DE102016204711A1

DE102016204711A1 - Steuerung und motorgetriebener Kompressor in Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016204711A1
Application number: DE102016204711.6A
Authority: DE
Inventors: Kazuki Najima
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2016-09-29
Also published as: US20160285396A1; KR20160115753A; KR101739687B1; US9707825B2; JP6358144B2; JP2016185040A

Abstract

Eine Steuerung steuert einen Wechselrichter, der einen Fahrzeug-Dreiphasen-Motor antreibt. Die Steuerung beinhaltet eine Spannungsanlegeeinheit, eine Stromermittlungseinheit, eine Addiereinheit, eine Additionsumwandlungseinheit und eine Ableitungseinheit. Die Stromermittlungseinheit ermittelt einen positiven Strom und einen negativen Strom, der durch jede der drei Phasen fließt. Die Addiereinheit addiert den positiven Strom und den negativen Strom, die zu jeder Phase fließen. Die Additionsumwandlungseinheit führt eine Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlung an den drei Additionswerten durch. Die Ableitungseinheit leitet eine Magnetpolposition des Rotors ab, wenn der Rotor gestoppt ist, basierend auf dem Umwandlungsergebnis der Additionsumwandlungseinheit.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen motorgetriebenen Kompressor in einem Fahrzeug und eine Steuerung, die konfiguriert ist, einen Wechselrichter, der einen Fahrzeug-Dreiphasen-(Elektro-)Motor antreibt, zu steuern.
Ein vorbekannter Wechselrichter treibt beispielsweise einen in einem motorgetriebenen Kompressor im Fahrzeug beinhalteten Fahrzeug-Dreiphasen-Motor an (siehe beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2007-318824 ). Wenn ein solcher Fahrzeug-Drei-Phasenmotor aktiviert wird, kann es sein, dass die Magnetpolposition des Rotors ermittelt werden muss, wenn der Rotor angehalten ist.
In einem Beispiel einer Konfiguration zum Ermitteln der Magnetpolposition des gestoppten Rotors kann ein Positionssensor im Motor gesetzt sein. Jedoch erhöht die Verwendung des Positionssensors die Anzahl von Komponenten. Zusätzlich kann der Ort, an welchem der Fahrzeug-Dreiphasen-Motor installiert ist, der Anordnung des Positionssensors Beschränkungen auferlegen. In dieser Hinsicht, wie beispielsweise im japanischen Patent Nr. 4680280 beschrieben, kann die Magnetsättigung der Spulen in dem Fahrzeug-Dreiphasen-Motor verwendet werden, um einen Bereich abzuschätzen, der die Magnetpolposition des gestoppten Rotors beinhaltet.
Um den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor genau zu steuern, kann es notwendig sein, statt des Magnetpolpositionsbereichs des gestoppten Rotors einen spezifischen numerischen Wert (Winkel) der Magnetpolposition des gestoppten Rotors zu ermitteln. Somit gibt es Raum zur Verbesserung bei einer Konfiguration zum Ermitteln der Magnetpolposition des gestoppten Rotors.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Steuerung, die einen Wechselrichter zum Antreiben eines Fahrzeug-Dreiphasen-Motors steuert und die Magnetpolposition eines gestoppten Rotors genau ermittelt, und einen motorgetriebenen Kompressor in einem Fahrzeug, der die Steuerung beinhaltet, bereitzustellen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt ein erster Aspekt der Erfindung eine Steuerung bereit, die konfiguriert ist, einen Wechselrichter zu steuern, der einen Fahrzeug-Drei-Phasenmotor antreibt. Der Fahrzeug-Dreiphasen-Motor beinhaltet eine u-Phasenspule, eine v-Phasenspule, eine w-Phasenspule und einen, einen Permanentmagneten inkorporierenden Rotor. Die Steuerung beinhaltet eine Spannungsanlegeeinheit, eine Stromermittlungseinheit, eine Addiereinheit, eine Additionsumwandlungseinheit und eine Ableitungseinheit. Die Spannungsanlegeeinheit ist konfiguriert, eine Spannung mit einer vorbestimmten Impulsbreite an jede der Phasenspulen in einer positiven Richtung und einer negativen Richtung anzulegen. Die Stromermittlungseinheit ist konfiguriert, einen u-Phasenstrom in der positiven Richtung, einen u-Phasenstrom in der negativen Richtung, einen v-Phasenstrom in der positiven Richtung, einen v-Phasenstrom in der negativen Richtung, einen w-Phasenstrom in der positiven Richtung und einen w-Phasenstrom in der negativen Richtung zu ermitteln, die fließen, wenn die Spannungsanlegeeinheit eine Spannung anlegt. Die Addiereinheit ist konfiguriert, einen u-Phasen-Additionswert durch Addieren des u-Phasenstroms in der positiven Richtung mit dem u-Phasenstrom in der negativen Richtung, einen v-Phasen-Additionswert durch Addieren des v-Phasenstroms in der positiven Richtung und des v-Phasenstroms in der negativen Richtung, und einen w-Phasen-Additionswert durch Addieren des w-Phasenstroms in der positiven Richtung und des w-Phasenstroms in der negativen Richtung zu berechnen. Die Additionsumwandlungseinheit ist konfiguriert, eine Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlung an den drei Additionswerten durchzuführen, welche die Rechenergebnisse der Addiereinheit sind. Die Ableitungseinheit ist konfiguriert, eine Magnetpolposition des Rotors abzuleiten, wenn der Rotor angehalten ist, basierend auf dem Umwandlungsergebnis der Additionsumwandlungseinheit.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt ein zweiter Aspekt der Erfindung einen Drei-Phasen-Kompressor zur Verfügung, der einen Fahrzeug-Dreiphasen-Motor beinhaltet, der eine u-Phasenspule, eine v-Phasenspule, eine w-Phasenspule und einen, einen Permanentmagnet inkorporierenden Rotor aufweist, einen Kompressionsteil, welcher durch den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor angetrieben wird und ein Fluid komprimiert, einen Wechselrichter, der den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor antreibt und die Steuerung des ersten Aspekts.
Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bei Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die beispielhaft die Prinzipien der Erfindung illustrieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung, zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen, kann am besten durch Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung der vorliegend bevorzugten Ausführungsformen zusammen mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen:
1 ein schematisches Diagramm ist, das eine Steuerung zeigt, einen fahrzeugmotorangetriebenen Kompressor und eine Fahrzeug-Klimaanlage;
2 ein Schaltungsdiagramm ist, das die elektrische Konfiguration eines Wechselrichters und der Steuerung zeigt;
3 ein Graph ist, der die Induktanz-Charakteristika einer u-Phasenspule zeigt, wenn Strom in einer positiven Richtung fließt;
4 ein Graph ist, der die Induktanz-Charakteristika der u-Phasenspule zeigt, wenn Strom in einer negativen Richtung fließt;
5 ein Graph ist, der Phasenströme zeigt, wenn eine Impulsspannung angelegt wird;
6 ein Flussdiagramm ist, das einen Anfangspositions-Ermittlungsprozess zeigt;
7 eine Tabelle ist, die sechs Muster zeigt;
8A bis 8F Zeitdiagramme sind, die den Zustand von sechs Stromschaltelementen zeigen;
8G bis 8I Zeitdiagramme sind, die zeitliche Änderungen von Drei-Phasenströmen zeigen;
9 ein Flussdiagramm ist, das einen Anfangspositions-Ableitungsprozess zeigt;
10 ein Graph ist, der Additionswerte zeigt;
11 ein Graph ist, der das Rechenergebnis eines ersten Anfangswinkels zeigt;
12 ein Graph ist, der Fehler des ersten Anfangswinkels zeigt;
13 ein Graph ist, der Subtraktionswerte zeigt;
14 ein Graph ist, der das Rechenergebnis des ersten Anfangswinkels und eines zweiten Anfangswinkels zeigt; und
15 ein Graph ist, der Fehler einer Anfangsposition zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform einer Steuerung und eines motorgetriebenen Kompressors im Fahrzeug, der die Steuerung enthält, wird nunmehr beschrieben. Der motorgetriebene Kompressor im Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beispielsweise auf eine Fahrzeug-Klimaanlage angewendet. Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform das durch den motorgetriebenen Kompressor im Fahrzeug komprimierte Fluid ein Kühlmittel.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet eine Fahrzeug-Klimaanlage 100 einen motorgetriebenen Fahrzeugkompressor 10, einen externen Kühlmittelkreislauf 101, der dem motorgetriebenen Fahrzeugkompressor 10 Kühlmittel zuführt. Der externe Kühlmittelkreislauf 101 beinhaltet beispielsweise einen Wärmetauscher und ein Expansionsventil. Der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 komprimiert Kühlmittel und der externe Kühlmittelkreislauf 101 führt Wärmeaustausch des Kühlmittels durch und expandiert das Kühlmittel. Dies gestattet der Fahrzeug-Klimaanlage 100, den Fahrgastinnenraum zu kühlen oder zu wärmen.
Die Fahrzeug-Klimaanlage 100 beinhaltet eine Klimaanlagen-ECU 102, welche die gesamte Fahrzeug-Klimaanlage 100 steuert. Die Klimaanlagen-ECU 102 ist konfiguriert, Parameter wie etwa die Temperatur des Fahrzeuginnenraums und eine Zieltemperatur zu ermitteln. Basierend auf den Parametern, gibt die Klimaanlagen-ECU 102 verschiedene Befehle, wie etwa einen EIN/AUS-Befehl an den motorgetriebenen Fahrzeugkompressor 10 aus.
Der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 beinhaltet ein Gehäuse 11, einen Kompressionsteil 12 und einen Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13, der als ein Elektromotor dient. Das Gehäuse 11 weist einen Einlass 11a, in selchen Kühlmittel aus dem externen Kühlmittelkreislauf 101 gezogen wird. Der Kompressionsteil 12 und der Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13 sind im Gehäuse 11 untergebracht.
Das Gehäuse ist im Wesentlichen insgesamt zylindrisch. Das Gehäuse 11 weist einen Auslass 11b auf, durch welchen Kühlmittel abgegeben wird.
Der Kompressionsteil 12 komprimiert Kühlmittel, das durch den Einlass 11a in das Gehäuse 11 gesaugt worden ist und gibt das komprimierte Kühlmittel über den Auslass 11b ab. Die spezifische Struktur des Kompressionsteils 12 kann jeglicher Typ sein, wie etwa ein Walzentyp, ein Kolbentyp oder ein Flügeltyp.
Der Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13 treibt den Kompressionsteil 12 an. Der Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13 beinhaltet eine säulenförmige Rotationswelle 21, die drehbar gelagert ist, beispielsweise durch das Gehäuse 11, einen zylindrischen Rotor 22, der an der Drehwelle 21 fixiert ist und einen Stator 23, der am Gehäuse 11 fixiert ist. Der Rotor 22 beinhaltet einen zylindrischen Rotorkern 22b, der eine Mehrzahl von eingebetteten Magneten 22a enthält. Die Magnete 22a sind Permanentmagnete. Die Achse der Drehwelle 21 stimmt überein mit der Achse des zylindrischen Gehäuses 11. Der Stator 23 beinhaltet einen zylindrischen Statorkern 24 und Spulen 25, die um die Zähne des Statorkerns 24 gewickelt sind. Der Rotor 22 und der Stator 23 weisen in radialer Richtung der Drehwelle 21 zueinander hin.
Wie in 1 gezeigt, beinhaltet der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 eine Wechselrichtereinheit 30, die einen Wechselrichter 31 und ein Gehäuse 32 enthält. Der Wechselrichter 31 dient als eine Antriebsschaltung, welche den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13 antreibt und das Gehäuse 32 nimmt den Wechselrichter 31 auf. Die Spulen 25 des Fahrzeug-Dreiphasen-Motors 13 und des Wechselrichters 31 sind miteinander über Verbinder (nicht gezeigt) verbunden. Das Gehäuse 32 ist am Gehäuse 11 mit Bolzen 41 befestigt, die als Befestiger dienen. Das heißt, dass der Wechselrichter 31 mit dem motorgetriebenen Fahrzeugkompressor 10 der vorliegenden Ausführungsform integriert ist.
