CN116032168A - 旋转电机的控制装置及车辆用驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够检测由旋转电机所请求的请求转矩到转矩指令值的计算过程中的异常的旋转电机的控制装置和车辆用驱动装置。旋转电机的控制装置包括转矩指令值计算部，其在从请求转矩到转矩指令值的计算过程中，对输入转矩值进行特定运算处理，来计算输出转矩值；以及异常判定部，其基于特定运算处理的输入转矩值和输出转矩值，判定特定运算处理的动作异常，从而判定转矩指令值计算部的动作异常。

Description

旋转电机的控制装置及车辆用驱动装置

技术领域

本申请涉及旋转电机的控制装置及车辆用驱动装置。

背景技术

专利文献1公开了一种在用于车辆驱动的电动机中基于电动机产生的转矩性能来检测异常的现有技术。在专利文献1的技术中，通过具备实际转矩推定单元，其推定在电动机被驱动时在电动机上产生的实际转矩；以及异常检测单元，其根据转矩指令值和由实际转矩推定单元推定的实际转矩推定值，检测电动机的异常，由此基于电动机的转速和工作温度来检测异常。该现有技术解决了产生转矩差时的无法检测电动机的异常的问题。

专利文献2公开了一种监测由电动发动机赋予的转矩的监测方法、以及检测车辆的加速或制动中的问题。专利文献2的技术中提出了一种特别是在转矩的设定点的变化较快的阶段，监测可运转的发动机转矩的方法。专利文献2的技术将由电动发动机赋予的转矩的推定值或测量值与下限值或上限值进行比较，以检测过度的制动或加速、不充分的制动或加速。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2008-092708号公报

专利文献2：国际公开第2013/178907号

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，由于上述现有的旋转电机的控制装置是以电动机的实际转矩或转矩推定值为基准来检测或监测转矩的异常，因此存在无法检测根据请求转矩运算转矩指令值的过程中的异常的问题。

因此，本申请的目的在于提供一种旋转电机的控制装置及车辆用驱动装置，能够检测从由旋转电机所请求的请求转矩到转矩指令值的计算过程中的异常。

用于解决技术问题的技术手段

本申请所涉及的旋转电机的控制装置包括：

转矩指令值计算部，该转矩指令值计算部基于由旋转电机所请求的输出转矩即请求转矩，计算转矩指令值；

旋转电机控制部，该旋转电机控制部基于所述转矩指令值控制所述旋转电机；以及

异常判定部，该异常判定部判定所述转矩指令值计算部的动作异常并输出判定结果，

所述转矩指令值计算部在从所述请求转矩到所述转矩指令值的计算过程中，对输入转矩值进行特定运算处理，来计算输出转矩值，并进行单种或多种的所述特定运算处理，

针对所述单种的所述特定运算处理，或针对所述多种的所述特定运算处理的动作异常中的每一个，所述异常判定部基于所述特定运算处理的所述输入转矩值和所述输出转矩值，判定所述特定运算处理的动作异常，基于所述单种或所述多种的所述特定运算处理的动作异常的判定结果，判定所述转矩指令值计算部的动作异常。

此外，本申请所涉及的车辆用驱动装置包括：

所述旋转电机的控制装置；

所述旋转电机；以及

将所述旋转电机的驱动力传输至车辆的车轮的驱动力传输机构。

发明效果

根据本申请所涉及的旋转电机的控制装置和车辆用驱动装置，在从请求转矩到转矩指令值的计算过程中，针对通过对输入转矩值进行特定运算处理来计算输出转矩值的单种或多种的特定运算处理中的每一种，能够基于输入转矩值和输出转矩值，判定特定运算处理的动作异常。由此，能检测从请求转矩到转矩指令值的计算过程中的异常，能提高旋转电机的控制装置的动作的可靠性。

附图说明

图1是实施方式1所涉及的旋转电机、逆变器及旋转电机的控制装置的简要结构图。

图2是实施方式1所涉及的车辆用驱动装置的简要结构图。

图3是实施方式1所涉及的控制装置的框图。

图4是实施方式1所涉及的控制装置的简要硬件结构图。

图5是实施方式2所涉及的转矩指令值计算部及异常判定部的框图。

图6是实施方式3所涉及的转矩指令值计算部及异常判定部的框图。

图7是实施方式4所涉及的转矩指令值计算部及异常判定部的框图。

图8是实施方式5所涉及的转矩指令值计算部及异常判定部的框图。

图9是实施方式6所涉及的转矩指令值计算部及异常判定部的框图。

具体实施方式

1.实施方式1

以下，参照附图说明实施方式1所涉及的旋转电机的控制装置30(以下，简称为控制装置30)。图1是旋转电机1、逆变器4、及控制装置30等的简要结构图。

1-1.旋转电机1

旋转电机1具有设置了多相绕组的定子和转子。在本实施方式中，设置有三相绕组Cu、Cv、Cw。可以设置多组三相绕组。在转子中设置有永磁体。另外，在转子中设置有励磁绕组或铁芯。在本实施方式中，如图2所示，旋转电机1被用作车辆的车轮的驱动力源，并且旋转电机1经由动力传输机构50与车轮51相连接。例如，动力传输机构50是具有齿轮等的变速器。

旋转电机1具备输出与转子的旋转角度相对应的电信号的旋转传感器16。旋转传感器16是霍尔元件、编码器、或旋转变压器等。旋转传感器16的输出信号被输入到控制装置30。

