DE102013207124A1

DE102013207124A1 - Wechselstrommotorsteuerungsgerät

Info

Publication number: DE102013207124A1
Application number: DE102013207124A
Authority: DE
Inventors: Takashi Suzuki; Takeshi Itoh; Hirofumi Kako
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-04-22
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2013-10-24
Also published as: JP2013225994A; JP5886117B2; US9035580B2; US20130278186A1

Abstract

Ein Steuerungsgerät für einen Dreiphasen-Wechselstrommotors weist einen Stromsensor (15) und einen Stromschätzabschnitt (17) auf. Der Stromsensor erfasst Strom, der durch eine Phase des Motors fließt. Der Stromschätzabschnitt wiederholt eine dq-Transformation und eine inverse dq-Transformation in einem vorbestimmten Zyklus. In der dq-Transformation werden ein d-Achsen-Stromschätzwert und ein q-Achsen-Stromschätzwert in einem rotierenden Koordinatensystem des Wechselstrommotors auf der Grundlage des erfassten Stroms und eines vorhergehenden Stromschätzwerts einer anderen Phase des Wechselstrommotors berechnet. In der inversen dq-Transformation wird ein gegenwärtiger Stromschätzwert der anderen Phase, der zu einer Zeit einer Winkelvorschiebung um eine Periode des Zyklus zu erhalten ist, auf der Grundlage geglätteter Werte des d-Achsen-Stromsschätzwerts und des geglätteten q-Achsen-Stromschätzwerts berechnet.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Steuerungsgerät zur Steuerung eines Dreiphasen-Wechselstrommotors durch Verwendung eines Stromsensors, der einen durch eine von drei Phasen des Wechselstrommotors fließenden elektrischen Strom erfasst.
In den letzten Jahren gab es aufgrund gesellschaftlicher Forderungen nach niedrigem Kraftstoffverbrauch und niedrigen Abgasemissionen eine erhöhte Aufmerksamkeit auf ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, das einen Wechselstrom-(AC-)Motor zum Fahren aufweist. Beispielsweise ist in einem Hybridfahrzeug ein Wechselstrommotor mit einer Gleichstrom-(DC-)Leistungsquelle wie einer wiederaufladbaren Batterieeinheit über einen Leistungswandler wie einem Umrichter verbunden. Der Umrichter wandelt eine aus der Gleichstromleistungsquelle zugeführte Gleichspannung in eine Wechselspannung um und treibt den Wechselstrommotor mit der Wechselspannung an.
Ein typisches Steuerungssystem zur Steuerung eines an einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug angebrachten Wechselstrommotors verwendet zwei oder drei Stromsensoren zur Erfassung von zwei oder drei der drei Phasen des Wechselstrommotors. Der Wechselstrommotor wird auf der Grundlage der Ausgänge (d. h. Stromerfassungswerte) der Stromsensoren gesteuert. In dieser Bauart eines Motorsteuerungssystem sind zwei oder drei Stromsensoren für einen Wechselstrommotor vorgesehen. Daher können Größe und Kosten des Steuerungssystems erhöht sein.
Die JP-A-2001-145398 offenbart eine Technik zur Verringerung der Anzahl von Stromsensoren in einem Wechselstrommotorsteuerungssystem, wodurch die Kosten des Wechselstrommotorsteuerungssystems verringert werden. In der Technik ist ein Stromsensor zur Erfassung eines Stroms von einer (beispielsweise der U-Phase) von drei Phasen eines Wechselstrommotors vorgesehen. Ein d-Achsen-Stromschätzwert (d. h. ein Erregungsstromkomponentenschätzwert) und ein q-Achsen-Stromschätzwert (d. h. ein Drehmomentstromkomponentenschätzwert) in einem rotierenden Koordinatensystem des Wechselstrommotors werden auf der Grundlage des erfassten Stroms und der vorhergehenden Stromschätzwerte der anderen Phasen (beispielsweise V-Phase und W-Phase) berechnet. Durch ein Verzörgerungsfilter erster Ordnung wird eine Durchschnittsbildung an jeden des d-Achsen-Stromschätzwerts und des q-Achsen-Stromschätzwerts durchgeführt. Die gegenwärtigen Stromschätzwerte der anderen Phasen werden auf der Grundlage der Durchschnittswerte berechnet. Der Wechselstrommotor wird durch Verwendung des q-Achsen-Stromschätzwerts (oder sowohl des d-Achsen-Stromschätzwerts als auch des q-Achsen-Stromschätzwerts) gesteuert.
Die in der JP-A-2001-145398 offenbarten Technik verwendet einen Stromsensor für einen Wechselstrommotor, wodurch größere Kosten des Umrichters verringert werden. Jedoch kann es in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen schwierig oder unmöglich sein, eine adäquate Stromschätzgenauigkeit des Wechselstrommotors zu gewährleisten. Als Ergebnis kann die Genauigkeit des Ausgangsdrehmoments verringert sein, kann eine Stromsteuerung instabil werden, und können Drehmomentvariationen auftreten. Weiterhin kann ein anormaler Strom oder eine anormale Spannung auftreten, und können der Wechselstrommotor und der Umrichter aufgrund des anomalen Stroms oder der anormalen Spannung zerstört werden. Daher ist es wichtig, eine adäquate Stromschätzgenauigkeit des Wechselstrommotors zu gewährleisten. Insbesondere ist es sehr wichtig, eine adäquate Stromschätzgenauigkeit des Wechselstrommotors zu gewährleisten, da das Elektrofahrzeug und das Hybridfahrzeug verschiedene Betriebsbedingungen einschließlich einer Stoppbedingung, einer Hochgeschwindigkeitsfahrbedingung, einer Bedingung ohne Ausgabe von Antriebskraft und einer Nenndrehmomentausgangsbedingung des Wechselstrommotors aufweisen.
