DE102007025210A1

DE102007025210A1 - Motorsteuerung und Motorsteuerungsverfahren

Info

Publication number: DE102007025210A1
Application number: DE102007025210A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Wako Atarashi; Hiroyuki Wako Isegawa; Masaaki Wako Kaizuka; Masanari Wako Fukuchi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2027-06-01
Also published as: US7615948B2; DE102007025210B4; US20070290633A1; JP2007325397A; JP4879657B2

Abstract

Eine Motorsteuerung und ein Motorsteuerungsverfahren ändern einen Betriebszustand jedes Motors unter Berücksichtigung des Unterschieds der Betriebszustände, wie zum Beispiel Verlust und Temperatur, was es folglich ermöglicht, einen Gesamtverlust bei mehreren Motoren zu verringern. Die Steuerung beinhaltet einen ersten Motorbetriebszustandsrechner und einen zweiten Motorbetriebszustandsrechner, die die Schätzwerte der Verluste berechnen, wenn ein erster Motor und ein zweiter Motor betrieben werden, und eine Gleichspannungssteuereinheit, die an einem Motor mit einem größten Verlustschätzwert die Verarbeitung zur Änderung einer Versorgungsspannung ausführt, um die Spannung der den Wechselrichtern zugeführten Gleichspannung durch einen Gleichspannungswandler zu ändern, wodurch die Differenz zwischen einer Phasenspannung, die der resultierende Vektor von Klemmenspannung des Motors ist, und einer auf der Basis einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers festgelegten Sollspannung verringert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorsteuerung und ein Motorsteuerungsverfahren, die ausgelegt sind, den Betrieb mehrerer Permanent- oder Dauermagnetfelddrehmotoren zu steuern.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bis jetzt ist ein Motor bekannt, der einen ersten Rotor und einen zweiten Rotor aufweist, die konzentrisch um eine Drehachse eines Dauermagnetfelddrehmotors bereitgestellt sind, und der ausgelegt ist, eine Feldsteuerung durch Ändern einer Phasendifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor gemäß einer Drehgeschwindigkeit auszuführen und dadurch eine Induktionsspannungskonstante zu ändern (siehe zum Beispiel die japanische Offenlegung der ungeprüften Patentanmeldung Nr. 2002-204541).
In einem solchen herkömmlichen Motor sind der erste Rotor und der zweite Rotor über ein Element verbunden, das sich in Radialrichtung verlagert, wenn es einer Zentrifugalkraft ausgesetzt ist. Der Motor ist derart ausgelegt, dass, wenn sich der Motor in einem Haltezustand befindet, die Magnetpole der in dem ersten Rotor angeordneten Dauermagnete und die Magnetpole der in dem zweiten Rotor angeordneten Dauermagnete in dieselbe Richtung ausgerichtet sind, was die größten magnetischen Flüsse der Felder bereitstellt, d.h. eine größte Induktionsspannungskonstante des Motors. Während die Motordrehgeschwindigkeit zunimmt, vergrößert sich die Phasendifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor auf Grund einer Zentrifugalkraft, was folglich die magnetischen Flüsse der Felder verringert, d.h. die Induktionsspannungskonstante des Motors verringert.
16 stellt einen Bereich dar, in dem das Motorfeld abgeschwächt werden muss, wobei die Ordinatenachse das Abtriebsdrehmoment Tr und die Abszissenachse eine Umdrehungszahl N kennzeichnet. In 16 kennzeichnet ein Buchstabe „u" eine orthogonale Linie des Motors. Die Linie u wird durch Verbinden der Punkte gebildet, an denen eine Phasenspannung des Motors gleich einer Speisespannung wird, abhängig von einer Kombination der Umdrehungszahl und eines Abtriebsdrehmoments, wenn der Motor ohne Durchführung der Feldschwächungssteuerung betrieben wird. Ein Buchstabe X in der Figur kennzeichnet einen Bereich, in dem die Feldschwächung nicht erforderlich ist, während ein Buchstabe Y einen Bereich kennzeichnet, in dem die Feldschwächung erforderlich ist.
Wie in 16 dargestellt ist, wird der Bereich Y, in dem die Feldschwächung erforderlich ist, durch die Umdrehungszahl N und das Abtriebsdrehmoment Tr des Motors bestimmt. Folglich war bei der herkömmlichen Feldschwächungssteuerung, die nur von der Umdrehungszahl abhängt, eine Änderung einer Induktionsspannungskonstanten des Motors ungünstigerweise übermäßig oder nicht ausreichend in Bezug auf einen erforderlichen Feldschwächungssteuerbetrag.
Der oben genannte Motor, der die Phasendifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor entsprechend der Umdrehungszahl ändert, ermöglicht, dass ein Betriebszustand des Motors entsprechend einer Änderung der Motorumdrehungszahl geändert wird. In einem System jedoch, das ausgelegt ist, mehrere Motoren zusammen zu betreiben, wie zum Beispiel ein Hybridfahrzeug, in dem Vorderräder und Hinterräder durch getrennte Motoren angetrieben werden, ist es erforderlich, den Betriebszustand jedes Motors unter Berücksichtigung der Unterschiede in den Betriebszuständen einschließlich eines in jedem Motor auftretenden Verlusts und seiner Temperatur zu ändern.
Wenn der Betriebszustand jedes Motors entsprechend der Motorumdrehungszahl einzeln eingestellt wird, ist es unmöglich, den Betriebszustand jedes Motors zu ändern, während die Unterschiede in den Betriebszuständen, einschließlich Verlust und Temperatur, zwischen den Motoren berücksichtigt werden.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Motorsteuerung und ein Motorsteuerungsverfahren bereitzustellen, die einen Betriebszustand jedes Motors unter Berücksichtigung eines Unterschieds in einem Betriebszustand, wie zum Beispiel Verlust und Temperatur, zwischen den Motoren ändern, womit es möglich ist, einen Gesamtverlust zu verringern, wenn mehrere Motoren betrieben werden.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben genannte Ziel zu erreichen, und eine Motorsteuerung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beinhaltet mehrere Ansteuerschaltungen zum Antrieb mehrerer Dauermagnetdrehmotoren; eine Gleichspannungsquelle zur Versorgung der Ansteuerschaltungen mit Gleichspannung; einen Ausgangsspannungswandler zur Änderung einer Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle; einen Motorverlustschätzer zur Bestimmung eines Schätzwerts eines Verlusts für jeden Motor, der auftritt, wenn ein Motor angetrieben wird, basierend auf wenigstens einem Verlust in der Ansteuerschaltung oder einem Verlust in dem durch die Ansteuerschaltung angetriebenen Motor; und eine Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung, die, wenn die mehreren Motoren durch die mehreren Ansteuerschaltungen angetrieben werden, eine Versorgungsspannungsänderung durchführt, um die Spannung der Gleichspannungsversorgung durch den Ausgangsspannungswandler zu ändern, die der Ansteuerschaltung zum Antrieb eines Motors zugeführt wird, der einen größten Verlustschätzwert aufweist, um so eine Differenz zwischen einer Phasenspannung, die ein resultierender Vektor der Klemmenspannungen eines Ankers jeder Phase des Motors ist, und einer ersten Sollspannung, die basierend auf einer Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle festgelegt ist, zu verringern.
Mit dieser Anordnung wird, wenn die mehreren Motoren angetrieben werden, der Verlustschätzwert für jeden Motor durch den Motorverlustschätzer bestimmt. Ferner führt die Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung die Versorgungsspannungsänderung an dem Motor mit dem größten Verlustschätzwert durch, um so die Steuerung zur Verringerung der Differenz zwischen der Motorphasenspannung und der ersten Sollspannung durchzuführen. Somit ermöglicht die Verringerung der Differenz zwischen der Phasenspannung des Motors mit dem größten Verlustschätzwert und der ersten Sollspannung, einen Kupferverlust und einen Eisenverlust, die in dem Motor auftreten, und eine Verlustleistung in der Ansteuerschaltung zum Antrieb des Motors zu verringern. Folglich wird der Verlust in dem Motor mit dem größten Verlust verringert, was eine Reduzierung des Gesamtverlusts erlaubt, wenn die mehreren Motoren angetrieben werden.
Bevorzugt führt die Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung an einem Motor mit dem größten Verlustschätzwert eine Feldschwächungsstromänderung zur Änderung der Erregungshöhe eines Feldschwächungsstroms durch, um eine Spannung mit einem Vorzeichen zu erzeugen, das umgekehrt zu dem Vorzeichen einer in einem Motoranker erzeugten Induktionsspannung ist, wodurch die Differenz zwischen der Motorphasenspannung und der ersten Sollspannung verringert wird.
Mit dieser Anordnung führt die Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung die Feldschwächungsstromänderung durch, um so ferner die Differenz zwischen der Phasenspannung des Motors mit dem größten Verlustschätzwert und der ersten Sollspannung zu verringern, was folglich eine weitere Verringerung des Verlusts in dem Motor erlaubt.
Bevorzugt ist einer der Motoren ein Doppelrotormotor mit einem ersten Rotor und einem zweiten Rotor, die mehrere durch Dauermagnete erzeugte magnetische Felder aufweisen und die um eine Drehachse angeordnet sind, und die Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung führt eine Rotorphasendifferenzänderung zur Änderung einer Rotorphasendifferenz als Phasendifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor des Doppelrotormotors durch, um so die Differenz zwischen der Phasenspannung und der ersten Sollspannung des Doppelrotormotors zu verringern, wenn ein Motor mit dem größten Verlustschätzwert der Doppelrotormotor ist.
Mit dieser Anordnung ändert die Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung die Rotorphasendifferenz, um so die Induktionsspannungskonstante des Motors zu ändern, wodurch die in dem Anker jeder Phase des Motors erzeugte Induktionsspannung geändert wird, um es zu ermöglichen, die Motorphasenspannung zu ändern. Somit kann die Differenz zwischen der Phasenspannung des Motors mit dem größten Verlustschätzwert und der ersten Sollspannung weiter verringert werden, was eine weitere Verringerung des Verlusts in dem Motor erlaubt.
Bevorzugt beinhaltet die Motorsteuerung einen Motortemperaturdetektor, um die Temperatur jedes Motors zu erfassen, wobei, wenn ein Motor eine Temperatur aufweist, die höher ist als die Temperatur des mit dem größten Verlust geschätzten Motors, die Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung dann die Durchführung der Versorgungsspannungsänderung an dem mit dem größten Verlust geschätzten Motor verhindert und die Versorgungsspannungsänderung an dem Motor mit der höheren Temperatur durchführt, was die Differenz zwischen der Phasenspannung und der ersten Sollspannung des Motors mit der höheren Temperatur verringert.
Mit dieser Anordnung führt, wenn es einen Motor mit einer Temperatur gibt, die höher ist als die Temperatur des Motors mit einem größten Verlustschätzwert, die Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung dann die oben genannte Versorgungsspannungsänderung an dem Motor mit der höheren Temperatur anstatt an dem Motor mit dem größten Verlustschätzwert aus. Ferner wird die Differenz zwischen einer Phasenspannung des Motors mit der höheren Temperatur und der Spannung der Gleichspannungsversorgung verringert, die der Ansteuerschaltung des Motors mit der höheren Temperatur zugeführt wird. Dies ermöglicht es, den Verlust in dem Motor mit der höheren Temperatur zu verringern und dadurch einen Wärmewert abzusenken, was somit eine durch Wärmeerzeugung hervorgerufene Leistungsminderung einschränkt.