1-2.逆变器20

逆变器20是在直流电源10和三相绕组Cu、Cv、Cw之间进行功率转换的功率转换器，具有多个开关元件。逆变器20与三相的各相绕组相对应地设置有3组串联电路，该串联电路串联连接有与直流电源10的正极侧相连接的正极侧的开关元件、以及与直流电源10的负极侧相连接的负极侧的开关元件。而且，各相串联电路中的正极侧的开关元件和负极侧的开关元件之间的连接点被连接到对应相的绕组。

开关元件使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。各开关元件的栅极端子被连接到控制装置。各开关元件利用从控制装置30输出的控制信号进行导通或关断。

电流传感器17输出与流过各相绕组的电流相对应的电信号。电流传感器17设置在连接各相串联电路和绕组的各相电线上、或设置在各相串联电路中。电流传感器17的输出信号被输入到控制装置30。

直流电源10使用可充放电的蓄电装置(例如锂离子电池、镍氢电池、双电层电容器)。另外，直流电源10中可以设置有DC-DC转换器，该DC-DC转换器是对直流电压进行升压或降压的直流功率转换器。

1-3.控制装置30

控制装置30经由逆变器20控制旋转电机1。如图3所示，控制装置30包括转矩指令值计算部31、旋转电机控制部32、以及异常判定部33等。控制装置30的各功能由控制装置30所具备的处理电路来实现。具体而言，控制装置30如图4所示，作为处理电路，包括：CPU(Central Processing Unit：中央处理器)等运算处理装置90(计算机)；与运算处理装置90进行数据交换的存储装置91；向运算处理装置90输入外部信号的输入电路92；以及从运算处理装置90向外部输出信号的输出电路93、以及通信电路94等。

作为运算处理装置90，可以具备ASIC(Application Specific IntegratedCircuit：专用集成电路)、IC(Integrated Circuit：集成电路)、DSP(Digital SignalProcessor：数字信号处理器)、FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)、各种逻辑电路、以及各种信号处理电路等。此外，作为运算处理装置90，也可以具备多个相同种类或不同种类的运算处理装置来分担执行各处理。作为存储装置91，可以具备构成为能从运算处理装置90读取数据并向运算处理装置90写入数据的RAM(Random AccessMemory：随机存取存储器)、构成为能从运算处理装置90读取数据的ROM(Read OnlyMemory：只读存储器)等。输入电路92与电流传感器17、旋转传感器16等各种传感器、开关相连接，并具备将这些传感器、开关的输出信号输入至运算处理装置90的A/D转换器等。输出电路93连接有对开关元件进行导通关断驱动的栅极驱动电路等电负载，并具备从运算处理装置90向这些电负载输出控制信号的驱动电路等。通信电路94被连接到车辆控制装置95等外部的控制装置并进行通信。

而且，控制装置30所具备的图3的各控制部31～33等的各功能通过运算处理装置90执行在ROM等存储装置91中存储的软件(程序)，并与存储装置91、输入电路92、输出电路93、以及通信电路94等控制装置30的其他硬件进行协作来实现。另外，将各控制部31～33等所使用的上限变化率TRH和下限变化率TRL等设定数据作为软件(程序)的一部分被存储在ROM等存储装置91中。以下，对控制装置30的各功能进行详细说明。

1-3-1.旋转电机控制部32

旋转电机控制部32基于由后述的转矩指令值计算部31计算出的转矩指令值To来控制旋转电机1。在本实施方式中，旋转电机控制部32包括电压指令值计算部321、PWM控制部322以及旋转检测部323。

旋转检测部323检测电气角处的转子的磁极位置θ(转子的旋转角度θ)和旋转角速度ω。本实施方式中，旋转检测部323基于旋转传感器16的输出信号来检测转子的磁极位置θ(旋转角度θ)以及旋转角速度ω。本实施方式中，磁极位置被设定在设置于转子的永磁体的N极的方向上。另外，旋转检测部323可以构成为基于通过将高次谐波分量重叠在电流指令值上而得到的电流信息等，来推定旋转角度(磁极位置)而不使用旋转传感器(所谓的无传感器方式)。

电压指令值计算部321基于转矩指令值To计算施加到三相绕组的三相电压指令值。在本实施方式中，电压指令值计算部321基于转矩指令值To计算电流指令值，并且通过基于电流指令值和电流检测值的电流反馈控制来计算电压指令值。电压指令值计算部321可以通过基于电流指令值的前馈控制来计算电压指令值。

例如，使用用于在d轴和q轴的旋转坐标系上控制电流的矢量控制。d轴和q轴的旋转坐标系是由在N极(磁极位置θ)方向上确定的d轴和在比d轴在电气角上前进90°的方向上确定的q轴构成的2轴的旋转坐标。电压指令值计算部321基于转矩指令值To、转速ω、以及直流电压等计算d轴的电流指令值和q轴的电流指令值。该计算中采用最大转矩电流控制、弱磁场控制、Id＝0控制等公知的矢量控制方法。

电压指令值计算部321基于电流传感器17的输出信号检测流过三相绕组的三相电流。电压指令值计算部321基于磁极位置θ(旋转角度θ)对三相电流检测值进行已知的三相两相转换和旋转坐标转换，从而将三相电流检测值转换为d轴的电流检测值和q轴的电流检测值。然后，电压指令值计算部321基于d轴和q轴的电流指令值以及d轴和q轴的电流检测值，进行公知的电流反馈控制，从而计算d轴的电压指令值和q轴的电压指令值。然后，电压指令值计算部321基于磁极位置θ(旋转角度θ)对d轴和q轴的电压指令值进行公知的固定坐标转换和两相三相转换，从而计算三相电压指令值。可以对三相电压指令值施加公知的各种调制。