Der Wechselrichter 31 enthält beispielsweise eine Schaltungsplatine 51 und einen Strommodul 52, welches elektrisch mit der Schaltungsplatine 51 verbunden ist. Die Schaltungsplatine 51 weist verschiedene elektronische Komponenten und ein Verdrahtungsmuster auf. Ein Spannungssensor 53 ist an der Schaltungsplatine 51 montiert. Der Spannungssensor 53 dient als Eingangsspannungs-Detektionseinheit, welche beispielsweise eine Eingangsspannung Vd des Wechselrichters 31 detektiert. Ein Verbinder 54 ist auf der äußeren Oberfläche des Gehäuses 32 vorgesehen. Die Schaltungsplatine 51 und der Verbinder 54 sind elektrisch miteinander verbunden. Der Wechselrichter 31 empfängt Strom aus einer Gleichstromquelle E über den Verbinder 54. Die Klimaanlagen-ECU 102 und der Wechselrichter 31 sind miteinander elektrisch verbunden.
Die Gleichstromquelle E ist eine Stromspeichervorrichtung, die im Fahrzeug montiert ist. Die Stromspeichervorrichtung ist jegliche Vorrichtung, die zum Speichern von Strom in der Lage ist, wie etwa eine Batterie oder ein elektrischer Doppelschichtkondensator. In diesem Fall ändert sich die Eingangsspannung Vd des Wechselrichters 31 anhand eines Zustands der Stromspeichervorrichtung, beispielsweise dem Ladungszustand (SOC, state of charge) der Batterie.
Wie in 2 gezeigt, sind die Spulen 25 des Fahrzeug-Dreiphasen-Motors 13 von einer Drei-Phasen-Struktur, beispielsweise mit einer u-Phasenspule 25u, einer v-Phasenspule 25v und einer w-Phasenspule 25w. Die Spulen 25u bis 25w sind in einer Y-Verbindung verbunden.
Das Strommodul 52 beinhaltet u-Phasen-Stromschaltelemente Qu1, Qu2, entsprechend der u-Phasenspule 25u, v-Phasen-Stromschaltelemente Qv1, Qv2 entsprechend der v-Phasenspule 25v und w-Phasen-Stromschaltelement Qw1, Qw2 entsprechend der w-Phasenspule 25w. Das heißt, dass der Wechselrichter 31 ein Drei-Phasen-Wechselrichter ist.
Die Schaltelemente Qu1, Qu2, Qv1, Qv2, Qw1 und Qw2 (nachfolgend einfach als Schaltelemente Qu1 bis Qw2 bezeichnet) bestehen beispielsweise alle aus einem isolierten Gatter-Bipolartransistor (IGBT). Stattdessen können die Schaltelemente Qu1 bis Qw1 jedes auch ein Schaltelement wie etwa ein Leistungs-MOSFET sein.
Der Wechselrichter 31 beinhaltet zwei Stromleitungen EL1, EL2, die mit der Gleichstromquelle E verbunden sind, und eine U-Phasenverdrahtung ELu, die mit dem Stromleitungen EL1, EL2 verbunden ist und die U-Phasen-Stromschaltelemente Qu1, Qu2 beinhaltet. Die u-Phasen-Stromschaltelement Qu1, Qu2 sind in Reihe miteinander durch die u-Phasenverdrahtung ELu verbunden. Die u-Phasenverdrahtung beinhaltet einen verbundenen Bereich der u-Phasen-Stromschaltelemente Qu1, Qu2, der mit der u-Phasenspule 25u verbunden ist.
In derselben Weise beinhaltet der Wechselrichter 31 eine v-Phasenverdrahtung ELv, die mit den Stromleitungen EL1, EL2 verbunden ist und die v-Phasen-Stromschaltelemente Qv1, Qv2 beinhaltet. Die v-Phasenverdrahtung ELv beinhaltet einen Verbindungsbereich der v-Phasen-Stromschaltelemente Qv1, Qv2, der mit der v-Phasenspule 25v verbunden ist. Der Wechselrichter 31 beinhaltet eine w-Phasenverdrahtung ELw, die mit den Stromleitungen EL1, EL2 verbunden ist und beinhaltet die w-Phasen-Stromschaltelemente Qw1, Qw2. Die w-Phasenverdrahtung ELw beinhaltet einen Verbindungsbereich der w-Phasen-Stromschaltelemente Qw1, Qw2, der mit der w-Phasenspule 25w verbunden ist.
Der Wechselrichter 31 beinhaltet einen Glättungskondensator C1, der parallel zur Gleichstromquelle E verbunden ist. Das Strommodul 52 beinhaltet Freilaufdioden Du1 bis Dw2, die jeweils parallel mit den Stromschaltelementen Qu1 bis Qw2 verbunden sind. Die Freilaufdioden Du1 bis Dw2 können parasitäre Dioden der Stromschaltelemente Qu1 bis Qw2 sein. Alternativ können die Freilaufdioden Du1 bis Dw2 getrennt von dem Stromschaltelementen Qu1 bis Qw2 angeordnet sein.
Der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 beinhaltet eine Steuerung 55, die den Wechselrichter 31 steuert (spezifisch das Umschalten der Stromschaltelemente Qu1 bis Qw2). Die Steuerung 55, die eine Schaltung beinhaltet, wie etwa einen Mikrocomputer oder einen Prozessor, wird programmiert, verschiedene Prozesse auszuführen. Die Steuerung 55 ist mit den Gattern der Stromschaltelemente Qu1 bis Qw2 verbunden. Zusätzlich ist die Steuerung 55 konfiguriert, Information mit der Klimaanlagen-ECU 102 auszutauschen. Beim Empfangen eines Befehls (z.B. Aktivierungsbefehl) aus der Klimaanlagen-ECU 102 legt die Steuerung 55 periodisch eine Spannung mit einer vorbestimmten Impulsbreite δT an jedes der Stromschaltelemente Qu1 bis Qw2 an. Somit schaltet die Steuerung 55 periodisch die Stromschaltelemente Qu1 bis Qw2 EIN und AUS. Dies wandelt Gleichstrom aus der Gleichstromquelle E in Wechselstrom um. Beim Empfangen dieses umgewandelten Wechselstroms läuft, das heißt rotiert, der Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13.
Die Steuerung 55 ist konfiguriert, die Eingangsspannung Vd des Wechselrichters 31 und Phasenströme Iu bis Iw, die jeweils zu den Spulen 25u bis 25w fließen, zu ermitteln. Spezifischer, wie in 2 gezeigt, sendet der Spannungssensor 53 ein Detektionsergebnis an die Steuerung 55. Der Wechselrichter 31 beinhaltet Stromsensoren 61 bis 63, die als Stromdetektionseinheiten dienen, die jeweils durch die Phasenverdrahtungen ELu bis ELw fließen. Die Stromsensoren 61 bis 63 sind jeweils in den Phasenverdrahtungen ELu bis ELw zwischen den Unterarm-Stromschaltelementen Qu2 bis Qw2 und der Stromleitung EL2 angeordnet. Die Stromsensoren 61 bis 63 senden Detektionsergebnisse an die Steuerung 55. Basierend auf den Detektionsergebnissen der Stromsensoren 61 bis 63 ermittelt die Steuerung 55 den u-Phasenstrom Iu, der zur u-Phasenspule 25u fließt, den v-Phasenstrom Iv, der zur v-Phasenspule 25v fließt und den w-Phasenstrom Iw, der zur w-Phasenspule 25w fließt.
Falls der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10, spezifischer der Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13 aktiviert wird, wenn der Rotor 22 gestoppt ist, führt die Steuerung 55 einen Anfangspositions-Ermittlungsprozess durch, um eine Anfangsposition θt zu ermitteln, welche die Magnetpolposition des gestoppten Rotors 22 ist, ohne den Rotor 22 zu rotieren. Die Anfangsposition θt kann auch als Magnetpolposition des Rotors 22 oder die Position der d-Achse bezeichnet werden.
Der Anfangspositions-Ermittlungsprozess verwendet die hervorstechenden Pol-Charakteristika und Magnetsättigungs-Charakteristika der Phasenspulen 25u bis 25w. Die hervorstechenden Pol-Charakteristika und Magnetsättigungs-Charakteristika der Phasenspulen 25u bis 25w und der Anfangspositions-Ermittlungsprozess werden nunmehr beschrieben.
Die hervorstechenden Pol-Charakteristika der Phasenspulen 25u bis 25w werden zuerst beschrieben. Die Magnete 22a, die in den Rotorkern 22b eingebettet sind, weisen eine niedrigere magnetische Permeabilität auf als der Rotorkern 22b. Somit wird die synthetische Induktanz der Phasenspulen 25u bis 25w gesenkt, wenn die u-Phasenspule 25u energetisiert wird, so dass der Magnetfluss sich durch die Magnete 22 erstreckt, im Vergleich zu dann, wenn die u-Phasenspule 25u energetisiert wird, so dass ein Magnetfluss sich nicht durch die Magnete 22a erstreckt.
Die Magnetsättigungs-Charakteristika der Phasenspulen 25u bis 25w werden nunmehr beschrieben. Die Magnetsättigung wird gebildet, wenn die u-Phasenspule 25u energetisiert ist, um einen Magnetfluss zu bilden, der sich in derselben Richtung wie der Magnetfluss erstreckt, der durch die Magnete 22a gebildet wird, die in den Rotor 22 eingebettet sind. Dies senkt die Induktanz Lu der u-Phasenspule 25u. Wie in den 3 und 4 gezeigt, variiert aufgrund der hervorstechenden Pol-Charakteristika und der Magnetsättigungs-Charakteristika die Induktanz Lu der u-Phasenspule 25u gemäß einer Rotationsposition r des Rotors 22. Spezifischer weist die Induktanz Lu im Wesentlichen eine Sinuswellenform mit unterschiedlichen Amplituden bei negativen Spitzen auf.
Insbesondere, wie in 3 und 4 gezeigt, unterscheidet sich die Induktanz Lu der u-Phasenspule 25u zwischen dann, wenn die Rotationsposition null Grad ist, und dann, wenn die Rotationsposition r 180 Grad beträgt. Spezifischer zeigt 3 die Induktanz Lu, wenn ein Strom zur u-Phasenspule 25u in der Positivrichtung fließt. In diesem Fall ist die Induktanz Lu der u-Phasenspule 25 niedriger, wenn die Rotationsposition r null Grad beträgt, als wenn die Rotationsposition r 180 Grad beträgt.
4 zeigt die Induktanz Lu, wenn Strom zur u-Phasenspule 25u in der Negativrichtung fließt, was entgegengesetzt zur Positivrichtung ist. In diesem Fall wird die Richtung des durch Strom erzeugten Magnetflusses relativ zu dann invertiert, wenn der Strom in der positiven Richtung fließt. Somit ist die Induktanz Lu niedriger, wenn die Rotationsposition r 180 Grad beträgt, als wenn die Rotationsposition r null Grad beträgt.
Die Charakteristika der Phasenströme Iu bis Iw relativ zur Rotationsposition r werden nunmehr unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 ist ein Graph, der Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(+) der Phasenströme Iu bis Iw zeigt, wenn eine Spannung mit einer Impulsbreite δT, die eingestellt ist, die Magnetsättigung auszubilden, in Positivrichtung angewendet wird. Der Graph zeigt auch die Spitzenwerte Ipu(–) bis Ipw(–) der Phasenströme Iu bis Iw, wenn die Spannung mit der Impulsbreite δT, die eingestellt ist, die Magnetsättigung auszubilden, in der negativen Richtung angelegt wird.
In der Beschreibung kann nachfolgend der Spitzenwert Ipu(+) des u-Phasenstroms Iu in der Positivrichtung einfach als der Ipu(+) bezeichnet werden und kann der Spitzenwert Ipu(–) des Phasenstroms Iu einfach als Ipu(–) bezeichnet werden. In derselben Weise kann der Spitzenwert Ipv(+) des v-Phasenstroms Iv in der Positivrichtung einfach als der Ipv(+) bezeichnet werden und kann der Spitzenwert Ipv(–) des v-Phasenstroms Iv einfach als der Ipv(–) bezeichnet werden. Der Spitzenwert Ipw(+) des w-Phasenstroms Iw in der Positivrichtung kann einfach als der Ipw(+) bezeichnet werden und der Spitzenwert Ipw(–) des w-Phasenstroms Iw kann einfach als der Ipw(–) bezeichnet werden.
Wie in 5 gezeigt, sind die Spitzenwerte Ipu(+), Ipv(+) und Ipw(+) positiv und weisen im Wesentlichen Sinuswellenformen mit unterschiedlichen Amplituden bei Positivspitzen relativ zur Rotationsposition r auf. Die Phasen der Spitzenwerte Ipu(+), Ipv(+) und Ipw(+) sind gegeneinander um 120 Grad verschoben.
Die Ipu(–), Ipv(–) und Ipw(–) sind negativ und im Wesentlichen Sinuswellenformen mit unterschiedlichen Amplituden bei Negativspitzen zur Rotationsposition r. Die Phasen der Ipu(–), Ipv(–) und Ipw(–) sind gegeneinander um 120 Grad verschoben.
Die Ipu(+) und Ipu(–) sind in Antiphase. Der Ipv(+) und der Ipv(–) sind in Antiphase. Der Ipw(+) und der Ipw(–) sind in Antiphase. In der nachfolgenden Beschreibung können diese sechs Spitzen, nämlich der Ipu(+), der Ipu(–), der Ipv(+), der Ipv(–), der Ipw(+) und der Ipw(–) einfach als die Ipu(+) bis Ipw(–) bezeichnet werden.
Um die Illustration zu vereinfachen, zeigt 5 keinen Fehler wie Messfehler oder Variationen. Jedoch treten in einem praktischen Fall Fehler auf. 10, 11, 13 und 14, die später beschrieben werden, zeigen ebenfalls keine Fehler.
Der Anfangspositions-Ermittlungsprozess wird nunmehr beschrieben.
Wie in 6 gezeigt, stellt in Schritt S101 die Steuerung 55 eine Bestimmungszahl N auf "0" als einen Anfangswert ein. Die Bestimmungszahl N bestimmt eines der Muster 1 bis 6, welche sechs Muster von Spannungsanlegungen sind und wird nachher beschrieben, auszuführen ist. Die Bestimmungsnummer N bestimmt auch, wie viel Mal der Prozess von Schritt S102 bis Schritt S106 wiederholt wird. Im Schritt S102 inkrementiert die Steuerung 55 die Bestimmungsnummer N um Eins.
