CN111954978A - 驱动装置、驱动方法、驱动程序以及电动车辆 - Google Patents

驱动装置、驱动方法、驱动程序以及电动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明的实施方式涉及的驱动装置，包括：信号接收部11，接收由角度传感器4u、4v、4w输出的传感器信号；信号间隔计算部12，计算出传感器信号S1与传感器信号S2之间的信号间隔ΔT；输出角度计算部13，根据电机3的旋转速度以及目标扭矩计算出PWM信号的输出角度；安装误差获取部14，获取各个角度传感器的安装位置的误差AS_u、AS_v、AS_w；时间点决定部15，根据信号间隔ΔT、输出角度以及误差AS_u、AS_v、AS_w计算出PWM信号的输出时间点to；以及电机控制部16，在接收到传感器信号S3后经过输出时间点to时输出PWM信号。

Description

驱动装置、驱动方法、驱动程序以及电动车辆
技术领域
本发明涉及驱动装置、驱动方法、驱动程序以及电动车辆。
背景技术
在电动两轮车(两轮EV)等电动车辆上一般具有用于驱动车轮的电机、以及具有用于控制电机的控制部的驱动装置。控制部通过将具有与目标扭矩等相应的占空比的PWM信号输出至向电机提供交流电力的逆变器，从而对电机进行控制。
在专利文献1中，记载了一种电机控制装置，其目的是：在从使用传感器对转子角度进行检测过渡到通过无传感器来检测转子角度时，对电机运行状态的不稳定进行抑制。
【先行技术文献】
【专利文献1】特开2002-325481号公报
驱动装置的控制部使用电机的旋转速度来计算输出角度(进角、迟角)，并按照基于计算出的输出角度的时间点将PWM信号输出至逆变器。控制部使用由对应电机的各相安装的多个旋转位置传感器输出的信号来计算出电机的旋转速度。从旋转位置传感器处按照每个规定的电气角输出上升沿信号或下降沿信号(以下也称为“传感器信号”)。
然而，旋转位置传感器的安装位置有时会产生误差(位置偏差)。因此，一旦按照使用从旋转位置传感器处接收的传感器信号计算出的输出角度来进行电机控制，就可能会导致电机的效率下降。而当电机的效率下降时使电机输出所需的扭矩的话，则可能会加大向电机提供电力的电池的负载。
因此，本发明的目的，是提供一种驱动装置、驱动方法、驱动程序以及电动车辆，即便是在旋转位置传感器的安装位置存在误差的情况下，也能够进行适宜的电机控制。
发明内容
本发明涉及的驱动装置的特征在于，包括：
信号接收部，接收从设置在驱动负载的电机上的多个旋转位置传感器输出的，并且按照与所述电机的旋转速度相应的间隔到来的信号；
信号间隔计算部，在所述信号接收部接收第一信号后，一旦接收第二信号，计算出所述第一信号的接收时刻与所述第二信号的接收时刻之间的信号间隔；
输出角度计算部，根据所述电机的旋转速度以及目标扭矩，计算出用于控制向所述电机提供交流电力的逆变器的PWM信号的输出角度；
安装误差获取部，获取所述各个旋转位置传感器的安装位置的误差；
时间点决定部，直到所述信号接收部接收到在所述第二信号之后到来的第三信号之前，根据所述信号间隔、所述输出角度、以及所述各个旋转位置传感器处的所述误差来决定所述PWM信号的输出时间点；以及
电机控制部，在接收到所述第三信号后经过所述输出时间点时，向所述逆变器输出PWM信号。
在所述驱动装置中，
所述电机具有第一相、第二相以及第三相，
所述多个旋转位置传感器为：对应所述第一相的第一旋转位置传感器、对应所述第二相的第二旋转位置传感器、以及对应所述第三相的第三旋转位置传感器，
所述第一信号由所述第一旋转位置传感器输出，
所述第二信号由所述第二旋转位置传感器输出，
所述第三信号由所述第三旋转位置传感器输出，
所述安装误差获取部获取：所述第一旋转位置传感器处的第一误差、所述第二旋转位置传感器处的第二误差、以及所述第三旋转位置传感器处的第三误差，
所述时间点决定部
根据所述第一误差以及所述第二误差对所述信号间隔进行补正，
根据所述第三误差对所述输出角度进行补正，
通过将所述补正后的信号间隔乘以与所述补正后的输出角度相对应的时间，来计算出所述输出时间点。
在所述驱动装置中，
所述电机具有第一相、第二相以及第三相，
所述多个旋转位置传感器为：对应所述第一相的第一旋转位置传感器、对应所述第二相的第二旋转位置传感器、以及对应所述第三相的第三旋转位置传感器，
所述第一信号由所述第一旋转位置传感器输出，
所述第二信号由所述第二旋转位置传感器输出，
所述第三信号由所述第三旋转位置传感器输出，
所述安装误差获取部获取：所述第一旋转位置传感器处的第一误差、所述第二旋转位置传感器处的第二误差、以及所述第三旋转位置传感器处的第三误差，
所述时间点决定部通过如下公式来计算出所述输出时间点。
【算式1】
Figure BDA0002683586100000031
上述公式中，to表示所述输出时间点，ΔT表示所述信号间隔，AS1表示所述第一误差，AS2表示所述第二误差，AS3表示所述第三误差，θ表示所述电机的电气角，DEG表示所述输出角度。
在所述驱动装置中，
所述信号间隔计算部通过将从接收到所述第一信号直到接收到所述第二信号的期间内按照监视时间间隔进行计数的计数数量乘以所述监视时间间隔来计算出所述信号间隔。