然后，PWM控制部322基于三相电压指令值，通过PWM控制对逆变器20的多个开关元件进行导通关断控制。作为PWM控制，使用公知的载波比较PWM或空间矢量PWM。

1-3-2.转矩指令值计算部31和异常判定部33

<转矩指令值计算部31>

转矩指令值计算部31基于由旋转电机1所请求的输出转矩即请求转矩Tr来计算转矩指令值To。在本实施方式中，请求转矩Tr从车辆控制装置95被传输。因此，为了驱动车轮，请求转矩Tr成为由旋转电机1所请求的输出转矩。为了驱动各种装置或为了发电，请求转矩Tr也可以被设为由旋转电机1所请求的输出转矩。

在从请求转矩Tr到转矩指令值To的计算过程中，转矩指令值计算部31通过对输入转矩值Tin进行特定运算处理来计算输出转矩值Tout。在本实施方式中，转矩指令值计算部31进行单种特定运算处理。

在本实施方式中，作为特定运算处理，转矩指令值计算部31将通过对输入转矩值Tin进行利用上限变化率TRH和下限变化率TRL对时间变化率进行上下限限制的变化率限制处理后得到的值计算作为输出转矩值Tout。在本实施方式中，特定运算处理的输入转矩值Tin成为请求转矩Tr，输出转矩值Tout成为转矩指令值To。

通过该变化率限制处理，当请求转矩Tr突然变化时，转矩指令值To的时间变化率受到上下限限制，从而抑制转矩指令值To的突然变化，抑制车辆的振动。

转矩指令值计算部31包括变化率运算部3111、上下限变化率设定部3112和变化率限制部3113，作为特定运算部311。变化率运算部3111运算被输入的输入转矩值Tin的时间变化率。上下限变化率设定部3112设定上限变化率TRH和下限变化率TRL。上限变化率TRH和下限变化率TRL被预先设定在ROM等存储装置91中。这些值被预先设定为能够抑制车辆振动的值。

在将输入转矩值Tin设定为输出转矩值Tout的情况下，当输出转矩值Tout的时间变化率变得大于上限变化率TRH时，变化率限制部3113校正输入转矩值Tin，以使得输出转矩值Tout的时间变化率变为上限变化率TRH，并将校正后的输入转矩值Tin设定为输出转矩值Tout。另外，在将输入转矩值Tin设定为输出转矩值Tout的情况下，当输出转矩值Tout的时间变化率变得小于下限变化率TRL时，变化率限制部3113校正输入转矩值Tin，以使得输出转矩值Tout的时间变化率变为下限变化率TRL，并将校正后的输入转矩值Tin设定为输出转矩值Tout。另一方面，在将输入转矩值Tin设定为输出转矩值Tout的情况下，当输出转矩值Tout的时间变化率变得小于上限变化率TRH并且大于下限变化率TRL时，变化率限制部3113将输入转矩值Tin直接设定为输出转矩值Tout。

＜异常判定部33＞

异常判定部33判定转矩指令值计算部31的动作异常并输出判定结果。异常判定部33针对单种的特定运算处理，基于特定运算处理的输入转矩值Tin和输出转矩值Tout，判定特定运算处理的动作异常，并基于单种的特定运算处理的动作异常的判定结果，判定转矩指令值计算部31的动作异常。

在本实施方式中，异常判定部33(验算部3311)获得与特定运算处理等同的运算结果，并且使用进行与特定运算处理不同的运算的验算用运算处理，对被输入到特定运算处理的输入转矩值Tin进行验算用运算处理，从而计算验算转矩值Tck。然后，异常判定部33(判定部3312)将验算转矩值Tck与输出转矩值Tout进行比较，判定特定运算处理的动作异常，并输出判定结果F。此处，等同的运算结果是指在特定运算处理的动作正常的情况下不被判定为动作异常的运算结果。在本实施方式中，等同的运算结果是指验算用运算处理相当于在特定运算处理正常动作时进行使输出转矩值Tout与验算转矩值Tck之间的偏差的绝对值成为异常判定值以下的处理。

在本实施方式中，如上所述，特定运算处理被设为变化率限制处理。作为验算用运算处理，异常判定部33计算利用上限变化率TRH对输入转矩值Tin的时间变化率进行上限限制的上限值TVH，计算利用下限变化率TRL对转矩值的时间变化率进行下限限制的下限值TVL，将利用上限值TVH对输入转矩值Tin进行上限限制、且利用下限值TVL对输入转矩值Tin进行下限限制而得的值计算作为验算转矩值Tck。

异常判定部33(验算部3311)包括限制值运算部33111、上下限变化率设定部33112以及上下限限制部33113。上下限变化率设定部33112设定上限变化率TRH和下限变化率TRL。这些值是与由转矩指令值计算部31的上下限变化率设定部3112设定的值相同的值，预先设定在ROM等存储装置91中。限制值运算部33111基于输入转矩值Tin以及上限变化率TRH和下限变化率TRL，计算利用上限变化率TRH来对输入转矩值Tin的时间变化率进行上限限制的上限值TVH，并计算利用下限变化率TRL来对转矩值的时间变化率进行下限限制的下限值TVL。上下限限制部33113在输入转矩值Tin变得大于上限值TVH时，将上限值TVH设定为验算转矩值Tck，在输入转矩值Tin变得小于下限值TVL时，将下限值TVL设定为验算转矩值Tck，在输入转矩值Tin变得小于上限值TVH且大于下限值TVL时，将输入转矩值Tin直接设定为验算转矩值Tck。

