CN103715958A - 用于交流电机的控制设备 - Google Patents

Abstract

一种用于三相AC电机（2）的控制设备（10）。该控制设备包括：具有开关元件的逆变器（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）并且基于该电压命令对开关元件进行切换的控制装置（155,156）。当正负偏移异常出现时，控制装置执行正负偏移异常检测处理，在正负偏移异常检测处理中控制装置将通过在预定的检测间隔内对每个相的电压命令的变化进行积分所获得的值与预定的异常阈值进行比较，电压命令由反馈控制操作部件针对正负偏移异常引起的电流的变化而输出。

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将通过AC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。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DC电源的DC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，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，判定电流传感器中的任一个异常。

将参照图3A和图3B对通过监视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，如由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，假定发生异常，其中，U相电流在加(plus)侧(正侧)由于误差Δis而相对于iu变为Ius偏移，以及V相电流在减(negative)侧(负侧)由于误差Δis而相对于iv变为Ivs偏移，其具有与U相误差相同的量。此时，如等式(2)所示，三相的电流感测值的和为0，因此判定电流传感器显然正常。

iu+ivs+iw=(iu+Δis)+(iv-Δis)+iw

=iu+ivs+iw+(+Δis-Δis)

=0      (2)

在此，不仅在三相的电流感测值的和为零的情况下，而且在三相的电流感测值的和通过加和减(正和负)误差相互抵消成为“不大于异常阈值的值”的情况下，可以产生相似的情况。在下文中，这种异常被称为“加／减偏移异常”。

因此，在通过以基尔霍夫定律为前提估计偏移误差的操作来执行反馈控制的情况下，在反馈控制期间从来没有发现偏移误差。此外，甚至在不执行反馈控制的开放式控制中，两相的误差也相互抵消，从而减少与正常值的偏差，这因此使得难以检测加／减(正负)偏移异常。

作为结果，当在没有意识到加／减偏移异常情况发生的情况下，继续执行对通过AC电机的电流的控制时，异常电流有可能通过AC电机的逆变器和绕组，从而有可能使电路和元件故障或使AC电机输出异常转矩。例如，在AC电机被安装在电动车辆(如混合动力汽车)中的情况下，引起车辆的转矩变化、功率变化和振动，这因此导致驾驶性能的降低。

此外，在如图4A所示的在具有相同符号的侧引起U相和V相的偏移误差Δis的情况下，合成偏移误差Δis⁺⁺的幅度没有根据单独一相的偏移误差Δis而发生改变。与此相反，在如图4B所示的在加侧和减侧引起U相和V相的偏移误差Δis的情况下，合成偏移误差Δis^+-的幅度变成单独一相的偏移误差的倍。

简言之，当与其中误差具有相同幅度的一相的偏移异常、或其中误差具有相同幅度的两相的相同符号的偏移异常相比时，两相的加／减偏移异常对使用AC电机的系统产生更大的影响。尽管如此，仍呈现如下问题：即使对三相的电流感测值的和进行监视，也不能够检测到加／减偏移异常。

[专利文献1]日本未审查专利申请公开第H06-253585号。

发明内容

本公开内容的目的是提供AC电机的控制设备，该控制设备可以检测到两相的电流传感器的正负偏移异常。

根据本公开内容的一个方面，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，该控制装置具有反馈控制操作部件，该反馈控制操作部件用于操作每个相的电压命令，以使由各个电流传感器感测到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，并且该控制装置基于该每个相的电压命令接通或断开每个开关元件，以控制通过该交流电机的电流。当其中三相的电流感测值中的一个电流感测值引起正偏移误差以及三相的电流感测值中的另一电流感测值引起负偏移误差的正负偏移异常出现时，控制装置以如下方式执行用于检测正负偏移异常的正负偏移异常检测处理：控制装置将通过在预定的检测间隔内对每个相的电压命令的变化进行积分所获得的值与预定的异常阈值进行比较，电压命令由反馈控制操作部件针对由该正负偏移异常引起的通过相应相的电流的变化而输出。

在上面的控制设备中，可以检测到由于加侧的偏移误差和减侧的偏移误差相互抵消因而即使通过监视三相的电流感测值的和也不能检测到的电流传感器的加/减偏移异常。因此，可以防止在没有意识到加/减偏移异常出现的情况下继续执行对通过AC电机的电流的控制。

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于的电动机驱动系统的结构的图解；

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实施方式的AC电机的控制设备的整体结构图；

图3A和图3B是当两相的电流传感器加/减偏移异常时的波形图；

图4A和图4B是示出了当两相的电流传感器所感测的电流感测值偏移时合成偏移的幅度的电流向量图；

图5是示出了根据本公开内容的第一实施方式和第三实施方式的AC电机的控制设备的控制部件的结构的框图；

图6是示出了根据本公开内容的第一实施方式的加/减偏移异常检测部件的结构的框图；

图7是示出了在更新时刻电压命令的前/后线性插值处理的时间图；

图8是根据本公开内容的第一实施方式和第三实施方式的整个电流反馈控制的流程图；

图9是根据本公开内容的第一实施方式的加/减偏移异常检测处理的主流程图；

图10是图9中所示的Σdcos、Σdsin、Σqcos、Σqsin累积更新处理的子流程图；

图11是图9中所示的突变判定处理的子流程图；

图12是图9中所示的VΔd、VΔq计算处理的子流程图；

图13是示出了根据本公开内容的第二实施方式和第四实施方式的AC电机的控制设备的控制部件的结构的框图；

图14是示出了根据本公开内容的第二实施方式的加/减偏移异常检测部件的结构的框图；

图15是根据本公开内容的第二实施方式的加/减偏移异常检测处理的主流程图；

图16是图15中所示的Σu、Σv、Σw累积更新处理的子流程图；

图17是示出了根据本公开内容的第三实施方式的加/减偏移异常检测部件的结构的框图；

图18是根据本公开内容的第三实施方式的加/减偏移异常检测处理的主流程图；

图19是图18中所示的dq电压变化阈值校正处理的子流程图；

图20是根据本公开内容的第四实施方式的加/减偏移异常检测部件的结构的框图；

图21是根据本公开内容的第四实施方式的加/减偏移异常检测处理的主流程图；以及

图22是图21中所示的相电压偏移阈值校正处理的子流程图。

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（INV）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”。

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”。

在下面将要描述的实施方式中，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rpm。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者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rpm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rpm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rpm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rpm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rpm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rpm为负并且转矩命令值trq*为正时，AC电机2发电。

在转数rpm>0（正常旋转）并且转矩命令值trq*>0，或转数rpm<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rpm>0（正常旋转）并且转矩命令值trq*<0，或转数rpm<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。第一实施方式和第三实施方式的控制部件由“控制部件155（图5）”指定并且第二实施方式和第四实施方式的控制部件由“控制部件156（图13）”指定。

（第一实施方式）

将参照图5和图6对第一实施方式的控制部件155的结构进行描述。

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）），通过将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反馈的电流。dq电压命令vd*、vq*被输入至dq→三相变换部件24。