在所述驱动装置中，
所述信号间隔计算部在计算出所述信号间隔后，重置所述计数数量。
在所述驱动装置中，
所述输出角度计算部通过使用所述电机的目标扭矩以及所述旋转速度来对表示所述电机的目标扭矩、所述电机的旋转速度、以及所述PWM信号的输出角度之间的关系的输出角度图表进行检索来获取所述输出角度。
在所述驱动装置中，
所述信号间隔计算部将通过如下公式得到的瞬时旋转速度作为所述电机的旋转速度来使用，从而计算出所述输出角度。
n＝60000/(ΔT×Np)
上述公式中，n表示所述电机的瞬时旋转速度【rpm】，ΔT表示所述信号间隔【mSec】,Np是表示所述电机在以电气角旋转一周的期间内所述信号接收部接收到的传感器信号的数量。
在所述驱动装置中，
所述输出角度计算部通过使用所述电机的目标扭矩以及所述旋转速度来对表示所述电机的目标扭矩、所述电机的旋转速度、以及所述PWM信号的占空比之间的关系的占空比图表进行检索来获取所述PWM信号的占空比。
在所述驱动装置中，
所述信号接收部接收的所述信号是从所述多个旋转位置传感器处输出的脉冲信号的上升沿信号或下降沿信号。
在所述驱动装置中，
所述误差是根据从所述旋转位置传感器处输出所述信号时所述电机的旋转位置而得到的值。
在所述驱动装置中，
所述误差是使所述电机旋转多次后得到的值的平均值。
本发明涉及的电动车辆的特征在于，包括：
权利要求1中所记载的，并且所述负载为电动车辆的车轮的驱动装置。
在所述电动车辆中，
所述车轮与所述电机在不经由离合器的情况下机械连接。
本发明涉及的驱动方法的特征在于，包括：
信号接收部接收从设置在驱动负载的电机上的多个旋转位置传感器输出的，并且按照与所述电机的旋转速度相应的间隔到来的信号的步骤；
信号间隔计算部在所述信号接收部接收第一信号后，一旦接收第二信号，计算出所述第一信号的接收时刻与所述第二信号的接收时刻之间的信号间隔的步骤；
输出角度计算部根据所述电机的旋转速度以及目标扭矩，计算出用于控制向所述电机提供交流电力的逆变器的PWM信号的输出角度的步骤；
安装误差获取部获取所述各个旋转位置传感器的安装位置的误差的步骤；
时间点决定部直到所述信号接收部接收到在所述第二信号之后到来的第三信号之前，根据所述信号间隔、所述输出角度、以及所述各个旋转位置传感器处的所述误差来决定所述PWM信号的输出时间点的步骤；以及
电机控制部在接收到所述第三信号后经过所述输出时间点时，向所述逆变器输出PWM信号的步骤。
本发明涉及的驱动程序，其特征在于：
使计算机执行：
信号接收部接收从设置在驱动负载的电机上的多个旋转位置传感器输出的，并且按照与所述电机的旋转速度相应的间隔到来的信号的步骤；
信号间隔计算部在所述信号接收部接收第一信号后，一旦接收第二信号，计算出所述第一信号的接收时刻与所述第二信号的接收时刻之间的信号间隔的步骤；
输出角度计算部根据所述电机的旋转速度以及目标扭矩，计算出用于控制向所述电机提供交流电力的逆变器的PWM信号的输出角度的步骤；
安装误差获取部获取所述各个旋转位置传感器的安装位置的误差的步骤；
时间点决定部直到所述信号接收部接收到在所述第二信号之后到来的第三信号之前，根据所述信号间隔、所述输出角度、以及所述各个旋转位置传感器处的所述误差来决定所述PWM信号的输出时间点的步骤；以及
电机控制部在接收到所述第三信号后经过所述输出时间点时，向所述逆变器输出PWM信号的步骤。
发明效果
在本发明中，由于是在考虑了对应电机的各相安装的多个旋转位置传感器的安装位置的误差后从而决定PWM信号的输出时间点，因此即便各相的旋转位置传感器的安装位置存在误差，也能够进行适宜的电机控制。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的电动车辆100的概略构成图。
图2是电力转换部30以及电机3的概略构成图。
图3是设置在电机3的转子3r上的磁铁与角度传感器4的示意图。
图4是转子角度与角度传感器的输出之间的关系示意图。
图5是用于说明实施方式涉及的PWM控制的时序图。
图6是电动车辆控制装置1的控制部10的功能的框图。
图7是用于说明传感器信号与计数数量之间的关系等的说明图。
图8是用于说明PWM信号的占空比和输出角度的计算处理的示意图。
图9(a)展示扭矩示意图的构成，图9(b)展示占空比示意图的构成，图9(c)展示输出角度示意图的构成。
图10是用于说明角度传感器的安装位置的误差的示意图。
图11是用于说明实施方式涉及的电动车辆控制方法的一例流程图。
具体实施方式
下面，将基于附图对本发明涉及的实施方式进行说明。在以下的实施方式中，作为本发明涉及的驱动装置的一个实施方式，对驱动控制电动车辆的电动车辆控制装置进行说明。其中，本发明涉及的驱动装置也可以对电动车辆的车轮以外的负载进行驱动。
首先，参照图1对实施方式涉及的电动车辆100进行说明。
电动车辆100通过使用从电池提供的电力对电机进行驱动，从而进行行进。在本实施方式中，电动车辆100是电动摩托车等电动两轮车，具体来说，就是如图1所示的电机3与车轮8在不经由离合器的情况下直接机械连接后的电动两轮车。其中，本发明涉及的电动车辆也可以是电机3与车轮8在经由离合器的情况下连接后的车辆。此外，不仅限于两轮车，也可以是例如三轮或四轮的电动车辆。