判定部3312将验算转矩值Tck与输出转矩值Tout进行比较，判定特定运算处理的动作异常，并输出判定结果F。判定部3312在判定输出转矩值Tout偏离验算转矩值Tck时，判定特定运算处理的动作异常。例如，在输出转矩值Tout和验算转矩值Tck之间的偏差的绝对值变得大于异常判定值时，判定部3312判定为发生了特定运算处理的动作异常，在偏差的绝对值为异常判定值以下时，判定部3312判定为没有发生特定运算处理的动作异常。可以考虑从偏差的绝对值大于异常判定值起的经过时间、判定动作异常的频度等。

2.实施方式2

接着，对实施方式2所涉及的控制装置30进行说明。对于与上述实施方式1相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的控制装置30的基本结构与实施方式1相同，但在转矩指令值计算部31中进行串联连接的多种特定运算处理这一点与实施方式1不同。图5中示出转矩指令值计算部31和异常判定部33的框图。

在本实施方式中，转矩指令值计算部31进行2种特定运算处理。第一特定运算处理是与实施方式1相同的变化率限制处理。第二特定运算处理是下面说明的带阻滤波处理。异常判定部33进行与2种特定运算处理中的每一种相对应的2种验算用运算处理。

如图5所示，转矩指令值计算部31的第一特定运算部311对第一输入转矩值Tin1(请求转矩Tr)进行与实施方式1相同的第一特定运算处理(变化率限制处理)，计算第一输出转矩值Tout1。异常判定部33的第一验算部3311进行与实施方式1同样的第一验算用运算处理(验算用变化率限制处理)，计算第一验算转矩值Tck1，异常判定部33的第一判定部3312基于第一输出转矩值Tout1和第一验算转矩值Tck1，与实施方式1同样地进行第一特定运算处理的动作异常的判定处理，输出第一判定结果F1。

<第二特定运算处理>

作为第二特定运算处理，转矩指令值计算部31(第二特定运算部312)将通过对第二输入转矩值Tin2进行用于使特定频带的分量衰减的带阻滤波处理后得到的值计算作为第二输出转矩值Tout2。第二输出转矩值Tout2被设定为转矩指令值To。

在本实施方式中，特定频带被设定在连接有旋转电机1的旋转轴的动力传输机构50中产生的机械的谐振频带。另外，特定频带可以被设定为任意的频率，也可以被设定为多个频带，还可以根据动作状态而变化。

例如，作为带阻滤波处理，进行下式的运算处理。

[数学式1]

此处，z表示Z变换的运算符，z^-1进行将所输入的信号延迟1个运算周期并输出的处理。a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3是将衰减频率设定为特定频带的系数。

若将式(1)用离散时间的运算处理来表示，则会变成下式，进行下式的运算处理。

[数学式2]

数2

Tout₂(n)＝b₀Tin₂(n)+b₁Tin₂(n-1)+b₂Tin₂(n-2)+b₃Tin₂(n-3)-a₁Tout₂(n-1)-a₂Tout₂(n-2)+a₃Tout₂(n-3)…(2)

此处，(n)表示在本次的运算周期中算出的值，(n-1)表示在上次的运算周期中算出的值，(n-k)表示在k次之前的运算周期中算出的值。

<第二验算用运算处理>

作为第二验算用运算处理，异常判定部33使用与在第二特定运算处理中使用的运算式在数学上等效但不同的运算式。

具体地，作为第二验算用运算处理，异常判定部33(在本示例中，第二验算部3321)将通过对被输入到第二特定运算处理的第二输入转矩值Tin2进行验算用带阻滤波处理后得到的值，计算作为第二验算转矩值Tek2，该验算用带阻滤波处理使用了与第二特定运算处理的带阻滤波处理在数学上等效但不同的运算式。

例如，作为验算用带阻滤波处理，进行通过将式(1)的分子和分母分别除以b0并变形后得到的下式的运算处理。

[数学式3]

ack0、ack1、ack2、ack3、bck1、bck2、bck3是基于a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3设定的系数，以使得成为相同的特定频带。若将式(3)用离散时间的运算处理来表示，则会变成下式，进行下式的运算处理。

[数学式4]

然后，异常判定部33(在本示例中，第二判定部3322)通过比较第二验算转矩值Tck2和第二输出转矩值Tout2(转矩指令值To)来判定第二特定运算处理的动作异常，并输出第二判定结果F2。例如，第二判定部3322在第二输出转矩值Tout2和第二验算转矩值Tck2之间的第二偏差的绝对值变得大于第二异常判定值时，判定为发生了第二特定运算处理的动作异常，在第二偏差的绝对值为第二异常判定值以下时，判定为没有发生第二特定运算处理的动作异常。

＜综合判定部330＞

异常判定部33(在本示例中为综合判定部330)在对于2种特定运算处理中的任意一个以上判定为存在动作异常的情况下，综合判定为转矩指令值计算部31发生了动作异常，并输出综合判定结果FF。也可以考虑从被综合判定为存在动作异常起的经过时间、被综合判定为动作异常的频度等。

