DE102017202393A1

DE102017202393A1 - Motorsteuervorrichtung und Motorsteuerverfahren

Info

Publication number: DE102017202393A1
Application number: DE102017202393.7A
Authority: DE
Inventors: Ryo SHINOHARA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-02-16
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2017-08-17
Also published as: US9998061B2; JP6169203B1; US20170237381A1; JP2017147806A

Abstract

Eine Schaltsteuereinheit, welche Schaltelemente eines Energieumwandlungsschaltkreises EIN/AUS-steuert, umfasst eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit, und eine Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit, welche entweder eine Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente einer Oberstufenseite oder alle Schaltelemente einer Unterstufenseite eingeschaltet werden, oder eine Sechsschalteröffnungsverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises ausgeschaltet werden, als eine auszuführende Verarbeitung auswählt, wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wobei die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung und die Sechsschalteröffnungsverarbeitung entsprechend einem Motorbetriebszustand des Wechselstrommotors zu dem Zeitpunkt der Bestimmung ausgewählt wird.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung und ein Motorsteuerverfahren zur Betriebssteuerung eines Wechselstrommotors.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Ein elektrisches Fahrzeug mit einem Wechselstrommotor als eine Antriebskraftquelle ist im Stand der Technik verfügbar. Bei diesem elektrischen Fahrzeug wird ein Fahrantriebsdrehmoment während einer Fahrt dadurch erzeugt, dass der Wechselstrommotor eine Energiebetriebsoperation ausführt, und wird ein regeneratives Bremsdrehmoment während einem Bremsen dadurch erzeugt, dass der Wechselstrommotor eine regenerative Operation ausführt.
Hierbei ist ein Antriebssystem des elektrischen Fahrzeugs gebildet durch eine Gleichstromenergieversorgung, welche durch eine Sekundärbatterie wie beispielsweise eine Lithiumionenbatterie gebildet ist, einen Inverterschaltkreis, welcher mit der Gleichstromenergieversorgung verbunden ist und einen Kondensator und eine Vielzahl von Halbleiterschaltelementen umfasst, und den Wechselstrommotor, welcher mit dem Inverterschaltkreis als ein Verbraucher verbunden ist.
Der Inverterschaltkreis wandelt eine Gleichstromenergie von der Gleichstromenergieversorgung in eine vorbestimmte Wechselstromenergie durch EIN und AUS-Schalten der Vielzahl von Halbleiterschaltelementen bei vorbestimmten Schaltfrequenzen und stellt dadurch ein Drehmoment und eine Rotationsgeschwindigkeit des als der Verbraucher dienenden Wechselstrommotors ein. Weiter arbeitet in Abhängigkeit von dem Betriebszustand davon der Wechselstrommotor als ein Energiegenerator, um eine durch eine Energieerzeugung erzeugte regenerative Energie in der Gleichstromenergieversorgung zu laden. Es wird darauf hingewiesen, dass ein hocheffizienter Permanentmagnet-Dreiphasen-Synchronmotor häufig als ein in einem elektrischen Fahrzeug angewendeter Wechselstrommotor verwendet wird.
In einem Antriebssystem, welches einen Dreiphasen-Synchronmotor verwendet, ist der Inverterschaltkreis gebildet durch Verbinden von drei Serienschaltkreisen, welche jeweils derart ausgebildet sind, dass ein Schaltelement einer Oberstufenseite und ein Schaltelement einer Unterstufenseite miteinander in Serie verbunden sind, parallel zu der Gleichstromenergieversorgung. Weiter sind jeweilige Mittelpunkte der drei Serienschaltkreise mit jeweiligen Eingängen einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase des Dreiphasen-Synchronmotors verbunden.
Weiter wird durch EIN und AUS-Schalten der Schaltelemente, welche in den jeweiligen Phasen des Inverterschaltkreises vorgesehen sind, in Sequenz eine Wechselstromenergie an die jeweiligen Phasen des Dreiphasen-Synchronmotors bei Phasen zugeführt, welche sich voneinander um 120 Grad unterscheiden, und im Ergebnis wird der Dreiphasen-Synchronmotor betrieben. Es sei denn etwas anderes ist angegeben, wird nachfolgend angenommen, dass der Begriff „Motor“ einen Dreiphasen-Synchronmotor bezeichnet. Es wird drauf hingewiesen, dass Betriebsprinzipien des Inverterschaltkreises weithin bekannt sind und hier daher nicht beschrieben werden.
