DE102011085896A1

DE102011085896A1 - Elektromotor-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE102011085896A1
Application number: DE102011085896A
Authority: DE
Inventors: Yuya HISANO; Ryo Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-09-20
Also published as: US8593093B2; US20120235610A1; JP2012196074A; JP5409678B2

Abstract

Es wird eine Elektromotor-Steuervorrichtung erhalten, die einen elektrischen Motor in einer normalen Art und Weise steuern kann, ohne eine Erhöhung der Kosten zu verursachen. Die Vorrichtung umfasst eine Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit, die auf Grundlage von Positionssensorsignalen den Ausfall von Positionssensoren bestimmt, wodurch ein Ausfallbestimmungssignal erzeugt wird, und eine erste Phase, erzeugt, eine Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors auf Grundlage des Ausfallbestimmungssignals und der Positionssensorsignale berechnet, eine Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit, die eine Phasenanweisung auf Grundlage der ersten Phase, des Ausfallbestimmungssignals und der Rotationsgeschwindigkeit erzeugt, eine Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit, die eine Amplitudenanweisung erzeugt, die eine Größe eines Antriebssignals für den elektrischen Motor anzeigt, und eine elektrische Anregungseinheit, die das Antriebssignal dem elektrischen Motor zuführt, auf Grundlage der Phasenanweisung und der Amplitudenanweisung. In Fällen, in denen das Ausfallbestimmungssignal den Ausfall eines Teils der Positionssensoren anzeigt, erzeugt die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit die Phasenanweisung unter Verwendung der ersten Phase und einer zweiten Phase, die auf Grundlage der ersten Phase und der Rotationsgeschwindigkeit erhalten wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektromotor-Steuervorrichtung, die Magnetpolpositionen eines Rotors mittels einer Vielzahl von Positionssensoren erfasst, und die einen elektrischen Motor bzw. Elektromotor auf Grundlage einer Vielzahl von Positionssensorsignalen (erfasste Magnetpolpositionen) steuert.
Stand der Technik
In einer Elektromotor-Steuervorrichtung, die eine Magnetpolposition eines Rotors unter Verwendung eines Positionssensors erfasst, um dadurch einen elektrischen Motor zu steuern, besteht im Allgemeinen in Fällen, in denen der Positionssensor gestört ist bzw. eine Fehlfunktion aufweist, ein Problem darin, dass es unmöglich wird den elektrischen Motor auf eine normale oder gewöhnliche Art und Weise zu steuern.
Entsprechend wurde eine Technik vorgeschlagen, bei der ein Magnetpolpositions-Schatzmittel zum Schätzen einer Magnetpolposition separat neben einem Positionssensor bereitgestellt wird, und eine Bestimmung bezüglich des Vorhandenseins oder Fehlens einer Fehlfunktion des Positionssensors durchgeführt wird, indem ein Vergleich zwischen einem von dem Positionssensor (ein erfasster Wert der Magnetpolposition) ausgegebenen Signal und einem geschätzten Wert der Magnetpolposition durchgeführt wird (siehe zum Beispiel ein erstes Patentdokument).
In dem ersten Patentdokument wird ein Mittel zum Erfassen der Phase einer induzierten Spannung, die während der Rotation eines elektrischen Motors in einem Stator (Anker) erzeugt wird, als das Magnetpolpositions-Schätzmittel verwendet.
DOKUMENTE IM STAND DER TECHNIK

Erstes Patentdokument: Japanische veröffentlichte Patentanmeldung mit der Nummer 2007-209105

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die herkömmliche Elektromotor-Steuervorrichtung weist ein Problem auf, da es zur Bestimmung des Fehlens einer Fehlfunktion des Positionssensors notwendig ist, das bestimmte Magnetpolpositions-Schätzmittel bereitzustellen, wie in dem ersten Patentdokument beschrieben, so dass eine Berechnungsverarbeitung zur Fehlfunktionsbestimmung kompliziert wird, wodurch Kosten ansteigen, und zusätzlich die Umsetzung (engt. Performance) der Steuerung des elektrischen Motors nicht in einem ausreichenden Maße zufrieden gestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung dient zur Lösung des oben beschriebenen Problems und hat zur Aufgabe, eine Elektromotor-Steuervorrichtung zu erhalten, die einen elektrischen Motor immer auf eine normale Art und Weise steuern kann, indem das Vorhandensein oder Fehlen einer Fehlfunktion eines Positionssensors bestimmt wird, ohne dass ein spezielles Magnetpolpositions-Schätzmittel hinzugefügt werden muss.
Angesichts der obigen Aufgabe wird gemäß dieser Erfindung eine Elektromotor-Steuervorrichtung bereitgestellt, die umfasst: eine Vielzahl von Positionssensoren, die Magnetpolpositionen eines elektrischen Motors erfassen; eine Positionssensor-Auswahlbestimmungseinheit, die auf Grundlage von jedem von Positionssensorsignalen von der Vielzahl von Positionssensoren den Ausfall von zumindest einem der Vielzahl von Positionssensoren bestimmen, wodurch ein Ausfallbestimmungssignal erzeugt wird, und zur gleichen Zeit eine erste Phase erzeugt, auf Grundlage von jedem der Positionssensorsignale; eine Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit, die eine Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors berechnet, auf Grundlage des Ausfallbestimmungssignals und von jedem der Positionssensorsignale; eine Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit, die eine Phasenanweisung auf Grundlage der ersten Phase, des Ausfallbestimmungssignals und der Rotationsgeschwindigkeit erzeugt; eine Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit, die eine Amplitudenanweisung erzeugt, die eine Größe eines Antriebssignals für den elektrischen Motor anzeigt; und eine elektrische Anregungseinheit, die das Antriebssignal auf Grundlage der Phasenanweisung und der Amplitudenanweisung erzeugt, und dieses dem elektrischen Motor zuführt; wobei in Fällen, in denen das Auswahlbestimmungssignal den Ausfall eines Teils der Vielzahl von Positionssensoren anzeigt, die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit eine zweite Phase berechnet, unter Verwendung der ersten Phase und der Rotationsgeschwindigkeit, und die Phasenanweisung unter Verwendung der ersten Phase und der zweiten Phase erzeugt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Vorhandensein oder Fehlen einer Fehlfunktion eines Positionssensors bestimmt werden, ohne irgendein Magnetpolpositions-Schätzmittel hinzuzufügen, und darüber hinaus kann selbst dann, wenn ein Teil der Positionssensoren aussetzt, die Steuerung des elektrischen Motors unter Verwendung eines (bzw. mehrerer) Positionssensorsignals (bzw. Positionssensorsignale) fortgesetzt werden, die durch den (bzw. die) anderen wohlbehaltenen oder normalen Positionssensor (bzw. Positionssensoren) erfasst wurden.