根据该结构，如果串联连接的多种特定运算处理中的任何一种发生动作异常，则作为最终运算值的转矩指令值To可能发生异常。根据上述结构，能单独地判定各个特定运算处理的动作异常，能单独地提高各个特定运算处理的动作异常的判定精度。在各个特定运算处理的任意一个以上被判定存在动作异常时，通过判定为在转矩指令值计算部31中发生了动作异常，从而能在安全侧判定异常。

3.实施方式3

接着，对实施方式3所涉及的控制装置30进行说明。对与上述实施方式1或2相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的控制装置30的基本结构与实施方式1或实施方式2相同，但在转矩指令值计算部31中进行串联连接的3种特定运算处理这一点与实施方式1或实施方式2不同。图6中示出转矩指令值计算部31和异常判定部33的框图。

在本实施方式中，转矩指令值计算部31进行3种特定运算处理。第一特定运算处理是与实施方式1相同的变化率限制处理。第二特定运算处理是与实施方式2相同的带阻滤波处理。第三特定运算处理是下面说明的加速度反转校正处理。异常判定部33进行与3种特定运算处理中的每一种相对应的3种验算用运算处理。

如图6所示，转矩指令值计算部31的第一特定运算部311对第一输入转矩值Tin1(请求转矩Tr)进行与实施方式1相同的第一特定运算处理(变化率限制处理)，计算第一输出转矩值Tout1。异常判定部33的第一验算部3311进行与实施方式1同样的第一验算用运算处理(验算用变化率限制处理)，计算第一验算转矩值Tck1，异常判定部33的第一判定部3312基于第一输出转矩值Tout1和第一验算转矩值Tck1，与实施方式1同样地进行第一特定运算处理的动作异常的判定处理，输出第一判定结果F1。

转矩指令值计算部31的第二特定运算部312对第二输入转矩值Tin2(第一输出转矩值Tout1)进行与实施方式2相同的第二特定运算处理(带阻滤波处理)，计算第二输出转矩值Tout2。异常判定部33的第二验算部3321进行与实施方式2同样的第一验算用运算处理(验算用带阻滤波处理)，计算第二验算转矩值Tck2，异常判定部33的第二判定部3322基于第二输出转矩值Tout2和第二验算转矩值Tck2，与实施方式2同样地进行第二特定运算处理的动作异常的判定处理，输出第二判定结果F2。

<第三特定运算处理>

作为第三特定运算处理，转矩指令值计算部31(第三特定运算部313)计算旋转电机的转速ω的时间变化率α(加速度α)，在转速ω的时间变化率α(加速度α)的正负符号反转时，将通过对第三输入转矩值Tin3(第二输出转矩值Tout2)进行加法校正或减法校正后得到的值计算作为第三输出转矩值Tout3。第三输出转矩值Tout3被设定为转矩指令值To。

在连结到旋转轴的动力传输机构50中存在齿轮的齿隙等非线性元素。若加速度α的正负符号反转，则齿隙的影响表现得很显著。因此，通过对转矩指令值To进行加法校正或减法校正，能减少齿隙的影响。

从旋转检测部323获取旋转电机的转速ω。第三特定运算部313对旋转电机的转速ω进行微分运算，以计算转速ω的时间变化率α(加速度α)。例如，第三特定运算部313通过将旋转电机的转速ω每单位时间的变化量Δω除以单位时间来计算转速ω的时间变化率α(加速度α)。

例如，在加速度α的符号从正反转为负时，进行加法校正，在加速度α的符号从负反转为正时，进行减法校正。设定加法值和减法值以减小齿隙的影响。另外，根据目的的不同，加法校正和减法校正也可以相反。

<第三验算用运算处理>

异常判定部33使用与在第三特定运算处理中使用的运算式在数学上等效但不同的运算式作为第三验算用运算处理。

具体地，作为第三验算用运算处理，异常判定部33(在本示例中，第三验算部3331)针对被输入到第三特定运算处理的第三输入转矩值Tin3，计算旋转电机的旋转角度θ的时间变化率(速度ω)的时间变化率α(加速度α)，在旋转角度的时间变化率的时间变化率α的正负符号反转时，将通过对第三输入转矩值Tin3进行加法校正或减法校正后得到的值，计算作为第三验算转矩值Tck3。

从旋转检测部323获取旋转电机的旋转角度θ。第三验算部3331对旋转电机的旋转角度θ进行两次微分运算，计算旋转角度θ的时间变化率的时间变化率α(加速度α)。例如，第三验算部3331通过将旋转电机的旋转角度θ每单位时间的变化量Δθ除以单位时间来计算旋转角度的时间变化率ω(速度ω)，通过将旋转角度的时间变化率ω每单位时间的变化量Δω除以单位时间来计算旋转角度的时间变化率的时间变化率α(加速度α)。

与第三特定运算处理同样地，例如，在加速度α的符号从正反转为负时，进行加法校正，在加速度α的符号从负反转为正时，进行减法校正。设定加法值和减法值以减小齿隙的影响。另外，根据目的的不同，加法校正和减法校正也可以相反。

然后，异常判定部33(在本示例中，第三判定部3332)通过比较第三验算转矩值Tck3和第三输出转矩值Tout3来判定第三特定运算处理的动作异常，并输出第三判定结果F3。例如，第三判定部3332在第三输出转矩值Tout3和第三验算转矩值Tck3之间的第三偏差的绝对值大于第三异常判定值时，判定为发生了第三特定运算处理的动作异常，在第三偏差的绝对值为第三异常判定值以下时，判定为没有发生第三特定运算处理的动作异常。