电动车辆100如图1所示，包括：电动车辆控制装置1、电池2、电机3、角度传感器(旋转位置传感器)4、油门位置传感器5、辅助开关6、仪器(显示部)7、车轮8、以及充电器9。
下面，对电动车辆100的各构成要素进行详细说明。
电动车辆控制装置1是控制电动车辆100的装置，并且具有：控制部10、记忆部20以及电力转换部(驱动)30。其中，电动车辆控制装置1也可以是作为控制整个电动车辆100的ECU(Electronic Control Unit)来构成。
下面，对电动车辆控制装置1的各构成要素进行详细说明。
控制部10输入来自连接于电动车辆控制装置1的各种装置处的信息。具体来说，就是控制部10接收：从电池2、角度传感器(旋转位置传感器)4、油门位置传感器5、辅助开关6、以及充电器9输出的各种信号。控制部10输出显示在仪器7中的信号。此外，控制部10通过电力转换部30来控制电机3。对于控制部10的详细信息会进行后述。
记忆部20记忆：控制部10所使用的信息以及控制部10用于运作的程序。该记忆部20中，记忆有：扭矩示意图等各种示意图与角度传感器的安装位置的误差等信息。其中，记忆部20可以是例如非易失性半导体存储器，也可以不限于此。此外，记忆部20也可以作为控制部10的一部分来装入。
电力转换部30将从电池2输出的直流电力转换为交流电力后提供至电机3。在本实施方式中，电力转换部30如图2所示，具有通过三相全桥电路所构成的逆变器。半导体开关Q1、Q3、Q5是高端开关，半导体开关Q2、Q4、Q6是低端开关。半导体开关Q1～Q6的控制端子与控制部10电连接。半导体开关Q1～Q6是例如MOSFET或IGBT等。
如图2所示，电源端子30a与电源端子30b之间设置有平滑电容器C。
输入端子3a是电机3的U相输入端子，输入端子3b是电机3的V相输入端子，输入端子3c是电机3的W相输入端子。
半导体开关Q1如图2所示，连接在电池2的正极所连接的电源端子30a与电机3的输入端子3a之间。同样地，半导体开关Q3连接在电源端子30a与电机3的输入端子3b之间。半导体开关Q5连接在电源端子30a与电机3的输入端子3c之间。
半导体开关Q2连接在电机3的输入端子3a与电池2的负极所连接的电源端子30b之间。同样地，半导体开关Q4连接在电机3的输入端子3b与电源端子30b之间。半导体开关Q6连接在电机3的输入端子3c与电源端子30b之间。
电池2向用于使电动车辆100的车轮8转动的电机3提供电力。该电池2向电力转换部30提供直流电力。电池2例如可以是锂离子电池，也可以是其他种类的电池。其中，电池2的数量不限于一个，也可以是多个。即，电动车辆100中也可以设置有互相并联或串联后的多个电池2。此外，电池2中也可以包含有用于向控制部10提供运作电压的铅电池。
电池2包含电池管理单元(BMU)。电池管理单元将与电池2的电压和状态(充电率等)相关的电池信息发送至控制部10。
电机3通过从电力转换部30处提供的交流电力，对车轮8等负载进行驱动。在本实施方式中，电机3与车轮8机械连接，从而使车轮8向所需方向转动。电机3是具有U相、V相以及W相的三相交流电机。如所述般，电机3与车轮8在不经由离合器的情况下直接机械连接。其中，虽然在本实施方式中是使用三相无刷电机来作为三相交流电机，但是电机3的种类不限于此。
角度传感器4用于检测电机3的转子3r的旋转位置。如图3所示，转子3r的外周面上交替安装有N极与S极的磁铁(传感器磁铁)。角度传感器4例如通过霍尔元件来构成，并且检测伴随电机3的转动的磁场变化。其中，图3所示的磁铁数量只是一例示例，并不限于此。此外，磁铁也可以设置在飞轮(fly wheel)(无图示)的内侧。
如图3所示，角度传感器4具有：与电机3的U相对应安装的U相角度传感器4u、与电机3的V相对应安装的V相角度传感器4v、以及与电机3的W相对应安装的W相角度传感器4w。各相的角度传感器4u、4v、4w被设置在电机3上。在本实施方式中，U相角度传感器4u与V相角度传感器4v相对于转子3r是配置为构成30°的角度。同样地，V相角度传感器4v与W相角度传感器4w相对于电机3的转子3r是配置为构成30°的角度。
其中，角度传感器4u、4v、4w的配置不限于图3所示的示例。例如，角度传感器4u、4v、4w也可以配置在各相(U、V、W)的电机线圈附近，或配置在电机线圈间。
如图4所示，U相角度传感器4u、V相角度传感器4V、以及W相角度传感器4W，输出与转子3r的旋转位置对应的位相脉冲信号。该脉冲信号的宽度(或传感器信号的时间间隔)随电机3(即车轮8)的旋转速度变高而变窄。其中，图4展示了角度传感器4u、4v、4w的安装位置在没有误差时的情况。
如图4所示，按照每个规定的旋转位置来分配表示电机级(motor stage)的编号(电机级编号)。电机级表示转子3r的旋转位置，在本实施方式中，按照每60°的电气角来分配电机级编号1、2、3、4、5、6。
输出级也被称为通电级，其是：由角度传感器4检测出的电机级加上基于输出角度的时间。输出角度如后述般根据电机3的旋转速度与目标扭矩而变化。