Darüber hinaus ist es in Fällen, bei denen alle Positionssensoren ausfallen, möglich, die Steuerung des elektrischen Motors gemäß einem Steuerzustand der Elektromotor-Steuervorrichtung fortzusetzen oder zu stoppen.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Durchschnittsfachmann aus der folgenden detaillieren Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der allgemeinen Konstruktion einer Elektromotor-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung der Muster von Positionssensorsignalen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Flussdiagramm zur Darstellung des Betriebs einer Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit in 1.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Erste Ausführungsform
Im Folgenden wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen detailliert erläutert.
1 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung der allgemeinen Konstruktion einer Elektromotor-Steuervorrichtung, zusammen mit einem elektrischen Motor, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Der elektrische Motor 2 (z. B. ein Synchronmotor) in 1, der durch die Elektromotor-Steuervorrichtung 1 gesteuert wird, wird mit einem Stator 3 bereitgestellt, der eine Vielzahl von Polen aufweist, um die jeweils eine Wicklung gewickelt ist, und einen Rotor 4, der Pole eines permanenten Magneten aufweist, die gegenüber des Stators 3 angeordnet sind.
Ein Antriebssignal mit drei Phasen (U, V, W) von der Elektromotor-Steuervorrichtung 1 wird jeweils an die Wicklungen des Stators 3 angelegt.
Obwohl in 1 nicht speziell gezeigt, werden zur Erfassung der Magnetpolpositionen der drei Phasen (U, V, W) des Rotors 4 drei Positionssensoren Du, Dv, Dw (z. B. Hall-Einrichtungen) an dem Stator 3 des elektrischen Motors 2 befestigt.
Die drei Positionssensoren Du, Dv, Dw sind in einer Funktion der Elektromotor-Steuervorrichtung 1 enthalten und erzeugen Positionssensorsignale θd der drei Phasen (U, V, W) als Erfassungssignale.
Die Elektromotor-Steuervorrichtung 1 wird mit einer Rotationsgeschwindigkeits-Anweisungserzeugungseinheit 5 bereitgestellt, die eine Rotationsgeschwindigkeits-Anweisung ωr erzeugt, zum Steuern des elektrischen Motors 2, sowie eine Subtraktionseinheit 6, die eine Rotationsgeschwindigkeitsabweichung Δω (Rotationsgeschwindigkeits-Anweisung ωr – Rotationsgeschwindigkeit ω) berechnet, eine Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit 7, die eine Amplitudenanweisung Ar erzeugt, eine Geschwindigkeitskompensationsgrößen-Erzeugungseinheit 8, die eine Geschwindigkeitskompensationsgröße ωc erzeugt, im Folgenden als eine Geschwindigkeitskompensationsgröße bezeichnet), eine Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 9, die eine Rotationsgeschwindigkeit ω des elektrischen Motors 2 berechnet, eine Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit 10, die das Vorhandensein oder Fehlen eines Ausfalls bzw. einer Fehlfunktion der Positionssensoren Du, Dv, Dw bestimmt, eine Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11, die eine Phasenanweisung θr der drei Phasen (U, V, W) erzeugt, und eine elektrische Anregungseinheit 12, die das Antriebssignal der drei Phasen an die Windungen des Stators 3 bereitstellt.
Die Geschwindigkeitskompensationsgrößen-Erzeugungseinheit 8 erzeugt die Geschwindigkeitskompensationsgröße ωc auf Grundlage einer Änderungsgröße der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr.
Für die Geschwindigkeitskompensationsgröße ωc (die Änderungsgröße der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr) wird z. B. ein Subtraktionswert verwendet, der durch eine Subtraktion des letzten Werts ωrb der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr von dem gegenwärtigen Wert ωra der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr erhalten wird, oder ein Wert, der durch eine weitere Multiplikation dieses Subtraktionswerts mit einem Geschwindigkeitskompensations-Vergrößerungsfaktors erhalten wird.
In Fällen, in denen vorab bekannt ist, dass die Änderungsgröße der Rotationsgeschwindigkeit ω des elektrischen Motors 2 bezüglich der Änderungsgröße der Rotationsgeschwindigkeits-Anweisung ωr klein ist, erzeugt die Geschwindigkeitskompensationsgrößen-Erzeugungseinheit 8 z. B. für die Geschwindigkeitskompensationsgröße ωc einen Wert, der durch Multiplikation des oben erwähnten Subtraktionswerts mit einem Geschwindigkeitskompensations-Vergrößerungsfaktor erhalten wird, der geringer als 1 ist.
Als ein Ergebnis davon kann die Genauigkeit bei der Berechnung von jedem einer Bestimmungsphase θj, die in der Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 berechnet wird, und einer zweiten Phase θ2 und einer Phasenanweisung θr (die später beschrieben wird), die in der Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 berechnet werden, erhöht werden.
Die Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 9 berechnet die Rotationsgeschwindigkeit ω des elektrischen Motors 2 unter Verwendung eines wohlbehaltenen oder normalen Positionssensorsignals, das unter den Positionssensorsignalen θd für drei Phasen ausgewählt wird.
Zum Beispiel misst die Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 9 temporär das Pulsintervall eines Positionssensorsignals für eine bestimmte eine Phase und berechnet die Rotationsgeschwindigkeit ω davon, jedoch sollte ein Positionssensorsignal, von dem auf Grundlage eines Ausfallbestimmungssignals F von der Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 bestimmt wird dass eine Fehlfunktion vorliegt, nicht für die Berechnung der Rotationsgeschwindigkeit ω verwendet werden.
Zum Beispiel berechnet die Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 9 die Rotationsgeschwindigkeit ω unter Verwendung von jedem der Positionssensorsignale θd für drei Phasen, und wählt und erzeugt bezüglich einer Rotationsgeschwindigkeit ω, die tatsächlich ausgegeben wird, die Rotationsgeschwindigkeit ω, die auf Grundlage des wohlbehaltenen oder normalen Positionssensorsignals berechnet wurde. Es wird hier vermerkt, dass das wohlbehaltene oder normale Positionssensorsignal mittels des Ausfallbestimmungssignals F spezifiziert werden kann.
