CN106471732B - 交流旋转电机的控制装置以及电动助力转向系统 - Google Patents

交流旋转电机的控制装置以及电动助力转向系统 Download PDF

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Abstract

若交流旋转电机的实际的电阻值与根据检测到的交流旋转电机的外部温度推定得到的推定电阻值之间存在误差，则交流旋转电机无法平稳地旋转。因此，本发明提供一种具备电阻值推定部(10)的交流旋转电机的控制装置等，该电阻值推定部(10)将根据检测到的交流旋转电机的外部温度推定电阻值而得到的值即基本推定电阻值(Rest0)与推定电阻校正值(Radd)相加，从而运算推定电阻值(Rest)，其中，将所述推定电阻校正值(Radd)决定为使得预先估算得到的电阻值的误差(ΔR)的可取范围收敛在交流旋转电机能够平稳地旋转的电阻值的误差的范围内。

Description

交流旋转电机的控制装置以及电动助力转向系统
技术领域
本发明涉及具备推定交流旋转电机的绕组电阻值的结构的交流旋转电机的控制装置、以及具备交流旋转电机的控制装置的电动助力转向系统。
背景技术
现有的交流旋转电机的控制装置如下述专利文献1、专利文献2所示，基于绕组的电阻值来推定转子的速度、位置，使用它们来替代位置、速度传感器检测到的信号进行无传感器控制。
此外，作为其他发明，如下述专利文献3所示那样，具备下述结构：使用交流旋转电动机的外部温度和电枢的电流值来高精度地推定随着温度而变化的绕组的电阻值。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3104865号公报
专利文献2：日本专利第4672236号公报
专利文献3：日本专利第5211618号公报
专利文献4：日本专利第2734606号公报
专利文献5：日本专利特开平7-107781号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在将控制对象即交流旋转电机的电阻值设定作为控制对象的模型的参数的、在控制中使用模型电阻值这样的交流旋转电机的控制装置、以及具备交流旋转电机的控制装置的电动助力转向系统中，由于交流旋转电机的实际电阻值随着交流旋转电机的绕组的温度变化而变化，因此存在下述问题：实际的电阻值与作为控制对象的模型的参数而设定的电阻值(以下，称为模型电阻值)之间产生差异即产生电阻值误差，从而无法平稳地使交流旋转电机旋转。例如，如上述专利文献2所示那样，在基于模型电阻值推定速度及位置的情况下，以电阻值误差为主要原因使得推定速度及推定位置产生推定误差，从而导致振动的增大、交流旋转电机位置的粘着。
对于伴随着上述温度而产生的电阻值误差所带来的影响，上述专利文献3中，即使在温度发生了变化的情况下也能够使用交流旋转电机外部的温度来高精度地推定电阻值，因此，通过使用推定得到的电阻值来作为上述专利文献1、专利文献 2中的模型电阻值，从而能够平稳地使交流旋转电机旋转。但是，由于要在交流旋转电机外部的温度转换为交流旋转电机的温度的基础上再计算对电阻值进行推定得到的值，因此，为了转换为交流旋转电机的温度，需要使用了电流值等的温度模型，从而使推定电阻值的方式复杂化。
本发明是为了解决上述问题点而完成的，其目的在于获得一种能够通过更为简单的方式来平稳地使交流旋转电机旋转的交流旋转电机的控制装置等。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明是基于交流旋转电机的推定电阻值来控制交流旋转电机的交流旋转电机的控制装置等，交流旋转电机的控制装置包括：温度检测部，该温度检测部检测所述交流旋转电机的外部温度并输出检测温度；以及电阻值推定部，该电阻值推定部根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的所述交流旋转电机的实际的电阻值并输出所述推定电阻值，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和、即基本推定电阻值进行运算，并且将所述基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，所述推定电阻校正值是具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大、且比所述偏差估算值的绝对值要小的绝对值的负的值，所述偏差估算值是预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的下限进行设定而得到的值，所述电阻值误差允许范围是所述交流旋转电机能够平稳地进行旋转的电阻值误差的范围。
此外，本发明是基于交流旋转电机的推定电阻值来控制交流旋转电机的交流旋转电机的控制装置等，交流旋转电机的控制装置包括：温度检测部，该温度检测部检测所述交流旋转电机的外部温度并输出检测温度；以及电阻值推定部，该电阻值推定部根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的所述交流旋转电机的实际的电阻值并输出所述推定电阻值，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和、即基本推定电阻值进行运算，并且将所述基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，所述推定电阻校正值是具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大、且比所述偏差估算值的绝对值要小的绝对值的正的值，所述偏差估算值是预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的上限进行设定而得到的值，所述电阻值误差允许范围是所述交流旋转电机能够平稳地进行旋转的电阻值误差的范围。
发明效果
本发明中，能够提供可通过更为简单的结构使交流旋转电机平稳地旋转的交流旋转电机的控制装置等。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1和2的交流旋转电机的控制装置的结构的一个示例的图。
图2是表示图1的电阻值推定部的结构的一个示例的图。
图3是表示本发明所涉及的交流旋转电机的实际电阻值可取范围和基本推定电阻值的关系的一个示例的图。
图4是表示本发明的实施方式1的偏差估算值的一个示例的图。
图5是表示本发明的实施方式1的电阻值误差允许范围和电阻值误差的可取范围的图，是表示实际的电阻值与基本推定电阻值之间的偏差的可取范围的一个示例的图。
图6是表示本发明的实施方式1的电阻值误差允许范围和电阻值误差的可取范围的图，是表示实际的电阻值与推定电阻值之间的电阻值误差的可取范围的一个示例的图。
图7是表示本发明的实施方式2的偏差估算值的一个示例的图。
图8是表示本发明的实施方式2的电阻值误差允许范围和电阻值误差的可取范围的图，是表示实际的电阻值与基本推定电阻值之间的偏差的可取范围的一个示例的图。
图9是表示本发明的实施方式2的电阻值误差允许范围和电阻值误差的可取范围的图，是表示实际的电阻值与推定电阻值之间的电阻值误差的可取范围的一个示例的图。
图10是表示本发明的实施方式3的电动助力转向系统的结构的一个示例的图。
图11是表示基于感应电压推定速度及位置的方式中的电阻值误差与位置误差的关系的图。
图12是表示电阻值误差为负的情况下的影响的图。
图13是表示电阻值误差为正的情况下的影响的图。
图14是表示取图13的波形的绝对值后得到的值的图，是表示电阻值的误差为正的情况下的影响的图。
图15是表示本发明的实施方式1的交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机为一体的结构的一个示例的图，是表示交流旋转电机的外部温度的温度测定点的一个示例的图。
图16是表示本发明的实施方式1的交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机为一体的结构的一个示例的图，是表示交流旋转电机的内部温度的温度测定点的一个示例的图。
图17是表示决定本发明中的推定电阻值的计算式的步骤的一个示例的图。
图18是表示本发明的实施方式4和5的交流旋转电机的控制装置的结构的一个示例的图。
图19是表示本发明的实施方式4和5中，V/F控制中的电压V和速度F的关系的图。
图20是表示本发明的实施方式4中的电阻值误差和电压误差的关系的一个示例的图。
图21是表示本发明的实施方式4中加上推定电阻校正值后的电阻值误差和电压误差的关系的一个示例的图。
图22是表示本发明的实施方式5中的电阻值误差和电压误差的关系的一个示例的图。
图23是表示本发明的实施方式5中加上推定电阻校正值后的电阻值误差和电压误差的关系的一个示例的图。
图24是表示本发明的实施方式6的电动助力转向系统的结构的一个示例的图。
具体实施方式
首先，在现有的基于模型电阻值推定速度和位置的情况下，以电阻值的误差为主要原因使得推定速度和推定位置产生推定误差，从而产生振动的增大、交流旋转电机的位置的粘着，因此，交流旋转电机无法平稳地进行旋转，关于该问题，使用图11进行详细说明。