In Schritt S103 ermittelt die Steuerung 55 die aktuelle Eingangsspannung Vd1 aus dem Detektionsergebnis des Spannungssensors 53. Im Schritt S104 berechnet die Steuerung 55 eine Test-Impulsbreite δT1, die als eine erste Impulsbreite dient, basierend auf der Eingangsspannung Vd1, die im Schritt S103 ermittelt wird.
Die Test-Impulsbreite δT1 ist die Impulsbreite δT, die so eingestellt wird, dass der Rotor 22 nicht rotiert, unabhängig vom Zustand des Fahrzeug-Dreiphasen-Motors 13. Hier wird die u-Phase als ein Beispiel beschrieben. Ein durch Multiplizieren der Induktanz Lu der p-Phasenspule 25u mit dem Ipu(+) ermittelter Wert ist gleich einem Wert, der durch Multiplizieren der Eingangsspannung Vd mit der Impulsbreite δT ermittelt wird (Lu × Ipu(+) = Vd × δT). Die Induktanz Lu der u-Phasenspule 25u variiert abhängig von Bedingungen wie etwa Rotationsposition r und Temperatur der u-Phasenspule 25u.
In dieser Konfiguration ist der Maximalwert des u-Phasenstroms Iu, der beispielsweise magnetische Sättigung der u-Phasenspule 25u gestattet, aber nicht Rotation des Rotors 22 gestattet, als ein maximal zulässiger Strom Im definiert. Die Test-Impulsbreite δT1 wird anhand der Eingangsspannung Vd1, wie im Schritt S103 ermittelt ist, so eingestellt, dass die Absolutwerte des Ipu(+) und des Ipu(–) den maximalen zulässigen Strom Im nicht übersteigen, unabhängig von angenommenen Variationen bei der Induktanz Lu der u-Phasenspule 25u oder Verschiebungen bei der Rotationsposition r, und angenommenen Variationen bei der Temperatur der u-Phasenspule 25u. In diesem Fall ist die Test-Impulsbreite δT1 umgekehrt proportional zur Eingangsspannung Vd1 und ist kleiner eingestellt, wenn die Eingangsspannung Vd1 ansteigt.
Die obige Beziehung ist nicht auf die u-Phase beschränkt und auf die v-Phase und w-Phase angewendet. Spezifischer wird die Test-Impulsbreite δT1 anhand der Eingangsspannung Vd1 so eingestellt, dass der Maximalwert der Absolutwert der Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–), die ermittelt werden, wenn die Spannung der Test-Impulsbreite δT1 angelegt wird, nicht den maximalen zulässigen Strom Im übersteigt, unabhängig von angenommenen Variationen bei den Induktanzen Lu bis Lw der Phasenspulen 25u bis 25w.
Nach Berechnen der Test-Impulsbreite δT1 im Schritt S104 legt im Schritt S105 die Steuerung 55 die Spannung mit einem Muster N, was die sechs Muster 1 bis 6 beinhaltet, an. Die Bestimmungsnummer N, die im Schritt S102 aktualisiert wird, wird in "N" des Musters N eingestellt oder zugewiesen. Wenn beispielsweise die Bestimmungsnummer N "1" ist, legt die Steuerung 55 die Spannung des Musters 1 an.
Wie in 7 und 8 gezeigt, legt die Steuerung 55 die Spannungen der sechs Muster 1 bis 6 an, um sechs Parameter zu ermitteln, nämlich Ipu(+) bis Ipw(–).
Das Muster 1 entspricht dem Ipu(+). Im Muster 1 sind das erste u-Phasenstrom-Schaltelement Qu1, das zweite v-Phasenstrom-Schaltelement Qv2 und das zweite w-Phasenstrom-Schaltelement Qw2 EIN und sind das zweite u-Phasenstrom-Schaltelement Qu2, das erste v-Phasenstrom-Schaltelement Qv1 und das erste w-Phasenstrom-Schaltelement Qw1 AUS.
Das Muster 2 entspricht dem Ipv(+). Im Muster 2 sind das zweite u-Phasenstrom-Schaltelement Qu2, das erste v-Phasenstrom-Schaltelement Qv1 und das zweite w-Phasenstrom-Schaltelement Qw2 EIN und sind das erste u-Phasenstrom-Schaltelement Qu1, das zweite v-Phasenstrom-Schaltelement Qv2 und das erste w-Phasenstrom-Schaltelement Qw1 AUS.
Das Muster 3 entspricht dem Ipw(+). Im Muster 3 sind das zweite u-Phasenstrom-Schaltelement Qu2, das zweite v-Phasenstrom-Schaltelement Qv2 und das erste w-Phasenstrom-Schaltelement Qw1 EIN und sind das erste u-Phasenstrom-Schaltelement Qu1, das erste v-Phasenstrom-Schaltelement Qv1 und das zweite w-Phasenstrom-Schaltelement Qw2 AUS.
Das Muster 4 entspricht dem Ipu(–). Im Muster 4 sind das zweite u-Phasenstrom-Schaltelement Qu2, das erste v-Phasenstrom-Schaltelement Qv1 und das erste w-Phasenstrom-Schaltelement Qw1 EIN und sind das erste u-Phasenstrom-Schaltelement Qu1, das zweite v-Phasenstrom-Schaltelement Qv2 und das zweite w-Phasenstrom-Schaltelement Qw2 AUS.
Das Muster 5 entspricht dem Ipv(–). Im Muster 5 sind das erste u-Phasenstrom-Schaltelement Qu1, das zweite v-Phasenstrom-Schaltelement Qv2 und das erste w-Phasenstrom-Schaltelement Qw1 EIN und sind das zweite u-Phasenstrom-Schaltelement Qu2, das erste v-Phasenstrom-Schaltelement Qv1 und das zweite w-Phasenstrom-Schaltelement Qw2 AUS.
Das Muster 6 entspricht dem Ipw(–). Im Muster 6 sind das erste u-Phasenstrom-Schaltelement Qu1, das erste v-Phasenstrom-Schaltelement Qv1 und das zweite w-Phasenstrom-Schaltelement Qw2 EIN und sind das zweite u-Phasenstrom-Schaltelement Qu2, das zweite v-Phasenstrom-Schaltelement Qv2 und das erste w-Phasenstrom-Schaltelement Qw1 AUS.
Wie in 6 gezeigt, ermittelt nach Anlegen der Spannung des Musters N entsprechend der aktuellen Bestimmungsnummer N im Schritt S105 im Schritt S106 die Steuerung 55 einen Spitzenwert IpN, der detektiert wird, wenn die Spannung des aktuellen Musters N angelegt wird. Wenn beispielsweise die Spannung des Musters 2 angelegt wird, ermittelt die Steuerung 55 den Ipv(+).
Im Schritt S107 bestimmt die Steuerung 55, ob die Bestimmungsnummer N "6" ist oder nicht. Wenn die Bestimmungsnummer N nicht "6" ist, kehrt die Steuerung 55 zu Schritt S102 zurück. Spezifischer führt die Steuerung 55 den Prozess des Schritts S102 bis Schritt S106 insgesamt sechsmal durch. In diesem Fall aktualisiert die Steuerung 55 die Bestimmungsnummer N, wann immer sie Schritt S102 ausführt, und legt die Spannung des aktualisierten Musters N an. Folglich, wie in 8A bis 8F gezeigt, werden die Spannungen der Muster 1 bis 6 zu Zeiten t1 bis t6 angelegt. Wie in 8G bis 8I gezeigt, werden die Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–) in Übereinstimmung mit den Mustern 1 bis 6 detektiert. Spezifischer wird die Spannung der Test-Impulsbreite δT1 an jede der Phasenspulen 25u bis 25w in der Positivrichtung und der Negativrichtung angelegt, um die sechs Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–) entsprechend der Test-Impulsbreite δT1 zu ermitteln. In der Beschreibung wird nachfolgend die Anlegung der Spannung der Test-Impulsbreite δT1 in den sechs Mustern 1 bis 6 als Testspannungsanlegung bezeichnet. Die Testspannungsanlegung entspricht einer "ersten Spannungsanlegung".
Wie in 6 gezeigt, ermittelt nach Ausführen des Prozesses von Schritt S102 bis Schritt S105 sechsmal die Steuerung 55 einen Testspitzenwert Itpm, der einer der sechs Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–) entsprechend der Test-Impulsbreite δT1 ist, und den größten Absolutwert aufweist.
Im Schritt S109 berechnet die Steuerung 55 einen Impulsbreiten-Koeffizienten k, der eine Hauptimpulsbreite δT2 bestimmt, basierend auf dem Absolutwert des maximalen Testspitzenwerts Itpm. Spezifischer berechnet die Steuerung 55 den Impulsbreiten-Koeffizienten k durch Multiplizieren des Verhältnisses der Test-Impulsbreite δT1, berechnet im Schritt S104 zum sechsten Mal, bis zu der im Schritt S103 zum sechsten Mal ermittelten Eingangsspannung Vd1 und dem Verhältnis des maximal zulässigen Stroms Im zum Absolutwert des maximalen Testspitzenwerts Itpm (k = δT1/vd1) × (Im/|Itpm|)).
Die Steuerung 55 führt eine Hauptspannungsanlegung durch, welche die Spannung der Hauptimpulsbreite δT2 an jede der Phasenspulen 25u bis 25w in der positiven Richtung und der negativen Richtung anlegt. Die Hauptspannungsanlegung entspricht einer "zweiten Spannungsanlegung".
Spezifischer stellt im Schritt S110 die Steuerung 55 die Bestimmungsnummer N auf "0" als den Anfangswert ein. Im Schritt S107 aktualisiert die Steuerung 55 die Bestimmungsnummer N durch Inkrementieren um Eins.
Im Schritt S112 ermittelt die Steuerung 55 eine aktuelle Eingangsspannung Vd2, basierend auf dem Detektionsergebnis des Spannungssensors 53. Im Schritt S113 berechnet die Steuerung 55 die Hauptimpulsbreite δT2 entsprechend der Eingangsspannung Vd2. Die Hauptimpulsbreite δT2 wird gemäß der Eingangsspannung Vd2 so eingestellt, dass, wenn die Spannung mit der Hauptimpulsbreite δT2 angelegt wird, der Maximalwert der Absolutwert der sechs Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–) nahe an dem maximalen zulässigen Strom Im innerhalb eines Bereichs wird, der den maximalen zulässigen Strom Im nicht übersteigt und vorzugsweise dem maximalen zulässigen Strom Im genügt. Spezifischer stellt die Steuerung 55 die Hauptimpulsbreite δT2 auf einen Wert ein, der durch Multiplizieren des Impulsbreitenkoeffizienten k, berechnet in Schritt S109, mit der im Schritt S112 ermittelten Eingangsspannung Vd2 ermittelt wird (δT2 = k × Vd2).
Im Schritt S114 legt die Steuerung 55 die Spannung des Musters N entsprechend der Bestimmungsnummer N an. Im Schritt S115 ermittelt die Steuerung 55 den Spitzenwert IpN entsprechend dem Muster N. wenn beispielsweise die Bestimmungsnummer N "3" ist, legt die Steuerung 55 die Spannung des Musters 3 an und ermittelt den Ipw(+), der dem Muster 3 entspricht.
Im Schritt S116 bestimmt dies Steuerung 55, ob die Bestimmungsnummer N "6" ist und kehrt zum Schritt S111 zurück, wenn die Bestimmungsnummer N nicht "6" ist.
Spezifischer führt die Steuerung 55 den Prozess des Schritts S111 bis zum Schritt S115 sechsmal durch. Wenn die Spannungsanlegung der Muster 1 bis 6 durchgeführt wird, werden die der Hauptimpulsbreite δT2 entsprechenden sechs Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–) ermittelt.
Die Steuerung 55, welche den Prozess von Schritt S104 und Schritt S113 ausführt, entspricht einer Impulsbreiten-Berechnungseinheit. Die Steuerung 55, welche den Prozess des Schritts S105 und Schritts 114 ausführt, entspricht einer "Spannungsanlegeeinheit". Die Steuerung 55, welche den Prozess des Schritts S106 und Schritts 115 ausführt, entspricht einer "Strom-Ermittlungseinheit".
Wie oben beschrieben, wird die Hauptimpulsbreite δT2 so eingestellt, dass der Maximalwert der Absolutwerte der sechs Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–) am nächsten an dem maximal zulässigen Strom Im innerhalb eines Bereichs wird, der nicht den maximalen, zulässigen Strom Im übersteigt. Somit, wenn die Hauptspannungsanlegung durchgeführt wird, wird die magnetische Sättigung ausgebildet, ohne den Rotor 22 zu rotieren. Somit werden die durch die Hauptspannungsanlegung ermittelten Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–) durch die magnetische Sättigungs-Charakteristika beeinträchtigt.
Wenn die Bestimmungsnummer N "6" ist, das heißt wenn der Prozess von Schritt S111 bis Schritt S115 sechsmal ausgeführt worden ist, trifft die Steuerung 55 eine affirmative Bestimmung im Schritt S116. Im Schritt S117 führt die Steuerung 55 einen Anfangspositions-Ableitungsprozess aus, der die Anfangsposition θt aus den Spitzenwerten Ipu(+) bis Ipw(–) ableitet, welche durch die Hauptspannungsanlegung ermittelt sind.