Hierbei, um die als die Gleichstromenergieversorgung dienende Batterie vor einer Überspannung und einem Überstrom zu schützen, ist das Antriebssystem des elektrischen Fahrzeugs mit einem Öffnungs/Schließmittel zum Trennen der Batterie von dem Inverterschaltkreis nach Notwendigkeit versehen. Eine Bedingung zum Öffnen des Öffnen/Schließmittels ist erfüllt, wenn eine Spannung der Batterie gleich einem vorbestimmten Wert während einer regenerativen Operation des Motors ist oder diesen überschreitet, wenn die Batteriespannung auf oder unterhalb einen vorbestimmten Wert aufgrund einer Batterieabnutzung fällt, wenn ein durch die Batterie fließender Strom gleich einem vorbestimmten Wert ist oder diesen überschreitet und so weiter. Das Öffnungs/Schließmittel kann ebenso aufgrund eines Fehlers in dem Fahrzeug, einer Kollision und so weiter geöffnet werden.
Bei diesem Antriebssystem kann das Öffnungs/Schließmittel derart geöffnet werden, dass der Inverterschaltkreis von der Batterie während der durch den Motor ausgeführten regenerativen Operation getrennt wird. Darüber hinaus kann der Inverterschaltkreis von der Batterie getrennt werden, selbst bei einem Antriebssystem, welches nicht mit dem Öffnungs/Schließmittel versehen ist, wenn eine Energieleitung zwischen der Batterie und dem Inverterschaltkreis getrennt wird.
In diesem Fall kann die in den Inverterschaltkreis fließende regenerative Energie von dem Motor nicht in der Batterie geladen werden und wird stattdessen in den Kondensator des Inverterschaltkreises geladen. Im Ergebnis kann eine Überspannung an dem Kondensatoranliegen, was zum Ausfall des Kondensators führt.
Somit, wenn der Inverterschaltkreis von der Batterie getrennt wird, kann eine Sechsschalteröffnungsverarbeitung ausgeführt werden, um den Inverterbetrieb anzuhalten, durch Schalten aller Halbleiterschaltelemente des Inverterschaltkreises auf AUS. Wenn diese Sechsschalteröffnungsverarbeitung ausgeführt wird, wird allerdings eine in einer Statorspule des Motors gespeicherte Energie in den Kondensator über umgekehrt parallel zu den Schaltelementen verbundene Freilaufdioden (FWD) geladen und im Ergebnis kann eine Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators schnell zunehmen.
Wenn zu diesem Zeitpunkt eine Kapazität und ein Spannungswiderstand des Kondensators zunehmen, um mit einer Zunahme der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators fertig zu werden, nimmt der Kondensator in Größe zu. Darüber hinaus, wenn der Spannungswiderstand des Kondensators zunimmt, müssen die Spannungswiderstände der jeweiligen Bestandteile des Inverterschaltkreises ebenso zunehmen, was es schwierig macht eine Reduktion der Größe und der Kosten des Inverterschaltkreises zu erzielen. Eine Unfähigkeit zum Reduzieren der Größe des Inverterschaltkreises ist ein besonders ernstes Problem für einen in einem elektrischen Fahrzeug verwendeten Inverterschaltkreis, welcher in einem begrenzten Raum innerhalb eines Fahrzeugs installiert werden muss.
Somit, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen wurde ein Verfahren zum Hinzufügen eines Entladeschaltkreises vorgeschlagen, welcher die in den Inverterschaltkreis von dem Motor erzeugte regenerative Energie durch Mittel einer Wärmeerzeugung derart verbraucht, dass eine in einen Kondensator fließende überschüssige regenerative Energie durch den Entladeschaltkreis verbraucht wird (siehe beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschrift mit der Nummer 2010-110099 ).
Ein Verfahren zum Sicherstellen, dass eine Energie nicht in den Kondensator regeneriert wird, durch Ausführen einer Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, bei welcher die jeweiligen Phasen des Motors wechselweise kurzgeschlossen werden, durch EIN-Schalten aller Schaltelemente einer Oberstufenseite oder aller Schaltelemente einer Unterstufenseite des Inverterschaltkreises, wenn der Inverterschaltkreis von der Gleichstromenergieversorgung getrennt wird, anstelle der Sechsschalteröffnungsverarbeitung wurde ebenso vorgeschlagen (siehe beispielsweise japanische Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer H9-47055 ).
Zusammenfassung der Erfindung
Wie oben beschrieben, wenn der Inverterbetrieb angehalten wird durch AUS-Schalten aller Halbleiterschaltelemente des Inverterschaltkreises, falls der Inverterschaltkreis von der Gleichstromenergieversorgung getrennt wurde, kann die Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators schnell zunehmen und daher, um mit dieser schnellen Zunahme fertig zu werden, ist es notwendig die Kapazität und den Spannungswiderstand des Kondensators zu erhöhen. Im Ergebnis nimmt die Größe des Kondensators zu, was es schwierig macht, Reduktionen in der Größe und den Kosten des Inverterschaltkreises zu erzielen.