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。

电流传感器系统异常判定部件29计算三相电流感测值iu_sns、iv_sns、iw_sns的和（在下文中根据需要被称为“三相和”），并且当三相和不为零时，更详细地，当三相和大于三相和阈值时，电流传感器异常判定部件29判定电流传感器系统异常。在此，“电流传感器系统异常”表示三相的电流传感器16、电流传感器17、电流传感器18中的至少一个传感器异常。

在这一点上，本实施方式涉及通过监视三相和不能检测到电流传感器异常的情况，因此由图5中的虚线示出了与由电流传感器异常判定部件29检测电流传感器的异常有关的部分。

至此所描述的结构对应于电流反馈控制的传统结构。这种传统结构提出了上面所描述的问题作为本发明所要解决的问题。将参照图3A和图3B以及图4A和图4B对这个问题进行描述。

在如图3A所示的正常操作时，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的电流感测值的和由下面的公式(1’)表示。

iu_sns+iv_sns+iw_sns=0      (1’)

另一方面，如图3B所示，在例如在U相和V相中引起加／减偏移异常的情况下，也就是说，在U相的电流感测值iu_sns中出现误差+Δis的偏移异常以及在V相的电流感测值iv_sns中出现误差-Δis的偏移异常的情况下，如由公式(2’)所示，三相电流感测值的和变为零。因此，电流传感器系统被判定为显然正常。

iu_sns+iv_sns+iw_sns+(+Δis-Δis)=0      (2’)

在此，不仅在三相和变为零的情况，而且在通过负的误差平衡正的误差从而使得三相和不大于三相和阈值的情况下，会产生相同的情况。例如，在如下情况下：三相和阈值为100；U相的误差为+120；以及V相的误差为-30，尽管U相的误差本身异常，但是两相的误差彼此平衡，因此三相和变为+90，所以U相位的电流传感器被判定为正常。

以这种方式，加／减偏移异常通过三相和的判定被判定为明显正常，所以在由以基尔霍夫定律为前提估计偏移误差的操作执行反馈控制的情况下，在反馈控制期间从来没有发现偏移误差。此外，甚至在不执行反馈控制的开放式控制中，两相的误差也相互抵消，从而减少与正常值的偏差，这因此使得难以检测到偏移异常。

作为结果，当在不知道偏移异常情况出现的情况下继续执行对通过AC电机的电流的控制时，异常电流通过逆变器12和AC电机2的绕组，由此有可能使电路和元件故障。此外，AC电机有可能生成异常转矩。例如，在AC电机被安装在电动车辆(如混合动力汽车)中的情况下，引起转矩变化和功率变化、或振动，这因此导致降低驾驶性能。

此外，如参照图4A和图4B所描述的，在两相的加／减偏移异常中，合成偏移误差的幅度变为一相的偏移误差的

倍或具有相同符号的两相的偏移误差，这因此导致对使用AC电机的电动机驱动系统1产生较大的影响。

因此，本实施方式的控制部件155包括加/减（+/-）偏移异常检测部件601以便检测像这样的加/减偏移异常。如图5所示，在本实施方式中，由dq电流PI控制部件23输出的dq电压命令vd*、vq*被输入至加/减偏移异常检测部件601。

加/减偏移异常检测部件601通过“加/减偏移异常检测处理”识别其中两相的电流传感器产生加和减偏移异常的“电流传感器系统异常”，或判定两相的电流传感器正常。

当产生加/减偏移异常并且dq电流发生变化时，反馈控制操作将抑制电流变化，因此dq电压命令vd*、vq*发生变化。在此，可以通过傅里叶级数展开以电动角θe的1至n阶正弦波多项式展开dq电压命令vd*、vq*。因此，通过从dq电压命令vd*、vq*中提取包括一阶分量即电动角θe的cos（θe）、sin（θe）的分量，可以检测由偏移异常引起的dq电压命令vd*、vq*的变化。

将参照图6对加/减偏移异常检测部件601的详细结构进行描述。

首先，将描述“更新点nΔ”和“更新时刻”的定义。假定电动角的一个周期的1/N×360[度（deg）]（其中N是自然数）是电动角间隔Δ。在此，N被称为“划分数（dividing number）”。例如，当划分数为24时，电动角间隔Δ等于15[度]。“更新点nΔ”表示电动角间隔Δ的n倍的角点（其中n是从0到（N-1）的整数）。

在AC电机2的旋转中，电动角θe在一个周期内从“n=0”到“n=(N–1)”N次经过更新点nΔ。例如，在N=24的情况下，在角0[度]、15[度]、30[度]、45[度]…处，电动角θe经过更新点nΔ。在下文中，这被称为“电动角θe与更新点nΔ相交”。当“n=N”时，电动角θe经过360[度]并且一个周期过去。这被称为“电动角θe与0相交”。此外，电动角θe与更新点nΔ相交的时刻被称为“更新时刻”。

在加/减偏移异常检测处理中，电动角θe与0相交的时刻被假定为“起始时间”并且在起始时间处获得的转矩命令和转数被假定为“起始值”（trq*0，rpm0）。之后，当电动角θe与更新点nΔ相交时的每个更新时刻，从起始时间到该时间的转矩命令trq*和转数rpm的最大值和最小值被更新。

此外，在本实施方式中，在更新时刻获得dq电压命令vd*、vq*。

在下文中，在图6中，将借助于示例对d轴电压命令vd*的处理进行描述。q轴电压命令vq*的处理是相同的。

在图6中，当由电动角θe作出“nΔ相交判定61”时，指示（instruct）前/后线性插值处理63。在本实施方式中，d轴电压命令vd*的控制操作周期与电动角θe不同步，以使得在更新时刻并不总是精确地操作d轴电压命令vd*。从而，需要在更新时刻之前的d轴电压命令vd*和在更新时刻之后的d轴电压命令vd*，并且通过线性插值计算对更新时刻处的d轴电压命令插入值V（nΔ）进行计算。

此外，将参照图7所示的时序图对通过前/后线性插值处理63的d轴电压命令插入值V（nΔ）的计算结果进行描述。在此，电压命令是广义的并且简单地由“v”指定。另外，当假定四对磁极的AC电机2的转数1500[rpm]的情况作为具体示例时，电动频率为100[Hz]并且电动角θe的一个周期为10[ms]。当划分数N=24时，每电动角间隔Δ=15[度]的周期为约400[μs]。另一方面，当假定控制操作周期为100[μs]时，在大约控制操作周期的四个周期中的一个处设置更新时刻。

事实上，为了使用积分的精确度充分地平衡傅里叶级数展开的精确度，优选的是，通过AC电机2的转数或电动频率以如下方式设置划分数N：该方式使得每电动角间隔Δ的周期近似对应于控制操作周期的多个周期。具体地，建议如下：当AC电机的转数或电动频率变高时，使划分数N较小，然而，当AC电机的转数或电动频率变低时，使划分数N较大。