Bevorzugt ist die oben genannte Gleichspannungsquelle ein Akkumulator und wenigstens einer der Motoren arbeitet ebenfalls als Generator, um die Ansteuerschaltungen anderer Motoren mit elektrischer Leistung zu versorgen und um ebenfalls den Akkumulator über den Spannungswandler mit Ladestrom zu versorgen. Wenn der mit dem größten Verlust geschätzte Motor ein anderer Motor ist als der Motor, der als Generator in Betrieb ist, und der Eingangs-/Ausgangsstrom des Spannungswandlers gleich einer vorgegebenen Höhe oder kleiner ist, dann verhindert die Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung die Ausführung der Versorgungsspannungsänderung und steuert die Ausgangsleistung des als Generator betriebenen Motors derart, dass die Differenz zwischen einer zweiten Sollspannung, die basierend auf der Spannung festgelegt ist, die der Ansteuerschaltung des mit dem größten Verlust geschätzten Motors durch den als Generator betriebenen Motor zugeführt wird, und der Phasenspannung des mit dem größten Verlust geschätzten Motors verringert wird.
Mit dieser Anordnung steuert, wenn der Eingangs-/Ausgangsstrom des Spannungswandlers gleich einer vorgegebenen Höhe oder kleiner ist und die den Ansteuerschaltungen zugeführte Gleichspannungsleistung hauptsächlich von der durch den als Generator betriebenen Motor erzeugten Leistung abhängt, die Spannungsdifferenzreduzierungssteuerung dann die Ausgangsspannung des als Generator betriebenen Motors derart, dass die Differenz zwischen der Phasenspannung eines Ankers jeder Phase des Motors mit dem größten Verlustschätzwert und der zweiten Sollspannung verringert wird. Dies ermöglicht es, den Verlust in dem Motor mit dem größten Verlustschätzwert zu verringern.
Bevorzugt beinhaltet die Motorsteuerung eine Vorrichtung, die den Motor durch Umformen des Motors in eine Äquivalenzschaltung in Form eines festen Zweiphasenwechselstromkoordinatensystems oder eines rotierenden Zweiphasengleichstromkoordinatensystems basierend auf der Stellung des ersten Rotors handhabt und den Betrag eines resultierenden Vektors eines Umformungswerts in der Äquivalenzschaltung der Ankerklemmenspannung des Motors als die Phasenspannung berechnet.
Mit dieser Anordnung kann die Ankerklemmenspannung des Motors leicht durch Berechnung des Betrags des resultierenden Vektors des Umformungswerts der Ankerklemmenspannung des Motors in der Äquivalenzschaltung berechnet werden.
Ein Motorsteuerungsverfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung entspricht einem Verfahren zur Steuerung des Betriebs eines Drehmotors durch eine Motorsteuerung, die mit mehreren Ansteuerschaltungen zum Antrieb mehrerer Dauermagnetdrehmotoren, einer Gleichspannungsquelle zur Versorgung der Ansteuerschaltungen mit Gleichspannung und einem Ausgangsspannungswandler zur Änderung einer Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle ausgestattet ist.
Das Verfahren für einen Motor beinhaltet einen Motorverlustschätzungsschritt, in dem die Steuerung für jeden Motor einen Schätzwert des Verlusts bestimmt, der verursacht wird, wenn die Motoren angetrieben werden, basierend auf wenigstens dem Verlust in der Ansteuerschaltung oder dem Verlust in einem durch die Ansteuerschaltung angetriebenen Motor; und einen Spannungsdifferenzreduzierungsschritt, in dem, wenn die mehreren Motoren durch die mehreren Ansteuerschaltungen angetrieben werden, die Steuerung die Differenz zwischen einer Phasenspannung, die ein resultierender Vektor einer Ankerklemmenspannung jeder Phase des Motors ist, und einer ersten Sollspannung, die basierend auf einer Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle festgelegt ist, verringert, indem eine Versorgungsspannungsänderung zur Änderung der Spannung der Gleichspannungsversorgung, die der Ansteuerschaltung zugeführt wird, die den Motor mit einem größten Verlustschätzwert antreibt, durch den Ausgangsspannungswandler durchgeführt wird.
Mit dieser Anordnung ermittelt die Steuerung den Schätzwert des Verlusts, der verursacht wird, wenn die mehreren Motoren angetrieben werden, für jeden Motor durch den Motorverlustschätzungsschritt. Ferner führt die Steuerung die Versorgungsspannungsänderung an dem Motor mit dem größten Verlustschätzwert durch den Spannungsdifferenzreduzierungsschritt durch, um so die Differenz zwischen der Motorphasenspannung und der ersten Sollspannung zu verringern. Somit ermöglicht die Verringerung der Differenz zwischen der Phasenspannung des Motors mit dem größten Verlustschätzwert und der ersten Sollspannung, einen Kupferverlust und einen Eisenverlust, die in dem Motor verursacht werden, und den Leistungsverlust in der Ansteuerschaltung, die den Motor antreibt, zu verringern. Folglich wird der Verlust in dem Motor mit dem größten Verlust verringert, was eine Reduzierung des Gesamtverlusts erlaubt, wenn die mehreren Motoren angetrieben werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Gesamtanordnungsdiagramm einer Motorsteuerung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Anordnungsdiagramm eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der mit einem Doppelrotor ausgestattet und in 1 dargestellt ist;
3(a) und 3(b) sind erläuternde Diagramme der Vorteile, die durch Änderung der Phasendifferenz zwischen einem Außenrotor und einem Innenrotor erhalten werden;
4 ist ein erläuterndes Diagramm der Vorteile, die durch Änderung der Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor und dem Innenrotor bereitgestellt werden;
5 ist ein Anordnungsdiagramm, das eine erste, in 1 dargestellte Motorsteuerung fokussiert;
6 ist ein Anordnungsdiagramm, das eine zweite, in 1 dargestellte Motorsteuerung fokussiert;
7 ist ein Spannungszeigerdiagramm in einem d-q-Koordinatensystem;
8 ist ein erläuterndes Diagramm einer Abbildung zur Bestimmung einer Rotorphasendifferenz aus einer Induktionsspannungskonstante;
9 ist ein Ablaufflussdiagramm, um einen resultierenden Vektor von Ankerklemmenspannungen einzelner Phasen des Motors nahe an einen Sollspannungskreis zu bringen;
10(a), 10(b), 10(c) und 10(d) sind erläuternde Diagramme der durch Schwächung der Felder und Vergrößerung einer Versorgungsspannung erzielten Vorteile;
11(a), 11(b) und 11(c) sind erläuternde Diagramme der durch Stärkung der Felder und Verkleinerung einer Versorgungsspannung erzielten Vorteile;
12 ist ein Ablaufflussdiagramm zur Festlegung einer Kennung durch einen Drehmomentreaktionsermittler;
13(a) und 13(b) sind erläuternde Diagramme zur Berechnung eines Verlusts in einem Motor;
14(a), 14(b) und 14(c) sind erläuternde Diagramme zur Berechnung eines Temperaturschutzkoeffizienten eines Motors;
15 ist ein Ablaufflussdiagramm zur Festlegung einer Kennung durch einen Betriebszustandsermittler; und
16 ist ein erläuterndes Diagramm, das einen Bereich darstellt, in dem es erforderlich ist, die Felder in dem Motor zu schwächen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 15 erläutert werden. 1 ist ein Gesamtanordnungsdiagramm einer Motorsteuerung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, 2 ist ein Anordnungsdiagramm eines bürstenlosen Gleichstrommotors, der mit einem Doppelrotor ausgestattet und in 1 dargestellt ist, 3 und 4 sind erläuternde Diagramme der Vorteile, die durch Änderung einer Phasendifferenz zwischen einem Außenrotor und einem Innenrotor erhalten werden, 5 ist ein Anordnungsdiagramm, das eine erste, in 1 dargestellte Motorsteuerung fokussiert, 6 ist ein Anordnungsdiagramm, das eine zweite, in 1 dargestellte Motorsteuerung fokussiert, 7 ist ein Spannungszeigerdiagramm in einem d-q-Koordinatensystem, 8 ist ein erläuterndes Diagramm einer Abbildung zur Bestimmung einer Rotorphasendifferenz aus einer Induktionsspannungskonstante, 9 ist ein Ablaufflussdiagramm, um einen resultierenden Vektor von Ankerklemmenspannungen einzelner Phasen des Motors nahe an einen Sollspannungskreis zu bringen, 10 stellt erläuternde Diagramme der durch Schwächung der Felder und Vergrößerung einer Versorgungsspannung erzielten Vorteile dar, 11 stellt erläuternde Diagramme der durch Stärkung der Felder und Verkleinerung einer Versorgungsspannung erzielten Vorteile dar, 12 ist ein Ablaufflussdiagramm zur Festlegung einer Kennung durch einen Drehmomentreaktionsermittler, 13 stellt erläuternde Diagramme zur Berechnung eines Verlusts in einem Motor dar, 14 stellt erläuternde Diagramme zur Berechnung eines Temperaturschutzkoeffizienten eines Motors dar und 15 ist ein Ablaufflussdiagramm zur Festlegung einer Kennung durch einen Betriebszustandsermittler.
In 1 ist eine Motorsteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform (hierin nachstehend als die „Motorsteuerung" bezeichnet) ausgelegt, den Betrieb eines ersten Motors 1a und eines zweiten Motors 1b, die bürstenlose, mit Doppelrotoren ausgestattete Gleichstrommotoren sind, zu steuern und die in einem mit einem Motor 180 bereitgestellten Hybridfahrzeug angebracht ist. Der erste Motor 1a ist mit dem Motor 180 über einen Antriebsenergieverteilter 181 verbunden, der eine Kraftübertragung beinhaltet und Vorderräder 182 in Zusammenspiel mit dem Motor 180 antreibt. Der zweite Motor 1b treibt Hinterräder 183 über eine Kupplung 184 an, die eine Kraftübertragung beinhaltet.
Sowohl der erste Motor 1a als auch der zweite Motor 1b besitzen einen Innenrotor 11 und einen Außenrotor 12, die mehrere Dauermagnetfelder aufweisen. Die Phasendifferenz zwischen dem Innenrotor 11 und dem Außenrotor 12 wird durch einen Aktor 25a in dem ersten Motor 1a und durch einen Aktor 25b in dem zweiten Motor 1b geändert. Die Induktionsspannungskonstanten des ersten Motors 1a und des zweiten Motors 1b können durch Ändern der Phasendifferenz zwischen dem Innenrotor 11 und dem Außenrotor 12 geändert werden. Die Details der Anordnungen des ersten Motors 1a und des zweiten Motors 1b werden hierin nachstehend beschrieben.
Der erste Motor 1a ist mit einem Wechselrichter 62a (entspricht einer Ansteuerschaltung in der vorliegenden Erfindung), einer ihm zugeführten Antriebswechselspannung aus drei Phasen (U, V, und W) verbunden. In gleicher Weise ist der zweite Motor 1b mit einem Wechselrichter 62b (entspricht einer Ansteuerschaltung in der vorliegenden Erfindung), einer ihm zugeführten dreiphasigen Antriebswechselspannung verbunden. Der Wechselrichter 62a und der Wechselrichter 62b sind mit einem bidirektionalen Gleichspannungswandler 151 (entspricht einem Ausgangsspannungswandler in der vorliegenden Erfindung) verbunden. Eine Ausgangsspannung einer Batterie 150 (entspricht einer Gleichspannungsquelle und einem Akkumulator in der vorliegenden Erfindung) wird durch den Gleichspannungswandler 151 erhöht/abgesenkt und dem Wechselrichter 62a und dem Wechselrichter 62b zugeführt.