Die Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit 7 erkennt den Zustand des Vorhandenseins oder Fehlens des Ausfalls bzw. der Fehlfunktion der Positionssensoren Du, Dv, Dw auf Grundlage des Ausfallbestimmungssignals F, und die Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit 7 erzeugt in Fällen, bei denen alle Positionssensoren Du, Dv, Dw ausgefallen sind, die Amplitudenanweisung Ar, auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr, wohingegen in Fällen, bei denen ein Teil der Positionssensoren Du7, Dv, Dw ausgefallen sind, oder in Fällen, in denen alle Positionssensoren Du, Dv, Dw normal sind (nicht ausgefallen sind), die Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit 7 die Amplitudenanweisung Ar auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsabweichung Δω erzeugt.
In der Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit 7 wird als ein bestimmtes Berechnungsverfahren zum Zeitpunkt der Erzeugung der Amplitudenanweisung Ar auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsabweichung Δω erwähnt, dass die Amplitudenanweisung Ar, welche proportional zur Rotationsgeschwindigkeitsabweichung Δω ist, durch die Durchführung einer proportionalen (P) Steuerung erzeugt wird, oder die Summe eines Ausdrucks, der proportional zur Rotationsgeschwindigkeitsabweichung Δω ist, und ein Ausdruck, der proportional zu einem integrierten Wert der Rotationsgeschwindigkeitsabweichung Δω ist, wird zur Amplitudenanweisung Ar gemacht, indem eine Proportional-Integral-(PI)Steuerung durchgeführt wird.
Es wird hier vermerkt, dass in Fällen, in denen die Steuerung des elektrischen Motors 2 instabil werden kann, wenn eine große Differenz zwischen der Amplitudenanweisung Ar auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsabweichung Δω und der Amplitudenanweisung Ar auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr auftritt, und wenn diese Amplitudenanweisungen Ar z. B. von dem einen zu dem anderen umgeschaltet werden, in der Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit 7, kann eine Verarbeitung hinzugefügt werden, bei der ein Tiefpassfilter für die Amplitudenanweisungen Ar verwendet werden, um eine endgültige Amplitudenanweisung Ar bereitzustellen.
Wenn die Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 eine erste Phase θ1 berechnet, auf Grundlage von jedem der Positionssensorsignale θd für drei Phasen, und zum gleichen Zeitpunkt ein Ausfallbestimmungssignal F erzeugt, wenn eine Differenz zwischen der ersten Phase θ1 und der Bestimmungsphase θj vorliegt, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Das Ausfallbestimmungssignal F hat dessen Wert derart eingestellt, dass das Vorhandensein oder Fehlen eines Ausfalls bzw. einer Fehlfunktion von jedem der Positionssensoren für die drei Phasen gefunden werden kann.
Zum Beispiel stellt die Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 das Ausfallbestimmungssignal F ein, um drei Bits aufzuweisen, und weist die individuellen Bits jeweils den individuellen Phasen zu, und wenn ein Positionssensor wohlbehalten oder normal ist, wird dieser auf „0” (Normalwert) eingestellt, wohingegen dann, wenn ein Positionssensor ausgefallen ist, dieser auf „1” (anomaler Wert) eingestellt wird.
Darüber hinaus gibt die Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 die erste Phase θ1 in die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 ein. Die detaillierte Funktion der Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 wird später erläutert.
Die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 erzeugt die Phasenanweisung θr auf Grundlage des Ausfallbestimmungssignals F, der ersten Phase θ1, der Geschwindigkeitskompensationsgröße ωc und der Rotationsgeschwindigkeit ω. Die detaillierte Funktion der Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 wird später erläutert.
Die elektrische Anregungseinheit 12 erzeugt ein Wechselstrom-Antriebssignal auf Grundlage der Amplitudenanweisung Ar und der Phasenanweisung θr.
Für die elektrische Anregungseinheit 12 wird insbesondere ein PWM-(engl. Pulse Width Modulation)Wandler, ein PAM-(engl. Pulse Amplitude Modulation) Wandler oder Dergleichen erwähnt. Darüber hinaus existieren als eine grobe Klassifizierung von Wandlern zwei Arten, und zwar einen spannungsartigen Wandler und einen stromartigen Wandler, es wird jedoch hier angenommen, dass ein spannungsartiger PWM-Wandler verwendet wird.
Im Folgenden wird die detaillierte Funktion der Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 erläutert, zuerst für die erste Phase θ1.
2 ist ein Zeitdiagramm, welches die Positionssensorsignale θd schematisch für drei Phasen zeigt, sowie die Werte [deg] der Phasen θ dafür, wenn der elektrische Motor 2 eine Umdrehung macht.
Der Wert von jeder Phase θ wird durch Erfassen eines Anstiegs oder eines Abfalls eines entsprechenden Positionssensorsignals θd erhalten.
Mit anderen Worten wird dieses erhalten, sodass in einem Positionssensorsignal θd der U-Phase ein Anstieg bei 0 Grad und ein Abfall bei 180 Grad ist, und in einem Positionssensorsignal θd der V-Phase ein Anstieg gleich 120 Grad und ein Abfall bei 300 Grad ist, und in einem Positionssensorsignal θd der W-Phase ein Anstieg bei 240 Grad und ein Abfall bei 60 Grad ist.
Auf diese Art und Weise können die Werte der Phasen θ bei jeden 60 Grad aus den Positionssensorsignalen θd erhalten werden. Die Phase, die von jedem der Positionssensorsignale θd erhalten wird, wird als die erste Phase θ1 erzeugt und ausgegeben.
Es wird hier vermerkt, dass nachdem die erste Phase θ1 erhalten wurde, die Bestimmungsphase θj, die zu einer Ausfallbestimmungsreferenz für die Positionssensoren Du, Dv, Dw wird, wie in der folgenden Gleichung (1) gezeigt in der Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 berechnet wird. Θj = θ1 + (ω + ωc) × t1 (1)
In der obigen Gleichung (1) wird hier ein Zeitpunkt t1 auf „0” eingestellt, zu dem Zeitpunkt, wenn die erste Phase θ1 erhalten wurde.
Als nächstes wird auf einen Betrieb verwiesen, um das Ausfallbestimmungssignal F gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 1 gezeigt, zu erzeugen, während auf die 2 und die 3 verwiesen wird.
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 zeigt, wobei eine Erzeugungsverarbeitung (Schritte S1 bis S8) des Ausfallbestimmungssignals F auf Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Phase θ1 und der Bestimmungsphase θj dargestellt ist.