通常已知如上述专利文献1的数学式1那样，根据交流旋转电机的电压方程式，利用感应电压来推定速度的方式。在这种方式中，基于电压方程式的变形即式(1) 来运算推定速度w。式(1)中，V为电压，R为模型电阻值，I为电流，φ为感应电压常数。推定位置th0通过对推定速度w进行积分而得到的式(2)来获得。另外，利用上述专利文献2的自适应观测器推定速度及位置的方式也是利用了感应电压的推定方式，用于推定的原理相同。式(1)中，由于基于模型电阻值R来运算推定速度w，若存在电阻值误差，则实际的速度与推定速度w之间产生速度误差，对推定速度w进行积分而计算出的推定位置th0也产生位置误差。
[数学式1]
w＝(V-RI)/φ…(1)
th0＝∫wdt…(2)
图11是表示基于感应电压推定速度和位置的方式中电阻值误差ΔR和位置误差Δθ的绝对值的平滑值的关系的概念图，称为相对于位置误差的基本特性。电阻值误差定义为从实际的电阻值减去模型电阻值后得到的值，该电阻值误差的值可取的范围即电阻值误差可取的范围是下限ΔRerrc与ΔRerrh之间。并且，后述的图11中的电阻值误差允许范围是下限ΔRacptc与上限ΔRacpth之间。
在电阻值误差为负时，若位置误差增大至变为90度以上，则交流旋转电机的位置粘着，从而交流旋转电机无法旋转。另一方面，电阻值误差为正时，与电阻值误差为负时相比，位置误差的绝对值的平滑值较小，但瞬时的位置误差较大，变成振动的响应。关于此，使用式(1)、式(2)来说明。
首先，对电阻值误差为负时，即模型电阻值大于实际的电阻值的情况进行说明。将负的电阻值误差称为负方向误差。图12表示在变为负方向误差的情况下，实际的交流旋转电机的位置th和推定位置th0的时间响应。图12中，示出在时间Tr 之后，实际的交流旋转电机的位置th与推定位置th0的差异即位置误差变为90 度以上，交流旋转电机的位置粘着的状态。
根据式(1)，若模型电阻值R较大，则RI项成为较大的值，因此，计算得到的推定速度是比实际的速度要小的值。根据式(2)，推定速度较小与推定位置的增加量较小具有相同的含义，由于推定位置停滞而不增加，因此位置误差变大。若位置误差变大，则无法使电流流向适当的方向，因此交流旋转电机产生的转矩下降，位置误差变为90度以上，从而交流旋转电机的位置粘着，成为无法旋转的状态。
接着，对电阻值误差为正时，即模型电阻值R小于实际的电阻值的情况进行说明。将正的电阻值误差称为正方向误差。图13表示电阻值为正时的位置误差的时间响应。图14是将图13的纵轴设为绝对值而重新绘制得到的。图14中的实线表示位置误差的绝对值，点划线表示位置误差的绝对值的平滑值。
根据式(1)，若模型电阻值R较小，则RI项成为较小的值，因此，计算得到的推定速度是比实际的速度要大的值。根据式(2)，推定速度较大与推定位置的增加量较大具有相同的含义，推定位置的增加量比实际的位置的增加量要大，因此位置误差增加。但是，若位置误差增加到360度为止，则等同于位置误差为0度，从而向位置误差减小的方向转换。若位置误差减小，则能够使电流流向适当的方向，因此转矩增大。由于通过进行若位置误差增加则转矩下降、若位置误差减小则转矩增大这样的反复来使转矩增减，结果使得交流旋转电机的位置具有振动性。此时，电阻值误差越大，振动变得越大。
如上所述，若存在电阻值误差，则交流旋转电机的位置粘着，或者振动，因此交流旋转电机无法平稳地旋转。将交流旋转电机能够平稳地进行旋转的电阻值误差的范围设为电阻值误差允许范围。电阻值误差允许范围在其下限ΔRacptc与上限ΔRacpth之间。
本发明的第一发明提出了具有下述特征的交流旋转电机的控制装置，包括：检测交流旋转电机的外部温度并输出检测温度的温度检测部；以及根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的该交流旋转电机的实际的电阻值、并输出推定电阻值的电阻值推定部，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和即基本推定电阻值进行运算，并且将该基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，所述推定电阻校正值是具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大、且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值的负的值，所述偏差估算值是预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的下限进行估算而得到的值，所述电阻值误差允许范围是所述交流旋转电机能够平稳地进行旋转的电阻值误差的范围。
第二发明提出了具有下述特征的交流旋转电机的控制装置，包括：检测交流旋转电机的外部温度并输出检测温度的温度检测部；以及根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的该交流旋转电机的实际的电阻值并输出推定电阻值的电阻值推定部，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和即基本推定电阻值进行运算，并且将该基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，所述推定电阻校正值是具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大、且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值的正的值，所述偏差估算值是预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的上限进行估算而得到的值，所述电阻值误差允许范围是所述交流旋转电机能够平稳地进行旋转的电阻值误差的范围。
根据第一发明，包括：检测交流旋转电机的外部温度并输出检测温度的温度检测部；以及根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的该交流旋转电机的实际的电阻值并输出推定电阻值的电阻值推定部，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和即基本推定电阻值进行运算，并且将该基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，由此能够推定随温度变化的所述实际的电阻值，所述推定电阻校正值设为具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大、且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值的负的值，所述偏差估算值设为预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的下限进行估算而得到的值，由此能够将所述实际的电阻值减去所述推定电阻值后得到的电阻值推定误差的可取范围的下限设为比电阻值误差允许范围的下限值要大的值，并且能够使所述电阻值推定误差的可取范围的上限不会变大到所需以上，在上述结构中，通过将所述电阻值误差允许范围设为所述交流旋转电机能够平稳地进行旋转的电阻值误差的范围，从而能够起到下述效果，即：通过将基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算这样的简单的结构，能够使交流旋转电机平稳地进行旋转，其中，所述基本推定电阻值是确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和。
根据第二发明，包括：检测交流旋转电机的外部温度并输出检测温度的温度检测部；以及根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的该交流旋转电机的实际的电阻值并输出推定电阻值的电阻值推定部，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和即基本推定电阻值进行运算，并且将该基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，由此能够推定随温度变化的所述实际的电阻值，所述推定电阻校正值设为具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大、且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值的正的值，所述偏差估算值设为预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的上限进行估算而得到的值，由此能够将所述实际的电阻值减去所述推定电阻值后得到的电阻值推定误差的可取范围的上限设为比电阻值误差允许范围的上限值要大的值，并且能够使所述电阻值推定误差的可取范围的下限不会变小到所需以上，在上述结构中，通过将所述电阻值误差允许范围设为所述交流旋转电机能够平稳地进行旋转的电阻值误差的范围，从而能够起到下述效果，即：通过将基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算这样的简单的结构，能够使交流旋转电机平稳地进行旋转，其中，所述基本推定电阻值是确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和。