Der erste Motor 1a und der zweite Motor 1b arbeiten ebenfalls als Generatoren und die regenerative elektrische Leistung, die erzeugt wird, wenn das Fahrzeug abbremst, und die elektrische Leistung, die infolge des Drehantriebs durch den Motor 180 erzeugt wird, werden der Batterie 150 über die Wechselrichter 62a, 62b und den Gleichspannungswandler 151 zugeführt, wodurch die Batterie 150 geladen wird. Wenn der zweite Motor 1b betrieben wird, während der erste Motor 1a als Generator arbeitet, wird die durch den ersten Motor 1a erzeugte elektrische Leistung dann dem Wechselrichter 62b über den Wechselrichter 62a zugeführt.
Die Motorsteuerung ist mit einer ersten Motorsteuereinheit 170a ausgestattet, die die Erregungshöhe des ersten Motors 1a derart steuert, dass ein Solldrehmoment Tr1 des ersten Motors 1a abgegeben wird, das entsprechend einer Bedienung durch einen Fahrer oder einer Antriebsbedingung des Fahrzeugs bestimmt wird, einer zweiten Motorsteuereinheit 170b, die die Erregungshöhe des zweiten Motors 1b derart steuert, dass ein Solldrehmoment Tr2 des zweiten Motors 1b abgegeben wird, das entsprechend einer Bedienung durch den Fahrer oder einer Antriebsbedingung des Fahrzeugs bestimmt wird, und einer Gleichspannungssteuereinheit 160, die eine Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 derart steuert, dass ein Gesamtverlust in dem ersten Motor 1a und dem zweiten Motor 1b verringert wird.
Die erste Motorsteuereinheit 170a und die zweite Motorsteuereinheit 170b handhaben den ersten Motor 1a bzw. den zweiten Motor 1b, indem sie diese in Äquivalenzschaltungen basierend auf einem rotierenden Zweiphasengleichstromkoordinatensystem mit einer Feldrichtung, die durch die d-Achse angegeben wird, und einer zu der d-Achse orthogonalen Richtung, die durch die q-Achse angegeben wird, umformen.
Ferner gibt die erste Motorsteuereinheit 170a einen Rotorwinkelsteuerwert θ1 und einen Spannungsbetragssteuerwert V1 zur Änderung der Erregungshöhe des ersten Motors 1a an den Wechselrichter 62a aus und gibt ebenfalls einen Steuerwert θd1_c einer Phasendifferenz zwischen den Doppelrotoren an den Aktor 25a aus. Ferner gibt die erste Motorsteuereinheit 170a einen Steuerwert Vdc1 einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 zur Verringerung des Verlusts in dem ersten Motor 1a, eine Induktanz Ld1 eines Ankers auf der d-Achsen-Seite (hierin nachstehend als der d-Achsen-Anker bezeichnet) und eine Induktanz Lq1 eines Ankers auf der q-Achsen-Seite (hierin nachstehend als der q-Achsen-Anker bezeichnet) des ersten Motors 1a, einen Detektionswert Id1 des in den d-Achsen-Anker fließenden Stroms (hierin nachstehend als der d-Achsen-Strom bezeichnet) und einen Detektionswert Iq1 des in den q-Achsen-Anker fließenden Stroms (hierin nachstehend als der q-Achsen-Strom bezeichnet), eine Induktionsspannungskonstante Ke1 und den Widerstand R1 des d-Achsen-Ankers und des q-Achsen-Ankers an die Gleichspannungssteuereinheit 160 aus.
In gleicher Weise gibt die zweite Motorsteuereinheit 170b einen Rotorwinkelsteuerwert θ2 zur Änderung der Erregungshöhe des zweiten Motors 1b und einen Spannungsbetragssteuerwert V2 an den Wechselrichter 62b aus und gibt ebenfalls einen Steuerwert 8d2c einer Phasendifferenz zwischen den Doppelrotoren an den Aktor 25b aus. Ferner gibt die zweite Motorsteuereinheit 170b einen Steuerwert Vdc2 einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 zur Verringerung des Verlusts in dem zweiten Motor 1b, eine Induktanz Ld2 des d-Achsen-Ankers und eine Induktanz Lq2 des q-Achsen-Ankers des zweiten Motors 1b, einen Detektionswert Id2 des d-Achsen-Stroms und einen Detektionswert Iq2 des q-Achsen-Stroms, eine Induktionsspannungskonstante Ke2 und den Widerstand R2 des d-Achsen-Ankers und des q-Achsen-Ankers an die Gleichspannungssteuereinheit 160 aus.
Die Gleichspannungssteuereinheit 160 ist mit einem ersten Motorbetriebszustandsrechner 161 ausgestattet, der einen Schätzwert P1 eines Verlusts, der in dem ersten Motor 1a verursacht wird, und einen Temperaturschutzkoeffizienten K1 berechnet, einem zweiten Motorbetriebszustandsrechner 162, der einen Schätzwert P2 eines Verlusts, der in dem zweiten Motor 1b verursacht wird, und einen Temperaturschutzkoeffizienten K2 berechnet und einem Betriebszustandsermittler 163, der Kennungen F21 und F41 zur Festlegung des Betriebszustands des ersten Motors 1a auf EIN/AUS schaltet und Kennungen F22 und F42 zur Festlegung des Betriebszustands des zweiten Motors 1b basierend auf dem Verlust P1 und dem Temperaturschutzkoeffizienten K1 des ersten Motors 1a und dem Verlust P2 und dem Temperaturschutzkoeffizienten K2 des zweiten Motors 1b, und ebenfalls entweder Vdc1 oder Vdc2 als Steuerwert Vdc_c einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 bestimmt.
Ferner werden der durch einen Stromsensor 152 bereitgestellte Detektionswert Idc_s des Eingangs-/Ausgangsstroms des Gleichspannungswandlers 151 und der Detektionswert Vdc_s einer durch einen Spannungssensor 153 bereitgestellten Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 in die Gleichspannungssteuereinheit 160 eingegeben.
Der Betriebszustandsermittler 163, die erste Motorsteuereinheit 170a und die zweite Motorsteuereinheit 170b bilden das Spannungsdifferenzreduzierungssteuermittel in der vorliegenden Erfindung. Der Schritt, in dem eine Differenz zwischen einer Phasenspannung Vp und einer Sollspannung Vp_soll durch den Betriebszustandsermittler 163 verringert wird, was hierin nachstehend erläutert werden wird, die erste Motorsteuereinheit 170a und die zweite Motorsteuereinheit 170b entsprechen dem Spannungsdifferenzreduzierungsschritt in der vorliegenden Erfindung.
Ferner entspricht der Aufbau zur Berechnung des Schätzwerts P1 des Verlusts in dem ersten Motor 1a durch den ersten Motorbetriebszustandsrechner 161 und der Aufbau zur Berechnung des Schätzwerts P2 des Verlusts in dem zweiten Motor 1b durch den zweiten Motorbetriebszustandsrechner 162 dem Motorverlustschätzmittel in der vorliegenden Erfindung. Ein Schritt zur Berechnung des Schätzwerts P1 des Verlusts in dem ersten Motor 1a durch den ersten Motorbetriebszustandsrechner 161 und ein Schritt zur Berechnung des Schätzwerts P2 des Verlusts in dem zweiten Motor 1b durch den zweiten Motorbetriebszustandsrechner 162 entspricht dem Motorverlustschätzungsschritt in der vorliegenden Erfindung.
Ferner entspricht der Aufbau zur Berechnung des Temperaturschutzkoeffizienten K1 des ersten Motors 1a durch den ersten Motorbetriebszustandsrechner 161 und der Aufbau zur Berechnung des Temperaturschutzkoeffizienten K2 des zweiten Motors 1b durch den zweiten Motorbetriebszustandsrechner 162 dem Motortemperaturdetektionsmittel in der vorliegenden Erfindung.
In den 2 bis 4 wird nun der Aufbau des ersten Motors 1a und des zweiten Motors 1b erläutert. Der erste Motor 1a und der zweite Motor 1b haben denselben Aufbau, so dass sie hierin als ein Motor 1 erläutert werden. Wie in 2 dargestellt ist, ist der Motor 1 ein bürstenloser Gleichstrommotor, der mit einem Innenrotor 11, der Felder von Dauermagneten 11a und 11b aufweist, die in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind, einem Außenrotor 12, der Felder von Dauermagneten 12a und 12b aufweist, die in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet sind, und einem Stator 10 ausgestattet ist, der einen Anker 10a zur Erzeugung von Rotationsfeldern in Bezug zu dem Innenrotor 11 und dem Außenrotor 12 aufweist. Entweder der Innenrotor 11 oder der Außenrotor 12 entspricht dem ersten Rotor in der vorliegenden Erfindung und der andere entspricht dem zweiten Rotor in der vorliegenden Erfindung.
Der Innenrotor 11 und der Außenrotor 12 sind konzentrisch derart angeordnet, dass ihre Drehachsen beide zu einer Drehachse 2 des Motors 1 koaxial sind. In dem Innenrotor 11 sind die Dauermagnete 11a mit ihren Nordpolen der Drehachse 2 gegenüberliegend und die Dauermagnete 11b mit ihren Südpolen der Drehachse 2 gegenüberliegend abwechselnd angeordnet. In gleicher Weise sind in dem Außenrotor 12 die Dauermagnete 12a mit ihren Nordpolen der Drehachse 2 gegenüberliegend und die Dauermagnete 12b mit ihren Südpolen der Drehachse 2 gegenüberliegend abwechselnd angeordnet.
Der Motor 1 ist mit einem relativen Drehmechanismus (nicht dargestellt) ausgestattet, wie zum Beispiel einem Planetengetriebemechanismus, um eine Rotorphasendifferenz als die Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor 12 und dem Innenrotor 11 zu ändern. Die Rotorphasendifferenz kann geändert werden, indem der relative Drehmechanismus durch Aktoren 25a und 25b (siehe 1) betätigt wird. Als Aktoren 25a und 25b können zum Beispiel Motoren oder hydraulische Vorrichtungen verwendet werden.
Die Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor 12 und dem Innenrotor 11 kann in Richtung eines Voreilwinkels oder eines Nacheilwinkels innerhalb eines Bereichs von wenigstens 180 Grad im Sinne des elektrischen Winkels geändert werden. Der Zustand des Motors 1 kann, sofern angebracht, zwischen einem Feldschwächungsbetrieb, bei dem die Dauermagnete 12a und 12b des Außenrotors 12 und die Dauermagnete 11a und 11b des Innenrotors 11 mit denselben Polen einander gegenüberliegend angeordnet sind, und einem Feldstärkungsbetrieb, bei dem die Dauermagnete 12a und 12b des Außenrotors 12 und die Dauermagnete 11a und 11b des Innenrotors 11 mit entgegengesetzten Polen einander gegenüberliegend angeordnet sind, eingestellt werden.
3(a) stellt den Feldstärkungsbetrieb dar. Die Richtungen der magnetischen Flüsse Q2 der Dauermagnete 12a und 12b des Außenrotors 12 und die Richtungen der magnetischen Flüsse Q1 der Dauermagnete 11a und 11b des Innenrotors 11 sind dieselben, die zu großen zusammengesetzten magnetischen Flüssen Q3 führen. Unterdessen stellt 3(b) den Feldschwächungsbetrieb dar. Die Richtungen der magnetischen Flüsse Q2 der Dauermagnete 12a und 12b des Außenrotors 12 und die Richtungen der magnetischen Flüsse Q1 der Dauermagnete 11a und 11b des Innenrotors 11 sind einander entgegengerichtet, was dazu führt, dass die zusammengesetzten magnetischen Flüsse Q3 kleiner sind.
