制部件23的dq电流，dq电流值id_lpf、iq_lpf由三相→dq变换部件22基于控制相（U相和V相）的两相的电流感测值iu_sns、iv_sns而变换得到并且经受到由LPF处理部件31进行的滤波处理。

在这一点上，如虚线所示，由控制电流估计值计算部件33所计算的dq电流估计值id_est、iq_est不用于控制。

另一方面，在其中仅一相的电流传感器中发生异常的情况下，控制电流选择部件34选择“基于一相控制相的dq电流估计值”作为要反馈至dq电流PI控制部件23的dq电流。

在电流传感器异常的一相为“开始相识别模式时的监视相”W相的情况下，相选择部件25选择其中U相和V相中的电流传感器正常的一相作为控制相以及选择另一相作为替代W相的新的监视相。

图13示出了其中W相的电流传感器18变得异常并且在故障安全模式下分别选择U相和V相作为控制相和监视相的情况。控制电流估计值计算部件33基于控制相U相的电流感测值iu_sns计算dq电流估计值id_est、iq_est。控制电流选择部件34选择dq电流估计值id_est、iq_est作为要被反馈的dq电流。

在此，如由虚线所示，通过三相→dq变换部件22和LPF处理部件31的路线的dq电流id、iq用于控制。另外，在图13中，在相识别模式结束之后不使用的信号线由虚线示出。

另外，在其中电流传感器异常的一相为U相或V相的情况下，相选择部件25将监视相保持在W相。然后，U相和V相中的电流传感器正常的一相成为控制相，并且由控制电流估计值计算部件33基于控制相的电流感测值所计算的dq电流估计值id_est、iq_est由控制电流选择部件34选择作为要被反馈的dq电流。

以这种方式，控制相和监视相彼此清楚地被区分，所以，可以避免监视相的电流感测值的误差影响控制相的电流感测值的“电流反馈控制的干扰”。

接下来，图14中示出的相识别处理的流程图的后半部分与第一实施方式（图9）的相识别处理的流程图的后半部分在作为由电流传感器异常判定部件29执行的步骤的下面的点中不同。

（2F1）在S212之后，包括S223的判定步骤以及如果S223为是则执行的步骤S224、S225。

（2F2）如果S223为否，流程进行到S216。

换言之，在识别到一相或更多相的电流传感器异常的情况下，在第一实施方式中的故障安全模式下，总是执行关闭（参见图9中的S212、S216），然而，第二实施方式的特征在于：处理被划分为在一相的电流传感器中发生异常的情况以及在两相或三相的电流传感器中的每个中发生异常的情况。

在S223中，识别其中“校正后的电流偏差＞偏差阈值”的相是否仅为一相。在如果S223为是流程进行到的S214中，相选择部件25从除了电流传感器被判定为异常的相之外的两相（即电流传感器正常的两相）中选择一相控制相和一相监视相。在S225中，控制相电流估计值计算部件33基于一相控制相的电流感测值计算dq电流估计值id_est、iq_est。

如果S223为否，也就是说，判定“校正后的电流偏差＞偏差阈值”的相为两相或三相，则流程进行到其中指示关闭的S216。

整个电流反馈控制的流程图基本上与第一实施方式的图6和图7中示出的那些相同。在此，图7中示出的S112的“dq电流计算”对应于由控制电流选择部件34进行的dq电流的选择。也就是说，在三相的所有电流传感器正常的情况下，dq电流由“基于两相控制相的三相→dq变换”来计算，然而，在仅一相的电流传感器异常的情况下，dq电流由“基于一相控制相的电流估计值”来计算。

以这种方式，在第二实施方式中，在仅一相的电流传感器异常的情况下，在故障安全模式下，可以基于根据一相控制相的电流估计值继续驱动AC电机。然而，取决于电流估计值的精确度，在由一相控制的控制下，控制性能当相比于两相控制时可能降低。因此，期望之后不通过一相控制永远驱动AC电机2，而是一相控制被用作暂时措施直到发生异常的电流传感器被替代。

从AC电机2的观点来看，“撤退运行”表示尽可能精确地将转数和输出转矩设置为恒定的运行，也就是说，期望避免突然启动和突然停止并且尽可能精确地将运行速度设置为恒定速度。在撤退运行中，降低车辆的加速性能和舒适乘坐（驾驶性）的要求，因此基于一相控制相的电流估计值的一相控制被允许暂时使用。