下面，使用附图，根据各实施方式对本发明的交流旋转电机的控制装置等进行说明。另外，各实施方式中，用相同标号表示相同或相当部分，并省略重复说明。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1、2的交流旋转电机的控制装置的结构的一个示例的图。该图1是在例如上述专利文献2的图1的结构上还具备温度检测部9 和电阻值推定部10的结构。图1中示出交流旋转电机的控制装置106，还一并示出作为控制对象的交流旋转电机1，交流旋转电机的控制装置106与交流旋转电机 1形成为一体。成为一体意味着交流旋转电机的控制装置106与交流旋转电机1相邻连接，例如，指的是图15那样的结构。此外，交流旋转电机1例如是同步电动机，在连续通电电流较小的动作条件下使用。例如，车辆行驶过程中的电动助力转向系统中在连续通电电流较小的动作条件下使用。
下文中，如以下所示那样对交流旋转电机1的旋转2轴上的第1轴和第2轴进行说明。即，第1轴是与交流旋转电机1的转子磁通同相位的方向，表示为d轴，第2轴是与第1轴正交的方向，表示为q轴。
电流控制器8基于d轴电流指令id*、q轴电流指令iq*、d轴电流id、q轴电流iq，运算d轴电压指令vd*、以及q轴电压指令vq*。
(第1)坐标转换器4a基于从积分器7获得的旋转位置(推定位置)th0，将 d轴电压指令vd*和q轴电压指令vq*坐标转换成3相电压指令vu*、vv*、vw*。因此，旋转位置(推定位置)th0也是交流旋转电机1的交流电压的相位。
逆变器3基于3相电压指令vu*、vv*、vw*将3相交流电压施加于交流旋转电机1。
即，坐标转换器4a和逆变器3构成根据旋转位置(推定位置)th0所表示的交流电压的相位，将基于旋转2轴上的电压指令vd*和vq*的交流电压vu、vv、vw 施加于交流旋转电机1的供电部。
与此相对，电流控制部8、后述的(第2)坐标转换器4b、自适应观测器6、积分器7构成运算部。
(第2)坐标转换器4b基于从积分器7获得的旋转位置(推定位置)th0对从电流检测器2获得的U相电流iu和V相电流iv进行坐标转换，输出d轴电流id 和q轴电流iq。
自适应观测器6是速度推定部，基于d轴电压指令vd*和q轴电压指令vq*、d 轴电流id和q轴电流iq、以及推定电阻值Rest，输出推定速度即角频率w。
积分器7是位置推定部，对从自适应观测器6获得的推定速度w进行积分，输出推定位置即旋转位置th0。
温度检测部9设置在逆变器3的基板上，检测交流旋转电机1的外部温度，输出检测温度Tecu。交流旋转电机1的外部温度是指例如图15的温度测定点12a～ 12c。与此相对，在图16的温度测定点13那样的测定部位进行测定的温度(例如交流旋转电机1的绕组的温度)为交流旋转电机1的内部温度。温度检测部9虽然设置在逆变器3的基板3a(参照图15、16)上，但只要是能够测定上述交流旋转电机1的外部温度的场所，则并不限定设置场所，例如也可设置在测定设置有交流旋转电机1的环境的温度的场所(12c)。检测温度Tecu可取的范围是下限T1与上限T2之间。
电阻值推定部10基于检测温度Tecu推定交流旋转电机1的实际的电阻值 Rreal，输出推定电阻值Rest。
在本发明的实施方式1、2中，交流旋转电机1的实际的电阻值Rreal是交流旋转电机1的电枢的绕组(省略图示)的电阻值Rm与逆变器3的电阻值Recu相加得到的值。
自适应观测器6具有与现有技术即上述专利文献2的实施方式2相同的结构，因此此处省略说明。推定速度即角频率w通过式(3)～式(6)来计算。
[数学式2]
式(6)的各观测器增益设为式(7)～式(14)。
[数学式3]
g31＝kR…(11)
g32＝kLqwr0…(12)
g41＝-kLdwr0…(13)
g42＝kR…(14)
本实施方式1中，将式(3)～(14)中的模型电阻值R替换为电阻值推定部 10的输出即推定电阻值Rest，进行推定速度w的运算。
图2示出电阻值推定部10的结构的一个示例。电阻值推定部10利用加法运算器AD1对确定为固定值的第1电阻值R1、和在乘法运算器MU中将检测温度Tecu 与比例系数Krest相乘得到的第2电阻值R2进行相加，从而运算得到基本推定电阻值Rest0，利用加法运算器AD2将基本推定电阻值Rest0与推定电阻校正值Radd 相加，从而输出推定电阻值Rest。
图2的Rest0可由式(15)来表示，Rest可由式(16)来表示。另外，第2电阻值R2也可通过下述方式获得，即：将预先求取与检测温度大致成比例的值而得到的值作为映射进行保存，根据映射进行参照。由式(16)表示的推定电阻值的计算式通过图17的步骤来决定。
概括来说，在步骤(1)中，确定交流旋转电机的实际的电阻值的计算式，在步骤(2)中，基于步骤(1)中确定的实际的电阻值的计算式，决定基本推定电阻值的计算式。
接着，在步骤(3)中，基于步骤(1)的实际的电阻值的计算式、步骤(2) 的基本推定电阻值的计算式，计算偏差估算值，在步骤(4)中，根据实施方式1、 2中位置误差和电阻值误差的关系、或者实施方式3、4中电压误差和电阻值误差的关系，来决定电阻值误差允许范围。
接着，在步骤(5)中，根据步骤(3)的偏差估算值、步骤(4)的电阻值误差允许范围，来决定推定电阻校正值。接着在步骤(6)中，根据步骤(2)的基本推定电阻值的计算式、步骤(5)的推定电阻校正值，来决定推定电阻值的计算式。
[数学式4]
Rest0(Tecu)＝R1+Krest·Tecu…(15)
Rest(Tecu)＝Rest0+Radd＝R1+Krest·Tecu+Radd…(16)
推定电阻校正值Radd通过下述方式来决定。首先，预先对实际的电阻值Rreal 减去基本推定电阻值Rest0后的偏差的可取范围的下限进行估算。预先估算是指例如根据实验结果、计算等来预先求取并设定。(以下同样)。预先估算的值是为了计算并设定例如预先存储于省略图示的存储部等的推定电阻校正值Radd的值而事先求得的值。例如，可以将预先估算的值预先存储于存储部等，使用映射或函数在线计算出推定电阻校正值Radd的值。交流旋转电机1的实际的电阻值Rreal由式(17) 来表示。交流旋转电机1的实际的电阻值Rreal设为交流旋转电机1的绕组的电阻值Rm和逆变器3的电阻值Recu相加得到的值。式(17)中，交流旋转电机1的绕组的电阻值Rm由确定为固定值的Rm0、以比例系数km与交流旋转电机1的绕组的温度Tm成比例的项、以及以比例系数kecu与逆变器3的温度即检测温度Tecu成比例的项构成。式(17)中各参数可以根据使温度变化来测定电阻值而得到的结果来确定，也可以代入物性值。
此外，将交流旋转电机1的实际的电阻值Rreal设为交流旋转电机1的绕组的电阻值Rm和逆变器3的电阻值Recu相加后得到的值，但可以仅设为交流旋转电机 1的绕组的电阻值Rm，也可以与式(17)同样地设为加上电流的通电路径中所包含的其他元件的电阻值后得到的值。
[数学式5]
此处，若使用式(18)的检测温度Tecu与交流旋转电机1的绕组的温度Tm 的温度差ΔTme来表示式(17)，则得到式(19)。
[数学式6]
ΔTme＝Tm-Tecu…(18)
Rreal(Tecu,ΔTme)＝R1+(Rm0km+Recu0kecu)Tecu+Rm0kmΔTme…(19)
根据式(15)、式(19)，如式(20)所示那样获得用于计算实际的电阻值Rreal 减去基本推定电阻值Rest0后的偏差(电阻值误差ΔR)的数学式。
[数学式7]
此处，若使用式(21)设计比例系数Krest，则实际的电阻值Rreal减去基本推定电阻值Rest0后的偏差得到式(22)。另外，虽然将比例系数Krest设为式(21)，但不限定基本推定电阻值Rest0的比例系数Krest的确定方法。此处，作为如式(22) 所示那样将温度差ΔTme设为变量的函数，由于具有可在简单的数学式中汇总项的优点，因此使用了式(21)。
[数学式8]
ΔR＝Rm0kmΔTme…(22)
另外，实际的电阻值Rreal中存在有个体差偏差。用式(23)来表示考虑了交流旋转电机1的绕组的电阻值Rm的个体差偏差的范围Qm、以及逆变器3的电阻值 Recu的个体差偏差的范围Qecu的情况下的实际的电阻值Rreal。
式(23)是将式(19)中存在个体差偏差的情况下的Rm0替换为(1+Qm) Rm0，将Recu0替换为(1+Qecu)Recu0而得到的。
[数学式9]
Rreal(Tm,Tecu)＝(Rm0+Recu0)+(QmRm0+QecuRecu0)+(1+Qm)Rm0kmTm+(1+Qecu)Recu0kecuTecu
…(23)
式(23)中，若代入式(18)，则表示为式(24)的温度差ΔTme的函数。
[数学式10]
根据式(24)，若对实际的电阻值Rreal的可取范围进行图示，则位于由图3 的线A所包围的范围内(包含线A上的值，以下相同)。图3中，在没有个体差异的个体中，在检测温度Tecu与交流旋转电机1的绕组的温度Tm间没有温度差的情况下，实际的电阻值Rreal与基本推定电阻值Rest0一致。然而，在存在个体差偏差的个体中，在检测温度Tecu与交流旋转电机1的绕组的温度Tm存在温度差的情况下，交流旋转电机1的实际的电阻值Rreal因存在个体差偏差、温度差而产生偏差。