Gemäß 3 macht die Positionssensorausfall-Bestimmungseinheit 10 zuerst, wenn eine Änderung in den Positionssensorsignalen θd auftritt und der Wert der ersten Phase θ1 aktualisiert wird, einen Vergleich zwischen einer Abweichung |θ1 – θj| des aktualisierten Werts der ersten Phase θ1 von dem Wert der Bestimmungsphase θj und einem vorbestimmten Wert ε, und bestimmt, ob die Beziehung |θ1 – θj| ≧ ε erfüllt ist (Schritt S1).
Es wird hier vermerkt, dass der vorbestimmte Wert ε ein Wert ist, der unter Berücksichtigung der Abweichung der ersten Phase θ1 von der Bestimmungsphase θj in dem Fall eingestellt wird, wenn die Steuerung des elektrischen Motors 2 in einer normalen Art und Weise mit allen Positionssensoren Du, Dv, Dw ausgeführt wird, die wohlbehalten oder normal sind, sowie die erforderlichen Genauigkeit bei der Positionssensor-Ausfallerfassung, und so weiter. Es wird angenommen, dass der vorbestimmte Wert ε z. B. auf „10 Grad” eingestellt wird.
Darüber hinaus muss der vorbestimmte Wert ε kein fester Wert sein, sondern kann variabel eingestellt werden. Zum Beispiel kann in Fällen, wenn die Abweichung der ersten Phase θ1 von der Bestimmungsphase θj in dem Fall, wenn die Steuerung des elektrischen Motors 2 normal ausgeführt wird, gemäß der Rotationsgeschwindigkeit ωs des elektrischen Motors 2 variiert, oder in Fällen, wenn die erforderliche Genauigkeit bei der Positionssensor-Ausfallerfassung gemäß der Rotationsgeschwindigkeit ωs des elektrischen Motors 2 variiert, der vorbestimmte Wert ε gemäß der Rotationsgeschwindigkeit ω des elektrischen Motors 2 auf unterschiedliche Werte eingestellt werden.
Wenn im Schritt S1 bestimmt wird, dass |θ1 – θj| < ε ist (d. h. NEIN), wird angenommen, dass die Positionssensorsignale θd (die Positionssensoren Du, Dv, Dw) normal sind, und das Ausfallbestimmungssignal F wird auf einen normalen Wert (z. B. „0”) eingestellt, und die Verarbeitungsroutine der 3 wird beendet.
Wenn andererseits im Schritt S1 bestimmt wird, dass |θ1 – θj| ≧ ε ist (d. h., JA), ist eine Anomalität bzw. Unregelmäßigkeit in einem der Positionssensorsignale θd (die Positionssensoren Du, Dv, Dw) aufgetreten, sodass angenommen wird, dass zumindest ein Positionssensor ausgefallen ist bzw. eine Fehlfunktion bzw. Unregelmäßigkeit aufweist, und es erfolgt ein Vergleich zwischen einem erfassten Muster von jedem der Positionssensorsignale θd und einem Referenzmuster zum Zeitpunkt des normalen Zustands davon (Schritt S2).
Insbesondere ist die Beziehung zwischen Kombinationen der Werte von normalen Positionssensorsignalen θd und deren Phasen θ im Voraus bekannt, sodass ein Positionssensor mit einer Differenz in der Phase, die tatsächlich erzeugt wurde, spezifiziert wird, indem ein Vergleich zwischen einer Kombination der Werte der Positionssensorsignale θd, die tatsächlich erhalten wurden, und einer Kombination der Werte der Positionssensorsignale (z. B. normale Muster, wie in 2 gezeigt), die ursprünglich erhalten werden sollten, durchgeführt wird, auf Grundlage der Bestimmungsphase θj, die durch die Gleichung (1) berechnet wird.
Es wird dann angenommen, dass der Positionssensor mit einer Differenz in einer erzeugten Phase, die im Schritt S2 gefunden wird (der Mustervergleich der Positionssensorsignale θd), ausgefallen ist, und das Ausfallbestimmungssignal F wird auf einen anomalen Wert eingestellt (z. B. wird das Bit, das mit dem ausgefallenen Positionssensor zusammenhängt, auf „1” eingestellt) (Schritt S3).
Anschließend wird auf Grundlage des Werts des Ausfallbestimmungssignal F, das im Schritt S3 eingestellt wird, bestimmt, ob alle Positionssensoren Du, Dv, Dw ausgefallen sind (Schritt S4), und wenn bestimmt wird, dass zumindest ein Positionssensor normal ist (d. h. NEIN), wird die Verarbeitungsroutine der 3 beendet.
Wenn andererseits der Wert des Ausfallbestimmungssignals F gleich „111” ist, und eine Bestimmung im Schritt S4 erfolgt ist, dass alle Positionssensoren Du, Dv, Dw ausgefallen sind (d. h., JA), wird anschließend bestimmt, ob es notwendig ist, ein Steuerstoppsignal T auszugeben (Schritt S5).
In Fällen, in denen eine Bestimmung vorliegt, dass alle Positionssensoren Du, Dv, Dw ausgefallen sind, wird die Phasenanweisung θr auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr in der Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 erzeugt, wie später erläutert werden wird, sodass es möglich ist, die Steuerung des elektrischen Motors 2 fortzusetzen, wobei es jedoch wünschenswert sein könnte, die Steuerung des elektrischen Motors 2 nicht fortzusetzen, in Abhängigkeit von dem Steuerzustand der Elektromotor-Steuervorrichtung 1 (wie im Folgenden erläutert wird).
Selbst in Fällen, in denen alle Positionssensoren Du, Dv, Dw) ausgefallen sind, wird die Verarbeitungsroutine der 3 beendet, wenn es möglich ist, die Steuerung des elektrischen Motors 2 fortzusetzen und somit eine Bestimmung im Schritt S5 vorliegt, dass es nicht notwendig ist, ein Steuerstoppsignal T auszugeben (d. h., NEIN).
Wenn andererseits in Fällen, in denen alle Positionssensoren Du, Dv, Dw ausgefallen sind, eine Bestimmung vorliegt, dass die Fortsetzung der Steuerung des elektrischen Motors 2 nicht gewünscht wird und es notwendig ist, ein Steuerstoppsignal T auszugeben (d. h., JA), wird ein Steuerstoppsignal T an die elektrische Anregungseinheit 12 ausgegeben, wodurch der Antrieb des elektrischen Motors gestoppt wird (Schritt S6), und die Verarbeitungsroutine der 3 wird beendet.