在控制操作时刻t（91）至t（97）对电压命令v（91）至v（97）进行操作。另一方面，电动角θe独立于控制操作周期进展（advance）。因此，通过在之前的控制操作时间t（92）处线性地插入电压命令v（92）以及在之后的控制操作时间t（93）处线性地插入电压命令v（93）来估计当电动角θe与更新点（n-1）Δ相交时更新时刻处的电压命令插入值V（（n-1）Δ）。此外，通过在之前的控制操作时间t（96）处线性地插入电压命令v（96）以及在之后的控制操作时间t（97）处线性地插入电压命令v（97）来估计当电动角θe与更新点nΔ相交时更新时刻处的电压命令插入值V（nΔ）。

借助于乘法器64将由前/后线性插值处理63所获得的d轴电压命令插入值V（nΔ）与更新点nΔ的余弦分量[cos（nΔ）]相乘并且借助于乘法器64将由前/后线性插值处理63所获得的d轴电压命令插入值V（nΔ）与更新点nΔ的正弦分量[sin（nΔ）]相乘。借助于积分器66将乘积值重复地被积分“直到n=N-1”。当由电动角θe作出“0相交判定62”时，借助于除法器67对由积分器66所积分的值做除，以及值Ad、Bd被输出并且积分器66被复位(清零)。

合成幅度计算器部件68计算Ad的平方和Bd的平方的和的平方根并且输出d轴电压变化值VΔd。异常阈值比较部件69将d轴电压变化值VΔd与d轴电压变化阈值进行比较。在d轴电压变化值VΔd大于d轴电压变化阈值的情况下，异常阈值比较部件69判定电流传感器系统异常，以及通知该判定并且输出关闭指令。

此外，本实施方式的加／减偏移异常检测部件601执行突变判定处理。突变判定处理表示用于判定由于除了电流传感器异常之外的原因改变了转矩命令trq*或转数rpm的情况的处理，例如当车辆突然加速或从平路跑到斜坡时是“突变”。当判定突变发生时，停止加／减偏移异常检测处理，从而防止对电流传感器的异常的错误判定。加／减偏移异常检测部件601包括转矩命令突变速率计算部件7l、转数突变速率计算部件72以及转矩命令／转数突变判定部件73，作为用于这种突变判定处理的结构。

转矩命令突变速率计算部件7l获得转矩命令trq*。转数突变速率计算部件72获得转数rpm，该转数rpm是借助于微分器70通过将电动角θe关于时间进行微分得到的。

转矩命令突变速率计算部件7l和转数突变速率计算部件72通过使用下面的公式(5.1)和公式(5.2)来计算转矩命令突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm。

Xtrq=(trq*max-trq*min)／trq*0      (5.1)

Xrpm=(rpmmax-rpmmin)／rpm0      (5.2)

其中，“trq*0和rpm0”指定在电动角的一个周期的起始时间处的转矩命令和转数的起始值。另外，“trq*max／min和rpmmax／min”指定在起始时间之后转矩命令和转数的最大值和最小值。

当转矩命令突变速率Xtrq或转数突变速率Xrpm变得大于突变阈值时，转矩命令／转数突变判定部件73将突变标志设置为on(开)并且禁止异常阈值比较部件69中的比较。另一方面，当转矩命令突变速率Xtrq或转数突变速率Xrpm不大于突变阈值时，转矩命令／转数突变判定部件73将突变标志设置为off(关)并且允许异常阈值比较部件69中的比较。

此外，当转矩命令／转数突变判定部件73将突变标志设置为on时，转矩命令/转数突变判定部件73以由*所示的方式指示切换部件65，从而切换切换部件65以输出“0”。

接下来，将参照图8至图12中所示的流程图对由控制部件155所执行的电流反馈控制的例程进行描述。在下面要提供的流程图的描述中，附图标记“S”表示步骤。

首先，将参照图8对整个电流反馈控制的第一半部分进行描述。

控制部件155获得来自旋转角传感器14的电动角θe（S101）并从三相的电流传感器16、电流传感器17、电流传感器18获得要提供给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去除噪声等。

判定三相电流感测值的和（在下文中被称为“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），则判定电流传感器系统正常并且流程进行到S112。

如果三相和的绝对值大于三相和阈值（S104：是），则计时器进行计时（S105）。如果计时不大于指定时间（S106：否），则判定电流传感器系统不异常并且流程进行到步骤S112。

另一方面，如果计时大于指定时间（S106：是），则提供电流传感器系统异常的判定的通知并且输出关闭指令（S107），然后流程进行到步骤S116。在此，下文将描述“关闭”的意思。

如果判定S104或S106为否，则根据通常的电流反馈控制，流程进行到S112、S114。也就是说，三相→dq变换部件22基于两个控制相位（U相和V相）的电流感测值iu_sns、iv_sns通过三相→dq变换来计算dq电流id、iq（S112）。然后，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）。

第一实施方式和第三实施方式的特征在于：在S114之后，流程进行到集中于dq电压命令vd*、vq*的变化的加/减偏移异常检测处理（S330）。将参照主流程图图9和子流程图图10至图12对该加/减偏移异常检测处理进行描述。

在图9所示的S301中判定是否“电动角θe与更新点nΔ相交”。这对应于图6中所示的“nΔ相交判定61”。

如果判定电动角θe与更新点nΔ相交(S301：是)，则流程进行到S302。如果判定电动角θe不与更新点nΔ相交(S301：否)，则加／减偏移异常检测处理完成。

在S302中，更新转矩命令的最大值和最小值(trq*max／min)以及转数的最大值和最小值(rpm max／min)，然后流程进行到S330。

将参照图10对S330中的“∑dcos、∑dsin、∑qcos、∑qsin累积更新处理”进行描述。

在S331中，对于d轴电压命令vd*和q轴电压命令vq*，根据电压命令vd*前、vd*后、vq*前、vq*后(它们是与更新时刻nΔ相交之前或之后的值)通过线性插值分别找到更新时刻处的dq电压命令插入值Vd(nΔ)、Vq(nΔ)。

在S332中，关于d轴电压命令vd*和q轴电压命令vq*，“电动角间隔Δ”、“更新时刻处的dq电压命令插入值Vd(nΔ)、Vq(nΔ)”和“更新点nΔ处的余弦分量、正弦分量”的乘积被累积成最后的值，从而更新最后的值。也就是说，计算下面的公式(6.1)至(6.4)。

∑dcos←∑dcos+Δ×Vd(nΔ)×cos(nΔ)      (6.1)

∑dsin←∑dsin+Δ×Vd(nΔ)×sin(nΔ)      (6.2)

∑qcos←∑qcos+Δ×Vq(nΔ)×cos(nΔ)      (6.3)

∑qsin←∑qsin+Δ×Vq(nΔ)×sin(nΔ)      (6.4)