Der Anfangspositions-Ableitungsprozess wird nunmehr unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Wie in 9 gezeigt, addiert im Schritt S201 die Steuerung 55 den positiven Wert und den negativen Wert der Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–), welche durch die Hauptspannungsanlegung ermittelt werden, und in derselben Phase. Spezifischer addiert die Steuerung 55 den Ipu(+) und den Ipu(–), um einen u-Phasen-Additionswert Iu(+) zu ermitteln (Iu(+) = Ipu(+) + Ipu(–)). In derselben Weise addiert die Steuerung 55 den Ipv(+) und den Ipv(–), um einen v-Phasen-Additionswert Iv(+) zu ermitteln (Iv(+) = Ipv(+) + Ipv(–)). Die Steuerung 55 addiert den Ipw(+) und den Ipw(–), um einen w-Phasen-Additionswert Iw(+) zu ermitteln (Iw(+) = Ipw(+) + Ipw(–)). Die Steuerung 55, die den Prozess von Schritt S201 ausführt, entspricht einer "Addiereinheit".
Wie in 10 gezeigt, weist jeder der Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) im Wesentlichen eine Sinuswellenform relativ zur Rotationsposition r auf. Die Phasen der Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) sind voneinander um 120 Grad verschoben.
Hier werden der Ipu(+) bis Ipw(+), die positive Werte sind, und der Ipu(–) bis Ipw(–), die negative Werte sind, addiert. Somit sind die Absolutwerte der Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) kleiner als die Absolutwerte der entsprechenden Ipu(+) bis Ipw(–). Jedoch sind die Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) winkelabhängig, aufgrund der Magnetsättigungs-Charakteristika. Das heißt, dass die Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) Stromvariationen aufweisen, die aus den Magnetsättigungs-Charakteristika relativ zur Rotationsposition herrühren. Die Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) können auch als Werte bezeichnet werden, die durch Subtrahieren der Absolutwerte des Ipu(–) bis Ipw(–) jeweils von dem Absolutwerten von Ipu(+) bis Ipw(+) ermittelt werden.
Die Wellenformen der Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) sind im Wesentlichen sinusförmig und sind voneinander um 120 Grad relativ zur Rotationsposition r verschoben. Somit führt die Steuerung 55 den Prozess zum Ableiten eines ersten Anfangswinkels θ1 von den Additionswerten Iu(+) bis Iw(+) aus.
Wie in 9 gezeigt, führt im Schritt S202 die Steuerung 55 einen Drei-Phasen- zu Zwei-Phasen-Umwandlungsprozess durch, der die Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) aus drei Phasen in zwei Phasen umwandelt. Spezifischer verwendet die Steuerung 55 die Additionswerte Iu(+) bis Iw(+), um einen ersten Umwandlungswert α (α = √(2/3) × (Iu(+) – Iv(+)/2 – Iw(+)/2)) zu berechnen. Die Steuerung 55 verwendet auch die Additionswerte Iu(+) bis Iw(+), um einen zweiten Umwandlungswert β (β = √(2/3) × (√3/2 × Iv(+) – √3/2 × Iw(+))) zu berechnen. Die Steuerung 55, die den Prozess von Schritt S202 ausführt, entspricht einer Additions-Umwandlungseinheit.
Im Schritt S203 leitet die Steuerung 55 den Anfangswinkel θ1 ab. Spezifischer berechnet die Steuerung 55 einen Additions-Phasenwinkel θ0(+), welcher eine Phase eines Vektors entsprechend den Umwandlungswerten α, β ist, welche durch die Drei-Phasen-zu Zwei-Phasen-Umwandlungsprozesse in Schritt S202 ermittelt sind (θ0(+) = arctan(α/β)). Der Additions-Phasenwinkel θ0(+) ist ein Wert von –n bis n.
Die Steuerung 55 wandelt den Additionsphasenwinkel θ0(+) in den ersten Anfangswinkel θ1 mit einem Wert im Bereich von 0 bis 2Π um. Spezifischer, wenn der Additionsphasenwinkel θ0(+) einen negativen Wert hat, stellt die Steuerung 55 den ersten Anfangswinkel θ1 auf einen Wert ein, der durch Addieren von 2Π zum Additionsphasenwinkel θ0(+) ermittelt würde. Wenn der Additionsphasenwinkel θ0(+) einen positiven Wert aufweist, stellt die Steuerung 55 den ersten Anfangswinkel θ1 auf den Additionsphasenwinkel θ0(+) ohne jegliche Änderung ein.
Der erste Anfangswinkel θ1 wird nunmehr unter Bezugnahme auf 11 und 12 beschrieben. 11 ist ein Graph, der das Berechnungsergebnis des ersten Anfangswinkels θ1 relativ zur Rotationsposition r zeigt (echter Wert der Anfangsposition θt). 12 ist ein Graph, der Fehler des ersten Anfangswinkels θ1 zeigt.
Wie in 11 gezeigt, weisen der wahre Wert der Anfangsposition θt und der erste Anfangswinkel θ1 eine lineare Beziehung im Bereich von 0 Grad bis 360 Grad auf. Der wahre Wert der Anfangsposition θt und der erste Anfangswinkels θ1 stehen in einer Eins-zu-Eins-Korrespondenz. Jedoch sind die Absolutwerte der Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) praktisch klein. Somit wird die Berechnung des ersten Anfangswinkels θ1 leicht durch Rauschen oder dergleichen beeinträchtigt. Dies steigert leicht die Fehler des ersten Anfangswinkels θ1, wie in 12 gezeigt. Das heißt, dass der Fehlerbereich A1 des ersten Anfangswinkels θ1 leicht erweitert werden mag.
In dieser Hinsicht leitet die Steuerung 55 der vorliegenden Ausführungsform die Anfangsposition θt von dem ersten Anfangswinkel θ1 und einem zweiten Anfangswinkel θ2 ab, der aus Subtraktionswerten Iu(–) bis Iw(–) abgeleitet wird, die im Wesentlichen nicht durch Rauschen beeinträchtigt sind.
Wie in 9 gezeigt, subtrahiert im Schritt S204 die Steuerung 55 den negativen Wert vom positiven Wert der Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–), welche über die Hauptspannungsanlegung und in derselben Phase ermittelt werden. Spezifischer subtrahiert die Steuerung 55 den Ipu(–) vom Ipu(+), um einen u-Phasen-Subtraktionswert Iu(–) zu ermitteln (Iu(–) = Ipu(+) – Ipu(–)). In derselben Weise subtrahiert die Steuerung 55 den Ipv(–) vom Ipv(+), um einen v-Phasen-Subtraktionswert Iv(–) zu ermitteln (Iv(–) = Ipv(+) – Ipv(–)). Die Steuerung 55 subtrahiert den Ipw(–) von Ipw(+), um einen w-Phasen-Subtraktionswert Iw(–) zu ermitteln (Iw(–) = Ipw(+) – Ipw(–)). Die Steuerung 55, die den Prozess von Schritt S204 ausführt, entspricht einer "Subtraktionseinheit".
Wie in 13 gezeigt, weist jeder der Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) im Wesentlichen eine Sinuswellenform relativ zur Rotationsposition r auf. Die Phasen der Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) sind voneinander um 120 Grad verschoben.
Hier werden die Ipu(–) bis Ipw(–), die negative Werte sind, von den Iu(+) bis Ipw(+), die positive Werte sind, subtrahiert. Somit sind die Absolutwerte der Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) größer als die Absolutwerte der entsprechenden Additionswerte Iu(+) bis Iw(+). Jedoch hebt die Subtraktion die Strom-Variationen, die von den Magnetsättigungs-Charakteristika herrühren, auf. Somit weisen die Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) keine Winkelabhängigkeit auf, welche durch magnetische Sättigungs-Charakteristika verursacht werden würde. Die Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) können auch als Werte bezeichnet werden, die durch Addieren der Absolutwerte von Ipu(+) bis Ipw(+) und der Absolutwerte jeweils von Ipu(–) bis Ipw(–) ermittelt werden.
Die Wellenformen der Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) sind im Wesentlichen sinusförmig und voneinander um 120 Grad relativ zur Rotationsposition verschoben. Somit führt die Steuerung 55 den Prozess des Ableitens des zweiten Anfangswinkels θ2 von den Subtraktionswerten Iu(–) bis Iw(–) aus.
Spezifischer, wie in 9 gezeigt, führt im Schritt S205 die Steuerung 55 den Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasenwandlungsprozess durch, der die Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) aus drei Phasen in zwei Phasen umwandelt. Spezifischer verwendet die Steuerung 55 die Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–), um den ersten Umwandlungswert α (α = √(2/3) × (Iu(+) – Iv(+)/2 – Iw(+)/2)) zu berechnen. Die Steuerung 55 verwendet auch die Subtraktionswerte Additionswerte Iu(–) bis Iw(–), um einen zweiten Umwandlungswert β (β = √(2/3) × (√3/2 × Iv(+) – √3/2 × Iw(+))) zu berechnen. Die Steuerung 55, die den Prozess von Schritt S205 ausführt, entspricht einer „Subtraktions-Umwandlungseinheit“.
Im Schritt S206 berechnet die Steuerung 55 einen Subtraktions-Phasenwinkel θ0(–), der eine Phase eines Vektors entsprechend den Umwandlungswerten α, β ist, die über den Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlungsprozess im Schritt S205 ermittelt worden sind (θ0(–) = arctan(α/β)). Der Subtraktions-Phasenwinkel θ0(–) ist ein Wert von –n bis n.
Hier wird in den Spitzenwerten Ipu(+) bis Ipw(–) der Negativwert vom Positivwert in derselben Phase subtrahiert. Somit ist der Subtraktions-Phasenwinkel θ0(–) ein Parameter, der einen Bereich von zwei Zyklen beinhaltet und der inversen Rotation entspricht. Somit multipliziert im Schritt S207 die Steuerung 55 den Subtraktions-Phasenwinkel θ0(–) und –1/2. Der durch Multiplizieren des Subtraktions-Phasenwinkel θ0(–) mit –1/2 ermittelte Wert wird als θz bezeichnet.
Im Schritt S208 wandelt die Steuerung 55 θz in den zweiten Anfangswinkel θ2 um, der einen Wert im Bereich von 0 bis n aufweist. Spezifischer, wenn θz einen Negativwert hat, stellt die Steuerung 55 den zweiten Anfangswinkel θ2 auf einen Wert ein, der durch Addieren von Π zu θz ermittelt wird. Wenn θz einen positiven Wert aufweist, stellt die Steuerung 55 den zweiten Anfangswinkel θ2 auf θz ein, ohne jegliche Änderung.
Der berechnete zweite Anfangswinkel θ2 wird nunmehr beschrieben. Wie durch die in 14 gezeigte, durchgezogene Linie angezeigt, steigt der zweite Anfangswinkel θ2 linear an, wenn der wahre Wert der Anfangsposition θt 0 hin zu 180 Grad ist und Null wird, wenn der wahre Wert der Anfangsposition θt nah an 180 Grad ist. Der zweite Anfangswinkel θ2 steigt wieder linear an, wenn der wahre Wert der Anfangsposition θt 180 zu 360 Grad beträgt. Somit entsprechen zwei Anfangspositionen θt einem zweiten Anfangswinkel θ2. Beispielsweise ist der, der Anfangsposition θt bei 120 Grad entsprechende zweite Anfangswinkel θ2 der gleiche wie der zweite Anfangswinkel θ2, welcher der Anfangsposition θt bei 300 Grad entspricht.
Im Schritt S209 berechnet die Steuerung 55 die Anfangsposition θt unter Verwendung des ersten Anfangswinkels θ1 und des zweiten Anfangswinkels θ2 und beendet dann den Anfangspositions-Ableitungsprozess, das heißt den Anfangspositions-Ermittlungsprozess. Spezifischer subtrahiert die Steuerung 55 den zweiten Anfangswinkel θ2 vom ersten Anfangswinkel θ1. Wenn der subtrahierte Wert Π/2 bis 3Π/2 oder weniger als –Π/2 beträgt, stellt die Steuerung 55 die Anfangsposition θt auf einen Wert ein, der durch Addieren von Π zum zweiten Anfangswinkel θ2 ermittelt wird. Ansonsten stellt die Steuerung 55 die Anfangsposition θt auf den zweiten Anfangswinkel θ2 ohne jede Änderung ein. Die Steuerung 55, die den Prozess von Schritt S203 und Schritt S206 bis Schritt S209 ausführt, entspricht einer "Ableitungseinheit".
Wenn die Anfangsposition θt durch den Anfangspositions-Ermittlungsprozess abgeleitet wird, aktiviert die Steuerung 55 den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13 durch Anlegen von Spannung des Musters, der der abgeleiteten Anfangsposition θt entspricht, so dass der Rotor 22 Drehmoment erzeugt.
Der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform wird nunmehr beschrieben.
Die Anfangsposition θt wird unzweideutig aus den zwei Winkeln θ1, θ2 abgeleitet. In diesem Fall sind die Absolutwerte der Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) größer als die Absolutwerte der entsprechenden Additionswerte Iu(+) bis Iw(+). Dies senkt die Fehler des zweiten Anfangswinkels θ2, der aus den Subtraktionswerten Iu(–) bis Iw(–) abgeleitet wird. Somit, wie in 15 gezeigt, weist die aus dem zweiten Anfangswinkel θ2 abgeleitete Anfangsposition θt kleinere Fehler als der erste Anfangswinkel θ1 auf. Spezifischer weist die aus dem zweiten Anfangswinkel θ2 abgeleitete Anfangsposition θt einen Fehlerbereich auf, der kleiner als der Fehlerbereich A1 des ersten Anfangswinkels θ1 ist.
Die vorliegende Ausführungsform hat die unten beschriebenen Vorteile.