根据式(15)、式(24)，交流旋转电机1的实际电阻值Rreal与基本推定电阻值Rest0的偏差由式(25)来表示。根据式(25)可知，交流旋转电机1的实际电阻值Rreal与基本推定电阻值Rest0的偏差的可取范围通过提供个体差偏差的可取范围、检测温度Tecu可取的范围、温度差ΔTme的可取范围来求得。
[数学式11]
ΔR(Qm,Qecu,Tecu,ΔTme)＝Rm0kmΔTme+(Rm0Qm+Recu0Qecu)+Rm0QmkmΔTm+Recu0QecukecuΔTecu
＝(Rm0Qm+Recu0Qecu)+(Rm0Qmkm+Recu0Qecukecu)ΔTecu
+(Rm0km+Recu0Qecukecu)ΔTme
＝ΔR(Qm,Qecu)+ΔR(Qm,Qecu,Tecu)+ΔR(Qm,Qecu,ΔTme)
…(25)
本实施方式1中，由于交流旋转电机的控制装置如上所述与交流旋转电机1 形成为一体，因此周围温度相同。并且，由于连续通电电流较小，因此，因通电而引起的交流旋转电机1的温度上升较小。由于交流旋转电机1的温度上升较小，因此，交流旋转电机1的温度Tm与检测温度Tecu的温度差较小。
由此，若将图3的实际的电阻值Rreal可取的范围投影至将横轴设为检测温度Tecu的二维，则实际的电阻值Rreal的可取范围成为图4的线A所包围的范围内。例如，在实际的电阻值为比中央值要小那样的、具有个体差偏差的范围的下限的个体的情况下，取图4的线B的值。
这里，本实施方式1中的偏差估算值是预先对实际的电阻值Rreal减去基本推定电阻值Rest0后的偏差的可取范围的下限进行估算而得到的值。即，设为检测温度Tecu的可取范围中，电阻值误差(ΔR)为负且绝对值最大的值。
图4中，将检测温度Tecu可取范围的上限T2设为偏差估算用检测温度，基于式(25)可计算得到偏差估算值。检测温度Tecu可取范围可以设为设置交流旋转电机的控制装置的环境的温度范围，也可以设为温度检测部9可检测的温度。温度差ΔTme根据偏差估算用检测温度中交流旋转电机1的温度所能取的温度范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限来求得。此外，将个体差偏差的可取范围的上限或下限代入表示个体差偏差的Qm、Qecu进行求取即可。
另外，在此处示出的图4中，将检测温度可取范围的上限1点作为偏差估算用检测温度来计算偏差估算值，但根据实际的电阻值Rreal与基本推定电阻值Rest0 的关系，偏差估算用检测温度不限于检测温度Tecu可取范围的上限。因此，基于从检测温度Tecu可取的范围中提取1点或多点而得到的偏差估算用检测温度，根据式(25)来预先对实际的电阻值Rreal减去基本推定电阻值Rest0后的偏差的可取范围的下限进行估算。此时，如本实施方式1中所示的式(24)那样，在将实际的电阻值Rreal设为与温度成比例时，偏差的可取范围的下限达到检测温度Tecu 的可取范围的上限或下限处的值。
接着，基于相对于位置误差的基本特性，来决定电阻值误差允许范围。图5 是在相对于图11的位置误差的基本特性中一并记载有本实施方式1中的偏差可取范围和电阻值误差允许范围的图。图5中电阻值误差的可取范围和实际的电阻值 Rreal与基本推定电阻值Rest0的偏差的可取范围具有相同的含义。
电阻值误差允许范围是交流旋转电机1能够平稳地旋转的电阻值误差ΔR的范围。因此，电阻值误差允许范围的下限Racptc设为能够在交流旋转电机1的位置不粘着的情况下旋转的界限的电阻值误差，电阻值误差允许范围的上限Racpth设为能够使振动的大小收敛在某个一定范围内的界限的电阻值误差。另外，电阻值误差允许范围的下限Racptc不限于位置误差为90度以上的电阻值误差的值，例如，可以设为具有一定余量且位置误差为80度以上的电阻值误差的值。此外，振动的大小的评估方法并没有特别规定，可以使用速度变动的大小来评估，也可以使用转矩变动的大小来评估。
此时，推定电阻校正值Radd是满足下述式(26)的条件的值，即符合具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值这一条件，并且，该推定电阻校正值Radd设为负的值。通过设为满足式(26)的值，从而如图6所示，能够使交流旋转电机1的实际的电阻值Rreal 与推定电阻值Rest的差异即电阻值误差ΔR的可取范围收敛到电阻值误差允许范围内。
[数学式12]
|ΔRacptc-ΔRerrc|≤|Radd|≤|ΔRerrc|…(26)
通过将推定电阻校正值Radd设为满足式(26)的条件的值，从而能够在交流旋转电机1的位置不粘着的情况下使交流旋转电机平稳地旋转。
并且，根据式(26)的左边，通过利用式(27)给出推定电阻校正值Radd，从而能够使得电阻值误差ΔR在正方向上不会增大到所需以上，因此能够将振动的增大设为最小，使交流旋转电机1平稳地旋转。
[数学式13]
|Radd|＝|ΔRacptc-ΔRerrc|…(27)
此外，只要满足式(26)的条件，则如式(28)所示那样可以设为加上余量 Rmargin后的值。该情况下，通过将给出的余量的值设为最小限度，从而能够将振动的增大抑制在最小限度。
[数学式14]
|Radd|＝|ΔRacptc-ΔRerrc|+|Rmargin|…(28)
通过使用以上内容所决定的电阻校正值(Radd)加上基本推定电阻值(Rest0) 后的推定电阻值(Rest)来推定速度(w)及位置(th0)，从而能够减少负方向误差，防止交流旋转电机的位置粘着，并且能够使得正方向误差不会增大到所需以上，将振动的增大抑制在最小限度，因此，能够使交流旋转电机平稳地旋转。
另外，本实施方式1的特征在于根据交流旋转电机1的外部温度即检测温度Tecu运算推定电阻值Rest的电阻值推定部10。因此，本实施方式1中所示出的具体的速度及位置的推定方法只是一个示例，并不限于此。即，只要是基于该推定电阻值Rest推定速度和位置的结构，按任何方式进行运算均可。例如，也可以进行上述专利文献1所记载的运算。
此外，本实施方式1中，交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机为一体，以连续通电电流较小的情况作为对象，但只要是电阻值误差的下限为负且绝对值变大的情况，就不限于这种交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机的结构。例如，也可以采用将交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机设置于分离的场所，且检测温度高于交流旋转电机的温度的结构。
以上，根据本发明的实施方式1，包括：温度检测部，该温度检测部检测交流旋转电机的外部的温度并输出检测温度；以及电阻值推定部，该电阻值推定部根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的该交流旋转电机的实际的电阻值，并输出推定电阻值，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和即基本推定电阻值进行运算，并且将该基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，由此能够以简单的结构来推定随着温度变化的所述实际的电阻值。
所述推定电阻校正值设为具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大、且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值的负的值，所述偏差估算值设为预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的下限进行估算而得到的值，由此，能够将所述实际的电阻值减去所述推定电阻值后得到的电阻值推定误差的可取范围的下限设为比电阻值误差允许范围的下限值要大的值，并且能够使得所述电阻值推定误差的可取范围的上限不会增大到所需以上。
所述偏差估算值可以基于从所述检测温度可取范围中提取1点或多点而得到的偏差估算用检测温度、所述检测温度与所述交流旋转电机的绕组的温度的温度差、以及实际的电阻值的个体差偏差可取范围来计算得到。
所述检测温度与所述交流旋转电机的绕组的温度的温度差可基于所述偏差估算用检测温度中的所述交流旋转电机的温度的可取范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限来获得。即，所述偏差估算值是基于所述偏差估算用检测温度中所述交流旋转电机的温度的可取范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限的值。
上述的结构中，将所述电阻值误差允许范围设为所述交流旋转电机能够平稳地旋转的电阻值误差的范围，利用基于所述推定电阻值并根据所述交流旋转电机的交流电压的相位和旋转2轴上的电压将所述交流电压施加于所述交流旋转电机的供电部来向交流旋转电机施加电压，从而起到使交流旋转电机平稳地旋转的效果。
实施方式2.