4 stellt einen Graphen dar, der die Induktionsspannungen vergleicht, die in dem Anker des Stators 10 erzeugt werden, wenn der Motor 1 mit einer vorgegebenen Umdrehungszahl in der in 3(a) dargestellten Betriebsart bzw. in der in 3(b) dargestellten Betriebsart betrieben wird, wobei die Ordinatenachse die Induktionsspannung (V) und die Abszissenachse den elektrischen Winkel (Grad) angibt. In dem Graph gibt „a" die in 3(a) dargestellte Betriebsart an (den Feldstärkungsbetrieb), während „b" die in 3(b) dargestellte Betriebsart angibt (den Feldschwächungsbetrieb). 4 zeigt, dass eine Änderung der Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor 12 und dem Innenrotor 11 eine wesentliche Änderung einer erzeugten Induktionsspannung hervorruft.
Folglich kann die Induktionsspannungskonstante Ke des Motors 1 durch Vergrößern oder Verkleinern der magnetischen Flüsse der Felder durch Ändern der Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor 12 und dem Innenrotor 11 geändert werden. Dies ermöglicht es, einen Betriebsbereich in Bezug auf den Abtrieb und die Umdrehungszahl des Motors 1 zu erweitern, verglichen mit einem Fall, in dem die Induktionsspannungskonstante Ke fest ist. Überdies kann die Betriebsleistung des Motors 1 gesteigert werden, da sich der Kupferverlust des Motors 1 verringert, verglichen mit einem Fall, in dem die Feldschwächungssteuerung durch Erregung des auf der d-Achse (Feldachse) angeordneten Ankers durch d-q-Koordinatenumwandlung durchgeführt wird.
In 5 wird nun der Aufbau der ersten Motorsteuereinheit 170a erläutert. Die erste Motorsteuereinheit 170a beinhaltet einen Stromsteuerwertermittler 60, der einen d-Achsen-Stromsteuerwert Id_c und einen q-Achsen-Stromsteuerwert Iq_c basierend auf einem Drehmomentsteuerwert Tr_c und einem Schätzwert 8de einer Phasendifferenz zwischen dem Außenrotor 12 und dem Innenrotor 11 des ersten Motors 1a (hierin nachstehend als Rotorphasendifferenz bezeichnet) ermittelt, einen Dreiphasen/dq-Umwandler 75, der einen d-Achsen-Stromdetektionswert Id_s und einen q-Achsen-Stromdetektionswert Iq_s durch Dreiphasen/dq-Umwandlung basierend auf Stromdetektionssignalen, die durch Strommessgeber 70 und 71 erfasst werden und aus denen unerwünschte Bestandteile durch einen Bandpassfilter 72 entfernt wurden, und einem Rotorwinkel θr des Außenrotors 12, der durch einen Messwandler 73 erfasst wird, berechnet, eine Erregungssteuereinheit 50, die einen Steuerwert Vd_c einer Klemmenspannung des d-Achsen-Ankers (hierin nachstehend als die d-Achsen-Spannung bezeichnet) und einen Steuerwert Vq_c einer Klemmenspannung des q-Achsen-Ankers (hierin nachstehend als die q-Achsen-Spannung bezeichnet) derart ermittelt, dass eine Differenz ΔId zwischen dem Steuerwert Id_c und dem Detektionswert Id_s des d-Achsen-Stroms und eine Differenz ΔIq zwischen dem Steuerwert Iq_c und dem Detektionswert Iq_s des q-Achsen-Stroms verringert wird, und einen rθ-Umwandler 61, der den Steuerwert Vd_c der d-Achsen-Spannung und den Steuerwert Vq_c der q-Achsen-Spannung in Teile eines Betrags V1 und eines Winkels θ umwandelt und das Ergebnis an den Wechselrichter 62a ausgibt.
Die Erregungssteuereinheit 50 beinhaltet einen Addierer 51 zur Addition eines Korrekturwerts ΔId_vol zu dem d-Achsen-Stromsteuerwert Id_c, einen Subtrahierer 52 zur Berechnung einer Differenz ΔId zwischen dem d-Achsen-Stromsteuerwert Id_ca, zu dem der Korrekturwert ΔId_vol addiert wurde, und einem Detektionswert Id_s des d-Achsen-Stroms, eine d-Achsen-Stromsteuereinheit 53 zur Berechnung einer d-Achsen-Differenzspannung ΔVd zur Erzeugung der Differenz ΔId, eine Entstörungssteuereinheit 56 zur Berechnung einer Komponente (Entstörungskomponente) zur Aufhebung der Einflüsse elektromotorischer Geschwindigkeitskräfte, die einander zwischen der d-Achse und der q-Achse überlagern, basierend auf dem d-Achsen-Stromsteuerwert Id_c und dem q-Achsen-Stromsteuerwert Iq_c, einen Subtrahierer 54 zur Subtraktion der durch die Entstörungssteuereinheit 56 berechneten Entstörungskomponente von der d-Achsen-Differenzspannung ΔVd, einen Subtrahierer 55 zur Berechnung der Differenz ΔIq zwischen dem Steuerwert Iq_c und dem Detektionswert Iq_s des q-Achsen-Stroms, eine q-Achsen-Stromsteuereinheit 57 zur Berechnung einer q-Achsen-Differenzspannung ΔVq zur Erzeugung der Differenz ΔIq und einen Addierer 58 zur Addition der Entstörungskomponente zu der q-Achsen-Differenzspannung ΔVq.
Die erste Motorsteuereinheit 170a beinhaltet einen Konstantenrechner 63, der die Induktionsspannungskonstante Ke und den Widerstand R des d-Achsen-Ankers und des q-Achsen-Ankers des ersten Motors 1a basierend auf dem d-Achsen-Spannungssteuerwert Vd_c, dem q-Achsen-Spannungssteuerwert Vq_c, dem d-Achsen-Stromdetektionswert Id_s, dem q-Achsen-Stromdetektionswert Iq_s und einem Winkelgeschwindigkeitsdetektionswert ω_s (erfasst durch einen Winkelgeschwindigkeitsdetektor, der nicht dargestellt ist) des ersten Motors 1a berechnet, einen Rotorphasendifferenzschätzer 64, der den Schätzwert θd_e einer Rotorphasendifferenz basierend auf der Induktionsspannungskonstanten Ke ermittelt, einen Sollspannungskreisrechner 90, der einen Sollspannungskreisradius Vp_soll (entspricht der ersten Sollspannung in der vorliegenden Erfindung), was hierin nachstehend erläutert werden wird, aus dem Detektionswert Vdc_s einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 berechnet, einen Ist-Spannungskreisrechner 92, der einen Radius Vp eines Ist-Spannungskreises (entspricht einer Phasenspannung in der vorliegenden Erfindung), was später erläutert werden wird, aus dem d-Achsen-Spannungssteuerwert Vd_c und dem q-Achsen-Spannungssteuerwert Vq_c berechnet, einen Induktionsspannungskonstantensteuerwertermittler 93, der einen Steuerwert Ke_c einer Induktionsspannungskonstanten basierend auf einer Differenz ΔVp zwischen Vp_soll und Vp ermittelt, einen Rotorphasendifferenzerfasser 95, der eine Rotorphasendifferenz θd_c1, die dem Steuerwert Ke_c der Induktionsspannungskonstanten entspricht, erfasst, und einen Rotorphasendifferenzsteuerwertermittler 97, der einen Steuerwert θd1_c der Rotorphasendifferenz basierend auf einer Differenz Δθd zwischen θd_c1 und dem Schätzwert 8de der Rotorphasendifferenz ermittelt.
Die erste Motorsteuereinheit 170a beinhaltet ferner einen Drehmomentreaktionsermittler 110, der die Kennungen F1 und F3, die die Betätigungszeit des Induktionsspannungskonstantensteuerwertermittlers 93 und eines Feldschwächungsstromkorrekturwertrechners 121 basierend auf dem Drehmomentsteuerwert Tr_c und ΔVp bestimmt, auf EIN/AUS schaltet, einen Gleichspannungssteuerwertermittler 120, der einen Steuerwert Vdc1 einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 basierend auf der Differenz ΔVp zwischen Vp_soll und Vp und dem Steuerwert Ke_c der Induktionsspannungskonstanten bestimmt und ausgibt, wenn die Kennung F21 EIN ist, und den Feldschwächungsstromkorrekturwertrechner 121, der einen Korrekturwert ΔId_vol des Feldschwächungsstroms basierend auf dem Steuerwert Vdc1 der Ausgangsspannung und ΔVp berechnet, wenn die Kennung F3 EIN ist.
Die erste Motorsteuereinheit 170a beinhaltet ferner eine Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130, die einen Drehmomentsteuerkorrekturwert ΔT_vol durch Ausführen einer Proportional-Integrations-Regelung (PI) auf einer Differenz ΔVs1 zwischen dem Detektionswert Vdc_s der Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151, der durch einen Subtrahierer 132 berechnet wird, und einem Steuerwert Vdc2 eines Versorgungsspannungsausgangs der zweiten Motorsteuereinheit 170b berechnet, und einen Subtrahierer 131, der den Drehmomentsteuerwert Tr_c durch Subtrahieren des Korrekturwerts ΔT_vol von dem Drehmomentsteuerwert Tr1 berechnet.
Die erste Motorsteuereinheit 170a beinhaltet ferner eine Ld-, Lq-Abbildung 136 zur Bestimmung einer Induktanz Ld1 des d-Achsen-Ankers und einer Induktanz Lq1 des q-Achsen-Ankers aus der Induktionsspannungskonstanten Ke. Ferner gibt die erste Motorsteuereinheit 170a an die Gleichspannungssteuereinheit 160 den d-Achsen-Stromdetektionswert Id_s als Id1, den q-Achsen-Stromdetektionswert Iq_s als Iq1, das durch den Konstantenrechner berechnete R als R1, Ke als Ke1, die durch die Ld,- Lq-Abbildung 136 bestimmte Induktanz Ld des d-Achsen-Ankers als Ld1 und die durch die Ld,- Lq-Abbildung 136 bestimmte Induktanz Lq des q-Achsen-Ankers als Lq1 aus. Die erste Motorsteuereinheit 170a gibt ebenfalls den durch den Gleichspannungssteuerwertermittler 120 berechneten Gleichspannungsteuerwert Vdc1 an die zweite Motorsteuereinheit 170b aus.
In 6 wird nun der Aufbau der zweiten Motorsteuereinheit 170b erläutert. Der Aufbau der zweiten Motorsteuereinheit 170b ist der gleiche wie jener der ersten Motorsteuereinheit 170a mit Ausnahme von Eingangs- oder Ausgangsparametern. Den gleichen Bauelemente wie jenen der in 5 dargestellten ersten Motorsteuereinheit 170a sind gleiche Hinweisziffern zugewiesen und die Erläuterung hiervon wird ausgelassen.
In der zweiten Motorsteuereinheit 170b werden der d-Achsen-Spannungssteuerwert Vd_c und der q-Achsen-Spannungssteuerwert Vq_c durch den rθ-Umwandler 61 in die Bestandteile des Betrags V2 und des Winkels θ umgewandelt und die umgewandelten Bestandteile werden an den Wechselrichter 62b ausgegeben. Der Rotorphasendifferenzsteuerwertermittler 97 bestimmt den Rotorphasendifferenzsteuerwert θd2_c des zweiten Motors 1b und gibt den ermittelten Steuerwert an den Aktor 25b aus.
In der zweiten Motorsteuereinheit 170b gibt der Gleichspannungssteuerwertermittler 120, wenn die Kennung F22 EIN ist, den Steuerwert Vdc2 einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 aus. Der Subtrahierer 132 berechnet eine Differenz ΔVs2 zwischen dem Detektionswert Vdc_s einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 und einem festgelegten Wert Vdc1, der von der ersten Motorsteuereinheit 170a ausgegeben wird. Ferner wird, wenn die Kennung F42 EIN ist, der durch Ausführen der PI-Regelung über der Differenz ΔVs2 durch die Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130 berechnete Drehmomentsteuerkorrekturwert ΔT_vol von dem Drehmomentsteuerwert Tr2 des zweiten Motors 1b durch den Subtrahierer 131 subtrahiert.