Im Hinblick auf das vorstehend beschriebene ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Steuerungsgerät zur Erhöhung der Stromschätzgenauigkeit in einem Wechselstrommotor durch Verwendung eines Stromsensors bereitzustellen, der einen durch eine der Phasen des Wechselstrommotors fließenden elektrischen Strom erfasst.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung weist ein Steuerungsgerät zur Steuerung eines Dreiphasen-Wechselstrommotors einen Stromsensor und einen Stromschätzabschnitt auf. Der Stromsensor erfasst elektrischen Strom, der durch eine Phase des Wechselstrommotors fließt. Die eine Phase ist als eine Sensorphase definiert. Der Stromschätzabschnitt führt wiederholt sowohl eine dq-Transformation als auch eine inverse dq-Transformation in einem vorbestimmten Berechnungszyklus durch. In der dq-Transformation werden ein d-Achsen-Stromschätzwert und ein q-Achsen-Stromschätzwert in einem rotierenden Koordinatensystem des Wechselstrommotors auf der Grundlage des durch den Stromsensor erfassten Stroms und eines vorhergehenden Stromschätzwerts einer anderen Phase des Wechselstrommotors berechnet. In der inversen dq-Transformation wird ein gegenwärtiger Stromschätzwert der anderen Phase, der zu einer Zeit einer Winkelvorschiebung um eine Periode des Berechnungszyklus zu erhalten ist, auf der Grundlage eines geglätteten d-Achsen-Stromsschätzwerts und eines geglätteten q-Achsen-Stromschätzwerts berechnet, in die der d-Achsen-Stromschätzwert und der q-Achsen-Stromschätzwert jeweils geglättet werden.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich. In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines Hybridfahrzeugantriebsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung,
2 ein Blockschaltbild eines Wechselstrommotorsteuerungssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel,
3 ein Blockschaltbild, das eine Stromregelung eines Wechselstrommotors gemäß dem Ausführungsbeispiel erläutert,
4 ein Blockschaltbild eines Stromschätzabschnitts gemäß dem Ausführungsbeispiel,
5 ein Flussdiagramm einer Stromschätzroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel, und
6A eine Darstellung, die Verhalten von d-Achsen- und q-Achsen-Stromschätzwerte veranschaulicht, die durch eine Stromschätzung gemäß dem Ausführungsbeispiel berechnet werden, und 6B eine Darstellung, die einen Grad eines Schätzfehlers gemäß dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
7 ein Blockschaltbild, das eine Stromschätzung gemäß einem Vergleichsbeispiel erläutert,
8A eine Darstellung, die Verhalten von d-Achsen- und q-Achsen-Stromschätzwerte veranschaulicht, die durch die Stromschätzung gemäß dem Vergleichsbeispiel berechnet werden, und 8B eine Darstellung, die einen Grad eines Schätzfehlers gemäß dem Vergleichsbeispiel veranschaulicht, und
9 ein Blockschaltbild eines Elektrofahrzeugantriebssystems gemäß einer Modifikation des Ausführungsbeispiels.
Die Erfinder haben ein Experiment ausgeführt, um zu bestimmen, ob ein Motorsteuerungssystem, das die in der JP-A-2001-145398 offenbarte Technik anwendet, genau eine d-Achsen-Stromschätzwert und einen q-Achsen-Stromschätzwert schätzen kann. Das Experiment wurde aus einem Anfangszustand gestartet, in dem ein d-Achsen-Stromschätzwert und ein q-Achsen-Stromschätzwert unter einer Bedingung Null sind, dass der d-Achsen-Stromwert und der q-Achsen-Stromwert konstant gehalten werden. In dem in dem Experiment verwendeten System werden der d-Achsen-Stromschätzwert und der q-Achsen-Stromschätzwert auf der Grundlage eines durch einen Stromsensor erfassten Stroms von einem der Phasen eines Wechselstrommotors und der vorhergehenden Stromschätzwerte der anderen Phasen des Wechselstrommotors berechnet, und dann werden die Stromschätzwerte der anderen Phasen auf der Grundlage von geglätteten Werten des d-Achsen-Stromschätzwerts und des q-Achsen-Stromschätzwerts berechnet. 8A und 8B zeigen ein Ergebnis des Experiments. Wie es in 8A und 8B gezeigt ist, weichen in dem System, wenn die Drehzahl eines Wechselstrommotors höher wird, die Stromschätzwerte in eine Richtung ab, in der eine Phasenverzögerung größer wird und ein absoluter Wert des Stroms kleiner wird. Das heißt, das Ergebnis des Experiments gibt an, dass ein stationärer Schätzfehler mit einem Anstieg der Drehzahl des Wechselstrommotors ansteigt.
Nach einer genauen Untersuchung des Ergebnisses des Experiments haben die Erfinder gefunden, dass die Erhöhung des stationären Schätzfehlers durch eine Phasenverzögerung der vorhergehenden Stromschätzfehler der anderen Phasen verursacht wird, die zu Berechnung des d-Achsen-Stromschätzwerts und des q-Achsenstromschätzwerts verwendet werden. Insbesondere sind die Stromschätzwerte der anderen Phasen synchron zu einem Rotationswinkel des Wechselstrommotors. Der Rotationswinkel ändert sich zwischen dem vorhergehenden Prozess und dem gegenwärtigen Prozess. Daher sind die vorhergehenden Stromschätzwerte der anderen Phase in der Phase durch die Änderung des Rotationswinkels in Bezug auf den Stromwert verzögert, der gegenwärtig durch den Stromsensor der einen Phase erfasst wird. Daher tritt, wenn der d-Achsen-Stromschätzwert und der q-Achsen-Stromschätzwert durch eine d-q-Transformation auf der Grundlage des gegenwärtig erfassten Stromwerts der einen Phasen und der vorhergehend geschätzten Stromwerte der anderen Phasen berechnet werden, ein Schätzfehler aufgrund der Phasenverzögerung zwischen dem Stromerfassungswert der einen Phase und den Stromschätzwerten der anderen Phasen auf. Der Schätzfehler wird nicht korrigiert und führt zu einem stationären Schätzfehler.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, das auf die vorstehend beschriebene Untersuchung basiert, ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In dem gesamten Ausführungsbeispiel bedeutet der Ausdruck ”Strom” ”elektrischer Strom”. Das heißt, der Ausdruck ”Strom” bedeutet nicht ”gegenwärtig”.