控制部10使用PWM信号来对电力转换部30的半导体开关Q1～Q6进行ON/OFF控制。通过这样，从电池2提供的直流电力被转换为交流电力。例如图5所示，U相低端开关(半导体开关Q2)在输出级6、1、2、3中被PWM控制。V相低端开关(半导体开关Q4)在输出级2、3、4、5中被PWM控制，W相低端开关(半导体开关Q6)在输出级4、5、6、1中被PWM控制。其中，进行PWM控制的级是通过通电方式等来决定的，并不限于此例。
如上述般，通过对低端开关而不是高端开关进行ON/OFF控制，从而就能够避免因电机3的再生运作从而产生的电流流入电池2。其中，在被允许对电池2流入再生电流的情况下，则也可以对高端开关进行ON/OFF控制。
在图5所示的示例中，高端开关也有成为ON的时间点。例如，作为U相高端开关的半导体开关Q1在输出级1、2中被按照规定的时间间隔来ON控制。通过这样对高端开关进行ON控制，就能够抑制电力转换部30的发热。其中，为了防止电流短路，当高端开关被控制为ON时，对应的(即，相同臂(arm)的)低端开关则被控制为OFF。
油门位置传感器5，用于检测相对于电动车辆100的油门的操作量(以下称为“油门操作量”)，并且将其作为电信号发送至控制部10。油门操作量相当于发动机汽车的节气门开度。用户在想要加速时油门操作量会增大，用户在想要减速时油门操作量会减小。
辅助开关6是用户在请求辅助电动车辆100时操作的开关。辅助开关6在被通过用户操作时，会将辅助请求信号发送至控制部10。并且，控制部10控制电机3产生辅助扭矩。
仪器(显示部)7是设置在电动车辆100上的显示器(例如液晶面板)，并显示各种信息。仪器7设置在例如电动车辆100的方向盘上(无图示)。仪器7中显示有：电动车辆100的行驶速度、电池2的剩余量、当前时间、行驶总距离、以及剩余行驶距离等信息。剩余行驶距离表示电动车辆100之后还能行驶多少距离。
充电器9具有：电源插头(无图示)、以及将通过该电源插头提供的交流电源转换为直流电源的转换器电路(无图示)。电池2通过由转换器电路转换后的直流电力来进行充电。充电器9例如通过电动车辆100内的通信网络(CAN等)与电动车辆控制装置1可通信连接。
之后，将对电动车辆控制装置1的控制部10进行详细说明。
如图6所示，控制部10具有：信号接收部11、信号间隔计算部12、输出角度计算部13、安装误差获取部14、时间点决定部15、以及电机控制部16。其中，控制部10的各部分中的处理，能够通过软件(程序)来实现。
信号接收部11，接收从与电机3的各相对应安装的角度传感器4u、4v、4w处输出的，并且按照与电机3的旋转速度相应的间隔到来的信号。信号接收部11所接收的信号为：从U相角度传感器4u、V相角度传感器4v、以及W相角度传感器4w处输出的传感器信号(即，脉冲信号的上升沿信号或下降沿信号)。在本实施方式中，信号接收部11在电机3的转子3r以电气角每旋转60°时接收传感器信号。传感器信号所到来的时间间隔随电机3的旋转速度变高而变短。
如图7所示，信号接收部11按照每个监视时间间隔Δtm来确认是否从角度传感器4接收到传感器信号。监视时间间隔Δtm是例如电机3的控制时间间隔。在图7中，表示监视时间间隔Δtm的箭头在时刻t2以后不进行图示。传感器信号的接收也可以通过来自角度传感器4的中断处理来进行。
当电动车辆100以最高速度行驶时，监视时间间隔Δtm比信号接收部11所接收的传感器信号的时间间隔更短，例如50微秒。一般来说，当电机3的旋转速度为最大时，监视时间间隔Δtm比信号接收部11所接收的传感器信号的时间间隔更短。
信号间隔计算部12，在信号接收部11接收第一信号后，一旦接收第二信号，则计算出第一信号的接收时刻与第二信号的接收时刻之间的信号间隔(也被称为传感器之间的时间)。在本实施方式中，如图7所示，信号间隔计算部12，在信号接收部11接收传感器信号S1后，一旦接收随后的传感器信号S2，则计算出传感器信号S1与传感器信号S2间的信号间隔ΔT。信号间隔ΔT是传感器信号S1的接收时刻t1与传感器信号S2的接收时刻t2之间的时间间隔。在图7的图例中，传感器信号S1是从V相角度传感器4v(第一旋转位置传感器)输出的信号，传感器信号S2是从U相角度传感器4u(第二旋转位置传感器)输出的信号。后述的传感器信号S3是从W相角度传感器4w(第三旋转位置传感器)输出的信号。
在本实施方式中，信号间隔计算部12使用按照监视时间间隔Δtm进行计数的计数数量来作为信号间隔ΔT。在信号接收部11没有接收到传感器信号的情况下，信号接收部11或信号间隔计算部12将按照监视时间间隔Δtm来增加计数数量。该计数数量表示从接收到刚刚的传感器信号后经过的时间。计数数量的初始值为0。信号接收部11一旦接收到传感器信号，计数数量N就会被重置(即，返回初始值)。信号间隔计算部12通过将从接收到传感器信号S1直到接收到传感器信号S2的期间内按照监视时间间隔Δtm进行计数的计数数量N乘以监视时间间隔Δtm来计算出信号间隔ΔT。
此外，信号间隔计算部12根据信号间隔ΔT，计算出电机3的瞬时旋转速度。具体来说，就是信号间隔计算部12通过公式(1)来计算出电机3的瞬时旋转速度。
n＝60000/(ΔT×Np)…(1)
上述公式中，n表示电机3的瞬时旋转速度【rpm】，ΔT表示信号间隔【mSec】,Np是表示电机3在以电气角旋转一周的期间内信号接收部11接收到的传感器信号的数量。