本发明的实施方式2的交流旋转电机的控制装置基本上具有图1所示的结构。但是，与实施方式1不同的是，交流旋转电机1被设置在与交流旋转电机的控制装置106分开的场所，交流旋转电机1被设置在与交流旋转电机的控制装置1相比更容易加热的场所。例如，在电动助力转向系统中，以下述结构为对象，即：交流旋转电机1设置在车辆的发动机舱内，交流旋转电机的控制装置设置在驾驶座附近。
此外，实施方式2的交流旋转电机1例如是同步电动机，在连续通电电流较大的动作条件下使用。例如，在车辆停车中对静止打方向进行辅助的电动助力转向系统在连续通电电流较大的动作条件下使用。
本实施方式2中，将作为速度推定部的自适应观测器6的式(3)～(14)中的模型电阻值R替换为电阻值推定部10的输出即推定电阻值Rest，进行交流旋转电机1的推定速度的运算。电阻值推定部10与实施方式1同样地，设为图2的结构。
本实施方式2中，由于交流旋转电机1设置在与交流旋转电机的控制装置分离的场所，并且交流旋转电机1设置在比交流旋转电机的控制装置更容易加热的场所，因此，交流旋转电机的温度与检测温度Tecu的温度差变大。
并且，由于连续通电电流较大，因此，因通电而引起的交流旋转电机1的温度上升较大。由于交流旋转电机1的温度上升较大，因此，交流旋转电机1的温度与检测温度Tecu的温度差较大。
由此，若将图3的实际的电阻值可取的范围投影至将横轴设为检测温度的二维，则实际的电阻值的可取范围成为图7的线A所包围的范围内。
例如，在实际的电阻值Rreal比中央值要大那样的、具有个体差偏差的范围的上限的个体的情况下，取图7的线B的值。这里，本实施方式2中的偏差估算值是预先对实际的电阻值Rreal减去基本推定电阻值Rest0后的偏差ΔR的可取范围的上限进行估算而得到的值。即，在检测温度Tecu的可取范围内，设电阻值误差为正且绝对值最大的值。
图7中，将检测温度Tecu可取范围的上限T2设为偏差估算用检测温度，基于式(25)可计算得到偏差估算值。检测温度Tecu可取范围可以作为设置交流旋转电机的控制装置的环境的温度范围，也可以作为温度检测部9可检测的温度。温度差ΔTme根据偏差估算用检测温度中交流旋转电机1的温度所能取的温度范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限来求得。此外，将个体差偏差的可取范围的上限或下限代入表示个体差偏差的Qm、Qecu进行求取即可。
另外，在此处示出的图7中，将检测温度可取范围的上限1点作为偏差估算用检测温度来计算偏差估算值，但根据实际的电阻值Rreal与基本推定电阻值Rest0 的关系，偏差估算用检测温度不限于检测温度Tecu达到可取范围的上限。因此，基于从检测温度Tecu可取范围中提取1点或多点而得到的偏差估算用检测温度，根据式(25)来预先对实际的电阻值Rreal减去基本推定电阻值Rest0后的偏差的可取范围的上限进行估算。此时，如本实施方式1中所示的式(24)那样，在将实际的电阻值Rreal设为与温度成比例时，偏差的可取范围的上限达到检测温度Tecu 可取范围的上限或下限处的值。
接着，基于相对于位置误差的基本特性，来决定电阻值误差允许范围。图8 是在相对于图11的位置误差的基本特性中一并记载有本实施方式2中的偏差可取范围和电阻值误差允许范围的图。图8中电阻值误差的可取范围和实际的电阻值Rreal与基本推定电阻值Rest0的偏差的可取范围具有相同的含义。
电阻值误差允许范围是交流旋转电机1能够平稳地旋转的电阻值误差ΔR的范围。因此，电阻值误差允许范围的下限Racptc设为交流旋转电机1的位置不粘着、能够旋转的界限的电阻值误差，电阻值误差允许范围的上限Racpth设为能够使振动的大小收敛在某个一定范围内的界限的电阻值误差。振动的大小的评估方法并没有特别规定，可以使用速度变动的大小来评估，也可以使用转矩变动的大小来评估。
此时，推定电阻校正值Radd是满足下述式(29)的条件的值，即符合具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值这一条件，并且，该推定电阻校正值Radd设为正的值。通过设为满足式(29)的值，从而如图9所示，能够使交流旋转电机1的实际的电阻值Rreal 与推定电阻值Rest的差异即电阻值误差ΔR的可取范围收敛到电阻值误差允许范围内。由此，能够抑制交流旋转电机1的位置的振动，能够使交流旋转电机1平稳地旋转。
[数学式15]
|ΔRacpth-ΔRerrh|≤|Radd|≤|ΔRerrh|…(29)
并且，根据式(29)的左边，通过利用式(30)给出推定电阻校正值Radd，从而能够使得电阻值误差ΔR在负方向上不会增大到所需以上，因此交流旋转电机 1的位置不会粘着，交流旋转电机能够平稳地旋转。
[数学式16]
|Radd|＝|ΔRacpth-ΔRerrh|…(30)
此外，只要满足式(29)的条件，则如式(31)所示那样可以设为加上余量 Rmargin后的值。该情况下，通过将给出的余量的值设为最小限度，从而交流旋转电机1的位置不会粘着，交流旋转电机能够平稳地旋转。
[数学式17]
|Radd|＝|ΔRacpth-ΔRerrh|(+|Rmargin|)...(31)
通过使用由以上内容决定的电阻校正值(Radd)加上基本推定电阻值(Rest0) 后得到的推定电阻值(Rest)来推定速度(w)及位置(th0)，从而能够减少正方向误差，抑制振动，能够使得负方向误差不会增大到所需以上从而交流旋转电机1 的位置不会粘着，因此，能够使交流旋转电机1平稳地旋转。
另外，与上述实施方式1同样地，本实施方式2的特征也在于根据交流旋转电机1的外部温度即检测温度Tecu运算推定电阻值Rest的电阻值推定部10。因此，本实施方式2中所示出的具体的速度及位置的推定方法只是一个示例，并不限于此。即，只要是基于该推定电阻值Rest推定速度和位置的结构，按任何方式进行运算均可。例如，也可以进行上述专利文献1所记载的运算。
此外，本实施方式2中，交流旋转电机1和交流旋转电机的控制装置设置在彼此分离的场所，交流旋转电机1设置在比交流旋转电机的控制装置更容易加热的场所，但只要是电阻值误差的上限为正且绝对值较大的情况，就不限于这种交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机的结构。例如，也可以采用交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机1为一体，连续通电电流较大，交流旋转电机1的温度高于检测温度的结构。
以上，根据本发明的实施方式2，包括：温度检测部，该温度检测部检测交流旋转电机的外部的温度并输出检测温度；以及电阻值推定部，该电阻值推定部根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的该交流旋转电机的实际的电阻值，并输出推定电阻值，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和即基本推定电阻值进行运算，并且将该基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，由此能够以简单的结构来推定随着温度变化的所述实际的电阻值。
所述推定电阻校正值设为具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大、且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值的正的值，所述偏差估算值设为预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的上限进行估算而得到的值，由此，能够将所述实际的电阻值减去所述推定电阻值后得到的电阻值推定误差的可取范围的上限设为比电阻值误差允许范围的上限值要小的值，并且能够使得所述电阻值推定误差的可取范围的下限不会减小到所需以上。
所述偏差估算值可以基于从所述检测温度可取范围中提取1点或多点而得到的偏差估算用检测温度、所述检测温度与所述交流旋转电机的绕组的温度的温度差、以及实际的电阻值的个体差偏差可取范围来计算得到。
所述检测温度与所述交流旋转电机的绕组的温度的温度差可基于所述偏差估算用检测温度中的所述交流旋转电机的温度的可取范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限来获得。即，所述偏差估算值是基于所述偏差估算用检测温度中所述交流旋转电机的温度的可取范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限的值。
上述的结构中，将所述电阻值误差允许范围设为所述交流旋转电机能够平稳地旋转的电阻值误差的范围，利用基于所述推定电阻值并根据所述交流旋转电机的交流电压的相位和旋转2轴上的电压将所述交流电压施加于所述交流旋转电机的供电部来向交流旋转电机施加电压，从而起到使交流旋转电机平稳地旋转的效果。
实施方式3.