Ein Antriebssystem eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Eine Brennkraftmaschine 1, ein erster Wechselstrom-(AC-)Motor 13A und ein zweiter Wechselstrommotor 13B sind an dem Fahrzeug angebracht. Räder 2 des Fahrzeugs werden durch eine Antriebskraft des zweiten Wechselstrommotors 13B und eine Antriebskraft angetrieben, die auf eine Rotationswelle des zweiten Wechselstrommotors 13B durch Antrieb des ersten Wechselstrommotors 13A gegen einen Ausgang der Maschine 1 übertragen wird. Eine Kurbelwelle der Maschine 1, eine Rotationswelle des ersten Wechselstrommotors 13A und die Rotationswelle des zweiten Wechselstrommotors 13B sind miteinander durch einen mechanischen Leistungsverteilungsmechanismus 3 (beispielsweise einen Planetengetriebemechanismus) gekoppelt. Die Rotationswelle des zweiten Wechselstrommotors 13B ist über ein Differentialreduktionsgetriebe 4 mit einer Achse 5 des Fahrzeugs gekoppelt. Die Wechselstrommotoren 13A und 13B sind mit einer Gleichstrom-(DC-)Leistungsquelle 11 wie einer wiederaufladbaren Batterieeinheit durch eine Motorsteuerungseinrichtung verbunden. Die Motorsteuerungseinrichtung 6 weist einen Umrichter 12 (siehe 2) und eine Motorsteuerungsschaltung 16 (siehe 2) auf. Den Wechselstrommotoren 13A und 13B werden elektrische Leistung aus der Gleichstromleistungsquelle 11 durch die Motorsteuerungseinrichtung 6 zugeführt.
Eine Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 ist durch einen Computer bereitgestellt, der eine Gesamtsteuerung des Fahrzeugs durchführt. Die Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 erfasst Betriebsbedingungen des Fahrzeugs auf der Grundlage von Signalen, die aus Sensoren und Schaltern empfangen werden. Beispielsweise kann die Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 die Betriebsbedingungen auf der Grundlage eines Bremssignals aus einem (nicht gezeigten) Bremssensor, eines Beschleunigungssignals bzw. Fahrpedalsignals aus einem (nicht gezeigten) Fahrpedalsensor und eines Schaltsignals aus einem (nicht gezeigten) Schalt-Schalters erfassen. Die Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 tauscht Steuerungssignale und Datensignale mit einer (nicht gezeigten) Maschinensteuerungseinrichtung, die den Betrieb der Maschine steuert, und einer Motorsteuerungsschaltung 16 (siehe 2) aus, die den Betrieb der Wechselstrommotoren 13A und 13B steuert. Die Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 gibt ein Antriebskraftbefehl entsprechend den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs aus, wodurch Antriebskräfte der Maschine 1 und der Wechselstrommotoren 13A und 13B gesteuert werden.
Nachstehend ist ein Wechselstrommotorsteuerungssystem, das an dem Fahrzeug angebracht ist, unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Es sei bemerkt, dass ein Motorsteuerungssystem zur Steuerung des Wechselstrommotors 13A im Wesentlichen identisch zu einem Motorsteuerungssystem zur Steuerung des Wechselstrommotors 13b ist. Zur Vereinfachung werden daher die Wechselstrommotoren 13A und 13B gemeinsam als ”Wechselstrommotor 13” bezeichnet, und ist ein Motorsteuerungssystem zur Steuerung des Wechselstrommotors 13 nachstehend beschrieben.
Der Umrichter 12 ist mit der Gleichstromleistungsquelle 11 verbunden. Der Umrichter 12 ist ein spannungsgesteuerter Dreiphasen-Umrichter. Der Wechselstrommotor 13 wird durch den Umrichter 12 angetrieben. Ein Verstärkungswandler (d. h. ein Hochsetzsteller) kann zwischen der Gleichstromleistungsquelle 11 und dem Umrichter 12 angeordnet werden.
Der Wechselstrommotor 13 ist ein Permanentmagnet-Dreiphasen-Synchronmotor, der einen in einem Rotor eingebauten Permanentmagneten aufweist. Der Wechselstrommotor 13 weist einen Rotorpositionssensor 14 zur Erfassung einer Rotationsposition des Rotors auf. Der Wechselstrommotor 13 ist mit einem Stromsensor 15 zur Erfassung eines elektrischen Stroms versehen, der durch eine (die nachstehend als die ”Sensorphase” bezeichnet ist) der Phasen des Wechselstrommotors 13 fließt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Sensorphase eine W-Phase und erfasst der Stromsensor 15 den durch die W-Phase des Wechselstrommotors 13 fließenden Strom.
Der Umrichter 12 wandelt eine Gleichspannung in Dreiphasen-Wechselspannungen U, V und W auf der Grundlage von Zweigspannungsbefehlssignalen UU, UL, VU, VL, WU und WL um, die aus der Motorsteuerungsschaltung 16 ausgegeben werden. Das Zweigspannungsbefehlssignal UU wird an einen oberen Schalter des U-Phasen-Zweigs des Umrichters 12 angelegt. Das Zweigspannungsbefehlssignal UL wird an einen unteren Schalter des U-Phasen-Zweigs angelegt. Das Zweigspannungsbefehlssignal VU wird an einen oberen Schalter eines V-Phasen-Zweigs des Umrichters 12 angelegt. Das Zweigspannungsbefehlssignal VL wird an einen unteren Schalter des V-Phasen-Zweigs angelegt. Das Zweigspannungsbefehlssignal WU wird an einen oberen Schalter eines W-Phasen-Zweigs des Umrichters 12 angelegt. Das Zweigspannungsbefehlssignal WL wird an einen unteren Schalter des W-Phasen-Zweigs angelegt.