＜综合判定部330＞

异常判定部33(在本示例中，综合判定部330)基于第一判定结果F1、第二判定结果F2、以及第三判定结果F3，在对于3种特定运算处理中的任意一种以上被判定为存在动作异常的情况下，综合判定为转矩指令值计算部31发生了动作异常，并输出综合判定结果FF。也可以考虑从被综合判定为存在动作异常起的经过时间、被综合判定为动作异常的频度等。

4.实施方式4

接着，对实施方式4所涉及的控制装置30进行说明。对于与上述实施方式1、2或3相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的控制装置30的基本结构与实施方式1、2或3相同，但是转矩指令值计算部31以及异常判定部33的处理与实施方式1、2或3不同。图7中示出转矩指令值计算部31和异常判定部33的框图。

在本实施方式中，转矩指令值计算部31进行一种特定运算处理，异常判定部33判定一种特定运算处理的动作异常。

＜特定运算处理＞

作为特定运算处理，转矩指令值计算部31(在本示例中，特定运算部314)对旋转电机的转速ω进行提取特定频带的分量的带通滤波处理，提取转速的振动分量Δω，基于转速的振动分量Δω，计算抑制转速的振动分量Δω的转矩校正值ΔTOC，将从输入转矩值Tin(请求转矩Tr)减去转矩校正值ΔTOC后得到的值计算作为输出转矩值Tout(转矩指令值To)。从旋转检测部323获取旋转电机的转速ω。

与实施方式2同样地，特定频带被设定在连接有旋转电机1的旋转轴的动力传输机构50中产生的机械的谐振频带。例如，转矩指令值计算部31计算通过将转速的振动分量Δω乘以控制增益(正值)后得到的值作为转矩校正值ΔTOC。

在转速ω中产生谐振频带的特定频带的振动时，计算用于抑制通过带通滤波处理提取出的特定频带的转速的振动分量Δω的转矩校正值ΔTOC，并校正转矩指令值To，从而能通过反馈控制，降低转速的振动。

<异常判定>

异常判定部33基于特定运算处理的输入转矩值Tin和输出转矩值Tout判定特定运算处理的动作异常。

异常判定部33(在本示例中，判定部3342)基于通过对特定运算处理的输入转矩值Tin和输出转矩值Tout之间的偏差进行用于使特定频带的分量衰减的带阻滤波处理后得到的滤波值，判定特定运算处理的动作异常，并输出判定结果F。

例如，在偏差的滤波值的绝对值变得大于异常判定值时，异常判定部33(判定部3342)判定为发生了特定运算处理的动作异常，在偏差的滤波值的绝对值在异常判定值以下时，判定为没有发生特定运算处理的动作异常。可以考虑从偏差的滤波值的绝对值变得大于异常判定值起的经过时间、判定动作异常的频度等。

由此，根据特定运算处理的种类，能基于输入转矩值Tin和输出转矩值Tout来判断动作异常，而不进行验算用运算处理。

5.实施方式5

接着，对实施方式5所涉及的控制装置30进行说明。对于与上述实施方式1、2、3或4相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的控制装置30的基本结构与实施方式1、2、3或4相同，但是转矩指令值计算部31以及异常判定部33的处理与实施方式1、2、3或4不同。图8中示出转矩指令值计算部31和异常判定部33的框图。

在本实施方式中，转矩指令值计算部31进行串联连接的2种特定运算处理，异常判定部33判定2种特定运算处理各自的动作异常。第一特定运算处理是与实施方式4相同的旋转振动消除处理。第二特定运算处理是下面说明的转矩脉动消除处理。

如图8所示，转矩指令值计算部31的第1特定运算部314对第1输入转矩值Tin1(请求转矩Tr)进行与实施方式4相同的第一特定运算处理(旋转振动消除处理)，计算第1输出转矩值Tout1。与实施方式4同样地，异常判定部33的第一判定部3342基于第一特定运算处理的第一输入转矩值Tin1和第一输出转矩值Tout1，进行第一特定运算处理的动作异常的判定处理，并输出第一判定结果F1。

<第二特定运算处理>

作为第二特定运算处理，转矩指令值计算部31(第二特定运算部315)基于旋转电机的旋转角度θ计算用于减小转矩脉动的转矩校正值ΔTLP，从第二输入转矩值Tin2(第一输出转矩值Tout1)中减去转矩校正值ΔTLP，从而计算第二输出转矩值Tout2。第二输出转矩值Tout2被设定为转矩指令值To。从旋转检测部323获取旋转电机的旋转角度θ。

转矩脉动分量根据旋转角度θ而变化。第二特定运算部315参照预先设定了旋转角度θ和转矩校正值ΔTLP之间的关系的转矩校正值映射，并计算对应于当前的旋转角度θ的转矩校正值ΔTLP。转矩校正值映射被预先设定在ROM等存储装置91中。

<异常判定>

异常判定部33基于第二特定运算处理的第二输入转矩值Tin2和第二输出转矩值Tout2判定第二特定运算处理的动作异常。

异常判定部33(在本示例中，第二判定部3352)基于第二特定运算处理的输入转矩值Tin2和第二输出转矩值Tout2之间的偏差来判定第二特定运算处理的动作异常，并输出第二判定结果F2。