在这一点上，在撤退运行期间，S113和S115的滤波处理的时间常数（参见图7）可以与相识别处理期间的那些相同或可以被设置为小于正常运行的情况。

此外，当由相识别处理识别到两相或更多相的电流传感器异常时，控制部件152根据关闭命令停止AC电机2的驱动。

在两相或更多相的电流传感器异常的情况下，正常电流传感器的数量为一个或零。在正常电流传感器的数量为零的情况下，控制不生效。另外，在正常电流传感器的数量为一个的情况下，即使控制通过电流传感器单相技术开始生效，但用于监视用于控制的电流传感器的感测值的电流传感器也不可以被安全保护。因此，通过由关闭命令停止AC电机2的驱动，可以实现故障安全的思想。

（第三实施方式）

将参照图15至图17对本公开内容的第三实施方式的电动机控制设备进行描述。第三实施方式的特征在于：消除执行对电流偏差的划分校正的需要。

如图15所示，当相比于第一实施方式的控制部件151时，本公开内容的第三实施方式的电动机控制设备的控制部件153包括用于将dq电流命令值id*、iq*变换成三相电流命令值iu*、iv*、iw*的dq→三相变换部件36。替代第一实施方式中的dq电流估计值id_est、iq_est，由dq→三相变换部件36计算的三相电流命令值iu*、iv*、iw*作为“电流基准值”被输入至三相偏差计算部件37。另外，第三实施方式的控制部件153不包括第一实施方式的电流估计值计算部件26。

三相偏差计算部件37计算三相电流命令值iu*、iv*、iw*与电流感测值iu_sns、iv_sns、iw_sns之间的电流偏差Δiu*、Δiv*、Δiw*。

在该构造中，不基于根据监视相的电流感测值iw_sns所估计的电流估计值计算电流偏差。因此，在监视相中产生偏移误差的情况下，其他相的偏差不受该偏移误差的影响。为此，与第一实施方式不同，不需要用于执行划分校正的三相偏差校正部件28。因此，电流偏差Δiu*、Δiv*、Δiw*直接被输入至电流传感器异常判定部件29。

另外，图16和图17中示出的相识别处理的流程图在下列点中与第一实施方式的相识别处理的流程图（参见图8和图9）不同。

（3F1）替代S203，包括“基于dq电流命令值计算三相电流命令值”的S233。

（3F2）替代S205，在S235中计算三相的偏差（=命令值-感测值），并且不包括S206。

（3F3）替代S207、S211、S218的“校正后的电流偏差”，在S237、S241、S248中使用未校正的“偏差”。

如上面所描述的，在第三实施方式中，通过使用三相命令值iu*、iv*、iw*作为电流基准值来计算电流偏差Δiu*、Δiv*、Δiw*。因此，可以简单地判定电流传感器的异常而不需要专门的划分校正。

（第四实施方式）

将参照图18至图20对本公开内容的第四实施方式的电动机控制设备进行描述。第一实施方式基于“电动机控制设备包括滤波系统并且由滤波系统延迟反馈控制的响应，从而生成变化可视状态”的技术思想。另一方面，第四实施方式基于“电动机控制设备通过固定电压命令明显停止反馈控制的响应，从而生成变化可视状态”的技术思想。换言之，第四实施方式的“变化可视状态”对应于没有执行反馈的状态，可以说“打开状态（openstate）”。

如图18所示，当相比于第一实施方式的控制部件151时，替代LPF处理部件31、32，第四实施方式的电动机控制设备的控制部件154包括dq电压命令保持部件41和dq电压命令选择部件42。

当电流异常判定部件29暂时判定电流传感器系统异常时，电流异常判定部件29向dq电压命令保持部件41给出保持指示并且向dq电压命令选择部件42给出dq电压命令选择指示。接收保持指示的dq电压命令保持部件41在启动相识别模式时保持dq电压命令值id*、iq*。另外，接收dq电压命令选择指示的dq电压命令选择部件42在相识别模式期间选择保持值vd*_hld、vq*_hld并且将保持值vd*_hld、vq*_hld输出至dq→三相变换部件24。当识别到电流传感器异常时，dq电压命令选择部件42释放选择的保持值vd*_hld、vq*_hld，并且在没有作出关闭的情况下，dq电压命令选择部件42选择从dq电流PI控制部件23输出的dq电压命令值id*、iq*。