在S303中，判定电动角是否与0(=NΔ)相交，也就是说，是否电动角经过一个周期。这对应于图6中所示的“0相交判定62”。

如果判定电动角θe与0相交(S303：是)，则流程进行到S350。如果判定电动角θe不与0相交(S303：否)，则加／减偏移异常检测处理完成。

将参照图11对S350的“突变判定处理”进行描述。

在S351中，转矩命令突变速率计算部件7l和转数突变速率计算部件72通过使用下面的公式(5.1)和公式(5.2)分别计算转矩命令突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm。

在此，在S302中更新的最新值用作转矩命令的最大值和最小值(trq*max／min)以及用作转数的最大值和最小值(rpm max／min)。

在S352中，转矩命令／转数突变判定部件73将转矩突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm与突变阈值进行比较并且判定转矩突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm是否对应于“突变”。在OR(或)条件下可以做出该情况的判定，也就是说，当转矩突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm中的一个大于突变阈值(例如10％)时，可以判定突变发生。可替代地，可以在AND(与)条件下做出该情况的判定，也就是说，当转矩突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm两者都分别大于突变阈值时，可以判定突变发生。此外，当转矩突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm进入映射中的指定区域时，可以判定突变发生。

如果判定突变发生(S352：是)，则将突变标志设置为ON(S353)。

接下来，在图9中所示的S304中，判定是否在S350中判定突变发生。如果突变标志为OFF(S304：是)，则流程进行到S360。

将参照图12对S360的“VΔd、VΔq计算处理”进行描述。

在S361中，如下面的公式(7.1)值公式(7.7)所示，Σdcos、Σdsin、∑qcos和Σqsin(它们是电动角的一个周期所累积的值)分别除以180[度]，从而计算Ad、Bd、Aq、Bq。在此，所累积的值除以180[度](=π[rad])的原因是基于傅里叶级数扩展中的系数(1／π)。

Ad=∑dcos／180deg      (7.1)

Bd=∑dsin／180deg      (7.2)

Aq=∑qcos／180deg      (7.3)

Bq=∑qsin／180deg      (7.4)

在S362中，合成幅度计算部件68计算dq电压变化值VΔd、VΔq，VΔd、VΔq分别是通过使用下面的公式(7.5)和公式(7.6)的Ad和Bd的合成幅度以及Aq和Bq的合成幅度。

$\mathrm{V\&Delta;d}=\sqrt{({\mathrm{Ad}}^2+{\mathrm{Bd}}^2)}---\left(7.5\right)$

$\mathrm{V\&Delta;q}=\sqrt{\left(({\mathrm{Aq}}^2+{\mathrm{Bq}}^2)\right)}---\left(7.6\right)$

另一方面，在S306(如果突变标志为ON(S304：否)则流程进行到S306)中，切换部件65被切换到“0”侧并且dq电压变化值VΔd、VΔq被置零。以这种方式，在S309中判定没有出现与dq电压变化值VΔd、VΔq的设置无关的异常，这因此导致在该例程中基本上停止加/减偏移异常检测处理。

在随后的S307中，对在积分器66中累积的Σdcos、Σdsin、Σqcos和Σqsin进行清零。在S308中，保存转矩命令和转数的起始值trq*0和rpm0。

在S309中，异常阈值比较部件69将d轴电压变化值VΔd和q轴电压变化值VΔq分别与d轴电压变化阈值和q轴电压变化阈值进行比较。如果d轴电压变化值VΔd或q轴电压变化值VΔq大于电压变化阈值（S309：是），则异常阈值比较部件69提供电流传感器系统异常的判定以及输出关闭指令（S310），并且完成加/减偏移异常检测处理。

在这一点上，由偏移误差引起的电气一次（electric primary）d轴电压变化值VΔd和电气一次q轴电压变化值VΔq以相同的幅度变化，所以基本上他们二者都变得大于电压变化阈值或他们二者都变得小于电压变化阈值。另外，下文将对dq电压变化阈值的设置进行描述。

如果在S310中判定电流传感器系统异常，则首先由于在S105中判定“三相和的绝对值不大于阈值”（S104：否），所以不可能是单独一相的电流传感器异常，而非常可能是在两相中发生了加/减偏移异常。

加/减偏移异常有可能引起下面的问题：也就是说，过多的电流被提供至逆变器12从而使电路和元件故障；或相反地，必要的电流不提供至逆变器12从而阻止AC电机2被适当地驱动。另外，如上所述，与一相的相同幅度的误差的偏移异常或两相的相同符号的偏移异常相比，加/减偏移异常对使用AC电机2的系统产生更大的影响。

为此，在特定地安装在电动车辆（例如混合动力车辆）中的电动机控制设备中，驾驶性能有可能降低。因此，如果判定电流传感器系统异常，则从故障安全的观点来看，提供停止AC电机2的驱动的“关闭指令”是足够的。当执行该关闭时，电流未通过AC电机2，因此输出转矩成为零。在混合动力汽车的情况下，驾驶员通过惯性运行将车辆开到路肩，然后停车。可替代地，驾驶员可以指示车辆控制电路9切换到通过发动机3运行。

另一方面，如果在S309中判定d轴电压变化值VΔd和q轴电压变化值VΔq不大于电压变化阈值（S309：否），则可以认为三相的电流传感器16、电流传感的器17、电流传感器18中的所有电流传感器是正常的，从而在未执行任何处理的情况下加／减偏移异常检测处理结束。

紧接着，将参照图9至图12完成加／减偏移异常检测处理的描述。

返回至图8所示的整个电流反馈控制的流程图，如果指示了关闭(S116：是)，则电流反馈控制结束。此外，如果电流传感器系统正常并且关闭没有被指示(S116：否)，则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)。

然后，通过控制部件155来完成电流反馈控制的例程。

在第一实施方式的结构的描述的最后，将描述dq电压变化阈值的设置。

在表达瞬时特性的时间导数术语(d／dt)被假定为零的情况下，通过下面的公式(8.1)、(8.2)表达dq坐标系统中的电压公式。

Vd=R×Id-ω×Lq×Iq      (8.1)

其中，以下面的方式定义字符。

Vd、Vq：d轴电压、q轴电压

Id、Iq：d轴电流、q轴电流

R：电阻

Ld、Lq：d轴自感、q轴自感

ω：旋转角速度

((ω／(2π×60)：对应于每60秒的转数)

电枢匝连磁通量

根据公式(8.1)、(8.2)，可以通过下面的公式(8.3)、(8.4)来表达分别由d轴电流Id的变化和q轴电流Iq的变化所引起的d轴电压的变化和q轴电压的变化。

ΔVd=R×ΔId-ω×Lq×ΔIq      (8.3)

ΔVq=R×ΔIq-ω×Ld×ΔId      (8.4)

以这种方式，相对于电流的变化的电压变化量根据转数而增加。可以认为这适合于由偏移误差引起的电气一次变化。

在由偏移误差引起的电气一次变化中，发现d轴电流Id和q轴电流Iq以相同的幅度变化。假定该电流幅度为ΔIamp，则由于d轴和q轴以90[度]相位相互移位，因此公式(8.3)、(8.4)被变换成公式(8.5)、(8.6)。