在按计数数量来测量信号间隔时，信号间隔计算部12通过公式(2)来计算出电机3的瞬时旋转速度。
n＝60000/(NΔtm×Np)…(2)
上述公式中，n表示电机3的瞬时旋转速度【rpm】，N表示从接收到传感器信号S1直到接收到传感器信号S2的期间内进行计数的计数数量，Δtm表示监视时间间隔【mSec】，Np是表示电机3在以电气角旋转一周的期间内信号接收部11接收到的传感器信号的数量。
其中，信号间隔计算部12也可以计算平均旋转速度来作为电机3的旋转速度。
输出角度计算部13，计算出表示用于控制电力转换部30的PWM信号的输出时间点的输出角度。详细来说，就是输出角度计算部13，根据电机3的瞬时旋转速度以及目标扭矩来计算出PWM信号的输出角度。其中，输出角度计算部13也可以使用平均旋转速度来代替瞬时旋转速度作为电机3的旋转速度，从而计算出输出角度。此外，在本实施方式中如下述般，输出角度计算部13也进行PWM信号的占空比的计算。
参照图8以及图9，对占空比以及输出角度的计算进行详细说明。输出角度计算部13，通过：使用从油门位置传感器5接收到的油门操作量、以及经由信号间隔计算部12所计算出的瞬时旋转速度对扭矩示意图M1进行检索，从而获取目标扭矩。此处，扭矩示意图M1如图9(a)所示，示意：油门操作量、电机3的旋转速度、以及电机3的目标扭矩之间的关系。
接着，输出角度计算部13，通过：使用从扭矩示意图M1获取的目标扭矩、以及经由信号间隔计算部12所计算出的瞬时旋转速度对占空比示意图M2进行检索，从而获取占空比。此处，占空比示意图M2如图9(b)所示，示意：电机3的目标扭矩、电机3的旋转速度、以及PWM信号的占空比之间的关系。
输出角度计算部13进一步通过：使用从扭矩示意图M1获取的目标扭矩、以及经由信号间隔计算部12所计算出的瞬时旋转速度对输出角度示意图M3进行检索，从而获取输出角度。此处，输出角度示意图M3如图9(c)所示，示意：电机3的目标扭矩、电机3的旋转速度、以及PWM信号的输出角度之间的关系。
其中，控制部10在使用多个通电方式(例如，120°通电方式与180°通电方式)对电力转换部30进行控制时，使用与各通电方式对应的占空比示意图M2与输出角度示意图M3。即，在使用120°通电方式时，使用120°通电方式用的占空比示意图与输出角度示意图来获取占空比与输出角度，在使用180°通电方式时，使用180°通电方式用的占空比示意图与输出角度示意图来获取占空比与输出角度。
安装误差获取部14，获取各相的角度传感器4u、4v、4w的安装位置的误差。详细来说，就是安装误差获取部14，将U相角度传感器4u处的误差AS＿u、V相角度传感器4v处的误差AS＿v、以及W相角度传感器4w处的误差AS＿w从记忆部20读取后来获取。误差AS＿u、AS＿v、AS＿w如图10所示，是从角度传感器4u、4v、4w的正常安装位置(虚线所示的位置)处的角度偏移量[°]。其中，安装位置的误差只要是表示从角度传感器4u、4v、4w的正确安装位置处的位置偏移量，就不仅限于角度偏移量。
误差AS＿u、AS＿v、AS＿w是事先(例如在电机3的组装时)已测定的，且是根据从角度传感器4u、4v、4w处输出传感器信号的时间点时的电机3的旋转位置而得到的值。例如，通过手动使电机3转动，从角度传感器4u、4v、4w处输出传感器信号。并且，通过测定在输出传感器信号的时间点时的转子3r的旋转位置与正确安装位置之间的角度偏移量，从而来求得误差。其中，为了提高误差的测定精度，误差最好是使电机3旋转多次后得到的值的平均值。
时间点决定部15，决定向电力转换部30输出PWM信号的时间点。详细来说，就是时间点决定部15，直到信号接收部11接收到在传感器信号S2之后到来的传感器信号S3(第三信号)之前，根据信号间隔ΔT、输出角度、以及误差AS＿u、AS＿v、AS＿w来决定PWM信号的输出时间点to。
此处，关于从V相角度传感器4v接收到传感器信号S1后，在从U相角度传感器4u接收到传感器信号S2的状态下，通过时间点决定部15计算出输出时间点to的计算方法，将参照图7来进行说明。
时间点决定部15，根据V相角度传感器4v处的误差AS＿v(第一误差)以及U相角度传感器4u处的误差AS＿u(第二误差)来对信号间隔ΔT进行补正。具体来说，就是时间点决定部15通过公式(3)对信号间隔ΔT进行补正。
ΔTa＝ΔT×(AS_v/60+AS_u/60+1)…(3)
上述公式中，ΔTa是补正后的信号间隔。其中，公式(3)是电机3的电气角为60°时的公式。
通过进行这种信号间隔的补正，在考虑到角度传感器4u、4v的安装位置的误差后，从而得到实际的传感器之间的时间。
随后，时间点决定部15，根据W相角度传感器4w处的误差AS＿w(第三误差)，对经由输出角度计算部13计算出的输出角度进行补正。具体来说，就是时间点决定部15通过公式(4)对输出角度进行补正。
DEGa＝AS_w+DEG…(4)
上述公式中，DEGa是补正后的输出角度，DEG是通过输出角度计算部13计算出的输出角度。
接着，时间点决定部15通过公式(5)来求得与补正后的输出角度DEGa相对应的时间ta。其中，公式(5)是电气角为60°时的公式。