例如，在偏差的绝对值变得大于第二异常判定值时，异常判定部33(第二判定部3352)判定为发生了第二特定运算处理的动作异常，在偏差的绝对值在第二异常判定值以下时，判定为没有发生第二特定运算处理的动作异常。可以考虑从偏差的绝对值变得大于第二异常判定值起的经过时间、判定动作异常的频度等。第二异常判定值被设定为大于转矩校正值ΔTLP的设定值的值。

6.实施方式6

接着，对实施方式6所涉及的控制装置30进行说明。对于与上述实施方式1、2、3、4或5相同的结构部分省略说明。本实施方式所涉及的控制装置30的基本结构与实施方式1、2、3、4或5相同，但是转矩指令值计算部31以及异常判定部33的处理与实施方式1、2、3、4或5不同。图9中示出转矩指令值计算部31和异常判定部33的框图。

在本实施方式中，转矩指令值计算部31进行串联连接的5种特定运算处理。实施方式3的3种特定运算处理和实施方式5的2种特定运算处理串联连接。

由第一特定运算部311执行的第一特定运算处理是与实施方式1相同的变化率限制处理，并且由第一验算部3311和第一判定部3312判定与其对应的动作异常。由第二特定运算部312执行的第二特定运算处理是与实施方式2相同的带阻滤波处理，并且由第二验算部3321和第一判定部3322判定与其对应的动作异常。由第三特定运算部313执行的第三特定运算处理是与实施方式4同样的加速度反转时校正处理，并且由第三验算部3331和第三判定部3332判定与其对应的动作异常。由第四特定运算部314执行的第四特定运算处理是与实施方式5相同的旋转振动消除处理，并且由第四判定部3342判定与其对应的动作异常。由第五特定运算部315执行的第五特定运算处理是与实施方式6相同的转矩脉动消除处理，并且由第五判定部3352判定与其对应的动作异常。

异常判定部33(转矩推定器3361)从旋转电机控制部32获取旋转电机的控制参数，并基于控制参数推定旋转电机的输出转矩Test。在本实施方式中，获取三相电流检测值Iur、Ivr、Iwr、旋转角度θ(磁极位置θ)作为控制参数。然后，转矩推定器3361基于磁极位置θ(旋转角度θ)对三相电流检测值Iur、Ivr、Iwr进行公知的三相两相转换和旋转坐标转换，从而转换为d轴的电流检测值Idr和q轴的电流检测值Iqr。转矩推定器3361使用下式的一般转矩方程式，基于d轴的电流检测值Idr和q轴的电流检测值Iqr，来推定输出转矩的基本值Testb。转矩推定器3361可以从旋转电机控制部32获取d轴的电流检测值Idr和q轴的电流检测值Iqr，来代替三相电流检测值和磁极位置θ。

[数学式5]

这里，Pn是永磁体的极对数，Ψa是由永磁体产生的交链磁通，Ld是d轴的电感，Lq是q轴的电感。这些使用预先设定的值。

此外，转矩推定器3361基于转速ω和转矩指令值To计算损耗转矩ΔTloss。可以通过旋转角度θ的微分运算来计算转速ω，也可以从旋转电机控制部32获取转速ω。例如，转矩推定器3361参照预先设定了转速ω、转矩指令值To、以及损耗转矩ΔTloss之间的关系的损耗转矩映射，计算与当前的转速ω和当前的转矩指令值To相对应的损耗转矩ΔTloss。然后，转矩推定器3361从输出转矩的基本值Testb中减去损耗转矩ΔTloss，从而计算输出转矩的推定值Test。

异常判定部33(电动机控制异常判定部3362)基于转矩指令值To和输出转矩推定值Test，判定旋转电机控制部32的动作异常，并输出电动机控制的判定结果Fm。在判定为输出转矩的推定值Test偏离转矩指令值To时，电动机控制异常判定部3362判定旋转电机控制部32的动作异常。例如，电动机控制异常判定部3362在输出转矩的推定值Test和转矩指令值To之间的偏差的绝对值变得大于异常判定值时，判定为发生了旋转电机控制部32的动作异常，在偏差的绝对值在异常判定值以下时，判定为没有发生旋转电机控制部32的动作异常。可以考虑从偏差的绝对值变得大于异常判定值起的经过时间、判定动作异常的频度等。

对于第一判定结果F1至第五判定结果F5以及电动机控制的判定结果Fm中的任意一个以上，在判定为存在动作异常的情况下，异常判定部33(综合判定部330)综合判定为转矩指令值计算部31和旋转电机控制部32中发生了动作异常，并输出综合判定结果FF。也可以考虑从被综合判定为存在动作异常起的经过时间、被综合判定为动作异常的频度等。

<转用例>

在串联连接的多种特定运算处理中，可以使用各实施方式中说明的种类以外的特定运算处理，另外，任意种类的特定运算处理可以串联连接，另外，各特定运算处理的处理顺序可以设定成任意的顺序。

虽然本申请记载了各种示例性的实施方式和实施例，但是在一个或多个实施方式中记载的各种特征、方式和功能不限于特定实施方式的应用，可以单独地或以各种组合来应用于实施方式。因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、添加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。

标号说明

1旋转电机，30旋转电机的控制装置，31转矩指令值计算部，32旋转电机控制部，33异常判定部，Tck验算转矩值，Tin输入转矩值，Tout输出转矩值，Tr请求转矩。

Claims (11)