Dann gibt die zweite Motorsteuereinheit 170b den d-Achsen-Stromdetektionswert Id_s als Id2, den q-Achsen-Stromdetektionswert Iq_s als Iq2, das durch den Konstantenrechner berechnete R als R2, Ke als Ke2 und die durch die Ld,- Lq-136 bestimmte Induktanz Ld des d-Achsen-Ankers als Ld2 und die durch die Ld,- Lq-Abbildung 136 bestimmte Induktanz Lq des q-Achsen-Ankers als Lq2 an die Gleichspannungssteuereinheit 160 aus. Die zweite Motorsteuereinheit 170b gibt ebenfalls den durch den Gleichspannungssteuerwertermittler 120 berechneten Gleichspannungssteuerwert Vdc2 an die erste Motorsteuereinheit 170a aus.
7 stellt eine Beziehung zwischen Strom und Spannung in dem d-q-Koordinatensystem dar, wobei die Ordinatenachse auf die q-Achse (Drehmomentachse) festgelegt ist und die Abszissenachse auf die d-Achse (Feldachse) festgelegt ist. In 7 kennzeichnet C einen Sollspannungskreis, dessen Radius Vp_soll durch den Sollspannungskreisrechner 90 berechnet wird. Vp_soll ist zum Beispiel auf Vdc × 0,5 oder Vdc/6^1/2 basierend auf einer sinusförmigen Modulation festgelegt. Hierin werden der erste Motor 1a und der zweite Motor 1b als der Motor 1 erläutert werden.
In 7 bezeichnet E eine durch die Umdrehung des Motors 1 in dem q-Achsen-Anker erzeugte elektromotorische Gegenkraft, ω bezeichnet eine Winkelgeschwindigkeit des Motors 1, R bezeichnet den Widerstand des d-Achsen-Ankers und des q-Achsen-Ankers, Lq bezeichnet eine Induktanz des q-Achsen-Ankers, Ld bezeichnet eine Induktanz des d-Achsen-Ankers, Vd bezeichnet eine d-Achsen-Spannung, Vq bezeichnet eine q-Achsen-Spannung, Id bezeichnet den d-Achsen-Strom und Iq bezeichnet den q-Achsen-Strom.
Hier gilt die durch den Ausdruck (1) festgelegte, unten angegebene Beziehung für eine der q-Achse in 7 zugehörigen Komponente, so dass die Induktionsspannungskonstante Ke aus dem unten angegebenen Ausdruck (2) berechnet werden kann: Ke·ω + R·Iq = Vq – ω·Ld·Id (1), wobei Ke: Induktionsspannungskonstante; ω: Winkelgeschwindigkeit des Motors; R: Widerstand des q-Achsen-Ankers und des d-Achsen-Ankers; Iq: q-Achsen-Strom; Vq: Klemmenspannung des q-Achsen-Ankers; Ld: Induktanz des d-Achsen-Ankers; und Id: d-Achsen-Strom.
Ferner gilt die durch den Ausdruck (3) festgelegte, unten angegebene Beziehung für eine der d-Achse in 7 zugehörigen Komponente, so dass die Induktanz Lq des q-Achsen-Ankers aus dem unten angegebenen Ausdruck (4) berechnet werden kann: Vd = R·Id – ω·Lq·Iq (3), wobei Vd: Klemmenspannung des d-Achsen-Ankers; und Lq: Induktanz des q-Achsen-Ankers.
Folglich setzen die Konstantenrechner 63 der ersten Motorsteuereinheit 170a und der zweiten Motorsteuereinheit 170b die q-Achsen-Steuerspannung Vq_c, den Winkelgeschwindigkeitsdetektionswert ω_s des Motors 1, den d-Achsen-Stromdetektionswert Id_s und den q-Achsen-Stromdetektionswert Iq_s in Vq, ω, Id bzw. Iq des obigen Ausdrucks (2) ein, um die Induktionsspannungskonstante Ke zu berechnen. Ferner setzen die Konstantenrechner 63 ebenfalls den d-Achsen-Spannungssteuerwert Vd_c, den Winkelgeschwindigkeitsdetektionswert ω_s des Motors 1, den q-Achsen-Stromdetektionswert Iq_s und den d-Achsen-Stromdetektionswert Id_s in Vd, ω Iq bzw. Id des obigen Ausdrucks (4) ein, um den Widerstand R des d-Achsen-Ankers und des q-Achsen-Ankers zu berechnen.
Die Induktanz Ld des d-Achsen-Ankers und die Induktanz Lq des q-Achsen-Ankers ändert sich entsprechend dem Betrag der Induktionsspannungskonstanten Ke des Motors 1, so dass sie basierend auf der Induktionsspannungskonstanten Ke entsprechend einer in einem Speicher (nicht dargestellt) im Voraus gespeicherten Ke/Ld-, Lq-Korrespondenzabbildung festgelegt werden.
Ebenfalls in dem Speicher gespeichert sind die Daten einer in 8 dargestellten θd/Ke-Korrespondenzabbildung. Der Rotorphasendifferenzschätzer 64 wendet die Induktionsspannungskonstante Ke auf die θd/Ke-Korrespondenzabbildung an, um den Schätzwert θd_e der Rotorphasendifferenz θd zu erhalten.
Dann wendet der Stromsteuerwertermittler 60 den Drehmomentsteuerwert Tr_c und den Schätzwert θd_e der Rotorphasendifferenz auf die Korrespondenzabbildungen von Tr, θd/Id und Iq an, die im Voraus in dem Speicher gespeichert wurden, um zugehörige Id und Iq zu erhalten und bestimmt dann die erhaltenen Id und Iq als den d-Achsen-Stromsteuerwert Id_c bzw. den q-Achsen-Stromsteuerwert Id_q.
Nachfolgend führen die erste Motorsteuereinheit 170a und die zweite Motorsteuereinheit 170b (a) eine Versorgungsspannungsänderung zur Änderung der Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151, (b) eine Rotorphasendifferenzänderung zur Änderung von Vp durch Ändern der Rotorphasendifferenz θd und (c) eine Feldschwächungsstromänderung zur Änderung von Vp durch Ändern des d-Achsen-Stroms Id derart durch, dass die Differenz zwischen dem Radius eines durch den Sollspannungskreisrechner 90 berechneten Sollspannungskreises Vp_soll (entspricht einer ersten Sollspannung in der vorliegenden Erfindung) und dem durch den Ist-Spannungskreisrechner 92 berechneten Ist-Spannungskreisradius Vp (=√(Vd_c² + Vq_c²), entspricht einer Phasenspannung in der vorliegenden Erfindung) verringert wird und Vp auf dem Umfang des Sollspannungskreises C liegt.
In dem in 9 dargestellten Flussdiagramm wird im Folgenden nun die Steuerung zur Verringerung der Differenz zwischen der Phasenspannung Vp und dem Sollspannungsradius Vp_soll durch die erste Motorsteuereinheit 170a erläutert. Hier wird die Steuerung des ersten Motors 1a durch die erste Motorsteuereinheit 170a erläutert werden; dieselbe Steuerung wird für den zweiten Motor 1b durch die zweite Motorsteuereinheit 170b ausgeführt.
In SCHRITT70 der 9 ermittelt die erste Motorsteuereinheit 170a, ob die Phasenspannung Vp die Sollspannung Vp_soll übersteigt. Wenn die Phasenspannung Vp die Sollspannung Vp_soll übersteigt, verzweigt die erste Motorsteuereinheit 170a dann nach SCHRITT80 oder wenn die Phasenspannung Vp kleiner als die Sollspannung Vp_soll ist, schreitet sie mit SCHRITT71 fort.
Wenn die Phasenspannung Vp die Sollspannung Vp_soll übersteigt, wird dann die Verarbeitung von SCHRITT80 bis SCHRITT84 ausgeführt, um die Differenz zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll zu verringern, um die Phasenspannung Vp nahe an den Sollspannungskreis C zu bringen (siehe 7). In SCHRITT80 führt die erste Motorsteuereinheit 170a die Rotorphasendifferenzänderung durch, um den Steuerwert θd1_c der Rotorphasendifferenz θd des ersten Motors 1a zu vergrößern. Dies verringert die Rotorphasendifferenz θd des ersten Motors 1a, was die Induktionsspannungskonstante Ke des ersten Motors 1a veranlasst, kleiner zu werden.
In dem folgenden SCHRITT81 fährt, wenn der Steuerwert θd_c der Rotorphasendifferenz θd gleich θd_max (eine Obergrenze eines variablen Bereichs von θd) ist oder größer, das Verfahren dann mit SCHRITT82 fort oder wenn θd_c kleiner als θd_max ist, verzweigt das Verfahren dann nach SCHRITT83. In SCHRITT82 führt die erste Motorsteuereinheit 170a die Versorgungsspannungsänderung durch, um den Steuerwert Vdc_c der Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 zu vergrößern. Somit vergrößert sich die Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 und die durch den Sollspannungskreisrechner 90 berechnete Sollspannung Vp_soll steigt an.
In dem nächsten SCHRITT83 ermittelt die erste Motorsteuereinheit 170a, ob der Steuerwert Vdc_c der Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 gleich Vdc_max (eine Obergrenze eines Ausgangsspannungsbereichs des Gleichspannungswandlers 151) ist oder größer. Wenn Vdc gleich Vdc_max ist oder größer, fährt das Verfahren dann mit SCHRITT84 fort oder wenn Vdc kleiner als Vdc_max ist, verzweigt das Verfahren dann zu SCHRITT74. In SCHRITT84 führt die erste Motorsteuereinheit 170a die Feldschwächungsstromänderung durch, um den Korrekturwert ΔId_vol eines Feldschwächungsstroms zu vergrößern.
Wie oben erläutert ist, führt die erste Motorsteuereinheit 170a vorzugsweise die Rotorwinkeländerung von SCHRITT80 bis SCHRITT84 aus, wenn die Phasenspannung Vp die Sollspannung Vp_soll übersteigt, während sie die Versorgungsspannungsänderung ausführt, wenn die Phasenspannung Vp die Obergrenze θd_max des variablen Bereichs des Rotorwinkels θd erreicht. Wenn die Obergrenze des variablen Bereichs des Gleichspannungswandlers 151 erreicht ist, wird die Feldschwächungsstromänderung ausgeführt.
Wenn die Phasenspannung Vp gleich der Sollspannung Vp_soll oder kleiner ist, wird dann die Verarbeitung von SCHRITT71 bis SCHRITT73 ausgeführt, um die Differenz zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll zu verringern, um so die Phasenspannung Vp nahe an den Sollspannungskreis C zu bringen (siehe 7). In SCHRITT71 führt die erste Motorsteuereinheit 170a die Rotorphasendifferenzänderung durch, um den Steuerwert θd1_c der Rotorphasendifferenz θd des ersten Motors 1a zu verringern. Somit vergrößert sich die Rotorphasendifferenz θd des ersten Motors 1a und die Induktionsspannungskonstante Ke des ersten Motors 1a nimmt entsprechend zu.
Wenn in dem folgenden SCHRITT72 ermittelt wird, dass der Steuerwert θd_c der Rotorphasendifferenz θd gleich θd_min (eine Untergrenze des variablen Bereichs von θd) ist oder kleiner, fährt das Verfahren dann mit SCHRITT73 fort oder wenn θd_c größer als θd_min ist, fährt das Verfahren dann mit SCHRITT74 fort. In SCHRITT73 führt die erste Motorsteuereinheit 170a die Versorgungsspannungsänderung durch, um den Steuerwert Vdc_c der Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 zu verringern. Somit verringert sich die Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 und die durch den Sollspannungskreisrechner 90 berechnete Sollspannung Vp_soll nimmt ab.