ta＝DEGa/60…(5)
时间点决定部15，通过将补正后的信号间隔ΔTa乘以基于补正后的输出角度DEGa的时间ta，从而计算出输出时间点to。即，输出时间点to是通过公式(6)来计算出的。
to＝ΔTa×ta…(6)
输出时间点to为：根据从现在开始向逆变器输出PWM信号的级处的角度传感器的安装位置误差，对实际传感器之间的时间ΔTa进行补正后的时间。
如果将输出时间点to的计算处理归纳为一般形式，则变为公式(7)。
【算式2】
Figure BDA0002683586100000161
上述公式中，AS1是输出第一信号的旋转位置传感器的安装位置的误差(上例中的AS＿v)，AS2是输出第二信号的旋转位置传感器的安装位置的误差(上例中的AS＿u)，AS3是输出第三信号的旋转位置传感器的安装位置的误差(上例中的AS＿w)，θ是电机3的电气角，DEG是通过输出角度计算部13计算出的输出角度。
电机控制部16，通过将计算出的占空比的PWM信号输出至电力转换部30，从而对电机3进行控制。详细来说，就是一旦信号接收部11从W相角度传感器4w处接收到在传感器信号S2之后到来的传感器信号S3，那么电机控制部16在接收到传感器信号S3后经过输出时间点to时，向电力转换部30输出PWM信号。即，如图7所示，电机控制部16在接收到传感器信号S3后经过输出时间点to的时刻t4时，向电力转换部30输出PWM信号。
在本实施方式中，一旦电机控制部16接收到传感器信号S3，则将相当于输出时间点的定时器(timer)值，设定为控制部10所具有的定时器(无图示)。
并且，一旦定时器超时(timeout)，则将PWM信号发送至电力转换部30。其中，输出的PWM信号的占空比，也可以是在接收到传感器信号S3后通过输出角度计算部13所获取的值。
如上述般，具有从占空比示意图M2获取的占空比的PWM信号，按照在考虑到角度传感器4u、4v、4w的安装位置误差后的输出时间点，输出至电力转换部30。通过这样，就能够在不使电机3的效率下降的情况下，控制电机3产生所需的扭矩。
在上述例中，虽然说明了从U相角度传感器4u接收到传感器信号时的输出时间点的计算处理，但是当从W相角度传感器4w或V相角度传感器4v接收到传感器信号时，时间点决定部15也能够进行同样的处理，并计算出输出时间点。例如，当从W相角度传感器4w接收到传感器信号S3时，时间点决定部15计算出传感器信号S2与传感器信号S3间的信号间隔，并使用U相角度传感器4u处的误差来作为误差AS1，使用W相角度传感器4w处的误差来作为误差AS2，使用V相角度传感器4v处的误差来作为误差AS3，通过公式(7)来计算出输出时间点。并且，电机控制部16一旦从V相角度传感器4v接收到传感器信号，则在接收到该传感器信号后经过输出时间点时，将PWM信号输出至电力转换部30。通过这样，在开始PWM信号发送步骤前的步骤中，进行上述输出时间点的计算处理。其中，对上述方法的应用不仅限于PWM信号，将用于使半导体开关Q1～Q6成为ON状态的ON控制信号输出至逆变器的时间点，也可以通过上述方法来计算、决定。
如以上说明般，在本实施方式的电动车辆控制装置1中，信号间隔计算部12计算出作为传感器信号S1与传感器信号S2之间的时间间隔的信号间隔，输出角度计算部13计算出用于控制电力转换部30的PWM信号的输出角度，安装误差获取部14获取角度传感器4u、4v、4w的安装位置的误差。并且，时间点决定部15根据信号间隔、输出角度、以及各个角度传感器4u、4v、4w的误差来决定PWM信号的输出时间点，电机控制部16在接收到传感器信号S3后经过输出时间点时，向电力转换部30输出PWM信号。
如上述般，在本实施方式中，在考虑了对应电机3的各相安装的角度传感器4u、4v、4w的安装位置的误差后从而按照决定后的输出时间点来输出PWM信号。因此，即便是在角度传感器4u、4v、4w的安装位置存在误差的情况下，也能够进行与转子3r的旋转位置相应的正确的PWM控制。所以，根据本实施方式，就能够对电机3进行适宜的控制，从而提高电机的效率。此外，由于通过提高电机3的效率来降低电池2的负载，因此就能够抑制电池2的老化。
《电动车辆控制方法》
下面，参照图11的流程图，对本实施方式涉及的电动车辆控制方法的一例进行说明。其中，计数数量被预先初始化。
信号接收部11对是否经过监视时间间隔Δtm进行判定(步骤S11)。在经过监视时间间隔Δtm的情况下(S11：Yes)，判定是否从角度传感器4接收到传感器信号(步骤S12)。在没有接收到传感器信号的情况下(S12：No)，增加一个计数数量(步骤S13)，并返回步骤S11。
另一方面，在接收到传感器信号的情况下(S12：Yes)，信号间隔计算部12，将在传感器信号S1与传感器信号S2之间进行计数后的计数数量作为信号间隔ΔT来进行计算，并将计数数量重置为初始值(步骤S14)。在本步骤中，信号间隔计算部12通过公式(2)来计算电机3的瞬时旋转速度。其中，计数数量的重置也可以在步骤S15～S19的任一时间点中进行。
随后，输出角度计算部13，根据通过步骤S14计算出的瞬时旋转速度与从油门位置传感器5接收到的油门操作量，来求得PWM信号的占空比与输出角度(步骤S15)。具体来说，就是如参照图8后的说明般，通过使用扭矩示意图M1、占空比示意图M2以及输出角度示意图M3，来求得PWM信号的占空比与输出角度。