Die Motorsteuerungsschaltung 16 führt eine Drehmomentsteuerung durch. In der Drehmomentsteuerung justiert die Motorsteuerungsschaltung 16 die an den Wechselstrommotor 13 angelegte Wechselspannung durch Steuerung des oberen Umrichters 12 derart, dass ein Ausgangsdrehmoment des Wechselstrommotors 13 gleich einem Solldrehmoment (d. h. Drehmomentbefehlswert) sein kann. Insbesondere führt in der Drehmomentsteuerung die Motorsteuerungsschaltung 16 eine Stromregelung durch. In der Stromregelung wird eine Speisung des Wechselstrommotors 13 derart geregelt, dass eine Abweichung zwischen einem Strombefehlswert, der von dem Drehmomentbefehlswert abhängt, und einem Stromschätzwert, der von einem Ausgang des Stromsensors 16 abhängt, verringert werden kann. Die Stromregelung ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Wie es in 3 gezeigt ist, berechnet die Motorsteuerungsschaltung 16 einen Strombefehlsvektor (d. h. einen d-Achsen-Strombefehlswert id* und einen q-Achsen-Strombefehlswert iq*), der in einem rotierenden Koordinatensystem (d. h. einen dq-Koordinatensystem) definiert ist, das als ein Rotorkoordinatensystem des Wechselstrommotors 13 eingestellt ist, auf der Grundlage eines Drehmomentbefehlswerts trq* durch Verwendung einer Abbildungstabelle, einer Gleichung oder dergleichen.
Weiterhin berechnet die Motorsteuerungsschaltung 16 einen elektrischen Winkel eθ auf der Grundlage einer Rotorposition mθ des Wechselstrommotors 13, der durch den Rotorpositionssensor 14 erfasst wird. Weiterhin berechnet ein Stromschätzabschnitt 17 der Motorsteuerungsschaltung 16 einen geschätzten Stromvektor (d. h. einen d-Achsen-Stromschätzwert id.est und einen q-Achsen-Stromschätzwert iq.est), die in dem rotierenden Koordinatensystem definiert sind, auf der Grundlage des elektrischen Winkels eθ und eines Stromerfassungswerts iw.sns, der durch den Stromsensor 15 erfasst wird. Der Stromerfassungswert gibt den durch die Sensorphase (d. h. W-Phase) des Wechselstrommotors 13 fließenden Strom an.
Dann wird ein d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd beispielsweise durch eine Proportional-Integral-(PI-)Steuerung berechnet, so dass eine Abweichung Δid zwischen dem d-Achsen-Strombefehlswert id* und dem d-Achsen-Stromschätzwert id.est verringert werden kann. Weiterhin wird ein q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq beispielsweise durch eine PI-Steuerung berechnet, so dass eine Abweichung Δiq zwischen dem q-Achsen-Strombefehlswert iq* und dem q-Achsen-Stromschätzwert iq.est verringert werden kann. Auf diese Weise wird ein Befehlsspannungsvektor (d. h. der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd und der q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq) berechnet.
Dann werden Dreiphasen-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw auf der Grundlage des Befehlsspannungsvektors (d. h. des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq) sowie des elektrischen Winkels eθ berechnet. Dann werden die Dreiphasen-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw beispielsweise durch eine Sinus-PWM-Steuerung oder eine Rechteckwellensteuerung in die Zweigspannungsbefehlssignale UU, UL, VU, VL, WU und WL umgewandelt. Dann werden die Zweigspannungsbefehlssignale UU, UL, VU, VL, WU und WL zu dem Umrichter 12 ausgegeben. Auf diese Weise führt die Motorsteuerungsschaltung 16 die Stromregelung derart durch, dass die Speisung des Wechselstrommotors 13 derart geregelt werden kann, dass die Abweichungen zwischen den Strombefehlswerten id* und iq*, die von dem Drehmomentbefehlswert abhängen, und den Stromschätzwerten id.est und iq.est, die von dem Ausgang des Stromsensors 15 abhängen, jeweils reduziert werden können.
7 zeigt ein System gemäß einem Vergleichsbeispiel, das von den Erfindern untersucht wurde. Das System führt wiederholt einen Stromschätzprozess zu einem vorbestimmten Zeitintervall durch, um Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) zu schätzen. In dem Stromschätzprozess werden der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq.est auf der Grundlage des Stromerfassungswerts iw.sns, der durch den Stromsensor 15 erfasst wird, der Sensorphase (d. h. der W-Phase) und der vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) berechnet. Dann werden der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq.est durch eine TPF-Verarbeitung geglättet, und werden die Stromschätzwerte iu.est und iv.est auf der Grundlage der geglätteten Werte berechnet. Die TPF-Verarbeitung ist ein Prozess unter Verwendung eines Tiefpassfilters. Beispiele der TPF-Verarbeitung können einen Durchschnittsbildungsprozess und einen Verzögerungsprozess erster Ordnung aufweisen. In diesem System sind, obwohl der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq.est anhand des Stromerfassungswerts iw.sns und der vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est berechnet werden, die vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est in der Phase hinter dem Stromerfassungswert iw.sns verzögert.
Daher wird, wie es in 8A und 8B gezeigt ist, der Einfluss der Phasenverzögerung der vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est in Bezug auf den Stromerfassungswert iv.sns größer, wenn die Stromfrequenz (d. h. die Motordrehzahl) höher wird. Dementsprechend wird ein stationärer Fehler (d. h. ein Schätzfehler) zwischen jeweils dem d-Achsen-Stromschätzwert id.est und dem q-Achsen-Stromschätzwert iq.est und einem entsprechenden tatsächlichen Wert größer, so dass die Stromschätzgenauigkeit sich verringert.
Auf der Grundlage der vorstehend beschriebenen Untersuchungsergebnisse werden gemäß dem Ausführungsbeispiel, wie es in 4 gezeigt ist, eine dq-Transformation und eine invertierte dq-Transformation wiederholt in einem vorbestimmten Berechnungszyklus T durchgeführt. In der dq-Transformation werden der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsenstromschätzwert iq.est auf der Grundlage des durch den Stromsensor 15 erfassten Stromerfassungswerts iw.sns der Sensorphase (d. h. der W-Phase) und der vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) berechnet. In der inversen dq-Transformation werden die Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) auf der Grundlage eines geglätteten d-Achsen-Stromschätzwerts id.lpf und eines geglätteten q-Achsen-Stromschätzwerts iq-lpf berechnet, in die der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq.est jeweils durch die TPF-Verarbeitung (beispielsweise Durchschnittsbildungsprozess oder Verzögerungsprozess erste Ordnung) geglättet werden. Insbesondere werden in der inversen dq-Transformation die Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase), die zu erhalten sind, wenn der Winkel um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben wird, in den nachfolgenden Wegen berechnet.