Wie oben erläutert ist, führt die erste Motorsteuereinheit 170a vorzugsweise die Rotorwinkeländerung von SCHRITT71 bis SCHRITT73 aus, wenn die Phasenspannung Vp gleich der Sollspannung Vp_soll ist oder kleiner, während sie die Versorgungsspannungsänderung ausführt, wenn die Phasenspannung Vp die Untergrenze θd_min des variablen Bereichs des Rotorwinkels θd erreicht.
In 10 und 11 werden Vorteile erläutert, die durch Ausführen der Verarbeitung gemäß dem in 9 dargestellten Flussdiagramm erhalten werden.
10(a) zeigt einen Fall, in dem die Phasenspannung Vp größer ist als die Sollspannung Vp_soll (Vp liegt außerhalb des Sollspannungskreises C). In diesem Fall wird die Erregungshöhe von dem Wechselrichter 62a zu dem ersten Motor 1a beschränkt, was folglich die Erregungssteuerung des ersten Motors 1a beeinflusst. Daher führt die erste Motorsteuereinheit 170a zuerst die Rotorphasendifferenzänderung aus, um die Rotorphasendifferenz θd in die Richtung zur Verringerung der magnetischen Feldflüsse (in die Richtung zur Vergrößerung der Rotorphasendifferenz, um so die Felder zu schwächen) zu ändern. Dies ruft eine Verringerung der Induktionsspannungskonstanten Ke des ersten Motors 1a hervor und eine in dem q-Achsen-Anker erzeugte elektromotorische Gegenkraft E nimmt durch die zuvor genannte Verringerung der Induktionsspannungskonstanten Ke ab. Als Ergebnis nähert sich die Phasenspannung Vp dem Umfang des Sollspannungskreises C, wie in 10(b) dargestellt ist.
Anschließend vergrößert die erste Motorsteuereinheit 170a die Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 durch die Versorgungsspannungsänderung. Dies vergrößert das durch den Sollspannungskreisrechner 90 berechnete Vp_soll und der Sollspannungskreis C dehnt sich als Ergebnis aus, was dazu führt, dass sich die Phasenspannung Vp weiter an den Sollspannungskreis C annähert, wie in 10(c) dargestellt ist. Die Versorgungsspannungsänderung wird durch Ändern des Ausgangsspannungssteuerwerts Vdc_c bezüglich des Gleichspannungswandlers 151 über die Gleichspannungssteuereinheit 160 ausgeführt.
Dann führt die erste Motorsteuereinheit 170a die Feldschwächungsstromänderung durch, um den d-Achsen-Strom zu vergrößern. Dies führt dazu, dass die Phasenspannung Vp den Umfang des Sollspannungskreises C erreicht, wie in 10(d) dargestellt ist. Somit kann die Erregungshöhe von dem Wechselrichter 62a zu dem ersten Motor 1a vergrößert werden, indem die Phasenspannung Vp nahe an den Sollspannungskreis C gebracht wird, was es ermöglicht, die Erregungshöhenbeschränkung des ersten Motors 1a zu beseitigen.
11(a) stellt einen Fall dar, in dem die Phasenspannung Vp kleiner ist als Vp_soll (Vp liegt innerhalb des Sollspannungskreises C). In diesem Fall vergrößert sich eine Verlustleistung, die durch Schalten in dem Wechselrichter 62a verursacht wird. Folglich führt die erste Motorsteuereinheit 170a zuerst die Rotorphasendifferenzänderung aus, um die Rotorphasendifferenz θd in die Richtung zur Vergrößerung der magnetischen Feldflüsse (in die Richtung zur Verringerung der Rotorphasendifferenz, um so die Felder zu stärken) zu ändern. Dies führt zu einer Vergrößerung der Induktionsspannungskonstanten Ke des ersten Motors 1a und eine in dem q-Achsen-Anker erzeugte elektromotorische Gegenkraft E nimmt durch die zuvor genannte Vergrößerung der Induktionsspannungskonstanten Ke zu. Als Ergebnis nähert sich die Phasenspannung Vp dem Umfang des Sollspannungskreises C, wie in 11(b) dargestellt ist.
Anschließend führt die erste Motorsteuereinheit 170a die Versorgungsspannungsänderung durch, um die Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 zu verkleinern. Dies verringert das durch den Sollspannungskreisrechner 90 berechnete Vp_soll. Als Ergebnis verkleinert sich der Sollspannungskreis C, was dazu führt, dass sich die Phasenspannung Vp weiter an den Sollspannungskreis C annähert und den Umfang des Sollspannungskreises C erreicht, wie in 11(c) dargestellt ist.
Somit ermöglicht das Heranführen der Phasenspannung Vp nahe an den Sollspannungskreis C, die durch das Schalten in dem Wechselrichter 62a verursachte Verlustleistung zu verringern. Überdies nimmt der Wechselanteil des Stroms, der dem Strom überlagert ist, der dem Motor 1a zugeführt wird, mit einer resultierenden Verringerung des in dem Motor 1a hervorgerufenen Kupferverlusts ab. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass sich die Überlagerung von Hochfrequenzströmen verringert, so dass der in dem ersten Motor 1a hervorgerufene Eisenverlust ebenfalls abnimmt.
In dem in 12 dargestellten Flussdiagramm wird das Verfahren zum Festlegen der Kennungen F1 und F3 durch den in der ersten Motorsteuereinheit 170a und der zweiten Motorsteuereinheit 170b bereitgestellten Drehmomentreaktionsermittler 110 erläutert.
In dem in 12 dargestellten SCHRITT50 ermittelt der Drehmomentreaktionsermittler 110, ob eine Änderung des Drehmomentsteuerwerts Tr_c gleich einem festgelegten Wert ist oder größer. Das Verfahren fährt mit SCHRITT51 fort, wenn der Drehmomentsteuerwert Tr_c gleich dem festgelegten Wert ist oder größer oder verzweigt zu SCHRITT60, wenn eine Änderung des Drehmomentsteuerwerts Tr_c kleiner ist als der festgelegte Wert.
In dem anschließenden SCHRITT51 ermittelt der Drehmomentreaktionsermittler 110, ob die Differenz ΔVp zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll gleich einem festgelegten Wert ΔVp_Imt ist oder kleiner. Das Verfahren fährt mit SCHRITT52 fort, wenn ΔVp gleich ΔVp_Imt ist oder kleiner oder verzweigt zu SCHRITT53, wenn ΔVp ΔVp_Imt überschreitet.
In SCHRITT52 setzt der Drehmomentreaktionsermittler 110 die Kennung F1 auf AUS und setzt die Kennung F3 auf EIN. Somit ist unter Bezugnahme auf 5 und 6 eine Änderung des Steuerwerts Ke_c der Induktionsspannungskonstanten Ke durch den Induktionsspannungskonstantensteuerwertermittler 93 gesperrt, wohingegen eine Änderung des Korrekturwerts ΔId_vol des Feldschwächungsstroms durch den Feldschwächungsstromkorrekturwertrechner 121 zugelassen ist. Wenn somit die Änderungsrate des Drehmomentsteuerwerts Tr_c groß ist und ΔVp klein ist, wird die Ausführung der Feldschwächungsstromänderung, die als Antwort auf eine Steuerwertänderung langsam ist, gesperrt, während die Feldschwächungsstromänderung, die als Antwort schnell ist, ausgeführt wird, wodurch es möglich ist, die Phasenspannung Vp schnell auf die Sollspannung Vp_soll oder geringer zu verringern.
In SCHRITT60 setzt der Drehmomentreaktionsermittler 110 sowohl die Kennung F1 als auch die Kennung F3 auf EIN. Somit ist unter Bezugnahme auf 5 und 6 eine Änderung der Induktionsspannungskonstanten Ke durch den Induktionsspannungskonstantensteuerwertermittler 93 und eine Änderung des Korrekturwerts ΔId_vol des Feldschwächungsstroms durch den Feldschwächungsstromkorrekturwertrechner 121 zugelassen. Wenn somit die Änderungsrate des Drehmomentsteuerwerts Tr_c klein ist, kann ein Anstieg des Verlusts in dem ersten Motor 1a und dem zweiten Motor 1b, der durch einen Anstieg des d-Achsen-Stroms hervorgerufen wird, durch Ausführen der Rotorphasendifferenzänderung eingeschränkt werden.
In den 13 bis 15 wird die Verarbeitung zur Festlegung der Kennungen F21, F22, F41 und F42 durch die Gleichspannungssteuereinheit 160 und die Verarbeitung zur Festlegung des Steuerwerts Vdc_c der Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 erläutert.
Der in der Gleichspannungssteuereinheit 160 bereitgestellte erste Motorbetriebszustandsrechner 161 berechnet einen Schätzwert P1 eines Verlusts, der verursacht wird, wenn der erste Motor 1a betrieben wird, und einen Temperaturschutzkoeffizienten K1 zur Detektion der Temperatur des ersten Motors 1a. Der zweite Motorbetriebszustandsrechner 162 berechnet einen Schätzwert P2 eines Verlusts, der verursacht wird, wenn der zweite Motor 1b betrieben wird, und einen Temperaturschutzkoeffizienten K2 zur Detektion der Temperatur des zweiten Motors 1b.
Zuerst wird unter Bezugsnahme auf 13 das Verfahren zur Berechnung des Schätzwerts P1 eines Verlusts in dem ersten Motor 1a erläutert. Der Schätzwert P2 eines Verlusts in dem zweiten Motor 1b kann auf dieselbe Weise berechnet werden.
13(a) stellt eine Äquivalenzschaltung der d-Achse dar. In der Figur bezeichnen Ra und Rc den Widerstand des d-Achsen-Ankers, Ld bezeichnet die Induktanz des d-Achsen-Ankers und ωLqIoq bezeichnet eine in dem d-Achsen-Anker durch die Speisung des q-Achsen-Stroms Iq erzeugte Induktionsspannung. 13(b) stellt eine Äquivalenzschaltung der q-Achse dar. In der Figur bezeichnen Ra und Rc den Widerstand des q-Achsen-Ankers, Lq bezeichnet die Induktanz des q-Achsen-Ankers und ωLdIod bezeichnet eine in dem q-Achsen-Anker durch die Speisung des d-Achsen-Stroms Id erzeugte Induktionsspannung.
In der in 13(a) und 13(b) dargestellten Äquivalenzschaltung können das Drehmoment Tr, die Abtriebsleistung Pw, der Kupferverlust W_c und der Eisenverlust W_i des ersten Motors 1a gemäß den unten angegebenen Ausdrücken (5) bis (8) berechnet werden. Tr = 3⌊KeIoq + (Ld – Lq)IodIoq⌊ (5), wobei Tr: Drehmoment; Ld: Induktanz des d-Achsen-Ankers; und Lq: Induktanz des q-Achsen-Ankers. Pw = 3ω⌊KcIoq + (Ld – Lq)IodIoq⌊ (6), wobei: Pw: Abtriebsleistung des ersten Motors. Wc = 3Ra(Id 2 + Iq 2) (7), wobei Wc: Kupferverlust in dem ersten Motor.
wobei Wi: Eisenverlust in dem ersten Motor.
Wie durch den folgenden Ausdruck (9) angegeben ist, wird der Verlust W_loss in dem ersten Motor 1a dann durch den Kupferverlust Wc in dem obigen Ausdruck (7) und dem Eisenverlust Wi in dem obigen Ausdruck (8) dargestellt und der Schätzwert des Verlusts in dem ersten Motor 1a durch P1 bezeichnet. P1 = Wloss = Wc + Wi (9), wobei W_loss: Verlust in dem ersten Motor; Wc: Kupferverlust in dem ersten Motor; Wi: Eisenverlust in dem ersten Motor; und P1: Schätzwert des Verlusts in dem ersten Motor.