ΔVd=R×ΔIamp×cosθ-ω×Lq×ΔIamp×(-sinθ)      (8.5)

ΔVq=R×ΔIamp×(-sinθ)+ω×Lq×ΔIamp×cosθ      (8.6)

可以通过下面的公式(8.7)、(8.8)获得d轴电压、q轴电压的变化的振幅ΔVdamp、ΔVqamp作为正弦分量和余弦分量的合成波形的振幅。

$\mathrm{\&Delta;Vdamp}=\mathrm{\&Delta;Iamp}\&times;\sqrt{\{R^2+{(\mathrm{\&omega;}\&times;\mathrm{Lq})}^2\}}---\left(8.7\right)$

$\mathrm{\&Delta;Vqamp}=\mathrm{\&Delta;Iamp}\&times;\sqrt{\{R^2+{(\mathrm{\&omega;}\&times;\mathrm{Ld})}^2\}}---\left(8.8\right)$

基于上述公式，将以下面的方式对dq变化阈值进行设置。

首先，根据电流传感器的异常阈值计算由于电流传感器的偏移误差引起的电流幅度ΔIamp。然后，基于通过将电流幅度ΔIamp带入公式(8.7)、公式(8.8)所获得的电压幅度ΔVdamp、ΔVamp来设置dq电压变化阈值。如上所述，由于电压幅度ΔVdamp、ΔVamp包括旋转角速度ω，因此根据转数设置dq电压变化阈值。

在这一点上，根据上述的理论公式计算阈值的方法包括电路常数(如电阻R和自感Ld、Lq)，并且这些电路常数包括各种动态特征、个体差异和模型误差。为了避免这些误差，也建议实际上引出这些误差并将dq电压变化阈值设置为这些值以防止高敏感性检测和检测损失。

将对本实施方式的电动机控制设备的操作和工作效果进行描述。

(1)控制部件155将根据dq电压PI控制部件23针对电流感测值的变化所输出的dq电压命令计算出的值与指定的异常阈值进行比较，从而检测加／减偏移异常。以这种方式，在没有意识到加／减偏移异常发生的情况下，可以防止经过AC电机的电流继续被控制。因此，在被安装在电动车辆(如混合动力汽车)中的AC电机的情况下，可以防止驾驶性能的降低。

(2)在检测到加／减偏移异常的情况下，电流传感器系统异常的判定被提供给用户并且关闭指令被提供给逆变器12，从而停止驱动AC电机2。以这种方式，可以实现故障安全的思想。

（3）如果在突变判定处理（S350）中转矩命令突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm大于突变阈值，则将突变标志设置为ON。另外，通过将dq电压变化值VΔd、VΔq二者进行置零，禁止异常阈值比较部件69的异常判定，从而基本上停止加/减偏移异常检测处理。

例如，当由于除了电流传感器的偏移异常之外的原因改变转矩命令trq*或转数rpm（例如当车辆突然加速或从平路跑到斜坡）时，有可能错误地判定电流传感器系统异常并且停止驱动AC电机2。因此，当判定转矩trq*或转数rpm突然改变时，最安全的是停止该例程中的处理。以这种方式，可以通过除了电流传感器的偏移异常以外的原因通过请求输出转矩或转数的改变来防止加/减偏移异常的错误判定，并且避免由于错误的判定而停止AC电机的驱动。

（4）在Σdcos、Σdsin、Σqcos、Σqsin累积更新处理（S330）中，根据电压命令vd*前、vd*后、vq*前、vd*后（它们是与更新时刻nΔ相交之前或之后的值），通过线性插处理计算更新时刻处dq电压命令插入值Vd（nΔ）、Vq（nΔ）。另外，基于dq电压命令插入值Vd(nΔ)、Vq(nΔ)在电动角θe的一个周期内，“电动角间隔Δ”、“在更新时刻处的dq电压命令插入值Vd(nΔ)、Vq(nΔ)”和“在更新点nΔ处的余弦分量、正弦分量”的乘积被累积成最后的值并且被更新。

以这种方式，在不与电动角同步而是以指定间隔执行控制操作的控制系统中，可以获得合适的值作为更新时刻处的电压命令值并且确保“积分的加减对称”。

接下来，将参照图13至图22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不同点。

（第二实施方式）

将参照图13至图16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。在第二实施方式中，基于替代第一实施方式的dq电压命令的三相电压命令来执行加/减偏移异常检测处理。另外，正如第一实施方式，关于转矩命令trq*或转数rpm执行突变判定处理，并且如果判定出现突变，则停止加/减偏移异常检测处理。

如图13所示，第二实施方式的电动机控制设备的控制部件156与第一实施方式的控制部件155（图5）不同在于：由dq→三相变换部件24进行的dq电压命令vd*、vq*的逆dq变换之后的三相电压命令vu*、vv*、vw*被输入至加/减偏移异常检测部件602。

将参照图14对加/减偏移异常检测部件602的结构进行描述。尽管借助于图14中的示例示出了U相电压命令vu*的处理，但是V相电压命令vv*和W相电压命令vw*的处理部分是相同的。

如图14所示，实际上，第二实施方式的加/减偏移异常检测部件602的结构在前/后插值处理63之后累积并更新U相电压命令插入值Vu（nΔ）。为此，对于每个相电压命令，将乘法器64、切换部件65、积分器66和除法器67构造在一条线路上。

从除法器67输出的U相电压偏移值Vuofs被输入至异常阈值比较部件69并且与U相偏移阈值进行比较。然而当转矩/转数突变判定部件73将突变标志设置为ON时，转矩/转数突变判定部件73将切换部件65切换至“0”侧并且将U相电压偏移值Vuofs置零。

当U相电压偏移值Vuofs的绝对值大于U相偏移阈值时，异常阈值比较部件69提供电流传感器系统异常的判定并且给出关闭指令。

接下来，图15和图16中所示的加/减偏移异常检测处理的流程图与第一实施方式的流程图（图9）在下列点中不同。

（2F1）替代S330的“Σdcos、Σdsin、Σqcos、Σqsin累积更新处理”，包括S340的“Σu、Σv、Σw累积更新处理”（图16中所示的子流程图）。

（2F2）替代S360的“VΔd、VΔq计算处理”和S306的“VΔd=0、VΔq=0处理”，包括S325的“Vuofs、Vvofs、Vwofs计算处理”和S326的“Vuofs=0、Vvofs=0、Vwofs=0处理”。

（2F3）替代S307的“Σdcos、Σdsin、Σqcos、Σqsin清零处理”，包括S327的“Σu、Σv、Σw清零处理”。

（2F4）替代S309的“将VΔd、VΔq与dq电压变化阈值进行比较的处理”，包括S329的“将Vuofs、Vvofs、Vwofs的绝对值与相电压偏移阈值进行比较的处理”。

将参照图16描述S340。

在S341中，关于各个相U相、V相和W相，根据更新点nΔ之前和之后的电压命令值(vu*前、vu*后、vv*前、vv*后、vw*前、vw*后)通过线性插找到更新时刻处的三相电压命令插入值Vu(nΔ)、Vv(nΔ)、Vw(nΔ)。