Zunächst wird ein elektrischer Winkelversatz Δeθ für eine Periode des Berechnungszyklus T auf der Grundlage der Drehzahl Nmg des Wechselstrommotors 13 und des Berechnungszyklus T berechnet. Danach wird ein vorhergesagter elektrischer Winkel eθ.est durch Addieren des elektrischen Winkelversatzes Δeθ zu dem gegenwärtigen elektrischen Winkel eθ berechnet. Das heißt, der vorhergesagte elektrischen Winkel eθ.est wird in Bezug auf dem gegenwärtigen elektrischen Winkle eθ um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben. Dann wird die inverse dq-Transformation durch Verwendung des vorhergesagten elektrischen Winkels eθ.est durchgeführt. Auf diese Weise werden die Stromschätzwerte iu.est und iv-est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) berechnet, die zu erhalten sind, wenn der Winkel um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben ist. Alternativ können in der inversen dq-Transformation die Stromschätzwerte iu.est, iv.est und iw.est aller Phasen (d. h. der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase) berechnet werden.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, können gemäß dem Ausführungsbeispiel die Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) die zu dem nächsten Berechnungszeitpunkt zu erhalten sind (d. h. zu der Zeit, wenn der Winkel um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben ist) zu dem gegenwärtigen Berechnungszeitpunkt berechnet (d. h. vorhergesagt) werden. Dementsprechend können bei dem nächsten Berechnungszeitpunkt der durch den Stromsensor 15 erfasste Stromerfassungswert iw.sns der Sensorphase in Phase mit den vorhergehenden Stromschätzwerten iu.est und iv.est der anderen Phasen sein. Somit wird die Phasenverzögerung der vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est in Bezug auf den Stromerfassungswert iw.sns beseitigt, so dass der Schätzfehler aufgrund der Phasenverzögerung vermieden werden kann. Daher kann die Genauigkeit des d-Achsen-Stromschätzwerts id.est, des q-Achsen-Stromschätzwerts iq.est und der Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (oder der Stromschätzwerte iu.est, iv.est und iw.est aller Phasen) erhöht werden.
Die vorstehend beschriebene Stromschätzung wird durch die Motorsteuerungsschaltung 16 entsprechend einer in 5 gezeigten Stromschätzroutine durchgeführt. Diese Stromschätzroutine ist nachstehend beschrieben.
Wenn die Motorsteuerungsschaltung 16 eingeschaltet ist, führt die Motorsteuerungsschaltung 16 wiederholt die Stromschätzroutine in einem vorbestimmten Berechnungszyklus T aus. Die Stromschätzroutine startet bei S101, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 den durch den Stromsensor 15 erfassten Stromerfassungswert iw.sns der Sensorphase (d. h. der W-Phase) liest.
Dann geht die Stromschätzroutine zu S102 über, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 die vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) liest.
Es sei bemerkt, dass der Umrichter 12 unmittelbar nach Einschalten der Motorsteuerungsschaltung 16 AUS verbleibt. Daher werden, wenn die Stromschätzroutine zum ersten Mal nach Einschalten der Motorsteuerungsschaltung 16 durchgeführt wird, vorbestimmte Anfangswerte als die vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est verwendet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind die Anfangswerte der vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est jeweils Null.
Dann geht die Stromschätzroutine zu S103 über, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 den elektrischen Winkel eθ liest, der auf der Grundlage der durch den Rotorpositionssensor 14 erfassten Rotorrotationsposition mθ berechnet wird.
Dann geht die Stromschätzroutine zu S104 über, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 den d-Achsen-Stromschätzwert id.est und den q-Achsen-Stromschätzwert iq.est durch eine dq-Transformation auf der Grundlage des Stromerfassungswerts iw.sns und der vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est berechnet. In der dq-Transformation werden der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsenstromschätzwert iq.est durch Verwendung der nachfolgenden Gleichung (1) berechnet:
Alternativ kann in S104 die Motorsteuerungsschaltung 16 den d-Achsen-Stromschätzwert id.est und den q-Achsen-Stromschätzwert iq.est durch eine dq-Transformation auf der Grundlage des Stromerfassungswerts iw.sns der Sensorphase (d. h. der W-Phase) und eines der vorhergehenden Stromschätzwerte der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) berechnen. Wenn beispielsweise der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq-est auf der Grundlage des Stromerfassungswerts iw.sns der Sensorphase (d. h. der W-Phase) und des vorhergehenden Stromschätzwerts iu.est der U-Phase berechnet werden, wird die nachfolgende Gleichung (2) in der dq-Transformation verwendet:
Dann geht die Stromschätzroutine zu S105 über, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 den gegenwärtigen d-Achsen-Stromschätzwert id.est und den gegenwärtigen q-Achsen-Stromschätzwert iq.est ausgibt. Bespielsweise können der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq.est, die in S105 ausgegeben werden, in der Stromregelung verwendet werden.
Dann geht die Stromschätzroutine zu S106 über, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 den TPF-Prozess durchführt, so dass der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq.est jeweils in einen geglätteten d-Achsen-Stromschätzwert id.lpf und einen geglätteten q-Achsen-Stromschätzwert iq.lpf geglättet werden können.
Dann geht die Stromschätzroutine zu S107 über, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 einen elektrischen Winkelversatz Δeθ für eine Periode des Berechnungszyklus T auf der Grundlage einer Drehzahl Nmg des Wechselstrommotors 13 und des Berechnungszyklus T durch Verwendung der Gleichung: Δeθ = Nmg × (n/60) × 360 A × T berechnet, wobei ”n” die Anzahl der Polpaare des Wechselstrommotors 13 wiedergibt. Die Drehzahl Nmg wird anhand des Ausgangs des Rotorpositionssensors 14 berechnet.