(1) Die Steuerung 55 ist konfiguriert, den Wechselrichter 31, der den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13 antreibt, der den Rotor 22 aufweist, der die Permanentmagnete 22a und die Phasenspulen 25u bis 25w inkorporiert, zu steuern. Die Steuerung 55 führt den Prozess zum Anlegen der Spannung mit der vorbestimmten Impulsbreite δT an jeder der Phasenspulen 25u bis 25w in der positiven Richtung und der negativen Richtung aus. Die Steuerung 55 führt den Prozess zum Ermitteln des Ipu(+) bis Ipw(–) von Strömen, die resultierend aus der obigen Spannungsanlegung fließen, und den Prozess zum Berechnen der Additionswerte Iu(+) bis Iw(+), welche durch Addieren des Ipu(+) bis Ipw(+) und des Ipu(–) bis Ipw(–) ermittelt werden, aus. Die Steuerung 55 führt den Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlungsprozess aus, der die drei Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) aus drei Phasen in zwei Phasen umwandelt und den Prozess zum Ableiten der Anfangsposition θt, welches die Magnetpolposition des gestoppten Rotors 22 ist, basierend auf dem Umwandlungsergebnis des Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlungsprozesses. Somit wird die genaue Anfangsposition θt ermittelt.

Spezifischer fokussieren sich die Erfinder der vorliegenden Anmeldung auf die Wellenformen der Additionswerte Iu(+) bis Iw(+), die voneinander um 120 Grad relativ zur Rotationsposition r verschobene Phasen aufweisen. Die Erfinder fanden heraus, dass anstelle eines Bereichs ein spezifischer numerischer Wert (Winkel) der Anfangsposition θt (erster Anfangswinkel θ1) abgeleitet werden kann, indem der Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlungsprozess an den Additionswerten Iu(+) bis Iw(+) durchgeführt wird. Dies verbessert die Genauigkeit zum Ableiten der Anfangsposition θt im Vergleich zu einer Konfiguration zum Ableiten eines Bereichs, in welchem die Anfangsposition θt existiert.