本发明的实施方式3涉及具备下述交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机的电动助力转向系统，图10示出其结构，该交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机具有在上述实施方式1、2的图1所示的结构的基础上增加指令生成部11而得到的结构。
图10中，电动助力转向系统中设有方向盘101、转向轴103、齿轮齿条转向器 105、车轮104、交流旋转电机1、交流旋转电机的控制装置106、转矩检测器102。由方向盘101、转向轴103、齿轮齿条转向器105、车轮104和转矩检测器102构成的转向机构相当于交流旋转电机1的负载装置。
图10中，从未图示的驾驶员对方向盘101施加的转向转矩通过转矩检测器102 的扭力杆、转向轴103，经由齿轮齿条转向器105传递至齿条，使车轮104滚动。
本实施方式3中，交流旋转电机的控制装置106的运算部如图10所示，包含有指令生成部11，基于来自转矩检测器102的转向转矩T来运算d轴电流指令id*、 q轴电流指令iq*。进一步地，基于交流旋转电机1的相电流iu、iv从逆变器3 向交流旋转电机1施加电压。
由交流旋转电机1产生的输出转矩被传递至转向轴103，减轻转向时驾驶员所施加的转向转矩的负担。
另外，在图10的电动助力转向系统中，在上述实施方式1的情况下，例如，交流旋转电机的控制装置106与交流旋转电机1形成为一体，交流旋转电机1在连续通电电流较小的动作条件下使用。在上述实施方式2的情况下，例如，交流旋转电机的控制装置106和交流旋转电机1设置在彼此分离的场所，交流旋转电机1 设置在比交流旋转电机的控制装置106更容易加热的场所，并且在连续通电电流较大的动作条件下使用。
根据上述结构，基于电阻值推定部10计算得到的推定电阻值来向交流旋转电机1施加电压，从而能够使交流旋转电机平稳地旋转，因此能够得到能平稳地进行转向的电动助力转向系统。
在上述各实施方式中，说明了基于根据交流旋转电机的推定电阻值而得到的交流旋转电机的交流电压的相位来控制交流旋转电机的控制装置，而下文中，对应于上述各实施方式，对不根据推定电阻值来运算交流旋转电机的交流电压的相位的情况进行说明。
另外，实施方式1、5是解决交流旋转电机的位置的粘着的发明，
实施方式1中，推定电阻校正值是具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大、且比偏差估算值的绝对值要小的绝对值的负的值，
实施方式5中，推定电阻校正值是具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大，且比偏差估算值的绝对值要小的绝对值的正的值。
另外，实施方式2、4是解决交流旋转电机的振动的发明，
实施方式2中，推定电阻校正值是具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大，且比偏差估算值的绝对值要小的绝对值的正的值，
实施方式4中，推定电阻校正值是具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大，且比偏差估算值的绝对值要小的绝对值的负的值。
实施方式4.
图18是表示本发明的实施方式4的交流旋转电机的控制装置的结构的一个示例的图。图18中示出交流旋转电机的控制装置106b，还一并示出作为控制对象的交流旋转电机1b和负载装置23，交流旋转电机的控制装置106b与交流旋转电机1 形成为一体。此外，交流旋转电机1b例如是感应电动机，在连续通电电流较小的动作条件下使用。
温度检测部9设置在逆变器3的基板上，检测交流旋转电机1b的外部温度，输出检测温度Tecu。检测温度Tecu可取的范围是下限T1与上限T2之间。
电阻值推定部10基于检测温度Tecu推定交流旋转电机1b的实际的电阻值 Rreal，输出推定电阻值Rest。推定电阻值Rest由式(16)给出。
电压指令运算部21基于速度指令Wref(*)运算电压指令V0*。
校正电压运算部22基于速度指令Wref和成为模型电阻值R的推定电阻值Rest 运算校正电压(指令)Vadd*。逆变器3基于电压指令V0*和校正电压Vadd*的和即从加法运算器20输出的校正完成电压指令V*，向交流旋转电机1b施加交流电压。
负载装置23是根据交流旋转电机1b产生的转矩进行动作的负载。
这里，说明在本实施方式4的结构中，若交流旋转电机1b的实际的电阻值 Rreal与模型电阻值R之间存在电阻值的误差，则交流旋转电机1b无法平稳地旋转的问题。
如上述专利文献4、专利文献5所示那样，在感应电动机中，众所周知V/F控制这样的、将速度F与电压V的关系如图19的V0*那样保持恒定的控制方法。若考虑没有电阻值的理想条件下的电压方程式，则可以通过式(32)的V0*来得到电压指令V0*。电压指令V0*利用速度指令Wref即以比例常数kv与速度F成比例的值来进行运算。
[数学式18]
V0*＝kvWref…(32)
然而，实际上，由于交流旋转电机1b的实际的电阻值Rreal和电流I会产生电压降，因此所需的电压V成为式(33)。
[数学式19]
V＝RrealI+kvWref…(33)
因此，式(32)和式(33)的差分的电压、即因电阻值而产生的电压降部分不足。为了补足该不足部分，基于模型电阻值R来运算校正电压(指令)Vadd*，提供电压指令V0*加上(提高)校正电压Vadd*后的值作为校正完成电压指令V*(有时将V*简称为电压指令)。
[数学式20]
V*＝V0*+Vadd*…(34)
校正电压Vadd*基于模型电阻值R通过式(35)来给出。比例常数kadd可以是固定值，也可以是速度指令Wref即根据速度F可变的值。图19中的校正完成电压指令V*示出将比例常数kadd设为速度指令Wref即根据速度F可变的值的校正电压Vadd*加上电压指令V0*后的一个示例。另外，这里，利用式(35)那样的比例式给出校正电压Vadd*，但只要是基于模型电阻值R的值，就可以发挥本发明的电阻值部的效果，因此并不限于式(35)的比例式。
[数学式21]
Vadd*＝kaddR…(35)
基于模型电阻值R计算得到的校正电压Vadd*与基于交流旋转电机1b的实际的电阻值Rreal的实际所需的校正电压之间的电压误差ΔV由式(36)来表示。
[数学式22]
ΔV＝kaddR-kaddRreal＝kadd(R-Rreal)＝-kadd(Rreal-R)…(36)
根据式(36)，在校正电压Vadd*较大、即模型电阻值R比实际的电阻值Rreal 大的情况下，电压误差ΔV变为正的值。此外，由于交流旋转电机1b的磁通Φ与所施加的电压成比例，因此，在电压误差ΔV为正的值的情况下，磁通Φ变大。并且，由于交流旋转电机1b的输出转矩与磁通Φ成比例，因此输出转矩变大。在输出转矩增大到所需以上的情况下，尤其在从零速启动时，由于施加了过大的阶跃输入，因此存在会激励引起负载装置23的机构系统的共振振动的问题。
相反，在校正电压Vadd*较小、即模型电阻值R比实际的电阻值Rreal小的情况下，电压误差ΔV变为负的值。在电压误差ΔV为负的值的情况下，交流旋转电机1b的磁通Φ变小，交流旋转电机1b的输出转矩变小。输出转矩较小从而不足的情况下，尤其在从零速启动时存在因转矩不足而无法旋转的问题。
如上所述，存在因电阻值的误差而导致交流旋转电机1b的输出转矩发生过度或不足，交流旋转电机1b无法平稳地旋转的问题。本发明利用温度检测部9和电阻值推定部10推定电阻值，将模型电阻值R替换成推定电阻值Rest来运算校正电压Vadd*，由此能够使交流旋转电机1b平稳地旋转。
将交流旋转电机1b能够平稳地旋转的电阻值误差ΔR的范围设定作为电阻值误差允许范围。图20示出电阻值误差ΔR与电压误差ΔV的关系的一个示例。交流旋转电机1b能够平稳地旋转是指下述两个含义。第一，能够输出交流旋转电机1b 旋转所需的转矩，即，电阻值误差ΔR为电压误差ΔV达到阈值以上的ΔRacpth以下。第二，振动的大小为允许水平，即，电阻值误差ΔR为电压误差ΔV成为阈值以下的ΔRacptc以上。此时，ΔRacptc是电阻值误差允许范围的下限，ΔRacpth 是电阻值误差允许范围的上限。另外，振动的大小的评估方法并没有特别规定，可以使用速度变动的大小来评估，也可以使用转矩变动的大小来评估。
本实施方式4中，与本发明的实施方式1同样地，交流旋转电机的控制装置与交流旋转电机1形成为一体，且在连续通电电流较小的动作条件下使用。因此，与本发明的实施方式1同样地，交流旋转电机的实际的电阻值可取的范围成为图4 的线A所包围的范围内。例如，在实际的电阻值比中央值要小那样的、具有个体差偏差的范围的下限的个体的情况下，取图4的线B的值。
根据图4，交流旋转电机的实际的电阻值Rreal与基本推定电阻值Rest0的偏差ΔR的可取范围是从图20的ΔRerrc到ΔRerrh之间，该值由式(25)给出。
本实施方式4中的偏差估算值是预先对实际的电阻值Rreal减去基本推定电阻值Rest0后的偏差的可取范围的下限进行估算而得到的值。即，设为检测温度Tecu 的可取范围中，设电阻值误差ΔR为负且绝对值最大的值。