Der Schätzwert P1 des Verlusts in dem ersten Motor 1a kann berechnet werden, indem der mechanische Verlust in dem ersten Motor 1a oder der elektrische Verlust oder dergleichen in dem Wechselrichter 62a zusätzlich zu dem Kupferverlust Wc und dem Eisenverlust Wi einbezogen wird.
In 14 wird nun ein Verfahren zur Berechnung des Temperaturschutzkoeffizienten K1 des ersten Motors 1a durch den ersten Motorbetriebszustandsrechner 161 erläutert. Auf dieselbe Weise wird der Temperaturschutzkoeffizienten K2 des zweiten Motors 1b durch den zweiten Motorbetriebszustandsrechner 162 berechnet.
Wie in 14(a) dargestellt ist, wendet der erste Motorbetriebszustandsrechner 161 R1, das von der ersten Motorsteuereinheit 170a ausgegeben wird, auf eine R1/Temp1-Korrespondenzabbildung 200 an, um eine korrespondierende Temperatur Temp1 zu erhalten. Dann wendet der erste Motorbetriebszustandsrechner 161 die Temperatur Temp1 auf eine Temp1/K1-Korrespondenzabbildung 201 an, um einen korrespondierenden Temperaturschutzkoeffizienten K1 zu erhalten. Die Daten der R1/Temp1-Korrespondenzabbildung 200 und der Temp1/K1-Korrespondenzabbildung 201 sind im Voraus in einem Speicher gespeichert.
14(b) stellt ein Beispiel einer R1/Temp1-Korrespondenzabbildung 200 dar, in der die Ordinatenachse auf die Temperatur Temp1 festgelegt ist und die Abszissenachse auf den Widerstand R1 festgelegt ist. Die Abbildung ist derart festgelegt, dass die Temperatur Temp1 ansteigt, wenn der Widerstand R1 ansteigt.
14(c) stellt ein Beispiel einer Temp1/K1-Korrespondenzabbildung 201 dar, in der die Ordinatenachse auf K1 festgelegt ist und die Abszissenachse auf Temp1 festgelegt ist. Die Abbildung ist derart festgelegt, dass kein Temperaturschutz für den ersten Motor 1a in einem Berech, in dem K1 = 0 (Temp1 ≤ T₁₀), erforderlich ist, wenn jedoch Temp1 T₁₀ einmal überschreitet, nimmt K1 mit zunehmendem Temp1 zu.
Der erste Motor 1a und der zweite Motor 1b weisen unterschiedliche Wärmekapazitäten und Wärmefestigkeiten auf, so dass eine R2/Temp2-Korrespondenzabbildung für den zweiten Motor 1b separat aus der R1/Temp1-Korrespondenzabbildung 200 für den ersten Motor 1a angefertigt wird. In ähnlicher Weise wird ebenfalls eine Temp2/K2-Korrespondenzabbildung für den zweiten Motor 1b separat aus der Temp1/K1-Korrespondenzabbildung für den ersten Motor 1a angefertigt.
Basierend auf dem Schätzwert P1 des Verlusts und dem Temperaturschutzkoeffizienten K1 des ersten Motors 1a und dem Schätzwert P2 des Verlusts und dem Temperaturschutzkoeffizienten K2 des zweiten Motors 1b ermittelt der Betriebszustandsermittler 163 die Festlegung EIN/AUS der Kennungen F21, F22, F41 und F42 und ermittelt ebenfalls den Steuerwert Vdc_c der Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151. Im Folgenden wird die durch den Betriebszustandsermittler 163 realisierte Verarbeitung gemäß dem in 15 dargestellten Flussdiagramm erläutert.
In SCHRITT1 der 15 ermittelt der Betriebszustandsermittler 163, ob der Temperaturschutzkoeffizient K1 des ersten Motors 1a größer als der Temperaturschutzkoeffizient K2 des zweiten Motors 1b ist. Der Betriebszustandsermittler 163 schreitet mit SCHRITT2 fort, wenn K1 größer als K2 ist oder verzweigt nach SCHRITT10, wenn K1 gleich K2 oder kleiner ist.
In SCHRITT2 setzt der Betriebszustandsermittler 163 die Kennung F21 auf EIN und setzt die Kennung F22 auf AUS. Somit ist unter Bezugnahme auf 5 die Ausgabe des Steuerwerts Vdc1 der Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 durch den Gleichspannungssteuerwertermittler 120 der ersten Motorsteuereinheit 170a zugelassen. Ferner ist unter Bezugnahme auf 6 die Ausgabe des Steuerwerts Vdc2 der Ausgangsspannung Vdc des Gleichspannungswandlers 151 durch den Gleichspannungssteuerwertermittler 120 der zweiten Motorsteuereinheit 170b gesperrt.
In dem anschließenden SCHRITT3 ermittelt der Betriebszustandsermittler 163, ob der Detektionswert Idc_s des Eingangs-/Ausgangsstroms zu/aus dem Gleichspannungswandler 151 ungefähr Null ist (Idc_c ≈ 0). Wenn Idc_s ungefähr Null ist, fährt der Betriebszustandsermittler 163 dann mit SCHRITT4 fort, in dem er die Kennung F41 auf AUS und die Kennung F42 auf EIN setzt.
Wenn Idc_s ungefähr Null ist, bedeutet das, dass der erste Motor 1a durch die elektrische Leistung, die durch den zweiten Motor 1b erzeugt wird, angetrieben wird. Folglich wird die Ausgabe des Korrekturwerts ΔT_vol des Drehmomentsteuerwerts durch die Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130 der ersten Motorsteuereinheit 170a gesperrt, indem die Kennung F41 auf AUS gesetzt wird, während die Ausgabe des Korrekturwerts ΔT_vol des Drehmomentsteuerwerts durch die Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130 der zweiten Motorsteuereinheit 170b zugelassen wird, indem die Kennung F42 auf EIN gesetzt wird.
Somit wird der Drehmomentsteuerwert Tr_c des zweiten Motors 1b derart geändert, dass die Differenz ΔVp zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll (entspricht der zweiten Sollspannung in der vorliegenden Erfindung) des ersten Motors 1a verringert wird, was dazu führt, dass die Spannung der durch den zweiten Motor 1b erzeugten elektrischen Leistung geändert wird. Die Sollspannung Vp_soll kann, wenn der zweite Motor 1b als Generator arbeitet, auf eine Spannung eingestellt werden, die von der Sollspannung Vp_soll verschieden ist, wenn der zweite Motor 1b und der erste Motor 1a beide als Motoren arbeiten.
Wenn unterdessen in SCHRITT3 ermittelt wird, dass Idc_s nicht ungefähr Null ist, verzweigt der Betriebszustandsermittler 163 dann zu SCHRITT40, in dem er beide Kennungen F41 und F42 auf AUS setzt und den Steuerwert Vdc_c der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 zu Vdc1 bestimmt. Wenn Idc_s nicht ungefähr Null ist, bedeutet das, dass der erste Motor 1a durch die elektrische Leistung, die aus dem Gleichspannungswandler 151 abgegeben wird, angetrieben wird.
Daher setzt der Betriebszustandsermittler 163 beide Kennungen F41 und F42 auf AUS, um die Ausgabe des Korrekturwerts ΔT_vol des Drehmomentsteuerwerts durch die Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130 der ersten Motorsteuereinheit 170a zu sperren und um ebenfalls die Ausgabe des Korrekturwerts ΔT_vol des Drehmomentsteuerwerts durch die Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130 der zweiten Motorsteuereinheit 170b zu sperren.
Das Setzen des Steuerwerts Vdc_c der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 durch die Gleichspannungssteuereinheit 160 auf Vdc1 verringert die Differenz zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll des ersten Motors 1a. Dies ermöglicht es, den Verlust in dem ersten Motor 1a zu verringern, was den ersten Motor 1a vor einem Temperaturanstieg schützt.
Ferner ermittelt der Betriebszustandsermittler 163 in SCHRITT10, ob der Temperaturschutzkoeffizient K1 des ersten Motors 1a kleiner ist als der Temperaturschutzkoeffizient K2 des zweiten Motors 1b und K2 größer ist als Null (Temperaturschutz erforderlich).
Der Betriebszustandsermittler 163 verzweigt zu SCHRITT20, wenn K1 kleiner ist als K2 und K2 größer ist als Null oder fährt mit SCHRITT11 fort, wenn K1 gleich K2 ist oder größer oder K2 gleich Null ist. In SCHRITT20 ermittelt der Betriebszustandsermittler 163, ob der Schätzwert P1 des Verlusts in dem ersten Motor 1a größer ist als der Schätzwert P2 des Verlusts in dem zweiten Motor 1b. Dann fährt der Betriebszustandsermittler 163 mit SCHRITT2 fort, wenn P1 größer ist als P2 oder verzweigt zu SCHRITT11, wenn P1 gleich P2 ist oder kleiner.
In diesem Fall wird, wenn die Werte des Temperaturschutzkoeffizienten K1 des ersten Motors 1a und des Temperaturschutzkoeffizienten K2 des zweiten Motors 1b dieselben sind und der Schätzwert P1 des Verlusts in dem ersten Motor 1a größer ist als der Schätzwert P2 des Verlusts in dem zweiten Motor 1b, dann die oben beschriebene Verarbeitung von SCHRITT2 bis SCHRITT4 und SCHRITT40 ausgeführt, um den Verlust in dem ersten Motor 1a zu verringern. Dies schützt den ersten Motor 1a vor einem Temperaturanstieg und verringert ebenfalls den Gesamtverlust in dem ersten Motor 1a und dem zweiten Motor 1b.
Ferner setzt der Betriebszustandsermittler 163 in SCHRITT11 die Kennung F21 auf AUS und die Kennung F22 auf EIN. Dies sperrt die Ausgabe des Steuerwerts Vdc1 der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 durch den Gleichspannungssteuerwertermittler 120 der ersten Motorsteuereinheit 170a. Ferner ist die Ausgabe des Steuerwerts Vdc2 der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 durch den Gleichspannungssteuerwertermittler 120 der zweiten Motorsteuereinheit 170b zugelassen.
In dem anschließenden SCHRITT12 ermittelt der Betriebszustandsermittler 163, ob der Detektionswert Idc_s des Eingangs-/Ausgangsstroms zu/aus dem Gleichspannungswandler 151 ungefähr Null ist (Idc_c ≈ 0). Wenn Idc_s ungefähr Null ist, fährt der Betriebszustandsermittler 163 dann mit SCHRITT13 fort, in dem er die Kennung F41 auf EIN und die Kennung F42 auf AUS setzt.
Wenn Idc_s ungefähr Null ist, bedeutet das, dass der zweite Motor 1b durch die elektrische Leistung, die durch den ersten Motor 1a erzeugt wird, angetrieben wird. Folglich wird die Ausgabe des Korrekturwerts ΔT_vol des Drehmomentsteuerwerts durch die Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130 der zweiten Motorsteuereinheit 170b gesperrt, indem die Kennung F42 auf AUS gesetzt wird, während die Ausgabe des Korrekturwerts ΔT_vol des Drehmomentsteuerwerts durch die Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130 der ersten Motorsteuereinheit 170a zugelassen wird, indem die Kennung F41 auf EIN gesetzt wird.
Somit wird der Drehmomentsteuerwert Tr_c des ersten Motors 1a derart geändert, dass die Differenz ΔVp zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll (entspricht der zweiten Sollspannung in der vorliegenden Erfindung) des zweiten Motors 1b verringert wird, was dazu führt, dass die Spannung der durch den ersten Motor 1a erzeugten elektrischen Leistung geändert wird. Die Sollspannung Vp_soll kann, wenn der erste Motor 1a als Generator arbeitet, auf eine Spannung eingestellt werden, die von der Sollspannung Vp_soll verschieden ist, wenn der erste Motor 1a und der zweite Motor 1b beide als Motoren arbeiten.