在S342中，关于各个相U相、V相和W相，“电动角间隔Δ”和“更新时刻处的三相电压命令插入值Vu(nΔ)、Vv(nΔ)、Vw(nΔ)”的乘积被累积成最后的值并且被更新。也就是说，计算下面的公式(9.1)至公式(9.3)。

Σu←∑u+Δ×Vu(nΔ)      (9.1)

∑v←∑V+Δ×Vv(nΔ)      (9.2)

∑w←∑w+Δ×Vw(nΔ)      (9.3)

返回到图15，在S325(在突变标志是OFF(S304：是)的情况下流程进行到S325)中，如下面的公式(10.1)至公式(10.3)所示，将关于电动角的一个周期累积的∑u、∑v、∑w除以360[度]，从而计算相电压偏移值Vuofs、Vvofs、Vwofs。

Vuofs=∑u／360deg      (10.1)

Vvofs=∑v／360deg      (10.2)

Vwofs=∑w／360deg      (10.3)

在此，相电压偏移值Vuofs、Vvofs、Vwofs中的每一个可以是正值或负值。

另一方面，在S325(在突变标志是ON(S304：是)的情况下流程进行到S325)中，Vuofs、Vvofs、Vwofs被置零，从而基本上停止加／减偏移异常检测处理。

在随后的S327中，∑u、∑v、∑w被清零。

在S329中，将相电压偏移值Vuofs、Vvofs、Vwofs的绝对值与相电压偏移阈值进行比较，并且如果存在相电压偏移值的绝对值大于相电压偏移阈值的相(S329：是)，则异常阈值比较部件69提供电流传感器系统异常的判定以及指示关闭(S310)，并且加／减偏移异常检测处理结束。

在此，参照第一实施方式的dq电压变化阈值的设置，可以在d轴、q轴电压命令vd*、vq*引起电气一次变化时，基于在对电压幅度ΔVdamp、ΔVqamp进行逆dq变换(公式(8.7)、公式(8.8))时在相电压命令中出现的偏移量来设置相电压偏移阈值。

另一方面，如果在S329中判定所有相电压偏移值Vuofs、Vvofs、Vwofs的绝对值都不大于电压偏移阈值（S329：否），则可以认为三相的所有电流传感器16、电流传感器17、电流传感器18都是正常的，因此在不执行任何更多处理的情况下加/减偏移异常检测处理结束。

在第二实施方式中，通过在电动角的一个周期的对三相电压命令vu*、vv*、vw*进行积分，可以直接检测相电流感测值的偏移误差。

此外，正如第一实施方式那样，通过执行突变判定处理，可以基于由于除了电流传感器误差之外的原因引起的电压变化来防止错误的判定。

（第三实施方式）

将主要参照图17之图19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。第三实施方式和接下来的第四实施方式的特征在于：替代对转矩命令trq*或转数rpm的突变判定处理，执行异常阈值校正处理。具体地，在第三实施方式中，基于dq电压命令在加/减偏移异常检测处理中校正dq电压变化阈值。

第三实施方式的整个控制部件的结构与第一实施方式的图5相同。此外，将参照图17对加/减偏移异常检测部件的结构进行描述。

如图17所示，当与第一实施方式的加/减偏移异常检测部件601相比较时，第三实施方式的加/减偏移异常检测部件603包括替代转矩/转数突变判定部件73的阈值校正系数计算部件74。

阈值校正系数计算部件74基于由转矩命令突变速率计算部件71计算的转矩命令突变速率Xtrq和由转数突变速率计算部件72计算的转数突变速率Xrpm，计算阈值校正系数K。

第三实施方式的整个电流反馈控制的流程图与第一实施方式的图8近似地相同，而不同在于：S117被移到S114与S300之间。换句话说，如果判定S104为否或S106为否，则执行S112和S114，然后执行S117，然后执行S300的“加/减偏移异常检测处理”。这一点对于接下来的第四实施方式是相同的。

图18和图19中所示的加/减偏移异常检测处理的流程图与第一实施方式的流程图（图9）在下列点中不同。

（3F1）不包括S350的“突变判定处理”、S304的突变标志OFF判定步骤以及在S304为ON的情况下流程进行到的S306。

(3F2)将S370的“dq电压变化阈值校正处理”(图19所示的子流程图)包括在S308与S309之间。

将参照图19描述S307。

在S37l中，正如第一实施方式的突变判定处理S35l(图11)，通过公式(5.1)、公式(5.2)对转矩命令突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm进行计算。然而，“dq电压变化阈值校正处理”与“突变判定处理”在思想上是完全不同，因此由另外的步骤编号指定。

在S372中，阈值校正系数计算部件74基于转矩突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm来计算大于l的阈值校正系数K并且将阈值校正系数K给予异常阈值比较部件69。例如，可以使用下面的公式(11)来计算阈值校正系统K。

K=(1+Xtrq)×(1+Xrpm)      (11)

异常阈值比较部件69基于由阈值校正系数计算部件74指示的阈值校正系数K来以如下方式校正d轴和q轴的各自的电压变化阈值：使得通过将以前的dq电压变化阈值乘以阈值校正系数K所获得的值成为新的dq电压变化阈值(S373)。

以这种方式，dq电压变化阈值逐渐成为较大的值，因此当dq电压变化值VΔd、VΔq与dq电压变化阈值进行比较时(图18所示的S309)，判定dq电压变化值VΔd、VΔq异常的情况趋于减少。此外，当基于突变校正dq电压变化阈值时，加／减偏移异常检测处理并不完全停止而是可以针对大于dq电压变化阈值的dq电压变化适当地保持加／减偏移异常检测功能。

返回到图18，在S370之后的S309中，将d轴电压变化值VΔd与d轴电压变化阈值进行比较，并且将q轴电压变化值VΔq与q轴电压变化阈值进行比较。如果d轴电压变化值VΔd和q轴电压变化值VΔq中的至少一个大于d轴电压变化阈值或q轴电压变化阈值(S309：是)，则异常阈值比较部件69提供电流传感器系统异常的判定并且给出关闭指令(S310)。

以这种方式，当转矩命令或转数被突然地改变时，第三实施方式根据突变速率来校正dq电压变化阈值，因此可以基于由于除了电流传感器误差之外的原因引起的电压变化来防止错误判定（正如根据第一实施方式的突变判定处理）。

在此，从在无故障的情况下防止错误判定的观点来看，优选的是，将阈值校正系数K设置为具有容差的足够大的值。通过使用公式（11）计算出的阈值系数K的使用对于设置“防止由突变引起的错误判定和适当地保留加/减偏移异常检测功能”的电压变化阈值是有效的。

（第四实施方式）

将主要参照图20至图22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。第四实施方式在加/减偏移异常检测处理中基于三相电压命令校正相电压偏移阈值。