1.一种旋转电机的控制装置，其特征在于，包括：

转矩指令值计算部，该转矩指令值计算部基于由旋转电机所请求的输出转矩即请求转矩，计算转矩指令值；

旋转电机控制部，该旋转电机控制部基于所述转矩指令值控制所述旋转电机；以及

异常判定部，该异常判定部判定所述转矩指令值计算部的动作异常并输出判定结果，

所述转矩指令值计算部在从所述请求转矩到所述转矩指令值的计算过程中，对输入转矩值进行特定运算处理，来计算输出转矩值，并进行单种或多种所述特定运算处理，

针对所述单种的所述特定运算处理或所述多种的所述特定运算处理的动作异常中的每一个，所述异常判定部基于所述特定运算处理的所述输入转矩值和所述输出转矩值，判定所述特定运算处理的动作异常，基于所述单种或所述多种的所述特定运算处理的动作异常的判定结果，判定所述转矩指令值计算部的动作异常。

2.如权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述异常判定部获得与所述特定运算处理等同的运算结果，并且使用进行与所述特定运算处理不同的运算的验算用运算处理，对被输入到所述特定运算处理的所述输入转矩值，进行所述验算用运算处理来计算验算转矩值，并将所述验算转矩值与所述输出转矩值进行比较，判定所述特定运算处理的动作异常。

3.如权利要求2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

作为所述验算用运算处理，所述异常判定部使用与所述特定运算处理中使用的运算式在数学上等效但不同的运算式。

4.如权利要求2或3所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

作为所述特定运算处理，所述转矩指令值计算部将通过对所述输入转矩值进行变化率限制处理后得到的值计算作为所述输出转矩值，该变化率限制处理利用上限变化率和下限变化率对时间变化率进行上下限限制，

作为所述验算用运算处理，所述异常判定部计算利用所述上限变化率对所述特定运算处理的所述输入转矩值的时间变化率进行上限限制的上限值，计算利用所述下限变化率对所述输入转矩值的时间变化率进行下限限制的下限值，将进行利用上限值对所述输入转矩值进行上限限制并且利用下限值对所述输入转矩值进行下限限制的处理后得到的值，计算作为所述验算转矩值。

5.如权利要求2至4中任一项所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

作为所述特定运算处理，所述转矩指令值计算部将通过对所述输入转矩值进行使特定频带的分量衰减的带阻滤波处理后得到的值，计算作为所述输出转矩值，

作为所述验算用运算处理，所述异常判定部将对所述特定运算处理的所述输入转矩值进行验算用带阻滤波处理后得到的值，计算作为所述验算转矩值，所述验算用带阻滤波处理使用了与所述特定运算处理的所述带阻滤波处理在数学上等效但不同的运算式。

6.如权利要求2至5中任一项所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

作为所述特定运算处理，所述转矩指令值计算部计算所述旋转电机的转速的时间变化率，将在所述转速的时间变化率的正负符号反转时，将对所述输入转矩值进行加法校正或减法校正后得到的值计算作为所述输出转矩值，

作为所述验算用运算处理，所述异常判定部计算所述旋转电机的旋转角度的时间变化率的时间变化率，在所述旋转角度的时间变化率的时间变化率的正负符号反转时，将对所述特定运算处理的所述输入转矩值进行加法校正或减法校正后得到的值，计算作为所述验算转矩值。

7.如权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

作为所述特定运算处理，所述转矩指令值计算部对所述旋转电机的转速进行提取特定频带的分量的带通滤波处理，并提取转速的振动分量，基于所述转速的振动分量计算抑制所述转速的振动分量的转矩校正值，将从所述输入转矩值减去所述转矩校正值后得到的值，计算作为所述输出转矩值，

所述异常判定部基于对所述特定运算处理的所述输入转矩值与所述输出转矩值的偏差进行使所述特定频带的分量衰减的带阻滤波处理后得到的值，判定所述特定运算处理的动作异常。

8.如权利要求1或7所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

作为所述特定运算处理，所述转矩指令值计算部基于所述旋转电机的旋转角度，计算用于减小转矩脉动的转矩校正值，并将所述转矩校正值与所述输入转矩值相加来计算所述输出转矩值，

所述异常判定部基于所述特定运算处理的所述输入转矩值与所述输出转矩值之间的偏差，判定所述特定运算处理的动作异常。

9.如权利要求1至8中任一项所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述转矩指令值计算部在从所述请求转矩到所述转矩指令值的计算过程中进行串联连接的所述多种的所述特定运算处理，

对于所述多种的所述特定运算处理中的任意一个以上，所述异常判定部在判定为存在动作异常的情况下，综合判定为所述转矩指令值计算部发生了动作异常，并输出综合判定结果。

10.如权利要求1至9中任一项所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述异常判定部从所述旋转电机控制部获取所述旋转电机的控制参数，并基于所述控制参数推定所述旋转电机的输出转矩，

基于所述转矩指令值和所述输出转矩的推定值判定所述旋转电机控制部的动作异常，

基于所述单种的所述特定运算处理的动作异常的判定结果、或所述多种的所述特定运算处理的各自的动作异常的判定结果、以及所述旋转电机控制部的动作异常的判定结果，判定综合动作异常，并输出综合判定结果。

11.一种车辆用驱动装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至10中任一项所述的旋转电机的控制装置；

所述旋转电机；以及

将所述旋转电机的驱动力传输至车辆的车轮的驱动力传输机构。

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