Es wird hier auf einen Fall verwiesen, bei dem die Fortsetzung der Steuerung des elektrischen Motors 2 zum Zeitpunkt des Ausfalls aller Positionssensoren Du, Dv, Dw nicht gewünscht wird, in Abhängigkeit von dem Steuerzustand des elektrischen Motors 2, um ein spezielles Beispiel zu nehmen.
Zum Zeitpunkt der Fortsetzung der Steuerung des elektrischen Motors 2 durch Erzeugung der Phasenanweisung θr auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr in der Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 gibt es in Fällen, in denen die Phasenanweisung θr, die auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung θr erzeugt wird, stark bezüglich einer Phasenanweisung verschoben ist, die ursprünglich ausgegeben werden sollte, eine Möglichkeit, dass der elektrische Motor 2 ausgehen kann, und ein Überschussstrom weiter von der elektrischen Anregungseinheit 12 in den elektrischen Motor 2 fließt, wodurch die elektrische Anregungseinheit 12 (PWM-Wandler) zerstört wird.
Um eine solche Beschädigung der elektrischen Anregungseinheit 12 zu verhindern, ist es z. B. wünschenswert, eine Überstrom-Erfassungseinheit zum Erfassen eines Überstroms, der in den elektrischen Motor 2 oder die elektrische Anregungseinheit 12 (PWM-Wandler) fließt, hinzuzufügen, und ein Steuerstoppsignal T zum Zeitpunkt der Erfassung des Überstromes auszugeben.
Als Erfassungseinheit für einen Überstrom kann eine einfache Stromerfassungseinheit verwendet werden, die z. B. einen Shunt-Widerstand und einen Shunt-IC verwendet.
Es wird hier vermerkt, dass die oben erwähnte Stromerfassungseinheit eine Genauigkeit und eine Erfassungsgeschwindigkeit derart aufweisen sollte, sodass eine Erfassung eines Überstromes möglich ist, der durch den elektrischen Motor 2 oder die elektrische Anregungseinheit 12 (PWM-Wandler) fließt, und es ist daher nicht notwendig, eine Stromerfassungseinheit mit hoher Genauigkeit und einer hohen Geschwindigkeit für die Stromphasenerfassung des elektrischen Motors zu verwenden, wodurch ein außergewöhnliches Anwachsen der Kosten nicht verursacht wird.
Im Folgenden wird auf die detaillierte Funktion der Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwiesen.
Gemäß der Verarbeitung in 3 wird auf Grundlage des Ausfallbestimmungssignals F gefunden, welcher Positionssensor ausgefallen ist. Es wird hier vermerkt, dass bei der Bestimmung, dass alle Positionssensoren Du, Dv, Dw normal sind, die Phasenanweisung θr unter Verwendung von nur der ersten Phase θ1 auf Grundlage der wohlbehaltenen oder normalen Positionssensorsignale erzeugt werden kann, jedoch in Fällen, in denen zumindest ein Positionssensor ausgefallen ist, die Phasenanweisung θr nicht erzeugt werden kann, indem nur die erste Phase θ1 verwendet wird.
In Fällen, in denen z. B. der Positionssensor Du der U-Phase ausgefallen ist, kann die Phasenanweisung θr, die mit 0 Grad und 180 Grad zusammenhängt, die jeweils mit einem Anstieg und einem Abfall eines Positionssensorsignals θd (U) zusammenhängen, durch die Verwendung der ersten Phase θ1 nicht erzeugt werden.
Entsprechend erzeugt die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 die Phasenanweisung θr, die mit 0 Grad und 180 Grad zusammenhängt, unter Verwendung der zweiten Phase θ2.
Es wird hier vermerkt, dass die zweite Phase θ2 gleich der rechten Seite der Gleichung (1) ist, durch die die Bestimmungsphase θj erhalten wird, und dies im Wesentlichen gleich der Bestimmungsphase θj ist.
In Fällen, in denen die Phasenanweisung θr auf Grundlage der zweiten Phase θ2 erzeugt wird, ohne die erste Phase θ1 zu verwenden, wird somit der Wert der gegenwärtigen zweiten Phase θ2 als die erste Phase θ1 verwendet, die zum Zeitpunkt der Erzeugung der zweiten Phase θ2 zum nächsten Zeitpunkt verwendet wird.
In Fällen, in denen eine Bestimmung im Schritt S4 aus dem Ausfallbestimmungssignal F „111” vorliegt, dass alle der Positionssensorsignale θd anomal sind, kann die Rotationsgeschwindigkeit ω jedoch nicht berechnet werden, so dass die zweite Phase θ2 nicht in der Form der rechten Seite der Gleichung (1) erhalten werden kann.
Entsprechend berechnet in Fällen, in denen eine Bestimmung erfolgt, dass alle Positionssensorsignale θd anomal sind, die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 die zweite Phase θ2 unter Verwendung der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr, wie in der folgenden Gleichung (2) gezeigt. θ2 = θb + ωr × to (2)
In der obigen Gleichung (2) ist θb die Phasenanweisung (berechneter Wert) zum letzten Zeitpunkt, und to ist eine Periode oder ein Intervall der Berechnung.
Auf diese Art und Weise erzeugt die Phasenanweisung-Erzeugungseinheit 11 die Phasenanweisung θr auf Grundlage der ersten Phase θ1 oder der zweiten Phase θ2, kann jedoch für die Phasenanweisung θr auch eine Phase erzeugen, die durch einen vorbestimmten Wert bezüglich der ersten Phase θ1 oder der zweiten Phase θ2 kompensiert ist.
Die elektrische Anregungseinheit 12 besteht z. B. aus einem spannungsartigen PWM-Wandler, und dient zur Versorgung eines Spannungssignals an den elektrischen Motor 2, jedoch wird in Fällen, in denen der elektrische Motor 2 für eine Rotation mit einer hohen Geschwindigkeit angetrieben wird, der Einfluss einer Induktivitätskomponente des Stators 3 groß, sodass eine Stromphase bezüglich einer Spannungsphase stark verzögert ist.
Wenn zu diesem Zeitpunkt die Spannungsphase nicht bezüglich einer Magnetpolphase vorgeschoben wird, kann eine gewünschte Motoreffizienz nicht erhalten werden, und zur Erhaltung einer gewünschten Rotationsgeschwindigkeit kann es notwendig sein, eine schwache Magnetflusssteuerung durchzuführen.