Dann geht die Stromschätzroutine zu S108 über, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 einen vorhergesagten elektrischen Winkel eθ.est durch Addieren elektrischen Winkelversatzes Δeθ zu dem gegenwärtigen elektrischen Winkel eθ berechnet. Das heißt, der vorhergesagte elektrische Winkel eθ.est wird in Bezug auf den gegenwärtigen elektrischen Winkel eθ um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben und ist wie nachstehend gegeben: eθ + Δeθ.
Dann geht die Stromschätzroutine zu S109 über, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 die Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) durch ein inverse dq-Transformation auf der Grundlage des geglätteten d-Achsen-Stromschätzwerts id.lpf und des geglätteten q-Achsen-Stromschätzwerts iq.lpf berechnet. In der inversen dq-Transformation wird der vorhergesagte elektrische Winkel eθ.est verwendet, wie es in der nachfolgenden Gleichung (3) gezeigt ist, um die Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) zu berechnen, die zu erhalten sind, wenn (beispielsweise bei dem nächsten Berechnungszeitpunkt) der Winkel um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben ist.
Alternativ kann die Motorsteuerungsschaltung 16 in S109 die Stromschätzwerte iu.est, iv.est und iw.est aller Phasen (d. h. der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase) durch Verwendung der nachfolgenden Gleichung (4) berechnen:
Dann geht die Stromschätzroutine zu S110 über, in dem die Motorsteuerungsschaltung 16 die Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (oder die Stromschätzwerte iu.est, iv.est und iw.est aller Phasen) in einem Puffer (Datenspeicherbereich) speichert. Nach S110 wird die Stromschätzroutine beendet. Die in dem Puffer gespeicherten Stromschätzwerte werden als die vorhergehenden Stromschätzwerte verwendet, wenn die Stromschätzroutine beim nächsten Mal ausgeführt wird (d. h. wenn die Stromschätzung beim nächsten Mal durchgeführt wird).
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, werden gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung die dq-Transformation und die inverse dq-Transformation wiederholt in einem vorbestimmten Berechnungszyklus T durchgeführt. In der dq-Transformation werden der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq.est auf der Grundlage des durch den Stromsensor 15 erfassten Stromerfassungswerts iw.sns der Sensorphase (d. h. der W-Phase) und der vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase) berechnet. In der inversen dq-Transformation werden die Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase), die zu erhalten sind, wenn der Winkel um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben wird, auf der Grundlage des geglätteten d-Achsen-Stromschätzwerts id.lpf und des geglätteten q-Achsen-Stromschätzwerts iq-lpf berechnet, in die der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq-est jeweils durch den TPF-Prozess geglättet werden.
In einem derartigen Ansatz können die Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und V-Phase), die bei dem nächsten Berechnungszeitpunkt (d. h. zu der Zeit, wenn der Winkel um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben ist) zu erhalten sind, zu dem gegenwärtigen Berechnungszeitpunkt berechnet (d. h. vorhergesagt) werden. Dementsprechend kann zu dem nächsten Berechnungszeitpunkt der durch den Stromsensor 15 erfasste Stromerfassungswert iw.sns der Sensorphase in Phase mit dem vorhergehenden Stromschätzwerten iu.est und iv.est der anderen Phasen sein. Somit ist die Phasenverzögerung der vorhergehenden Stromschätzwerte iu.est und iv-est in Bezug auf den Stromerfassungswert iw.sns beseitigt, so dass der Schätzfehler aufgrund der Phasenverzögerung vermieden werden kann.
Daher wird, wie es in 6A und 6B gezeigt ist, selbst wenn die Stromfrequenz (d. h. die Motordrehzahl) hoch wird, der stationäre Fehler (d. h. der Schätzfehler) des d-Achsen-Stromschätzwerts id.est und der q-Achsen-Stromschätzwerts iq.est in Bezug auf den entsprechenden tatsächlichen Wert klein gehalten, so dass die Genauigkeit des d-Achsen-Stromschätzwerts id.est, des q-Achsen-Stromschätzwerts iq.est und der Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (oder der Stromschätzwerte iu.est, iv.est und iw.est alle Phasen) erhöht werden kann. Auf diese Weise kann die Stromschätzgenauigkeit des Wechselstrommotors 13 verbessert werden, während die Forderung nach einer Reduktion in der Größe und der Kosten des Umrichters erfüllt wird, indem ein (einziger) Stromsensor 15 in einem (einzigen) Wechselstrommotor 13 verwendet wird.
Weiterhin wird gemäß dem Ausführungsbeispiel die Speisung des Wechselstrommotors 13 auf der Grundlage des d-Achsen-Stromschätzwerts id.est und des q-Achsen-Stromschätzwerts iq.est geregelt, die mit einer erhöhten Genauigkeit berechnet werden. In einem derartigen Ansatz wird eine Reduktion der Genauigkeit des Ausgangsdrehmoments des Wechselstrommotors 13 verhindert, so dass die Stromregelung stabilisiert werden kann.
Weiterhin wird gemäß dem Ausführungsbeispiel die Speisung des Wechselstrommotors 13 auf der Grundlage des d-Achsen-Stromschätzwerts id.est und des q-Achsen-Stromschätzwerts iq.est geregelt, die direkt geschätzt werden. In einem derartigen Ansatz kann eine elektrische Variation zweiter Ordnung in dem Ausgangsdrehmoment aufgrund einer Differenz in der Verstärkung zwischen mehreren Stromsensoren im Prinzip perfekt verhindert werden. Insbesondere wird die elektrische Variation zweiter Ordnung durch die Tatsache verursacht, dass die d-Achsen- und q-Achsenstromwerte bei einer elektrischen Sekundärfrequenz vibrieren.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel, selbst wenn ein Stromsensor 15 in einem Wechselstrommotor 13 verwendet wird, die Verringerung in der Genauigkeit der Stromschätzung verringert, so dass die Drehmomentvariation (beispielsweise eine elektrische Variation erster Ordnung aufgrund einer Gleichstromkomponente des Dreiphasenstroms) verringert werden kann. Somit wird eine Vibration eines Geräts, bei dem ein Wechselstromsteuerungssystem angewendet wird, das einen Stromsensor in einem Wechselstrommotor verwendet, verringert. Somit kann das Ausführungsbeispiel effektiv insbesondere bei einem Motor angewendet werden, der an einem Fahrzeug angebracht ist, um eine komfortable Fahrt und hohes Antriebsleistungsvermögen des Fahrzeugs bereitzustellen.