第四实施方式的整个控制部件的结构与第二实施方式的图13相同。另外，将参照图20对加/减偏移异常检测部件的结构进行描述。

如图20所示，当与第二实施方式的加/减偏移异常检测部件602（图14）相比较时，第四实施方式的加/减偏移异常检测部件604包括替代转矩/转数突变判定部件73的阈值校正系数计算部件74，该阈值校正系数计算部件74基本上与第三实施方式的阈值校正系数计算部件相同。

图21和图22中所示的加/减偏移异常检测处理的流程图与第二实施方式的流程图（图15）在下列点处不同。

（4F1）不包括S350的“突变判定处理”、S304的突变标志OFF判定步骤以及在S304为ON的情况下流程进行到的S326。这个不同点与第三实施方式不同于第一实施方式的不同点相同。

（4F2）将S380的“相电压偏移阈值校正处理”（图22所示的子流程图）包括在S308与S329之间。

将参照图22描述S380。大体上，S380对应于由相电压偏移值Vuofs、Vvofs、Vwofs替代第三实施方式的S370（图19）中的dq电压变化值VΔd、VΔq的处理。S371和S372与图19中的那些相同。

异常阈值比较部件69基于由阈值校正系数计算部件74所指示的阈值校正系数K以下面的方式来校正相电压偏移阈值：通过使得将以前的相偏移阈值乘以阈值校正系数K所得到的值成为新的相偏移阈值（S383）。

以这种方式，相电压偏移阈值逐渐成为较大的值，因此当相电压偏移值Vuofs、Vvofs、Vwofs与相电压偏移值进行比较时（图21所示的S329），判定相电压偏移值Vuofs、Vvofs、Vwofs异常的情况趋于减少。此外，当基于突变对相电压偏移阈值进行校正时，加/减偏移异常检测处理并不完全地停止，而是对于大于相电压偏移阈值的相电压偏移值可以适当地保留加/减偏移异常检测功能。

返回到图21，在S380之后的S329中，将相电压偏移值Vuofs、Vvofs、Vwofs的绝对值与各个相的相电压偏移阈值进行比较。如果一个或更多个相电压偏移值的绝对值大于相偏移阈值（S329：是），则异常阈值比较部件69提供电流传感器系统异常的判定，并且给出关闭指令（S310）。

以这种方式，第四实施方式产生与第三实施方式相同的效果。

（其他实施方式）

（A）在第一实施方式和第二实施方式的图6和图14中，由单独的转矩命令突变速率计算部件71计算的转矩命令突变速率Xtrq以及由单独的转数突变速率计算部件72计算的转变突变速率Xrpm被输入到转矩命令/转数突变判定部件73。突变判定处理的结构并非限于这个结构而是同样建议使用如下的结构：不提供转矩命令突变速率计算部件71和转数突变速率计算部件72；但是转矩命令/转数突变判定部件73获取转矩命令trq*和转数rpm并且由自身做出突变判定。

此外，由公式（5.1）和公式（5.2）所示出的转矩命令突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm被用作用于判定转矩命令和转数中的突变的参考值。然而，参考值并非限于公式（5.1）和公式（5.2），而是可以使用由不同公式定义的突变速率或表示突变程度的其他参考值（例如，在指定时间内的简单变化量），以及可以使用不同的判定方法。

（B）在第三实施方式和第四实施方式中基于转矩命令突变速率Xtrq和转数突变速率Xrpm计算大于1的阈值校正系数K的公式并非限制于公式（11），而从防止错误判定的观点来看，可以是能够计算足够大的阈值校正系数K的公式或可以通过图推导出。

（C）上述的实施方式的加/减偏移异常检测处理在电动角的一个周期的间隔内对dq电压变化阈值或相电压偏移阈值进行积分，并且累积（积分）的间隔可以是电动角的m个周期（m是自然数）。当m变大并且积分的周期变长时，对于噪声和操作误差，加/减偏移异常检测处理变强但是容易受到突变的影响。因此，优选的是，设置适当的检测间隔以使得达到他们之间的平衡。

（D）上述的实施方式中的前/后线性插值处理是以控制操作周期与电动角不同步的控制系统（例如以不变的周期执行控制操作以使得与PMW载波等同步的控制系统）为前提的。

与此相反，在本公开内容被应用于与电动角同步执行控制操作并且更新时刻处的电压命令可以直接被获取的控制系统情况下，则不需要前/后线性插值处理。

（E）反馈控制中的电压命令并非限于dq电压命令或三相电压命令，而是可以使用在其他坐标系统中定义的电压命令。

（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而使用相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也可以应用于转矩反馈控制系统，以使得“将在指定的检测间隔所积分的值与基于相命令（替代电压命令）所指定的异常阈值进行比较，从而检测加/减偏移异常”。因为与正弦波PWM控制模式或过调制PWM控制模式相比，方形波控制模式可以更多地增加电压利用率，所以方波控制模式可以有效地用于需要高速旋转和大转矩的领域。

（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仅具有一组逆变器和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AC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。

上述的公开内容具有下面的方面。

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各个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。在其中三相电流感测值中的一个电流感测值产生正偏移误差以及三相电流感测值中的另一电流感测值产生负偏移误差的正负偏移异常的情况下，控制装置如下方式执行用于检测正负偏移异常的正负偏移异常检测处理：控制装置将通过在预定检测间隔内对每个相电压命令的变化进行积分所获得的值与预定的异常阈值进行比较，电压命令由反馈控制操作部件相对于由正负偏移异常引起的通过相应相的电流的变化输出。

可替代地，电压命令可以包括由反馈控制操作部件直接输出的d轴电压命令和q轴电压命令、或者通过逆dq变换d轴电压命令和q轴电压命令来计算出的多个三相电压命令。另外，电压命令可以包括d轴电压命令和q轴电压命令。这些值包括d轴值和q轴值。d轴值通过在交流电机的电动角的第M个周期内对d轴电压命令的傅里叶级数展开进行积分来获得，以及q轴值是通过在交流电机的电动角的第M个周期内对q轴电压命令的傅里叶级数展开进行积分来获得。M表示自然数。预定异常阈值包括d轴电压变化阈值和q轴电压变化阈值。在正负偏移异常判定过程中，控制装置将d轴值和q轴值分别与d轴电压变化阈值和q轴电压变化阈值进行比较。另外，电压命令值可以包括多个三相电压命令。这些值包括多个通过在交流电机的电动角的第M个周期内对三相电压命令进行积分所获得的三相值。M表示自然数。预定异常阈值包括多相电压偏移阈值。在正负偏移异常判定过程中，控制装置将三相值分别与相电压偏移阈值进行比较。