Um in einem solchen Fall die Phasenanweisung θr bezüglich der Magnetpolphase um einen vorbestimmten Wert vorzuschieben, gibt die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 bezüglich der Phasenanweisung θr einen Wert aus, der durch Addieren einer Phase des vorbestimmten Werts zu der ersten Phase θ1 oder der zweiten Phase θ2 erhalten wird.
Es wird hier vermerkt, dass die schwache Magnetflusssteuerung eine Steuerung bedeutet, bei der das magnetische Flussfeld, welches durch den Rotor 4 erzeugt wird, durch den magnetischen Fluss, der durch den Strom des Stators 3 (Anker) erzeugt wird, abgeschwächt wird. Um die schwache Magnetflusssteuerung auszuführen, ist es notwendig, die Stromphase bezüglich der Magnetpolphase vorzuschieben, wobei in Verbindung damit es auch notwendig ist, die Spannungsphase vorzuschieben.
Wenn die elektrische Anregungseinheit 12 (PWM-Wandler) vom Anregungstyp einer Rechteckwelle ist, wobei die elektrische Anregung bei einem Phasenwinkel von 180 Grad und bei einem Phasenwinkel von 120 Grad durchgeführt wird, kann das Antriebssignal mittels der Phasenanweisung θr bei Winkeln bei jeden 60 Grad erzeugt werden.
In Fällen, in denen es für die elektrische Anregungseinheit 12 notwendig ist, die Phasenanweisung θr bei Winkeln auszugeben, die feiner oder kleiner als 60 Grad sind, wie z. B., wenn die elektrische Anregungseinheit 12 (PWM-Wandler) einen Sinuswellen-Antriebstyp verwendet, berechnet die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 jedoch eine Stromphasenanweisung θa unter Verwendung des letzten Werts θb als Phasenanweisung θr, wie in der folgenden Gleichung (3) gezeigt. θa = θb + (ω + ωc) × to (3)
Da die Phasenanweisung θa (gegenwärtig berechneter Wert), die aus der obigen Gleichung (3) erhalten wird, im Wesentlichen gleich zu der zweiten Phase θ2 wird, gibt die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 tatsächlich die zweite Phase θ2 ohne Bezug auf das Ausfallbestimmungssignal F aus.
Um den Fall zu separieren, in dem entweder die erste Phase θ1 oder die zweite Phase θ2 auf Grundlage des Ausfallbestimmungssignals F ausgewählt und ausgegeben wird, und den Fall, bei dem die zweite Phase θ2 ohne Bezug auf das Ausfallbestimmungssignal F ausgegeben wird, voneinander zu unterscheiden, richtet die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 die Aufmerksamkeit auf die Änderung des Wertes der ersten Phase θ1.
Das heißt, dass die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 den erstgenannten der oben erwähnten Fälle ausführt (d. h., die erste Phase θ1 oder die zweite Phase θ2 auswählt), wenn sich der Wert der ersten Phase θ1 geändert hat, und den letzteren Fall durchführt (d. h., die zweite Phase θ2 ausgibt), wenn sich der Wert der ersten Phase θ1 nicht geändert hat.
In Fällen, in denen alle Positionssensoren Du, Dv, Dw ausgefallen sind, wird darüber hinaus die zweite Phase θ2 erzeugt, die wie in der oben erwähnten Gleichung (2) berechnet wird.
Wie oben beschrieben wird die Elektromotor-Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform (1 bis 3) der vorliegenden Erfindung bereitgestellt mit: der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw, die Magnetpolpositionen des elektrischen Motors 2 erfassen; der Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit 10, die auf Grundlage von jedem von Positionssensorsignalen θd von der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw den Ausfall von zumindest einem der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw bestimmt, wodurch ein Ausfallbestimmungssignal F erzeugt wird, und zur gleichen Zeit eine erste Phase θ1 erzeugt, auf Grundlage von jedem der Positionssensorsignale θd; der Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 9, die die Rotationsgeschwindigkeit ω des elektrischen Motors 2 berechnet, auf Grundlage des Ausfallbestimmungssignals F und jedem der Positionssensorsignale θd; der Phasenanweisungs-Erzeugungseinheiten 11, die eine Phasenanweisung θr auf Grundlage der ersten Phase θ1, des Ausfallbestimmungssignals F und der Rotationsgeschwindigkeit ω erzeugt; der Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit 7, die eine Amplitudenanweisung Ar erzeugt, die eine Größe eines Antriebssignals für den elektrischen Motor 2 anzeigt; und der elektrischen Anregungseinheit 12, die das Antriebssignal auf Grundlage der Phasenanweisung θr und der Amplitudenanweisung Ar erzeugt, und dieses dem elektrischen Motor 2 zuführt.
In Fällen, in denen das Ausfallbestimmungssignal F den Ausfall eines Teils der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw anzeigt, berechnet die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 eine zweite Phase θ2 unter Verwendung der ersten Phase θ1 und der Rotationsgeschwindigkeit ω und erzeugt die Phasenanweisung θr unter Verwendung der ersten Phase θ1 und der zweiten Phase θ2.
In Fällen, in denen das Ausfallbestimmungssignal F den Ausfall von allen der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw anzeigt, erzeugt die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 die Phasenanweisung θr gemäß dem Steuerzustand des elektrischen Motors 2.
Das Ausfallbestimmungssignal F weist eine Vielzahl von Bits auf, die jeweils mit den individuellen Positionssensorsignalen θd zusammenhängen.
Die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit 10 hat im Voraus zumindest ein Teil eines normalen Änderungsmusters von jedem der Positionssensorsignale θd gespeichert, führt einen Vergleich zwischen dem normalen Änderungsmuster und einem Änderungsmuster von jedem der Positionssensorsignale θd durch, und stellt in Fällen, in denen eine Differenz dazwischen aufgetreten ist, einen anomalen Wert von „1” in einem Bit ein, das mit einem Positionssensorsignal zusammenhängt, in dem die Differenz aufgetreten ist, unter der Vielzahl von Bits des Ausfallbestimmungssignals F.
Die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit 10 berechnet die Bestimmungsphase θj unter Verwendung von jedem der Positionssensorsignale θd und der Rotationsgeschwindigkeit ω (Gleichung (1)), und stellt den anomalen Wert von „1” in dem Ausfallbestimmungssignal F ein, in Fallen, in denen eine Differenz aufgetreten ist, die gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ε ist, zwischen der ersten Phase θ1 und der Bestimmungsphase θj.