第四实施方式的整个电流反馈控制的流程图的前半部分与第一实施方式的图6中示出的流程图相同，然而图19中示出的后半部分在下列点中与第一实施方式的图7不同。

（4F1）替代S113和S115，包括“dq电压命令保持处理、dq电压命令选择处理”的S155。

此外，图20中示出的第四实施方式的流程图的前半部分在下面的点中与第一实施方式的图8不同。后半部分与第一实施方式的图9相同

（4F2）替代S201和S202，包括“dq电压命令保持指示”的S251和“dq电压命令选择指示”的S252。

在第一实施方式中，优选地，根据受控对象的特征为要向LPF处理部件31、32指示的时间常数τ1、τ2设置合适的值。另一方面，在第四实施方式中，dq电压命令保持部件41在启动相识别模式时简单地保持dq电压命令值vd*、vq*。因此，第四实施方式的电动机控制设备可以应用于更广泛的目的而不考虑逆变器12和AC电机2的电气特征。

（其他实施方式）

（A）第一实施方式包括用于执行dq电流的滤波处理的LPF处理部件31以及用于执行dq电压命令的滤波处理的LPF处理部件32两者。还建议提供这些LPF部件31、32中的任一个。通过延迟他们中的任一个的控制响应，延迟整个电流反馈控制的响应，从而生成变化可视状态。在仅提供LPF处理部件31的情况下，省略整个电流反馈控制的流程图（图7）中的S125和相识别处理的流程图（图8）中的S202。另外，在仅提供LPF处理部件32的情况下，省略整个电流反馈控制的流程图（图7）中的S123和相识别处理的流程图（图8）中的S201。

（B）在第二实施方式中，当识别到一相监视相的电流传感器异常时，相选择部件25在故障安全模式下选择新的监视相并且执行基于“基于一相控制相的电流估计值”的“一相控制”。另一方面，还建议仅当除了监视相之外的一相的电流传感器异常时，执行“一相控制”，并且当监视相的电流传感器异常时，执行关闭。

另外，在第二实施方式的故障安全模式下，还建议根据需要在“通过基于一相控制相的电流估计值进行的一相控制”与“通过基于两相控制相的电流估计值进行的两相控制”之间切换。例如，还建议以指定间隔在一相控制与两相控制之间切换。可替代地，还建议：当转数不大于指定值时，执行两相控制，从而给出对于控制性能的优先；当转数大于指定值时执行一相控制，从而通过监视给出对于异常检测的优先。

以这种方式，在电流传感器正常的相的数量为两相的情形下，可以满足控制性能和异常检测两个请求。

（C）第二实施方式至第四实施方式可以根据需要相互结合。

例如，在相识别模式下不需要划分校正的第三实施方式可以与在故障安全模式下选择监视相的第二实施方式结合。可替代地，在相识别模式下保持dq电压命令的第四实施方式可以与第二实施方式结合。

（D）在第一实施方式中，通过使LPF处理部件32的滤波时间常数无穷大（如为第四实施方式的情况），可以固定dq电压命令id*、iq*并且可以停止电流反馈控制的响应。

（E）电流反馈控制中的电流和电压不限于由dq坐标系统表示的那些，而是也可以使用由其他旋转坐标系统表示的那些。

（F）上述的实施方式的控制部件使用电流感测值或电流估计值被反馈到电流命令的“电流反馈控制系统”。在以正弦波PWM控制模式或过调制PWM控制模式驱动逆变器的情况下，通常使用电流反馈控制系统。

另一方面，在以不使用电压命令的方波控制模式驱动逆变器的情况下，利用基于电流感测值的转矩估计值被反馈至转矩命令的“转矩反馈控制系统”。本公开内容的技术思想“通过延迟或停止反馈控制的响应，生成变化可视状态并且执行相识别处理”也可以应用于转矩反馈控制系统。因为与正弦波PWM控制模式或过调制PWM控制模式相比，方波控制模式可以增加电压利用率，所以可以在需要高速旋转和大转矩的范围内有效使用方波控制模式。

（G）在上述实施方式中，AC电机是三相永磁式同步电机，而在其他实施方式中可以使用感应电机或其他同步电机。另外，上述实施方式的AC电机是具有电动机功能和发电机功能两者的所谓的电动发电机，而在其他实施方式中AC电机不需要具有发电机功能。

（H）根据本公开内容的AC电机的控制设备不仅可以应用于如实施方式中所描述的具有一组逆变器和AC电机的系统，还可以应用于具有两组或更多组逆变器和AC电机的系统。此外，根据本公开内容的AC电机的控制设备可以应用于其中多个电机并联至一个逆变器的电动列车等的系统。