Wenn unterdessen in SCHRITT12 ermittelt wird, dass Idc_s nicht ungefähr Null ist, verzweigt der Betriebszustandsermittler 163 dann zu SCHRITT30, in dem er beide Kennungen F41 und F42 auf AUS setzt und den Steuerwert Vdc_c der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 zu Vdc2 bestimmt. Wenn Idc_s nicht in der Nähe von ungefähr Null liegt, bedeutet das, dass der zweite Motor 1b durch die elektrische Leistung, die aus dem Gleichspannungswandler 151 abgegeben wird, angetrieben wird.
Daher setzt der Betriebszustandsermittler 163 beide Kennungen F41 und F42 auf AUS, um die Ausgabe des Korrekturwerts ΔT_vol des Drehmomentsteuerwerts durch die Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130 der ersten Motorsteuereinheit 170a zu sperren und um ebenfalls die Ausgabe des Korrekturwerts ΔT_vol des Drehmomentsteuerwerts durch die Gleichspannungs-PI-Steuereinheit 130 der zweiten Motorsteuereinheit 170b zu sperren.
Das Setzen des Steuerwerts Vdc_c der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers 151 durch die Gleichspannungssteuereinheit 160 auf Vdc2 verringert die Differenz zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll des zweiten Motors 1b. Dies ermöglicht es, den Verlust in dem zweiten Motor 1b zu verringern, was den zweiten Motor 1b vor einem Temperaturanstieg schützt.
Die durch das Flussdiagramm in 15 veranschaulichte, oben erläuterte Verarbeitung wird an dem ersten Motor 1a oder dem zweiten Motor 1b ausgeführt, je nachdem, welcher eine höhere Temperatur aufweist, um die Versorgungsspannung zu ändern oder die zu erzeugende elektrische Leistung zu ändern, um so die Differenz zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll zu verringern. Somit kann der Gesamtverlust in dem ersten Motor 1a und dem zweiten Motor 1b verringert werden, während der Motor geschützt wird, der eine geringere Toleranz für einen Temperaturanstieg aufweist.
Wenn die Temperaturen des ersten Motors 1a und des zweiten Motors 1b dieselben sind, wird die Verarbeitung zur Änderung der Versorgungsspannung oder die Verarbeitung zur Verringerung der Differenz zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll durch Ändern der zu erzeugenden elektrischen Leistung an dem Motor ausgeführt, der einen größeren Verlust verursacht. Somit kann, wenn es keinen Unterschied in der Toleranz für einen Temperaturanstieg gibt, der Gesamtverlust in dem ersten Motor 1a und dem zweiten Motor 1b durch Verringern des Verlusts in dem Motor verringert werden, der den größeren Verlust verursacht.
In der vorliegenden Ausführungsform wurden der erste Motor 1a und der zweite Motor 1b, die bürstenlose und mit Doppelrotoren ausgestattete Gleichstrommotoren sind, als Motoren dargestellt, auf die die vorliegende Erfindung zutrifft. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenso auf einen Aufbau aus mehreren allgemeinen Dauermagnetdrehmotoren angewendet werden, wobei jeder Motor einen Einzelrotor aufweist. In diesem Fall wird die Verarbeitung zur Änderung einer Rotorphasendifferenz nicht ausgeführt.
In der vorliegenden Ausführungsform wurden die Temperaturen des ersten Motors 1a und des zweiten Motors 1b erfasst und die Differenz zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll wurde in dem Motor mit der höheren Temperatur verringert. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können jedoch alternativ erhalten werden, indem die Differenz zwischen der Phasenspannung Vp und der Sollspannung Vp_soll in dem ersten Motor 1a oder dem zweiten Motor 1b mit einem geringeren Verlust verringert wird, ohne eine solche Temperaturerfassung durchzuführen.
Ferner kann die vorliegende Erfindung ebenfalls auf einen Aufbau mit einer Mischung aus Dauermagnetdrehmotoren, die mit einem Einzelrotor ausgestattet sind, und Dauermagnetdrehmotoren, die mit einem Doppelrotor ausgestattet sind, angewendet werden. In diesem Fall wird die Verarbeitung zur Änderung der Rotorphasendifferenz nicht auf dem Dauermagnetdrehmotor ausgeführt, der mit einem Einzelrotor ausgestattet ist.
Ferner wurden in der vorliegenden Ausführungsform sowohl der erste Motor 1a als auch der zweite Motor 1b als Generatoren betrieben. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenso auf einen Aufbau mit mehreren Motoren angewendet werden, die nur als Motoren betrieben werden, oder auf einen Aufbau mit einer Mischung aus einem Motor, der nur als Motor arbeitet, und einem Motor, der als Motor arbeitet und als Generator.
Ferner hat die vorliegende Ausführungsform eine Steuerung dargestellt, die den Motor 1 durch Umformen in eine Äquivalenzschaltung basierend auf dem dq-Koordinatensystem, das ein rotierendes Zweiphasengleichstromkoordinatensystem ist, als die Steuerung für einen Motor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung handhabt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch ebenso auf einen Fall angewendet werden, in dem ein Motor in eine Äquivalenzschaltung basierend auf einem αβ-Koordinatensystem, das ein festes Zweiphasenwechselstromkoordinatensystem ist, umgeformt wird oder auf einen Fall, in dem ein Motor mit seinen drei Wechselstromphasen so wie er ist gehandhabt wird.

Claims

Motorsteuerung umfassend: mehrere Ansteuerschaltungen zum Antrieb mehrerer Dauermagnetdrehmotoren; eine Gleichspannungsquelle zur Versorgung der Ansteuerschaltungen mit Gleichspannung; ein Ausgangsspannungswandlermittel zur Änderung einer Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle; ein Motorverlustschätzmittel zur Ermittlung eines Schätzwerts eines Verlusts an jedem der Motoren, der verursacht wird, wenn ein Motor angetrieben wird, basierend auf wenigstens einem Verlust in der Ansteuerschaltung oder einem Verslust in dem durch die Ansteuerschaltung angetriebenen Motor; und ein Spannungsdifferenzreduzierungssteuermittel, das, wenn die mehreren Motoren durch die mehreren Ansteuerschaltungen angetrieben werden, eine Versorgungsspannungsänderung durchführt, um die Spannung der der Ansteuerschaltung zugeführten Gleichspannung zum Antrieb eines Motors, der einen größten Verlustschätzwert aufweist, durch das Ausgangsspannungswandlermittel zu ändern, um so eine Differenz zwischen einer Phasenspannung, die ein resultierender Vektor der Klemmenspannung eines Ankers jeder Phase des Motors ist, und einer ersten Sollspannung, die basierend auf einer Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle festgelegt ist, zu verringern.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 1, worin das Spannungsdifferenzreduzierungssteuermittel an einem Motor mit einem größten Verlustschätzwert eine Feldschwächungsstromänderung zur Änderung der Erregungshöhe eines Feldschwächungsstroms ausführt, um eine Spannung mit einem Vorzeichen zu erzeugen, das umgekehrt zu dem Vorzeichen einer in einem Motoranker erzeugten Induktionsspannung ist, wodurch die Differenz zwischen der Phasenspannung des Motors und der ersten Sollspannung verringert wird.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 1, worin wenigstens einer der Motoren ein Doppelrotormotor mit einem ersten Rotor und einem zweiten Rotor ist, die mehrere durch Dauermagnete erzeugte magnetische Felder aufweisen und die um eine Drehachse angeordnet sind, und das Spannungsdifferenzreduzierungssteuermittel eine Rotorphasendifferenzänderung zur Änderung einer Rotorphasendifferenz als Phasendifferenz zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor des Doppelrotormotors durchführt, um so die Differenz zwischen der Phasenspannung und der ersten Sollspannung des Doppelrotormotors in dem Fall zu verringern, in dem ein Motor mit dem größten Verlustschätzwert der Doppelrotormotor ist.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend ein Motortemperaturdetektionsmittel zur Detektion der Temperatur jedes Motors, worin in dem Fall, in dem es einen Motor gibt, der eine Temperatur aufweist, die höher ist als die Temperatur des mit dem größten Verlust geschätzten Motors, das Spannungsdifferenzreduzierungssteuermittel die Durchführung der Versorgungsspannungsänderung dann an dem mit dem größten Verlust geschätzten Motor verhindert und die Versorgungsspannungsänderung an dem Motor mit der höheren Temperatur durchführt, wodurch die Differenz zwischen der Phasenspannung und der ersten Sollspannung des Motors mit der höheren Temperatur verringert wird.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 1, worin die Gleichspannungsquelle ein Akkumulator ist und wenigstens einer der Motoren ebenfalls als Generator arbeitet, um die Ansteuerschaltungen anderer Motoren mit Energie zu versorgen und um ebenfalls den Akkumulator über das Spannungswandlermittel mit Ladestrom zu versorgen, und in dem Fall, in dem der mit dem größten Verlust geschätzte Motor ein anderer Motor ist als der Motor, der als Generator in Betrieb ist, und der Eingangs-/Ausgangsstrom des Spannungswandlermittels gleich einer vorgegebenen Höhe oder geringer ist, das Spannungsdifferenzreduzierungssteuermittel dann die Ausführung der Versorgungsspannungsänderung verhindert und die Ausgangsleistung des als Generator betriebenen Motors derart steuert, dass die Differenz zwischen einer zweiten Sollspannung, die basierend auf der Spannung festgelegt ist, die der Ansteuerschaltung des mit dem größten Verlust geschätzten Motors durch den als Generator betriebenen Motor zugeführt wird, und der Phasenspannung des mit dem größten Verlust geschätzten Motors verringert wird.
Motorsteuerung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend ein Mittel, das den Motor durch Umformen des Motors in eine Äquivalenzschaltung in Form eines festen Zweiphasenwechselstromkoordinatensystems oder eines rotierenden Zweiphasengleichstromkoordinatensystems basierend auf der Stellung des ersten Rotors handhabt und den Betrag eines resultierenden Vektors eines Umformungswerts in der Äquivalenzschaltung der Ankerklemmenspannung des Motors als die Phasenspannung berechnet.
Motorsteuerungsverfahren zur Steuerung des Betriebs eines Drehmotors durch eine Motorsteuerung, die mehrere Ansteuerschaltungen zum Antrieb mehrerer Dauermagnetdrehmotoren, eine Gleichspannungsquelle zur Versorgung der Ansteuerschaltungen mit Gleichspannung und ein Ausgangsspannungswandlermittel zur Änderung einer Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle aufweist, wobei das Steuerungsverfahren umfasst: einen Motorverlustschätzungsschritt, in dem die Steuerung für jeden Motor einen Schätzwert eines Verlusts ermittelt, der verursacht wird, wenn die Motoren angetrieben werden, basierend auf wenigstens dem Verlust in der Ansteuerschaltung oder dem Verlust in einem durch die Ansteuerschaltung angetriebenen Motor; und einen Spannungsdifferenzreduzierungsschritt, in dem, wenn die mehreren Motoren durch die mehreren Ansteuerschaltungen angetrieben werden, die Steuerung die Differenz zwischen einer Phasenspannung, die ein resultierender Vektor einer Ankerklemmenspannung jeder Phase des Motors ist, und einer ersten Sollspannung, die basierend auf einer Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle festgelegt ist, verringert, indem eine Versorgungsspannungsänderung zur Änderung der Spannung der Gleichspannung, die der Ansteuerschaltung zugeführt wird, die den Motor mit einem größten Verlustschätzwert antreibt, durch das Ausgangsspannungswandlermittel durchgeführt wird.