图4中，将检测温度Tecu可取范围的上限T2设为偏差估算用检测温度，基于式(25)可计算得到偏差估算值。检测温度Tecu可取范围可以设为设置交流旋转电机的控制装置的环境的温度范围，也可以设为温度检测部9可检测的温度。温度差ΔTme根据偏差估算用检测温度中交流旋转电机1b的温度所能取的温度范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限来求得。此外，将个体差偏差的可取范围的上限或下限代入表示个体差偏差的Qm、Qecu进行求取即可。
另外，在此处示出的图4中，将检测温度Tecu可取范围的上限1点作为偏差估算用检测温度来计算偏差估算值，但根据实际的电阻值与基本推定电阻值的关系，偏差估算用检测温度不限于检测温度可取范围的上限。因此，基于从检测温度的可取范围中提取1点或多点而得到的偏差估算用检测温度，根据式(25)来预先对实际的电阻值减去基本推定电阻值后的偏差的可取范围的下限进行估算。此时，如式(24)所示那样，在将实际的电阻值设为与温度成比例时，偏差的可取范围的下限达到检测温度的可取范围的上限或下限处的值。
此时，推定电阻校正值Radd是满足下述式(26)的条件的值，即符合具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值这一条件，并且，该推定电阻校正值Radd设为负的值。通过设为满足式(26)的值，从而如图21所示，能够使交流旋转电机1b的实际的电阻值Rreal 与推定电阻值Rest的差异即电阻值误差的可取范围收敛到电阻值误差允许范围内。
推定电阻值Rest的计算式即式(16)中的推定电阻校正值Radd是正的值，与实施方式1同样地，基于式(26)，由式(27)或式(28)来给出。通过使用电阻校正值Radd加上基本推定电阻值Rest0后得到的推定电阻值Rest来给出校正电压 Vadd*，从而能够减少负方向误差。通过减少负方向误差，能够抑制因输入过大的转矩而引起的振动，能够使交流旋转电机1b平稳地旋转。并且，通过设定电阻校正值Radd以使其成为正方向误差不会达到增大到所需以上的值，从而能够防止交流旋转电机1b的位置粘着，因此能够使交流旋转电机平稳地旋转。
本实施方式4中，交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机为一体，以连续通电电流较小的情况作为对象，但只要是电阻值误差的下限为负且绝对值变大的情况，就不限于这种交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机的结构。例如，也可以采用将交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机设置于分离的场所，且检测温度高于交流旋转电机的温度的结构。
以上，根据本发明的实施方式4，包括：温度检测部，该温度检测部检测交流旋转电机的外部的温度并输出检测温度；以及电阻值推定部，该电阻值推定部根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的该交流旋转电机的实际的电阻值，并输出推定电阻值，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和即基本推定电阻值进行运算，并且将该基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，由此能够以简单的结构来推定随着温度变化的所述实际的电阻值。
所述推定电阻校正值设为具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大、且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值的负的值，所述偏差估算值设为预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的下限进行估算而得到的值，由此，能够将所述实际的电阻值减去所述推定电阻值后得到的电阻值推定误差的可取范围的下限设为比电阻值误差允许范围的下限值要大的值，并且能够使得所述电阻值推定误差的可取范围的上限不会增大到所需以上。
所述偏差估算值可以基于从所述检测温度可取范围中提取1点或多点而得到的偏差估算用检测温度、所述检测温度与所述交流旋转电机的绕组的温度的温度差、以及实际的电阻值的个体差偏差可取范围来计算得到。
所述检测温度与所述交流旋转电机的绕组的温度的温度差可基于所述偏差估算用检测温度中的所述交流旋转电机的温度的可取范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限来获得。即，所述偏差估算值是基于所述偏差估算用检测温度中所述交流旋转电机的温度的可取范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限的值。
在上述结构中，将所述电阻值误差允许范围设为所述交流旋转电机能够平稳地旋转的电阻值误差的范围，基于所述推定电阻值来向交流旋转电机施加电压，从而起到能够使交流旋转电机平稳地旋转的效果。
实施方式5.
本发明的实施方式5中的交流旋转电机1b和交流旋转电机的控制装置106b 与图18所示的实施方式4相同。但是，与实施方式4不同的是，交流旋转电机1b 被设置在与交流旋转电机的控制装置106b彼此分离的场所，交流旋转电机1b被设置在与交流旋转电机的控制装置106b相比更容易加热的场所。此外，实施方式5 的交流旋转电机1b例如是感应电动机，在连续通电电流较大的动作条件下使用。
由于本实施方式5所记载的交流旋转电机是感应电动机，交流旋转电机的控制装置的结构也相同，因此，由于电阻值误差ΔR会导致产生电压误差ΔV，从而具有与实施方式4相同的问题。即，根据式(36)，在校正电压Vadd*较大、即模型电阻值R比实际的电阻值Rreal大的情况下，存在会激励起负载装置23的机构系统的共振振动的问题。相反，在校正电压Vadd*较小、即模型电阻值R比实际的电阻值Rreal小的情况下，存在因转矩不足而导致无法旋转的问题。如上所述，存在因电阻值的误差而导致交流旋转电机的输出转矩发生过度或不足，交流旋转电机无法平稳地旋转的问题。本发明利用温度检测部9和电阻值推定部10推定电阻值，将模型电阻值R替换成推定电阻值Rest来运算校正电压Vadd*，由此能够使交流旋转电机1b平稳地旋转。
将交流旋转电机1b能够平稳地旋转的电阻值误差ΔR的范围设定作为电阻值误差允许范围。图22示出实施方式5的电阻值误差ΔR与电压误差ΔV的关系的一个示例。交流旋转电机1b能够平稳地旋转是指能够输出交流旋转电机旋转所需的转矩，即电压误差ΔV为电阻值误差允许范围的下限ΔRacptc以上，且振动的大小为允许水平，即为电阻值误差允许范围的上限ΔRacpth以下。振动的大小的评估方法并没有特别规定，可以使用速度变动的大小来评估，也可以使用转矩变动的大小来评估。
本实施方式5中，与本发明的实施方式2同样地，交流旋转电机1b设置在比交流旋转电机的控制装置更容易加热的场所，且为感应电动机，在连续通电电流较大的动作条件下使用。因此，与本发明的实施方式2同样地，交流旋转电机的实际的电阻值Rreal可取的范围成为图7的线A所包围的范围内。根据图7，交流旋转电机的实际的电阻值Rreal与基本推定电阻值Rest0的偏差的可取范围是从图22 的ΔRerrc到ΔRerrh之间，该值由式(25)给出。
本实施方式5中的偏差估算值是预先对实际的电阻值Rreal减去基本推定电阻值Rest0后的偏差的可取范围的上限进行估算而得到的值。即，设为检测温度Tecu 的可取范围中，电阻值误差ΔR为正且绝对值最大的值。
图7中，将检测温度Tecu可取范围的上限T2设为偏差估算用检测温度，基于式(25)可计算得到偏差估算值。检测温度Tecu可取范围可以设为设置交流旋转电机的控制装置的环境的温度范围，也可以设为温度检测部9可检测的温度。温度差ΔTme根据偏差估算用检测温度中交流旋转电机的温度所能取的温度范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限来求得。此外，将个体差偏差的可取范围的上限或下限代入表示个体差偏差的Qm、Qecu进行求取即可。
另外，在此处示出的图7中，将检测温度Tecu可取范围的上限1点作为偏差估算用检测温度来计算偏差估算值，但根据实际的电阻值与基本推定电阻值的关系，偏差估算用检测温度不限于检测温度可取范围的上限。因此，基于从检测温度的可取范围中提取1点或多点而得到的偏差估算用检测温度，根据式(25)来预先对实际的电阻值减去基本推定电阻值后的偏差的可取范围的上限进行估算。此时，如式(24)所示那样，在将实际的电阻值设为与温度成比例时，偏差的可取范围的上限达到检测温度的可取范围的上限或下限处的值。
此时，推定电阻校正值Radd是满足下述式(29)的条件的值，即符合具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值这一条件，并且，该推定电阻校正值Radd设为负的值。通过设为满足式(29)的值，从而如图23所示，能够使交流旋转电机的实际的电阻值Rreal 与推定电阻值Rest的差异即电阻值误差的可取范围收敛到电阻值误差允许范围内。