（I）根据本公开内容的AC电机的控制设备并非限制性地应用于具有如图1所示结构的混合动力汽车的AC电机，而是可以应用于具有任何结构的电动车辆的AC电机，并且可以应用于除电动车辆之外的AC电机。

上面的公开内容具有下列方面。

根据本公开内容的一个方面，一种用于三相交流电机的控制设备，包括：逆变器，该逆变器具有用于驱动交流电机的多个开关元件；多个电流传感器，多个传感器中的每个传感器感测通过交流电机的三相中的相应相的电流；以及控制装置，该控制装置具有用于操作每个相的电压命令以使得由相应电流传感器感测的电流感测值与相应相的电流命令值之间的偏差收敛于零的反馈控制操作部件，并且基于每个相的电压来接通和断开每个开关元件以使得控制通过交流电机的电流。当三相的电流感测值的和的绝对值大于预定的三相和阈值时，该控制装置：执行暂时电流传感器系统异常确定，这表示在电流传感器中的至少一个中引起异常的可能性；生成变化可视状态，在变化可视状态下反馈控制对于电流传感器中的至少一个中的由异常的出现而导致的电流传感值的变化的响应被延迟，或在变化可视状态下反馈控制的响应被停止；以及在变化可视状态下执行相识别处理，相识别处理用于识别电流传感器中的、与电流偏差的绝对值大于预定的偏差阈值的相对应的至少一个电流传感器，电流偏差是基于电流基准值与该相的电流感测值之间的差而被确定的。

可替代地，该控制设备执行滤波处理，该滤波处理用于将输出响应相对于输入变化的延迟时间设置为比正常控制更长，以使得该控制装置生成该变化可视状态，以及该延迟时间与要被反馈至该反馈控制操作部件的电流和由该反馈控制操作部件输出的电压命令中的至少一个有关。可替代地，控制装置可以固定从反馈控制操作部件输出的电压命令，所以控制装置可以在相识别处理中通过使用电流估计值作为电流基准值来计算每个相的电流偏差，以及该电流估计值是基于作为三相之一的监视相的电流感测值和该交流电机的电动角两者而被确定的。另外，当监视相上的电流传感器中发生异常时，控制装置可以执行用于基于预定的分配因子划分误差分量的划分校正，根据监视相的电流感测值的误差误差分量要被分配至其他相的电流偏差。

可替代地，控制装置可以在相识别处理中通过使用各个相的电流命令值作为电流基准值来计算每个相的电流偏差。可替代地，当在相识别处理中判定两个或更多个相的电流传感器中发生异常时，控制装置可以停止驱动交流电机。可替代地，当在相识别处理中判定仅一相的电流传感器中发生异常时，控制装置可以从除了该仅一相之外的两相中选择一相作为控制相。在两相中的每个相中，各个电流传感器正常，以及该控制装置使用电流估计值通过该反馈控制来控制要通过该交流电机的电流，该电流估计值是基于该控制相的该电流感测值而被确定的。可替代地，当在相识别处理中判定三相的电流传感器正常时，控制装置可以基于作为两个控制相的两相的电流感测值来控制要通过交流电机的电流。可替代地，当在相识别处理中判定三相的电流传感器正常时，控制装置可以基于三相的电流偏差校正三相和阈值。

在上面的控制设备中，“变化可视状态”表示对于由异常的出现而导致的电流感测值的变化的反馈控制的响应被延迟的状态或响应被停止的状态。另外，“相识别处理”表示识别其中基于每个相的电流基准值与电流感测值之间的差的电流偏差的绝对值大于指定偏差阈值的相，作为电流传感器异常的相的处理。

在相关技术中，当三相的电流感测值的和基本上变为不同于零的值时，可以判定电流传感器中的任一个为异常，但即使任意相的电流传感器异常，也仅可以判定三相的电流感测值的和不为零，从而不可以识别哪个相的电流传感器异常。

于是，发明人研究了通过比较每个相的“电流基准值”和“电流传感器的电流感测值”两个值来检测每个相的电流传感器的异常的方法。在此，可以考虑“基于一相的电流传感器的电流感测值估计出的其他相的电流估计值”或电流命令值被利用为“电流基准值”。

然而，作为用于检测电流传感器的异常的该方法的认真研究的结果，发明人发现了下列问题：在可以被应用于车辆的、使用高速电流反馈控制的AC电机的驱动控制系统中，用于控制的电流传感器的电流感测值被精确地控制以便总是对应于电流命令值，所以即使在电流传感器中产生异常的任意状态下，无论实际通过AC电机的电流怎样，电流传感器的电流感测值都明显对应于电流命令值。