Weiterhin wird gemäß dem Ausführungsbeispiel in der inversen dq-Transformation der vorhergesagte elektrische Winkel eθ.est, der in Bezug auf den gegenwärtigen elektrischen Winkel eθ um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben ist, zur Berechnung der Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen verwendet, die zu erhalten sind, wenn der Winkel um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben ist. In einem derartigen Ansatz können die Stromschätzwerte iu.est und iv.est der anderen Phasen (d. h. der U-Phase und der V-Phase), die bei dem nächsten Berechnungszeitpunkt zu erhalten sind (d. h. zu der Zeit, wenn der Winkel um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben ist) genau durch ein einfaches Verfahren berechnet werden.
Weiterhin wird gemäß dem Ausführungsbeispiel der elektrische Winkelversatz Δeθ für eine Periode des Berechnungszyklus T auf der Grundlage der Drehzahl Nmg des Motors 13 und des Berechnungszyklus T berechnet, und wird der vorhergesagte elektrische Winkel eθ.est durch Addieren des elektrischen Winkelversatzes Δeθ zu dem gegenwärtigen elektrischen Winkel eθ berechnet. In einem derartigen Ansatz kann der vorhergesagte elektrische Winkel eθ.est, der in Bezug auf den gegenwärtigen elektrischen Winkel eθ um eine Periode des Berechnungszyklus T vorgeschoben ist, genau berechnet werden.
(Modifikationen)
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiel davon beschrieben worden ist, sei bemerkt, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und Konstruktionen begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und Äquivalente Anordnungen abdecken. Zusätzlich sind trotz der verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen andere Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr, weniger oder lediglich einem einzelnen Element ebenfalls innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der elektrische Winkelversatz Δeθ unter Verwendung der Drehzahl Nmg berechnet, die direkt anhand des Ausgangs des Rotorpositionssensors 14 berechnet wird. Alternativ dazu kann die Drehzahl Nmg anhand eines Durchschnitts der Ausgänge des Positionssensors 14 für einige Perioden berechnet werden.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der elektrische Winkelversatz Δeθ anhand der Drehzahl Nmg und des Berechnungszyklus T berechnet. Alternativ dazu kann der elektrische Winkelversatz Δeθ durch Subtrahieren eines vorhergehenden elektrischen Winkels eθ0 von dem gegenwärtigen elektrischen Winkel eθ wie folgt berechnet werden: Δeθ = eθ – eθ0.
Weiterhin kann der elektrische Winkelversatz Δeθ ein Durchschnitt für einige Perioden sein, um den Einfluss eines Erfassungsfehlers des elektrischen Winkelversatzes Δeθ zu verringern (d. h., um den Einfluss eines Erfassungsfehlers der durch den Rotorpositionssensor 14 erfassten Rotorrotationsposition mθ zu verringern).
Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Stromregelung des Wechselstrommotors auf der Grundlage des d-Achsen-Stromschätzwerts id.est und des q-Achsen-Stromschätzwerts iq.est durchgeführt, um Genauigkeit und Ansprechen der Stromregelung zu erhöhen. Alternativ dazu kann die Stromregelung auf der Grundlage des geglätteten d-Achsen-Stromschätzwerts id.lpf und des geglätteten q-Achsen-Stromschätzwerts iq-lpf durchgeführt werden, in die der d-Achsen-Stromschätzwert id.est und der q-Achsen-Stromschätzwert iq.est jeweils durch den TPF-Prozess geglättet worden sind.
In einem derartigen Ansatz wird die Empfindlichkeit der Stromregelung gegenüber einer Motorstromstörung und Rauschen auf den Stromerfassungswert verringert, so dass der Betrieb des Wechselstrommotors 13 stabilisiert werden kann.
Es kann entsprechend den Betriebszuständen des Wechselstrommotors 13 ausgewählt werden, ob die Stromregelung auf der Grundlage der geglätteten Stromschätzwerte durchgeführt wird oder nicht. Beispielsweise ist es in einer unbeständigen Bedingung, in der der Drehmomentbefehlswert sich scharf ändern wird, vorzuziehen, dass die Stromregelung des Wechselstrommotors 13 auf der Grundlage des d-Achsen-Stromschätzwerts id.est und des q-Achsen-Stromschätzwerts iq.est durchgeführt wird. Im Gegensatz dazu ist es in einer stabilen Bedingung, in der der Drehmomentbefehlswert unverändert bleiben wird, vorzuziehen, dass die Stromregelung des Wechselstrommotors 13 auf der Grundlage des geglätteten d-Achsen-Stromschätzwerts id.lpf und des geglätteten q-Achsen-Stromschätzwerts iq.lpf durchgeführt wird.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Sensorphase die W-Phase. Alternativ dazu kann die Sensorphase die U-Phase oder die V-Phase sein.
Die vorliegende Offenbarung kann ebenfalls auf ein Antriebssystem eines Elektrofahrzeugs angewandet werden, wie es in 9 gezeigt ist. Insbesondere werden in dem Antriebssystem des Elektrofahrzeugs gemäß 9 die Räder 2 des Elektrofahrzeugs durch Antriebskraft eines Wechselstrommotors 13 angetrieben. Der Wechselstrommotor 13 ist durch die Motorsteuerungseinrichtung 6 mit der Gleichstromleistungsquelle 11 wie einer wiederaufladbaren Batterieeinheit verbunden. Die Motorsteuerungseinrichtung 6 weist den Umrichter 12 (siehe 2) und die Motorsteuerungsschaltung 16 (siehe 2) auf. Dem Wechselstrommotor 13 wird elektrische Leistung aus der Gleichstromleistungsquelle 11 durch die Motorsteuerungseinrichtung 6 zugeführt.