接着，安装误差获取部14获取各相的角度传感器4u、4v、4w的安装位置的误差(步骤S16)。
时间点决定部15决定向电力转换部30输出PWM信号的时间点(步骤S17)。具体来说，就是直到信号接收部11接收到传感器信号S3之前，根据信号间隔ΔT、输出角度、以及误差AS＿u、AS＿v、AS＿w来决定PWM信号的输出时间点to。
电机控制部16对是否为输出时间点进行判定(步骤S18)。具体来说，就是对在接收到传感器信号S3后是否经过由步骤S17所决定的输出时间点进行判定。在判定为是输出时间点的情况下(S18：Yes)，电机控制部16向电力转换部30(逆变器)发送PWM信号(步骤S19)。
根据上述的驱动方法，由于是在考虑了角度传感器4u、4v、4w的安装位置的误差后来决定PWM信号的输出时间点，因此，即便是在角度传感器4u、4v、4w的安装位置存在误差的情况下，也能够进行适宜的电机控制。
其中，在上述的处理流程中虽然是使用了计数数量，但是也可以使用传感器信号的接收时刻来计算出信号间隔，从而计算出瞬时旋转速度。此外，在没有接收到传感器信号的情况下(S12：No)，也可以使用刚刚的油门操作量与前一次计算出的瞬时旋转速度，从占空比示意图M2处获取占空比。并且，也可以使用获取的占空比来更新向电力转换部30发送的PWM信号。
在上述实施方式中说明过的电动车辆控制装置1(控制部10)的至少一部分，既可以以硬件来构成，也可以以软件来构成。在以软件来构成时，也可以将实现控制部10的至少一部分功能的程序收纳在软盘与CD-ROM等的存储介质中，并使计算机进行读取后来运行。存储介质不限于可装卸的磁盘与光盘等，也可以是硬盘装置与存储器等的固定型存储介质。
此外，也可以将实现控制部10的至少一部分功能的程序通过因特网等通信线路(包含无线通信)来进行分发。也可以进一步将程序在加密、调制、压缩后的状态下，通过因特网等有限线路与无线线路、或收纳在存储介质中来进行分发。
基于上述记载，如果是本领域技术人员虽然可能想到本发明的追加效果与各种变形，但是本发明方式不限于上述的各种实施方式。也可以将不同实施方式所涉及的构成要素进行适当组合。在不脱离权利要求中指定的内容以及从其均等物体导出的本发明的概念思想与主旨的范围内，能够进行各种追加、变更以及部分删除。
符号说明
1 电动车辆控制装置
2 电池
3 电机
3r 转子
4 角度传感器
4u U相角度传感器
4v V相角度传感器
4w W相角度传感器
5 油门位置传感器
6 辅助开关
7 仪器
8 车轮
9 充电器
10 控制部
11 信号接收部
12 信号间隔计算部
13 输出角度计算部
14 安装误差获取部
15 时间点决定部
16 电机控制部
20 记忆部
30 电力转换部
100 电动车辆
M1 扭矩示意图
M2 占空比示意图
M3 输出角度示意图
Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6 半导体开关
S1、S2、S3 传感器信号

Claims (15)

1.一种驱动装置，其特征在于，包括：
信号接收部，接收从设置在驱动负载的电机上的多个旋转位置传感器输出的，并且按照与所述电机的旋转速度相应的间隔到来的信号；
信号间隔计算部，在所述信号接收部接收第一信号后，一旦接收第二信号，计算出所述第一信号的接收时刻与所述第二信号的接收时刻之间的信号间隔；
输出角度计算部，根据所述电机的旋转速度以及目标扭矩，计算出用于控制向所述电机提供交流电力的逆变器的PWM信号的输出角度；
安装误差获取部，获取所述各个旋转位置传感器的安装位置的误差；
时间点决定部，直到所述信号接收部接收到在所述第二信号之后到来的第三信号之前，根据所述信号间隔、所述输出角度、以及所述各个旋转位置传感器处的所述误差来决定所述PWM信号的输出时间点；以及
电机控制部，在接收到所述第三信号后经过所述输出时间点时，向所述逆变器输出PWM信号。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述电机具有第一相、第二相以及第三相，
所述多个旋转位置传感器为：对应所述第一相的第一旋转位置传感器、对应所述第二相的第二旋转位置传感器、以及对应所述第三相的第三旋转位置传感器，
所述第一信号由所述第一旋转位置传感器输出，
所述第二信号由所述第二旋转位置传感器输出，
所述第三信号由所述第三旋转位置传感器输出，
所述安装误差获取部获取：所述第一旋转位置传感器处的第一误差、所述第二旋转位置传感器处的第二误差、以及所述第三旋转位置传感器处的第三误差，
所述时间点决定部
根据所述第一误差以及所述第二误差对所述信号间隔进行补正，
根据所述第三误差对所述输出角度进行补正，
通过将所述补正后的信号间隔乘以与所述补正后的输出角度相对应的时间，来计算出所述输出时间点。
3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述电机具有第一相、第二相以及第三相，
所述多个旋转位置传感器为：对应所述第一相的第一旋转位置传感器、对应所述第二相的第二旋转位置传感器、以及对应所述第三相的第三旋转位置传感器，