参照图3A、图3B和图3C，当如图3B所示在V相中产生偏移异常时，dq电流在使用dq坐标系统的控制中变化。然后，在高速电流反馈控制中，控制操作起作用以抑制dq电流中的电气一次变化并且输出电压命令以驱动逆变器。也就是说，如图3C所示，执行使电流对应于命令的控制。作为结果，明显的电气一次变化消失。

因此，即使试图通过比较电流估计值（基于一相的电流传感器的电流感测值计算出的）或电流命令值与电流传感器的电流感测值两个值来判定对于每个相电流传感器是否异常，但因为用于控制的电流传感器的电流感测值被精确控制以便通过高速反馈控制操作对应于电流命令值，所以不可以识别在通常的高速反馈控制例程期间电流传感器异常的相。

另外，作为另一问题，提出了如下问题：不可以将由控制相的电流传感器异常导致的误差从由监视相的电流传感器异常导致的误差中分开。

因此，即使利用用于检测电流传感器的异常的该方法（如由三相和判定的情况），也不可以识别电流传感器异常的相。

与此相反，本公开内容使得通过生成其中延迟或停止反馈控制的响应的变化可视状态可以看到偏移误差。

本公开内容执行用于在变化可视状态下将每个相的电流感测值与偏差阈值进行比较的相识别处理，因而能够识别电流传感器中发生异常的相。在这一点上，控制装置执行相识别处理的状态称为“相识别模式”。优选的是，在其中AC电机的转数和输出转矩的变化较小的操作状态下，在指定的周期执行相识别处理。

在此，可以通过利用其中电压的操作相对慢的滤波系统来实现用于延迟反馈控制的响应的结构。具体地，建议对于要被反馈至反馈控制操作部件的电流和由反馈控制操作部件输出的电压命令中的至少一个执行使用低通滤波器的滤波处理。

另一方面，可以例如通过将由反馈控制操作部件输出的电压命令进行固定来实现用于停止反馈控制的响应的结构。在该情况下，建议反馈控制操作部件以通常的控制间隔更新电压命令并且在相识别模式期间选择性地不使用最新的电压命令而是使用固定的电压命令。

另外，“电流估计值”或“电流命令值”可以用作要与电流感测值比较的“电流基准值”，以便在相识别处理中计算电流偏差。

三相的“电流估计值”是基于监视相的电流感测值和AC电机的电动角计算出的。为此，如果监视相的电流传感器变得异常，那么不仅在监视相的电流估计值中引起误差，而且还影响其他相的电流估计值。因此，尽管其他相的电流传感器正常，但是电流偏差也有可能变大。

此时，分配因子（以该分配因子将监视相的误差分配给其他相的电流偏差）不唯一地由估计公式或转数来确定。因此，可以例如通过由使用映射定义用于转数的各个相的电流偏差的分配因子以及通过基于与那时的转数相对应的分配因子划分从监视相的误差得到的分量，来防止相识别处理中的错误判定。

另一方面，在三相的“电流命令值”被用作电流基准值的情况下，不需要像这样的校正。

另外，作为相识别处理的结果，控制装置可以在相识别处理之后根据其中电流传感器被识别为异常的相的数量将处理划分成多种情况。

在两相或更多相的电流传感器异常的情况下，正常的电流传感器的数量为零或一个。在正常的传感器的数量为零的情况下，不可以执行控制。另外，在正常的传感器的数量为一个的情况下，即使可以由电流传感器单相技术执行控制，也不可以确保用于监视的电流传感器（其监视用于控制的电流传感器的感测值）。因此，从故障安全的观点来看，优选的是停止驱动AC电机。这被称为“关闭”。

在仅一相的电流传感器异常的情况下，还建议电流传感器正常的两相中的一相被选择作为控制相，以及使用基于控制相的电流感测值的电流估计值通过反馈控制来控制要通过AC电机的电流。

可替代地，尽管可以暂时判定电流传感器系统异常，但是作为相识别处理的结果，可以认为三相的电流传感器正常。例如，即使每个相的电流基准值与电流感测值之间的偏差不大于异常判定阈值，但如果偏差具有相同的符号，则当计算三相的电流感测值的和时，偏差还被计算为三相的和，所以可以导致如下情况：偏差的和大于异常判定阈值。