Die Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 ist durch einen Computer bereitgestellt, der eine Gesamtsteuerung des Elektrofahrzeugs durchführt. Die Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 erfasst Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs auf der Grundlage von Signalen, die aus Sensoren und Schaltern empfangen werden. Beispielsweise kann die Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 die Betriebsbedingungen auf der Grundlage des Bremssignals aus dem (nicht gezeigten) Bremssensor, dem Beschleunigungssignal bzw. Fahrpedalsignal aus dem (nicht gezeigten) Fahrpedalsensor und dem Schaltsignal aus dem (nicht gezeigten) Schalt-Schalter erfassen. Die Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 tauscht Steuerungssignale und Datensignale mit der Motorsteuerungsschaltung 16 (siehe 2) aus, die den Betrieb des Wechselstrommotors 13 steuert. Die Antriebskraftberechnungseinrichtung 7 gibt einen Antriebskraftbefehl entsprechend den Betriebsbedingungen des Elektrofahrzeugs aus, wodurch die Antriebskraft des Wechselstrommotors 13 gesteuert wird.
Selbst wenn die vorliegenden Offenbarung auf das Antriebssystem des Elektrofahrzeugs wie vorstehend beschrieben angewandet wird, kann die Stromschätzgenauigkeit des Wechselstrommotors 13 verbessert werden, während die Anforderung nach einer Verringerung in Größe und Kosten durch Verwendung lediglich eines Stromsensors 15 in einem Wechselstrommotor 13 erfüllt wird.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Offenbarung auf ein System mit einem Satz eines Umrichters und eines Wechselstrommotors angewandt. Alternativ dazu kann die vorliegende Offenbarung auf ein System angewandt werden, das mehrere Sätze eines Umrichters und eines Wechselstrommotors aufweist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die vorliegende Offenbarung auf ein Hybridfahrzeug mit einer Struktur gemäß 1 und dem Elektrofahrzeug mit einer Struktur gemäß 9 angewandet. Alternativ dazu kann die vorliegende Offenbarung auf ein Elektrofahrzeug und ein Hybridfahrzeug angewandt werden, die andere Struktur aufweisen. Alternativ dazu kann die vorliegende Offenbarung auf ein Steuerungsgerät zur Steuerung eines Wechselstrommotors angewandt werden, das in einem anderen Gerät als einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug verwendet wird.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist ein Steuerungsgerät für einen Dreiphasen-Wechselstrommotors einen Stromsensor (15) und einen Stromschätzabschnitt (17) auf. Der Stromsensor erfasst Strom, der durch eine Phase des Motors fließt. Der Stromschätzabschnitt wiederholt eine dq-Transformation und eine inverse dq-Transformation in einem vorbestimmten Zyklus. In der dq-Transformation werden ein d-Achsen-Stromschätzwert und ein q-Achsen-Stromschätzwert in einem rotierenden Koordinatensystem des Wechselstrommotors auf der Grundlage des erfassten Stroms und eines vorhergehenden Stromschätzwerts einer anderen Phase des Wechselstrommotors berechnet. In der inversen dq-Transformation wird ein gegenwärtiger Stromschätzwert der anderen Phase, der zu einer Zeit einer Winkelvorschiebung um eine Periode des Zyklus zu erhalten ist, auf der Grundlage geglätteter Werte des d-Achsen-Stromsschätzwerts und des geglätteten q-Achsen-Stromschätzwerts berechnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2001-145398 A [0004, 0005, 0018]

Claims

Steuerungsgerät zur Steuerung eines Dreiphasen-Wechselstrommotors, wobei das Steuerungsgerät aufweist: einen Stromsensor (15), der konfiguriert ist, elektrischen Strom zu erfassen, der durch eine Phase des Wechselstrommotors fließt, wobei die eine Phase als eine Sensorphase definiert ist, und einen Stromschätzabschnitt (17), der konfiguriert ist, wiederholt sowohl eine dq-Transformation als auch eine inverse dq-Transformation zu einem vorbestimmten Berechnungszyklus durchzuführen, wobei in der dq-Transformation ein d-Achsen-Stromschätzwert und ein q-Achsen-Stromschätzwert in einem rotierenden Koordinatensystem des Wechselstrommotors auf der Grundlage des durch den Stromsensor erfassten Stroms und eines vorhergehenden Stromschätzwerts einer anderen Phase des Wechselstrommotors berechnet werden, und in der inversen dq-Transformation ein gegenwärtiger Stromschätzwert der anderen Phase, der zu einer Zeit einer Winkelvorschiebung um eine Periode des Berechnungszyklus zu erhalten ist, auf der Grundlage eines geglätteten d-Achsen-Stromsschätzwerts und eines geglätteten q-Achsen-Stromschätzwerts berechnet wird, in die der d-Achsen-Stromschätzwert und der q-Achsen-Stromschätzwert jeweils geglättet werden.
Steuerungsgerät nach Anspruch 1, wobei der Stromschätzabschnitt die inverse dq-Transformation durch Verwendung eines vorhergesagten elektrischen Winkels durchführt, und der vorhergesagte elektrische Winkel in Bezug auf einen gegenwärtigen elektrischen Winkel um eine Periode des Berechnungszyklus vorgeschoben ist.
Steuerungsgerät nach Anspruch 2, wobei der Stromschätzabschnitt einen elektrischen Winkelversatz für eine Periode des Berechnungszyklus auf der Grundlage des Berechnungszyklus und einer Drehzahl des Wechselstrommotors berechnet, und der Stromschätzabschnitt den vorhergesagten elektrischen Winkel durch Addieren des elektrischen Winkelversatzes zu dem gegenwärtigen elektrischen Winkel berechnet.
Steuerungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 weiterhin mit einem Steuerungsabschnitt (6), der konfiguriert ist, die Speisung des Wechselstrommotors auf der Grundlage des d-Achsen-Stromschätzwerts und des q-Achsen-Stromschätzwerts zu steuern.