(2) Die Impulsbreite δT muss lang genug eingestellt werden, um die Phasenspulen 25u bis 25w magnetisch zu sättigen. Jedoch verursacht die lange Impulsbreite δT, dass der Rotor 22 rotiert. In dieser Hinsicht kann beispielsweise die Impulsbreite δT auf einen festen Wert eingestellt werden, bei welchem die magnetische Sättigung gebildet ist, und der Rotor 22 nicht rotiert. Jedoch variieren die Induktanzen Lu bis Lw der Phasenspulen 25u bis 25w gemäß den Parametern, wie etwa der Rotationsposition r des Rotors 22 und der Temperatur der Phasenspule 25u bis 25w. Dies verkompliziert die Einstellung der Impulsbreite δT auf den festen Wert.

In dieser Hinsicht führt die Steuerung 55 der vorliegenden Ausführungsform die Testspannungsanlegung durch, welche die Spannung der Testimpulsbereite δT1 an jede der Phasenspulen 25u bis 25w in der positiven Richtung und der negativen Richtung anlegt. Dann führt die Steuerung 55 den Prozess zum Berechnen der Hauptimpulsbreite δT2 aus, die größer ist als die Testimpulsbreite δT1, basierend auf den Spitzenwerten Ipu(+) bis Ipw(–), welche durch die Testspannungsanlegung ermittelt werden. Nach Durchführen der Testspannungsanlegung führt die Steuerung 55 wieder die Hauptspannungsanlegung durch, welche die Spannung der Hauptimpulsbreite δT2 an jede der Phasenspulen 25u bis 25w in der positiven Richtung und der negativen Richtung anlegt.
In dieser Konfiguration, bevor die Hauptspannungsanlegung unter Verwendung der Hauptimpulsbreite δT2 durchgeführt wird, wird die Testspannungsanlegung unter Verwendung der Testimpulsbreite δT1 durchgeführt, die schmaler ist als die Hauptimpulsbreite δT2. Dies gestattet die Ermittlung des aktuellen Zustands der Phasenspulen 25u bis 25w, während die Rotation des Rotors 22 gehemmt ist. Die Hauptimpulsbreite δT2 wird basierend auf den Spitzenwerten Ipu(+) bis Ipw(–) berechnet, ermittelt durch die Testspannungsanlegung. Somit wird die Hauptspannungsanlegung durchgeführt, um die magnetische Sättigung auszubilden, ohne den Rotor 22 zu rotieren. Dies leitet die genaue Anfangsposition θt ab, während die Rotation des Rotors 22 gehemmt wird.