在这种情况下，每个相的电流传感器的误差没有达到基本上被判定为异常的误差量，所以建议基于除了监视相之外的两相控制相的电流感测值通过反馈控制来控制要通过AC电机的电流。

本公开内容可以应用于安装在电动车辆（例如混合动力汽车和电动汽车）中的AC电机的控制设备。在安装在电动车辆中的AC电机中，当与其他领域中的AC电机进行比较时，对提高控制精确度和可靠性的要求将更高。因此，当根据本公开内容的AC电机的控制设备应用于安装在电动车辆上的AC电机时，将尤其在防止驾驶性能降低和实现故障安全方面产生效果。

尽管已经参照其实施方式描述了本公开内容，应当理解的是，该本公开内容并不限于这些实施方式和结构。本公开内容意在包括各种修改和等同布置。此外，虽然描述了各种组合和配置，其他组合和配置（包括更多、更少或仅单个元件）也落入本公开内容的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种用于三相交流电机的控制设备，所述控制设备包括：

逆变器，所述逆变器具有用于驱动所述三相交流电机的多个开关元件；

多个电流传感器，所述多个电流传感器中的每个电流传感器感测通过所述交流电机的三相中的相应相的电流；以及

控制装置，所述控制装置具有反馈控制操作部件，所述反馈控制操作部件用于操作每个相的电压命令以使得由相应电流传感器感测的电流感测值与相应相的电流命令值之间的偏差收敛于零，并且所述控制装置基于每个相的所述电压命令接通或断开每个开关元件以控制通过所述交流电机的各个相的电流，

其中，当三相的所述电流感测值的和的绝对值大于预定的三相和阈值时，所述控制装置：

执行暂时的电流传感器系统异常判定，所述暂时的电流传感器系统异常判定表示在所述电流传感器中的至少一个中产生异常的可能性；

生成变化可视状态，在所述变化可视状态下，反馈控制对于由所述电流传感器中的所述至少一个中的异常的出现而导致的所述电流感测值的变化的响应被延迟，或者，在所述变化可视状态下，所述反馈控制的所述响应被停止；以及

在所述变化可视状态下执行相识别处理，相识别处理用于识别所述电流传感器中的、与电流偏差的绝对值大于预定的偏差阈值的相对应的至少一个电流传感器，所述电流偏差是基于电流基准值与所述相的电流感测值之间的差而被确定的。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述控制设备执行滤波处理，所述滤波处理用于将输出响应相对于输入变化的延迟时间设置为比正常控制更长，以使得所述控制装置生成所述变化可视状态；以及

其中，所述延迟时间与要被反馈至所述反馈控制操作部件的电流和由所述反馈控制操作部件输出的电压命令中的至少一个有关。

3.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述控制装置将从所述反馈控制操作部件输出的所述电压命令固定，以使得所述控制装置生成所述变化可视状态。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制设备，

其中，所述控制装置在所述相识别处理中通过使用电流估计值作为所述电流基准值来计算每个相的所述电流偏差，以及

其中，所述电流估计值是基于作为三相之一的监视相的电流感测值和所述交流电机的电动角两者而被确定的。

5.根据权利要求4所述的控制设备，其中，当在所述监视相上的电流传感器中产生所述异常时，所述控制装置执行用于基于预定的分配因子划分误差分量的划分校正，根据所述监视相的电流感测值的误差所述误差分量要被分配至其他相的所述电流偏差。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的控制设备，其中，所述控制装置在所述相识别处理中通过使用各个相的电流命令值作为所述电流基准值来计算每个相的所述电流偏差。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的控制设备，其中，当在所述相识别处理中判定两个或更多个相的所述电流传感器中产生所述异常时，所述控制装置停止驱动所述交流电机。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的控制设备，

其中，当在所述相识别处理中判定仅一相的所述电流传感器中产生所述异常时，所述控制装置从除了所述仅一相之外的两相中选择一相作为控制相，

其中，在所述两相中的每个相中，各个电流传感器正常，以及

其中，所述控制装置使用电流估计值通过所述反馈控制来控制要通过所述交流电机的电流，所述电流估计值是基于所述控制相的所述电流感测值而被确定的。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的控制设备，其中，当在所述相识别处理中判定三相的所述电流传感器正常时，所述控制设备基于作为两个控制相的两相的所述电流感测值、通过所述反馈控制来控制要通过所述交流电机的电流。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的控制设备，其中，当在所述相识别处理中判定三相的所述电流传感器正常时，所述控制设备基于三相的所述电流偏差来校正所述三相和阈值。

Images