所述第一信号由所述第一旋转位置传感器输出，
所述第二信号由所述第二旋转位置传感器输出，
所述第三信号由所述第三旋转位置传感器输出，
所述安装误差获取部获取：所述第一旋转位置传感器处的第一误差、所述第二旋转位置传感器处的第二误差、以及所述第三旋转位置传感器处的第三误差，
所述时间点决定部通过如下公式来计算出所述输出时间点。
【公式1】
Figure FDA0002683586090000031
上述公式中，to表示所述输出时间点，ΔT表示所述信号间隔，AS1表示所述第一误差，AS2表示所述第二误差，AS3表示所述第三误差，θ表示所述电机的电气角，DEG表示所述输出角度。
4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述信号间隔计算部通过将从接收到所述第一信号直到接收到所述第二信号的期间内按照监视时间间隔进行计数的计数数量乘以所述监视时间间隔来计算出所述信号间隔。
5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述信号间隔计算部在计算出所述信号间隔后，重置所述计数数量。
6.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述输出角度计算部通过使用所述电机的目标扭矩以及所述旋转速度来对表示所述电机的目标扭矩、所述电机的旋转速度、以及所述PWM信号的输出角度之间的关系的输出角度图表进行检索来获取所述输出角度。
7.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述信号间隔计算部将通过如下公式得到的瞬时旋转速度作为所述电机的旋转速度来使用，从而计算出所述输出角度。
n＝60000/(ΔT×Np)
上述公式中，n表示所述电机的瞬时旋转速度【rpm】，ΔT表示所述信号间隔【mSec】,Np是表示所述电机在以电气角旋转一周的期间内所述信号接收部接收到的传感器信号的数量。
8.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述输出角度计算部通过使用所述电机的目标扭矩以及所述旋转速度来对表示所述电机的目标扭矩、所述电机的旋转速度、以及所述PWM信号的占空比之间的关系的占空比图表进行检索来获取所述PWM信号的占空比。
9.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述信号接收部接收的所述信号是从所述多个旋转位置传感器处输出的脉冲信号的上升沿信号或下降沿信号。
10.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述误差是根据从所述旋转位置传感器处输出所述信号时所述电机的旋转位置而得到的值。
11.根据权利要求10所述的驱动装置，其特征在于：
其中，所述误差是使所述电机旋转多次后得到的值的平均值。
12.一种电动车辆，其特征在于，包括：
权利要求1中所记载的驱动装置，所述负载为电动车辆的车轮。
13.根据权利要求12所述的电动车辆，其特征在于：
其中，所述车轮与所述电机在不经由离合器的情况下机械连接。
14.一种驱动方法，其特征在于，包括：
信号接收部接收从设置在驱动负载的电机上的多个旋转位置传感器输出的，并且按照与所述电机的旋转速度相应的间隔到来的信号的步骤；
信号间隔计算部在所述信号接收部接收第一信号后，一旦接收第二信号，计算出所述第一信号的接收时刻与所述第二信号的接收时刻之间的信号间隔的步骤；
输出角度计算部根据所述电机的旋转速度以及目标扭矩，计算出用于控制向所述电机提供交流电力的逆变器的PWM信号的输出角度的步骤；
安装误差获取部获取所述各个旋转位置传感器的安装位置的误差的步骤；
时间点决定部直到所述信号接收部接收到在所述第二信号之后到来的第三信号之前，根据所述信号间隔、所述输出角度、以及所述个旋转位置传感器处的所述误差来决定所述PWM信号的输出时间点的步骤；以及
电机控制部在接收到所述第三信号后经过所述输出时间点时，向所述逆变器输出PWM信号的步骤。
15.一种驱动程序，其特征在于：
使计算机执行：
信号接收部接收从设置在驱动负载的电机上的多个旋转位置传感器输出的，并且按照与所述电机的旋转速度相应的间隔到来的信号的步骤；
信号间隔计算部在所述信号接收部接收第一信号后，一旦接收第二信号，计算出所述第一信号的接收时刻与所述第二信号的接收时刻之间的信号间隔的步骤；
输出角度计算部根据所述电机的旋转速度以及目标扭矩，计算出用于控制向所述电机提供交流电力的逆变器的PWM信号的输出角度的步骤；
安装误差获取部获取所述各个旋转位置传感器的安装位置的误差的步骤；
时间点决定部直到所述信号接收部接收到在所述第二信号之后到来的第三信号之前，根据所述信号间隔、所述输出角度、以及所述个旋转位置传感器处的所述误差来决定所述PWM信号的输出时间点的步骤；以及
电机控制部在接收到所述第三信号后经过所述输出时间点时，向所述逆变器输出PWM信号的步骤。
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