Darüber hinaus wird die Elektromotorsteuervorrichtung mit der Rotationsgeschwindigkeits-Anweisungserzeugungseinheit 5 bereitgestellt, die eine Rotationsgeschwindigkeitsanweisung εr den elektrischen Motor 2 erzeugt, und in Fällen, in denen das Ausfallbestimmungssignal F den Ausfall eines Teils der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw anzeigt, berechnet die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 eine zweite Phase θ2 unter Verwendung der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr anstelle der Rotationsgeschwindigkeit ω.
In diesem Fall berechnet die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit 10 die Bestimmungsphase θj unter Verwendung von jedem der Positionssensorsignale θd und der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr, und stellt den anomalen Wert von „1” in dem Ausfallbestimmungssignal F in Fallen ein, in denen eine Differenz aufgetreten ist, die gleich oder größer als der bestimmte Wert ε ist, zwischen der ersten Phase θ1 und der Bestimmungsphase θj.
Darüber hinaus wird die Elektromotor-Steuervorrichtung 1 mit der Rotationsgeschwindigkeits-Anweisungserzeugungseinheit 5 bereitgestellt, die eine Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr für den elektrischen Motor 2 erzeugt, und der Geschwindigkeitskompensationsgrößen-Erzeugungseinheit 8, die eine Geschwindigkeitskompensationsgröße ωc auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr erzeugt, wobei in Fällen, in denen das Ausfallbestimmungssignal F den Ausfall eines Teils der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw anzeigt, die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit 11 eine zweite Phase θ2 unter Verwendung der Geschwindigkeitskompensationsgröße ωc zusätzlich zu der ersten Phase θ1 und der Rotationsgeschwindigkeit ω berechnet.
Die Geschwindigkeitskompensationsgrößen-Erzeugungseinheit 8 erzeugt die Geschwindigkeitskompensationsgröße ωc auf Grundlage einer Änderungsgröße des Werts der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr.
In diesem Fall berechnet die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit 10 die Bestimmungsphase θj unter Verwendung von jedem der Positionssensorsignale θd, der Rotationsgeschwindigkeit ω und der Geschwindigkeitskompensationsgröße ωc, und stellt den anomalen Wert von „1” in dem Ausfallbestimmungssignal F ein und gibt dies in Fällen aus, bei denen eine Differenz aufgetreten ist, die gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ε ist, zwischen der ersten Phase θ1 und der Bestimmungsphase θj.
In Fällen, in denen eine Bestimmung vorliegt, dass alle der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw ausgefallen sind, erzeugt die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit 10 ferner ein Steuerstoppsignal T an die elektrische Anregungseinheit 12, wodurch der Antrieb des elektrischen Motors 2 gestoppt wird.
In Fällen, in denen das Ausfallbestimmungssignal F den Ausfall eines Teils der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw anzeigt, berechnet die Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit 9 die Rotationsgeschwindigkeit ω unter Verwendung eines unbeschädigten oder normalen Positionssensorsignals bzw. Signale θd.
Als ein Ergebnis davon wird es selbst dann, wenn ein Teil der Vielzahl von Positionssensoren Du, Dv, Dw ausgefallen sind, ermöglicht die Steuerung des elektrischen Motors 2 auf Grundlage des bzw. der unbeschadeten Positionssensorsignale bzw. der Signale θd fortzusetzen.
In Fällen, in denen alle Positionssensoren Du, Dv, Dw ausfallen, wird es darüber hinaus möglich, die Steuerung des elektrischen Motors 2 gemäß dem Steuerzustand des elektrischen Motors 2 mittels der Elektromotor-Steuervorrichtung 1 fortzusetzen oder zu stoppen.
Entsprechend wird es möglich, das Vorhandensein oder Fehlen eines Ausfalls bzw. einer Fehlfunktion der Positionssensoren Du, Dv, Dw zu bestimmen, ohne eine spezielle Magnetpolpositions-Schätzeinheit hinzuzufügen, und der elektrische Motor 2 kann immer auf eine normale Art und Weise gesteuert werden, ohne eine Erhöhung der Kosten zu verursachen.
Es wird hier vermerkt, dass in der oben erwähnten ersten Ausführungsform (1) die Amplitudenanweisung Ar auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsabweichung Δω erzeugt wird, jedoch das Erzeugungsverfahren der Amplitudenanweisung Ar nicht darauf beschränkt ist. Die Amplitudenanweisung Ar kann z. B. auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung ωr ohne Bezug auf das Vorhandensein oder Fehlen eines Ausfalls der Positionssensoren Du, Dv, Dw erzeugt werden, oder die Amplitudenanweisung Ar kann mittels einer Vektorsteuerung unter Verwendung eines dq-Koordinatensystems erzeugt werden.
Obwohl darüber hinaus die Elektromotor-Steuervorrichtung 1 gezeigt ist, welche den elektrischen Motor 2 (z. B. einen Synchronmotor) durch einen drei-phasigen Wechselstrom steuert, ist die Anzahl der Phasen des Wechselstroms und die Anzahl der Positionssensoren nicht auf jene beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben sind.
Obwohl ferner die Erläuterung durch einen Fall erfolgte, bei dem der zu steuernde elektrische Motor 2 z. B. ein Synchronmotor ist, ist die Art des elektrischen Motors 2 nicht auf den Synchronmotor beschränkt.
Obwohl, wie oben erläutert, ein geeignetes Beispiel für die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt, sondern es ist dem Durchschnittsfachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des technischen Umfangs der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-209105 [0005]

Claims

Elektromotor-Steuervorrichtung (1), umfassend: eine Vielzahl von Positionssensoren (Du, Dv, Dw), die Magnetpolpositionen eines elektrischen Motors (2) erfassen; eine Positionssensor-Auswahlbestimmungseinheit (10), die auf Grundlage von jedem von Positionssensorsignalen (θd) von der Vielzahl von Positionssensoren (Du, Dv, Dw) den Ausfall von zumindest einem der Vielzahl von Positionssensoren (Du, Dv, Dw) bestimmen, wodurch ein Ausfallbestimmungssignal (F) erzeugt wird, und zur gleichen Zeit eine erste Phase (θ1) erzeugt, auf Grundlage von jedem der Positionssensorsignale (θd); eine Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (9), die eine Rotationsgeschwindigkeit (ω) des elektrischen Motors (2) berechnet, auf Grundlage des Ausfallbestimmungssignals (F) und von jedem der Positionssensorsignale (θd); eine Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit (11), die eine Phasenanweisung (θr) auf Grundlage der ersten Phase (θ1), des Ausfallbestimmungssignals (F) und der Rotationsgeschwindigkeit (ω) erzeugt; eine Amplitudenanweisungs-Erzeugungseinheit (7), die eine Amplitudenanweisung (Ar) erzeugt, die eine Größe eines Antriebssignals für den elektrischen Motor (2) anzeigt; und eine elektrische Anregungseinheit (12), die das Antriebssignal auf Grundlage der Phasenanweisung (θr) und der Amplitudenanweisung (Ar) erzeugt, und dieses dem elektrischen Motor (2) zuführt; wobei in Fällen, in denen das Auswahlbestimmungssignal (F) den Ausfall eines Teils der Vielzahl von Positionssensoren (Du, Dv, Dw) anzeigt, die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit (11) eine zweite Phase (θ2) berechnet, unter Verwendung der ersten Phase (θ1) und der Rotationsgeschwindigkeit (ω), und die Phasenanweisung (θr) unter Verwendung der ersten Phase (θ1) und der zweiten Phase (θ2) erzeugt.