可替代地，当预定检测间隔内转矩命令或交流电机的转数的变化速率大于预定的突变阈值时，控制装置可以判定引起了突变并且停止执行正负偏移检测过程。

可替代地，控制装置可以通过阈值校正系数来校正预定异常阈值，该阈值校正系数基于预定的检测间隔内转矩命令或交流电机的转数来确定。

控制装置具有用于以如下方式操作电压命令的反馈控制部件：由电流传感器感测的电流感测值与电流命令值之间的偏差收敛于零，并且基于电压命令来接通/关闭逆变器的开关元件。

此外，控制装置对于加/减偏移异常执行加/减偏移异常检测处理，在该加/减偏移异常中三相中的两相的电流感测值中的一个值引起了加侧的偏移误差并且另一电流感测值引起了减侧的偏移误差。通过将在指定的检测间隔内对电压命令的变化进行积分所获得的值与指定的异常阈值进行比较来执行加/减偏移异常检测处理，对于由偏移异常的出现引起的电流的变化，电压命令值由反馈控制操作部件输出。

在此，“指定的检测间隔”对应于“电动角的m个周期（其中，m是自然数）”。

以这种方式，可以检测到由于加侧的偏移误差和减侧的偏移误差相互抵消所以即使通过监视三相电流感测值的和也不能检测的电流传感器的加/减偏移异常。因此，在没有意识到加/减偏移异常发生的情况下，可以防止继续执行对通过AC电机的电流的控制。

例如，在AC电机被安装在电动车辆（例如混合动力汽车）中的情况下，可以防止驾驶性能的降低。

此外，在检测到加/减偏移异常的情况下，优选的是，例如从故障安全的观点来看，通知用户异常并且停止AC电机的驱动。

在加/减偏移异常检测处理中“由反馈控制操作部件所输出的电压命令”具体由“由反馈控制操作部件直接输出的d轴电压命令和q轴电压命令（根据需要，在下文中被称为“dq电压命令”）”，或“通过对dq电压命令进行逆dq变换所计算出的三相电压命令”来表示。

在使用dq电压命令的情况下，异常阈值被设置为“d轴电压阈值和q轴电压阈值（根据需要，在下文中被称为“dq电压变化阈值”）。然后，将通过在电动角的m个周期（其中，m是自然数）内对dq电压命令的傅里叶级数展开进行积分而获得的值与dq电压变化阈值进行比较。

另一方面，在使用三相电压命令的情况下，异常阈值被设置为“相电压偏移阈值”。然后，将通过在电动角的第m个周期（其中，m是自然数）内对三相电压命令进行积分而获得的值与相电压偏移阈值进行比较。

关于“电动角的m个周期”，当m变大并且积分的周期变长时，加/减偏移异常检测处理在噪声和操作误差方面变强但是容易受到突变的影响，下文将对其进行描述。因此，优选的是，设置适当的检测间隔以使得达到他们之间的平衡。

此外，在加／减偏移异常检测处理中，有可能进行除了电流感测值的偏移误差之外的误差(例如请求输出转矩的变化或AC电机的转数的变化)是加／减偏移异常的错误判定。

因此，为了防止像这样的错误判定，当在检测间隔内转矩命令的变化率或AC电机的转数的变化速率大于指定的突变阈值时，优选的是，控制装置判定突变发生并且停止加／减偏移异常检测处理。当判定转矩命令或转数被突然改变时，最安全的是以这种方式停止加／减偏移异常检测处理

可替代地，同样建议通过基于检测间隔内转矩命令的变化速率或AC电机的转数的变化率所判定的阈值校正系数来校正异常阈值。具体地，以如下方式校正异常阈值：转矩命令的变化速率或转数的变化速率越大，异常阈值被设置的越大。

例如，假设转矩命令的变化速率是Xtrq以及转数的变化速率是Xrpm，优选的是，异常阈值乘以通过下面的公式计算出的阈值校正系数K。

K=(1+Xtrq)×(1+Xrpm)>1

在此，基于通过线性插值根据电压命令值找到的电压命令插入值来计算“通过在电动角的一个周期内对电压命令进行积分所获得的值”，电压命令值关于每个“更新时刻”在更新时刻之前和之后由反馈控制操作部件操作，“更新时刻”是电动角(θe)与更新点(nΔ)相交的时刻。在此，“更新点(nΔ)”被定义为电动角(Δ)的n倍(其中，n是从0到(N-1)的整数)，相当于电动角的一个周期的(1/N)倍(其中N是自然数)。以这种方式，在以指定的周期执行控制操作的控制系统中(该操作的执行并不与电动角同步)，可以获得适当的值作为更新时刻的电压命令。

在这一点上，在与电动角同步地执行控制操作的控制系统中，电压命令的时刻对应于更新时刻，因此不需要该处理。

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，虽然各种组合和配置，包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和配置也落入本公开内容的精神和范围内。

Claims (6)

1.一种用于三相交流电机的控制设备，包括：

逆变器，所述逆变器具有用于驱动所述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，以使由各个电流传感器感测到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所述每个相的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电流，

其中，当三相的所述电流感测值中的一个电流感测值引起正偏移误差以及三相的所述电流感测值中的另一电流感测值引起负偏移误差的正负偏移异常出现时，所述控制装置以如下方式执行用于检测正负偏移异常的正负偏移异常检测处理：所述控制装置将通过在预定的检测间隔内对每个相的电压命令的变化进行积分所获得的值与预定的异常阈值进行比较，所述电压命令由所述反馈控制操作部件针对由所述正负偏移异常引起的通过相应相的电流的变化而输出。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述电压命令包括：通过所述反馈控制操作部件直接输出的d轴电压命令和q轴电压命令；或者，通过对所述d轴电压命令和所述q轴电压命令进行逆dq变换计算出的多个三相电压命令。

3.根据权利要求2所述的控制设备，

其中，所述电压命令包括所述d轴电压命令和所述q轴电压命令，

其中，所述值包括d轴值和q轴值，

其中，所述d轴值是通过在所述交流电机的电动角的第M个周期内对所述d轴电压命令的傅里叶级数展开进行积分而获得的，以及所述q轴值是通过在所述交流电机的所述电动角的所述第M个周期内对所述q轴电压命令的傅里叶级数展开进行积分而获得的，

其中，所述M表示自然数，

其中，所述预定的异常阈值包括d轴电压变化阈值和q轴电压变化阈值，以及

其中，在所述正负偏移异常判定处理中，所述控制装置将所述d轴值和所述q轴值分别与所述d轴电压变化阈值和所述q轴电压变化阈值进行比较。

4.根据权利要求2所述的控制设备，

其中，所述电压命令值包括所述多个三相电压命令，

其中，所述值包括多个三相值，所述多个三相值是通过在所述交流电机的电动角的第M个周期内对所述三相电压命令分别进行积分而获得的，

其中，所述M表示自然数，

其中，所述预定的异常阈值包括多个相电压偏移阈值，

其中，在所述正负偏移异常判定处理中，所述控制装置分别将所述三相值与所述相电压偏移阈值进行比较。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制设备，其中，当在所述预定的检测间隔内所述交流电机的转矩命令或转数的变化速率大于预定的突变阈值时，所述控制装置判定突变发生并且停止执行所述正负偏移异常检测处理。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的控制设备，其中，所述控制装置通过阈值校正系数校正所述预定的异常阈值，所述阈值校正系数是基于在所述预定的检测间隔内所述交流电机的转矩命令或转数的变化速率而被确定的。

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