(3) Die Steuerung 55, welche den Spannungssensor 53 enthält, der die Eingangsspannung Vd des Wechselrichters 31 detektiert, berechnet die Testimpulsbreite δT1, basierend auf der durch den Spannungssensor 53 detektierten Eingangsspannung Vd1. Die Steuerung 55 berechnet auch die Hauptimpulsbreite δT2, basierend auf den Eingangsspannungen Vd2 und den Spitzenwerten Ipu(+) bis Ipw(–), welche durch Testspannungsanlegung ermittelt werden. Dies gestattet, dass mit Variationen bei der Eingangsspannung Vd in einer angemessenen Weise umgegangen wird.

Spezifischer ist die Gleichstromquelle E, die am Fahrzeug montiert ist, eine Stromspeichervorrichtung. Die Eingangsspannung Vd variiert leicht, aufgrund der Charakteristika der Stromspeichervorrichtung. Solche Variationen bei der Eingangsspannung Vd können fehlerhafte Rotation des Rotors 22 verursachen, wenn eine Spannung angelegt wird, oder einen Ausfall zum Ausbilden der Magnetsättigung während der Hauptspannungsanlegung. In dieser Hinsicht werden in der vorliegenden Ausführungsform die Testimpulsbreite δT1 und die Hauptimpulsbreite δT2 gemäß der Eingangsspannung Vd eingestellt. Dies begrenzt die obigen Nachteile.

(4) Die Testimpulsbreite δT1 wird gemäß der Eingangsspannung Vd1 so eingestellt, dass die Testspannungsanlegung den Rotor 22 nicht veranlasst, zu rotieren. Die Hauptimpulsbreite δT2 wird gemäß der Eingangsspannung Vd2 und den Spitzenwerten Ipu(+) bis Ipw(–) eingestellt, welche durch Testspannungsanlegen in einem Bereich ermittelt werden, in welchem die Hauptspannungsanlegung den Rotor 22 nicht veranlasst, zu rotieren, und so, dass die Phasenspulen 25u bis 25w magnetisch gesättigt sind.

Spezifischer ist der Maximalwert der Phasenströme Iu bis Iw, der die magnetische Sättigung der Phasenspulen 25u bis 25w gestattet, aber nicht Rotation des Rotors 22 gestattet, als maximal zulässiger Strom Im definiert. In dieser Konfiguration wird die Testimpulsbreite δT1 gemäß der Eingangsspannung Vd1 eingestellt, so dass der Maximalwert der Absolutwerte der Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–), welche durch Testspannungsanlegung ermittelt werden, den maximalen zulässigen Strom Im unabhängig von angenommen Variationen in den Induktanzen Lu bis Lw der Phasenspulen 25u bis 25w nicht übersteigt.
Zusätzlich ist einer der Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–), welche durch die Testspannungsanlegung ermittelt werden und den größten absoluten Wert aufweist, als der maximale Testspitzenwert Itpm definiert. Die Hauptimpulsbreite δT2 wird gemäß dem Absolutwert des maximalen Testspitzenwertes Itpm und der Eingangsspannung Vd2 eingestellt, so dass bei Durchführen der Hauptspannungsanlegung der Maximalwert der Absolutwerte der sechs Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–) nahe an den maximalen zulässigen Strom Im gelangt, innerhalb eines Bereichs, der nicht den maximalen zulässigen Strom Im übersteigt, und vorzugsweise dem maximalen zulässigen Strom Im entspricht. Somit wird die Hauptimpulsbreite δT2 in Übereinstimmung mit dem aktuellen Zustand der Phasenspulen 25u bis 25w und der Eingangsspannung Vd2 eingestellt. Dies gestattet eine magnetische Sättigung ohne Rotieren des Rotors 22.

(5) Wenn die Hauptspannungsanlegung nach Durchführen der Testspannungsanlegung durchgeführt wird, ermittelt die Steuerung 55 erneut die Eingangsspannung Vd2 und berechnet die Hauptimpulsbreite δT2 gemäß dem ermittelten Ergebnis. Somit, selbst wenn die Eingangsspannung Vd für die Hauptspannungsanlegung sich gegenüber der Eingangsspannung für die Testspannungsanlegung verändert, können die Änderungen bei der Eingangsspannung Vd in einer geeigneten Weise verfolgt werden.
(6) In der Testspannungsanlegung und der Hauptspannungsanlegung ermittelt die Steuerung 55 die sechs Spitzenwerte Ipu(+) bis Ipw(–) durch Anlegen der Spannungen der sechs Muster 1 bis 6. In diesem Fall, wann immer das Muster geändert wird, ermittelt die Steuerung 55 die Eingangsspannung Vd neu und aktualisiert die Impulsbreiten δT1, δT2 gemäß dem ermittelten Ergebnis. Somit kann Änderungen bei der Eingangsspannung Vd in einer weiteren geeigneten Weise gefolgt werden.
(7) Die Steuerung 55 führt den Prozess zum Berechnen der Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) aus, welche durch Subtrahieren des Ipu(–) bis Ipw(–) von den Ipu(+) bis Ipw(+) ermittelt werden, welche durch Hauptspannungsanlegung ermittelt werden, und führt den Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlungsprozess aus, der die drei Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) von drei Phasen zu zwei Phasen umwandelt. Die Steuerung 55 leitet die Anfangsposition θt basierend auf dem ersten Anfangswinkel θ1, der von den Additionswerten Iu(+) bis Iw(+) abgeleitet ist, und dem zweiten Anfangswinkel θ2, der von den Subtraktionswerten Iu(–) bis Iw(–) abgeleitet ist, ab. Dies verbessert die Genauigkeit zum Ableiten der Anfangsposition θt.

Spezifischer fokussierten die Erfinder auf die Wellenformen der Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–), die voneinander um 120 Grad relativ zur Rotationsposition r verschobene Phasen aufweisen. Die Erfinder fanden, dass der zweite Anfangswinkel θ2, der ein spezifischer numerischer Wert ist, durch Durchführen des Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlungsprozesses an den Subtraktionswerten Iu(–) bis Iw(–) abgeleitet wird. In diesem Fall werden die Ipu(–) bis Ipw(–), die negative Werte sind, von den Ipu(+) bis Ipw(+), die positive Werte sind, subtrahiert. Somit sind die Absolutwerte der Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–) größer als die Absolutwerte der entsprechenden der Additionswerte Iu(+) bis Iw(+). Dies zeigt eine Tendenz, die Fehler des zweiten Anfangswinkels θ2 zu senken, der aus den Subtraktionswerten Iu(–) bis Iw(–) abgeleitet wird. Jedoch hebt die Subtraktion Stromvariationen auf, die von den magnetischen Saturierungs-Charakteristika herrühren. Somit entsprechen voneinander um 180 Grad differierende Anfangspositionen θt einem zweiten Anfangswinkel θ2 und der wahre Wert kann nicht spezifiziert werden.
In dieser Hinsicht sind die Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) Parameter, die winkelabhängig sind, aufgrund der magnetischen Sättigungs-Charakteristika. Somit stehen der erste Anfangswert θ1, der aus den Additionswerten Iu(+) bis Iw(+) abgeleitet wird, und die Anfangsposition θt in einer Eins-zu-Eins-Entsprechung. Zusätzlich sind die Absolutwerte der Additionswerte Iu(+) bis Iw(+) kleiner als die Absolutwerte der entsprechenden Subtraktionswerte Iu(–) bis Iw(–). Dies zeigt eine Tendenz, die Fehler des ersten Anfangswerts θ1 zu vergrößern. Jedoch sind die Fehler ausreichend kleiner als 180 Grad, die der Fehler zwischen den Anfangspositionen θt entsprechend dem einen zweiten Anfangswinkel θ2 sind. Somit kann der erste Anfangswinkel θ1 verwendet werden, um zu spezifizieren, welche der dem einen zweiten Anfangswinkel θ2 entsprechenden zwei Anfangspositionen θt der wahre Winkel ist. Dies gestattet Ableitung der Anfangsposition θt mit einem kleinen Fehler im Vergleich zu einer Konfiguration, in der nur der erste Anfangswinkel θ1 verwendet wird.

(8) Der motorgetriebenen Fahrzeugkompressor 10 beinhaltet den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13, den Kompressionsteil 12, der durch den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13 angetrieben wird, um Kühlmittel zu komprimieren, das als ein Fluid dient, und die Steuerung 55. Somit gestattet das Ermitteln der genauen Anfangsposition θt ausreichende Drehmomentanlegung in einer Anfangsstufe, wenn der Fahrzeug-Dreiphasen-Motor 13 aktiviert wird. Dies erzielt prompte Aktivierung des motorgetriebenen Fahrzeugkompressors 10. Wenn der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 auf die Fahrzeug-Klimaanlage 100 angewendet wird, wird die Fahrzeug-Klimaanlage 100 prompt aktiviert und kann der Komfort verbessert werden.