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei in Fällen, in denen das Ausfallbestimmungssignals (F) den Ausfall von allen der Vielzahl von Positionssensoren (Du, Dv, Dw) anzeigt, die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit (11) die Phasenanweisung (θr) gemäß einem Steuerzustand des elektrischen Motors (2) erzeugt.
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ausfallbestimmungssignal (F) eine Vielzahl von Bits aufweist, die jeweils mit den individuellen Positionssensorsignalen (θd) zusammenhängen; und die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit (10) vorab zumindest ein Teil eines normalen Änderungsmusters von jedem der Positionssensorsignale (θd) gespeichert hat, einen Vergleich zwischen dem normalen Änderungsmuster und einem Änderungsmuster von jedem der Positionssensorsignale (θd) durchführt, und, in Fällen, in denen eine Differenz dazwischen aufgetreten ist, einen anomalen Wert in einem Bit einstellt, das mit einem Positionssensorsignal (θd) zusammenhängt, in dem die Differenz aufgetreten ist, unter der Vielzahl von Bits des Ausfallbestimmungssignals (F).
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: eine Rotationsgeschwindigkeits-Anweisungserzeugungseinheit (5), die eine Rotationsgeschwindigkeitsanweisung (ωr) für den elektrischen Motor (2) erzeugt; wobei in Fällen, in denen das Ausfallsbestimmungssignal (F) den Ausfall eines Teils der Vielzahl von Positionssensoren (Du, Dv, Dw) anzeigt, die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit (11) die zweite Phase (θ2) unter Verwendung der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung (ωr) anstelle der Rotationsgeschwindigkeit (ω) berechnet.
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: eine Rotationsgeschwindigkeits-Anweisungserzeugungseinheit (5), die eine Rotationsgeschwindigkeitsanweisung (ωr) für den elektrischen Motor (2) erzeugt; und eine Geschwindigkeitskompensationsgrößen-Erzeugungseinheit (8), die eine Geschwindigkeitskompensationsgröße (ωc) auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung (ωr) erzeugt; wobei in Fällen, in denen das Ausfallbestimmungssignal (F) den Ausfall eines Teils der Vielzahl von Positionssensoren (Du, Dv, Dw) anzeigt, die Phasenanweisungs-Erzeugungseinheit (11) die zweite Phase (θ2) unter Verwendung der Geschwindigkeitskompensationsgröße (ωc) zusätzlich zu der ersten Phase (ω1) und der Rotationsgeschwindigkeit (ω) berechnet.
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Geschwindigkeitskompensationsgrößen-Erzeugungseinheit (8) die Geschwindigkeitskompensationsgröße (ωc) auf Grundlage einer Änderungsgröße des Werts der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung (ωr) erzeugt.
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach irgendeinem der Anspruche 1 bis 6, wobei die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit (10) die Bestimmungsphase (θj) unter Verwendung von jedem der Positionssensorsignale (θd) und der Rotationsgeschwindigkeit (ω) berechnet, und einen anomalen Wert in dem Ausfallbestimmungssignal (F) in Fällen einstellt, in denen eine Differenz aufgetreten ist, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (ε) ist, zwischen der ersten Phase (θ) und der Bestimmungsphase (θj).
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Rotationsgeschwindigkeitsanweisungs-Erzeugungseinheit (5), die eine Rotationsgeschwindigkeitsanweisung (εr) wird den elektrischen Motor (2) erzeugt; wobei die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit (10) die Bestimmungsphase (θj) unter Verwendung von jedem der Positionssensorsignale (θd) und der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung (ωr) berechnet, und einen anomalen Wert in dem Ausfallbestimmungssignal (F) in Fallen einstellt, in denen eine Differenz aufgetreten ist, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (ε) ist, zwischen der ersten Phase (θ1) und der Bestimmungsphase (θj).
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, ferner umfassend: eine Rotationsgeschwindigkeitsanweisungs-Erzeugungseinheit (5), die eine Rotationsgeschwindigkeitsanweisung (ωr) für den elektrischen Motor (2) erzeugt; und eine Geschwindigkeitskompensationsgrößen-Erzeugungseinheit (8), die eine Geschwindigkeitskompensationsgröße (ωc) auf Grundlage der Rotationsgeschwindigkeitsanweisung (ωr) erzeugt; wobei die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit (10) die Bestimmungsphase (θj) unter Verwendung von jedem der Positionssensorsignale (θd), der Rotationsgeschwindigkeit (ω) und der Geschwindigkeitskompensationsgröße (ωc) berechnet, und einen anomalen Wert in dem Ausfallbestimmungssignal (F) einstellt, und dieses in Fällen ausgibt, in denen eine Differenz aufgetreten ist, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert (ε) ist, zwischen der ersten Phase (θ1) und der Bestimmungsphase (θj).
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in Fällen, in denen eine Bestimmung vorliegt, dass alle der Vielzahl von Positionssensoren (Du, Dv, Dw) ausgefallen sind, die Positionssensor-Ausfallbestimmungseinheit (10) ein Steuerstoppsignal (T) für die elektrische Anregungseinheit (12) erzeugt, wodurch der Antrieb des elektrischen Motors (2) gestoppt wird.
Elektromotor-Steuervorrichtung (1) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in Fällen, in denen das Ausfallbestimmungssignal (F) den Ausfall eines Teils der Vielzahl von Positionssensoren (Du, Dv, Dw) anzeigt, die Rotationsgeschwindigkeits-Berechnungseinheit (9) die Rotationsgeschwindigkeit (ω) unter Verwendung eines normalen Positionssensorsignals (θd) berechnet.