推定电阻值Rest的计算式即式(16)中的推定电阻校正值Radd是正的值，与实施方式2同样地，基于式(29)，由式(30)或式(31)来给出。通过使用电阻校正值Radd加上基本推定电阻值Rest0后得到的推定电阻值Rest来给出校正电压 Vadd*，从而能够减少正方向误差。通过减少正方向误差，能够得到用于交流旋转电机旋转的足够的转矩，能够防止交流旋转电机的位置粘着，因此能够使交流旋转电机平稳地旋转。并且，通过设定电阻校正值Radd以使负方向误差不会增大到所需以上的值，从而能够将振动的增大抑制在最小限度，因此能够使交流旋转电机平稳地旋转。
此外，本实施方式5中，交流旋转电机1b和交流旋转电机的控制装置106b 设置在彼此分离的场所，交流旋转电机1b设置在比交流旋转电机的控制装置106b 更容易加热的场所，但只要是电阻值误差的上限为正且绝对值较大的情况，就不限于这种交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机的结构。例如，也可以采用交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机1b为一体，连续通电电流较大，交流旋转电机 1b的温度高于检测温度的结构。
以上，根据本发明的实施方式5，包括：温度检测部，该温度检测部检测交流旋转电机的外部的温度并输出检测温度；以及电阻值推定部，该电阻值推定部根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的该交流旋转电机的实际的电阻值，并输出推定电阻值，所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和即基本推定电阻值进行运算，并且将该基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，由此能够以简单的结构来推定随着温度变化的所述实际的电阻值。
所述推定电阻校正值设为具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大、且比该偏差估算值的绝对值要小的绝对值的正的值，所述偏差估算值设为预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的上限进行估算而得到的值，由此，能够将所述实际的电阻值减去所述推定电阻值后得到的电阻值推定误差的可取范围的上限设为比电阻值误差允许范围的上限值要小的值，并且能够使得所述电阻值推定误差的可取范围的下限不会减小到所需以上。
所述偏差估算值可以基于从所述检测温度可取范围中提取1点或多点而得到的偏差估算用检测温度、所述检测温度与所述交流旋转电机的绕组的温度的温度差、以及实际的电阻值的个体差偏差可取范围来计算得到。
所述检测温度与所述交流旋转电机的绕组的温度的温度差可基于所述偏差估算用检测温度中的所述交流旋转电机的温度的可取范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限来获得。即，所述偏差估算值是基于所述偏差估算用检测温度中所述交流旋转电机的温度的可取范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限的值。
在上述结构中，将所述电阻值误差允许范围设为所述交流旋转电机能够平稳地旋转的电阻值误差的范围，基于所述推定电阻值来向交流旋转电机施加电压，从而起到能够使交流旋转电机平稳地旋转的效果。
实施方式6.
本发明的实施方式6涉及具备下述交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机的电动助力转向系统，图24示出其结构，该交流旋转电机的控制装置和交流旋转电机具有在上述实施方式4、5的图18所示的结构的基础上增加指令生成部11b 而得到的结构。
图24中，电动助力转向系统中设有方向盘101、转向轴103、齿轮齿条转向器 105、车轮104、交流旋转电机1b、交流旋转电机的控制装置106b、转矩检测器102。由方向盘101、转向轴103、齿轮齿条转向器105、车轮104和转矩检测器102构成的转向机构相当于图18的负载装置23。
图24中，从未图示的驾驶员向方向盘101施加的转向转矩通过转矩检测器102 的扭力杆、转向轴103，经由齿轮齿条转向器105传递至齿条，使车轮104转向。
本实施方式6中，交流旋转电机的控制装置106b的运算部如图24所示，包含有指令生成部11b，基于来自转矩检测器102的转向转矩T来运算速度指令Wref。进一步地，基于交流旋转电机1b的电流从逆变器3向交流旋转电机1b施加电压。
由交流旋转电机1b产生的输出转矩被传递至转向轴103，减轻转向时驾驶员所施加的转向转矩的负担。
另外，在图24的电动助力转向系统中，在上述实施方式4的情况下，例如，交流旋转电机的控制装置106b与交流旋转电机1b形成为一体，交流旋转电机1b 在连续通电电流较小的动作条件下使用。此外，在上述实施方式5的情况下，例如，交流旋转电机的控制装置106b和交流旋转电机1b设置在彼此分离的场所，交流旋转电机1b设置在比交流旋转电机的控制装置106b更容易加热的场所，并且在连续通电电流较大的动作条件下使用。
根据上述结构，基于电阻推定部10计算得到的推定电阻值来向交流旋转电机 1b施加电压，从而能够使交流旋转电机平稳地旋转，因此能够得到能够平稳地进行转向的电动助力转向系统。
工业上的实用性
本发明的交流旋转电机的控制装置能够适用于在各种领域中使用的交流旋转电机。
标号说明
1、1b交流旋转电机，2电流检测部，3逆变器，3a逆变器的基板，4a、4b坐标转换器，6自适应观测器，7积分器，8电流控制器，9温度检测部，10电阻值推定部，11、11b指令生成部，12a、12b、12c、13温度测定点，20加法运算器，21电压指令运算部，22校正电压运算部，23负载装置，101方向盘，102转矩检测器，103转向轴，104车轮，105齿轮齿条转向器，106、106b交流旋转电机的控制装置，AD1、AD2加法运算器，MU乘法运算器。

Claims (7)

1.一种交流旋转电机的控制装置，基于交流旋转电机的推定电阻值来控制交流旋转电机，其特征在于，包括：
温度检测部，该温度检测部检测所述交流旋转电机的外部温度并输出检测温度；以及
电阻值推定部，该电阻值推定部根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的所述交流旋转电机的实际的电阻值并输出所述推定电阻值，
所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和、即基本推定电阻值进行运算，并且将所述基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，
所述推定电阻校正值是负的值，具有比电阻值误差允许范围的下限值与偏差估算值的差要大、且比所述偏差估算值的绝对值要小的绝对值，
所述偏差估算值是预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的下限进行设定而得到的值，
所述电阻值误差允许范围是所述交流旋转电机能够平稳地进行旋转的电阻值误差的范围。
2.一种交流旋转电机的控制装置，基于交流旋转电机的推定电阻值来控制交流旋转电机，其特征在于，包括：
温度检测部，该温度检测部检测所述交流旋转电机的外部温度并输出检测温度；以及
电阻值推定部，该电阻值推定部根据所述检测温度推定随着所述交流旋转电机的温度而发生变化的所述交流旋转电机的实际的电阻值并输出所述推定电阻值，
所述电阻值推定部对确定为固定值的第1电阻值和与所述检测温度成比例的第2电阻值的和、即基本推定电阻值进行运算，并且将所述基本推定电阻值与推定电阻校正值相加，作为所述推定电阻值进行运算，
所述推定电阻校正值是正的值，具有比电阻值误差允许范围的上限值与偏差估算值的差要大、且比所述偏差估算值的绝对值要小的绝对值，
所述偏差估算值是预先对所述实际的电阻值减去所述基本推定电阻值后的偏差的可取范围的上限进行设定而得到的值，
所述电阻值误差允许范围是所述交流旋转电机能够平稳地进行旋转的电阻值误差的范围。
3.如权利要求1或2所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，
所述偏差估算值是基于从所述检测温度的可取范围中提取1点或多点而得到的偏差估算用检测温度的值。
4.如权利要求3所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，
所述偏差估算值是基于所述偏差估算用检测温度中所述交流旋转电机的温度的可取范围即偏差估算用旋转电机温度范围的上限或下限的值。
5.如权利要求1或2所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，
所述偏差估算值是基于所述实际的电阻值的个体差偏差的范围的值。
6.如权利要求1或2所述的交流旋转电机的控制装置，其特征在于，包括：
运算部，该运算部对基于所述推定电阻值的所述交流旋转电机的交流电压的相位、以及所述交流旋转电机的旋转2轴上的电压进行运算；以及
供电部，该供电部基于所述相位和所述旋转2轴上的电压将所述交流电压施加到所述交流旋转电机。
7.一种电动助力转向系统，其特征在于，
具备权利要求1至6的任一项所述的交流旋转电机的控制装置，以用于产生传递至转向轴的转矩的交流旋转电机。
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