Es sollte Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in vielen anderen spezifischen Formen ausgestaltet werden kann, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Insbesondere sollte sich verstehen, dass die vorliegende Erfindung in den nachfolgenden Formen ausgestaltet sein kann.
Die sechs Muster 1 bis 6 der Spannungsanlegung sind nicht auf jene in den 7, 8 illustrierten beschränkt. Beispielsweise können zwei Stromschaltelemente eingeschaltet sein, so dass ein Strom nur in zwei Phasen fließt. In diesem Fall wird die Phase des durch die Phasenspulen 25u bis 25w fließenden Stroms um Π/6 verschoben. Somit ist die Anfangsposition θt ein Wert, der durch Subtrahieren von Π/6 vom Anfangswinkel θ1 (oder Anfangswinkel θ2), der durch die obige Steuerung ermittelt wird, ermittelt wird.
Die Steuerung 55 kann die Anfangsposition θt auf den ersten Anfangswinkel θ1 einstellen und den Prozess des Schritts S204 bis Schritt S209 weglassen. Jedoch wird es bevorzugt, vom Standpunkt der Genauigkeit aus, dass die Anfangsposition θt konfiguriert ist, vom ersten Anfangswinkel θ1 und dem zweiten Anfangswinkel θ2 abgeleitet zu sein.
Bei der Testspannungsanlegung können oder können nicht die Phasenspulen 25u bis 25w magnetisch gesättigt sein. Die Testspannungsanlegung muss nur konfiguriert sein, den maximalen Testspitzenwert Itpm innerhalb eines Bereichs zu ermitteln, in welchem der Rotor 22 nicht rotiert.
Die Testimpulsbreite δT1 kann ein fester Wert sein, der sich nicht ändert, gemäß der Eingangsspannung Vd1. In diesem Fall kann die Hauptimpulsbreite δT2 ein variabler Wert oder ein fester Wert sein, der sich nicht der Eingangsspannung Vd2 entsprechend ändert. Jedoch ist für nachfolgende Variationen bei der Eingangsspannung Vd und den Variationen bei den Induktanzen Lu bis Lw der Phasenspulen 25u bis 25w ein variabler Wert zu bevorzugen.
Der Impulsbreitenkoeffizient k kann das Verhältnis des maximal zulässigen Stroms Im zum Absolutwert des maximalen Testspitzenwerts Itpm sein (k = Im/|Itpm|). In diesem Fall kann die Hauptimpulsbreite δT2 ein Wert sein, welcher durch Multiplizieren des Impulsbreitenkoeffizienten k mit der Testimpulsbreite δT1, die zum sechsten Mal ermittelt ist, ermittelt wird (δT2 = k × δT1). Bei dieser Konfiguration kann der Prozess des Schrittes S112 weggelassen werden.
Die Testspannungsanlegung kann weggelassen werden.
Die Stromsensoren 61 bis 63 können an irgendeinem Ort angebracht sein, solange wie die Phasenströme Iu bis Iw detektiert werden können.
Der Gegenstand, in welchem der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 installiert ist, ist nicht auf ein Fahrzeug beschränkt. Der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 kann in jeglichem Gegenstand installiert sein.
Der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 wird auf die Fahrzeug-Klimaanlage 100 angewendet. Stattdessen kann der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 auf jegliche andere Vorrichtungen angewendet werden. Wenn beispielsweise das Fahrzeug ein Brennstoffzellenfahrzeug ist (FCV), das eine Brennstoffzelle enthält, kann der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 auf eine Zufuhrvorrichtung angewendet werden, die Luft der Brennstoffzelle zuführt. Der motorgetriebene Fahrzeugkompressor 10 kann jegliches Fluid, das ein Kühlmittel oder Luft sein mag, komprimieren.
Daher sind vorliegende Beispiele und Ausführungsformen als illustrativ und nicht beschränkend anzusehen und die Erfindung ist nicht auf die hierin gegebenen Details zu beschränken, kann aber innerhalb des Schutzumfangs und Äquivalenz der anhängigen Ansprüche modifiziert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-318824 [0002]
JP 4680280 [0003]

Claims

Steuerung, die konfiguriert ist, einen Wechselrichter zu steuern, der einen Fahrzeug-Drei-Phasenmotor antreibt, wobei der Fahrzeug-Dreiphasen-Motor eine u-Phasenspule, eine v-Phasenspule, eine w-Phasenspule und einen, einen Permanentmagneten inkorporierenden Rotor beinhaltet, wobei die Steuerung umfasst: eine Spannungsanlegeeinheit, die konfiguriert ist, eine Spannung mit einer vorbestimmten Impulsbreite an jede der Phasenspulen in einer positiven Richtung und einer negativen Richtung anzulegen; eine Stromermittlungseinheit, die konfiguriert ist, einen u-Phasenstrom in der positiven Richtung, einen u-Phasenstrom in der negativen Richtung, einen v-Phasenstrom in der positiven Richtung, einen v-Phasenstrom in der negativen Richtung, einen w-Phasenstrom in der positiven Richtung und einen w-Phasenstrom in der negativen Richtung zu ermitteln, die fließen, wenn die Spannungsanlegeeinheit eine Spannung anlegt; eine Addiereinheit, die konfiguriert ist, einen u-Phasen-Additionswert durch Addieren des u-Phasenstroms in der positiven Richtung mit dem u-Phasenstrom in der negativen Richtung, einen v-Phasen-Additionswert durch Addieren des v-Phasenstroms in der positiven Richtung und des v-Phasenstroms in der negativen Richtung, und einen w-Phasen-Additionswert durch Addieren des w-Phasenstroms in der positiven Richtung und des w-Phasenstroms in der negativen Richtung zu berechnen; eine Additionsumwandlungseinheit, die konfiguriert ist, eine Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlung an den drei Additionswerten durchzuführen, welche die Rechenergebnisse der Addiereinheit sind; und eine Ableitungseinheit, die konfiguriert ist, eine Magnetpolposition des Rotors abzuleiten, wenn der Rotor angehalten ist, basierend auf dem Umwandlungsergebnis der Additionsumwandlungseinheit.
Steuerung gemäß Anspruch 1, wobei die Spannungsanlegeeinheit konfiguriert ist, eine erste Spannungsanlegung und eine zweite Spannungsanlegung durchzuführen, die erste Spannungsanlegung konfiguriert ist, eine Spannung mit einer ersten Impulsbreite an jede der Phasenspulen in der positiven Richtung und der negativen Richtung anzulegen; und die zweite Spannungsanlegung konfiguriert ist, eine Spannung mit einer zweiten Impulsbreite, welche größer als die erste Impulsbreite ist, an jede der Phasenspulen in der Positivrichtung und der Negativrichtung anzulegen, nachdem die erste Spannungsanlegung durchgeführt ist, wobei die Steuerung weiter umfasst: eine Impulsbreiten-Recheneinheit, die konfiguriert ist, die zweite Impulsbreite basierend auf dem ermittelten Ergebnis der Stromermittlungseinheit zu berechnen, wenn die erste Spannungsanlegung durchgeführt wird.
Steuerung gemäß Anspruch 2, weiter umfassend: eine Eingangsspannungs-Detektionseinheit, die konfiguriert ist, eine Eingangsspannung des Wechselrichters zu detektieren, wobei die Impulsbreiten-Recheneinheit konfiguriert ist, die erste Impulsbreite basierend auf der Eingangsspannung zu berechnen, und die Impulsbreiten-Recheneinheit auch konfiguriert ist, die zweite Impulsbreite basierend auf der Eingangsspannung und dem ermittelten Ergebnis der Stromermittlungseinheit zu berechnen, wenn die erste Spannungsanlegung durchgeführt wird.
Steuerung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend: eine Subtraktionseinheit, die konfiguriert ist, einen u-Phasen-Subtraktionswert durch Subtrahieren des u-Phasenstroms in der Negativrichtung vom u-Phasenstrom in der Positivrichtung, einen v-Phasen-Subtraktionswert durch Subtrahieren des v-Phasenstroms in der negativen Richtung vom v-Phasenstrom in der positiven Richtung und einen w-Phasen-Subtraktionswert durch Subtrahieren des w-Phasenstroms in der negativen Richtung vom w-Phasenstrom in der positiven Richtung zu berechnen; und eine Subtraktions-Umwandlungseinheit, die konfiguriert ist, die Drei-Phasen-zu-Zwei-Phasen-Umwandlung an den drei Subtraktionswerten durchzuführen, welche Berechnungsergebnisse der Subtraktionseinheit sind, wobei die Ableitungseinheit konfiguriert ist, die Magnetpolposition des gestoppten Rotors unter Verwendung eines aus dem Umwandlungsergebnis der Additionsumwandlungseinheit abgeleiteten ersten Anfangswinkels und eines aus einem Umwandlungsergebnis der Subtraktions-Umwandlungseinheit abgeleiteten zweiten Anfangswinkels abzuleiten.
Steuerung gemäß Anspruch 3, wobei die erste Impulsbreite gemäß der Eingangsspannung so eingestellt wird, dass die erste Spannungsanlegung den Rotor nicht rotiert, und die zweite Impulsbreite gemäß der Eingangsspannung und dem ermittelten Ergebnis der Stromermittlungseinheit eingestellt wird, wenn die erste Spannungsanlegung in einem Bereich durchgeführt wird, in welchem die zweite Spannungsanlegung den Rotor nicht rotiert, um jede der Phasenspulen magnetisch zu sättigen.
Motorgetriebenen Fahrzeugkompressor, umfassend: einen Fahrzeug-Dreiphasen-Motor mit einer u-Phasenspule, einer v-Phasenspule, einer w-Phasenspule und einem einen Permanentmagneten inkorporierenden Rotor; einen Kompressionsteil, der ein Fluid komprimiert und durch den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor angetrieben wird; einen Wechselrichter, der den Fahrzeug-Dreiphasen-Motor antreibt; und die Steuerung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.