Mit dem in der japanischen Patentveröffentlichungsschrift mit der Nummer 2010-110099 beschriebenen Verfahren kann in Reaktion auf dieses Problem eine Zunahme in der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators verhindert werden, allerdings nimmt die Größe des Inverterschaltkreises aufgrund des Hinzufügens des Entladeschaltkreises zu. Insbesondere, wenn die Menge an regenerativer Energie, welche durch den Entladeschaltkreis verbraucht werden muss, groß ist, muss der Entladeschaltkreis unter Verwendung von Elementen mit einer hohen Energiehandhabungskapazität gebildet werden, und im Ergebnis treten Zunamen in der Schaltkreisgröße und den Kosten des Inverterschaltkreises auf.
Weiter mit dem in der japanischen Patentveröffentlichung mit der Nummer H9-47055 beschriebenen Verfahren kann eine Zunahme in der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators verhindert werden, allerdings können die durch die jeweiligen Phasen hindurchtretenden Ströme, um den Motor bis zu diesem Punkt zu betreiben, augenblicklich zunehmen, sodass die jeweiligen Widerstandsströme der Schaltelemente und des Motors überschritten werden, und im Ergebnis können die Schaltelemente und der Motor ausfallen.
Diese Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und eine Aufgabe davon ist es eine kleine, kostengünstige Motorsteuervorrichtung zu erhalten, mit welcher eine Zunahme in einer Zwischenanschluss-Spannung eines Kondensators und eine Zunahme in durch jeweilige Phasen eines Motors hindurchtretenden Phasenströme verhindert werden können, selbst wenn ein Inverterschaltkreis von einer Gleichstromenergieversorgung getrennt wird, um dadurch zu verhindern, dass der Inverterschaltkreis und der Motor ausfallen.
Eine Motorsteuervorrichtung gemäß dieser Erfindung ist zwischen einer Gleichstromenergieversorgung und einem Wechselstrommotor verbunden, um eine Betriebssteuerung des Wechselstrommotors auszuführen, durch Umwandeln einer Gleichstromenergie von der Gleichstromenergieversorgung in eine Wechselstromenergie, und umfasst einen Energieumwandlungsschaltkreis, bei welchem ein Arm einer Wechselstromphase durch einen Serienschaltkreis mit einem Schaltelement einer Oberstufenseite und einem Schaltelement einer Unterstufenseite gebildet ist, einen Kondensator, welcher eine Gleichstromseitenspannung des Energieumwandlungsschaltkreises glättet, und eine Schaltsteuereinheit, welche eine EIN/AUS-Steuerung der Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises ausführt, wobei die Schaltsteuereinheit umfasst: eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit, welche bestimmt, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit, bei welcher eine regenerative Energie von dem Wechselstrommotor nicht in der Gleichstromenergieversorgung regeneriert werden kann, aufgetreten ist oder nicht; und eine Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit, welche entweder eine Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente einer Oberstufenseite oder alle Schaltelemente einer Unterstufenseite eingeschaltet werden, oder eine Sechsschalteröffnungsverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises ausgeschaltet werden, als eine auszuführende Verarbeitung auswählt, wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wobei die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung und die Sechsschalteröffnungsverarbeitung entsprechend einem Motorbetriebszustand des Wechselstrommotors zu dem Zeitpunkt der Bestimmung ausgewählt werden.
Bei der Motorsteuervorrichtung gemäß dieser Erfindung, umfasst die Schaltsteuereinheit, welche die EIN/AUS-Steuerung der Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises ausführt, die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit zum Bestimmen, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit, bei welcher eine regenerative Energie von dem Wechselstrommotor nicht in die Gleichstromenergieversorgung regeneriert werden kann, aufgetreten ist oder nicht, und die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit zum Auswählen entweder der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente einer Oberstufenseite oder alle Schaltelemente einer Unterstufenseite eingeschaltet werden, oder der Sechsschalteröffnungsverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises ausgeschaltet werden, als die auszuführende Verarbeitung, wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wobei die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung und die Sechsschalteröffnungsverarbeitung entsprechend dem Motorbetriebszustand des Wechselstrommotors zu dem Zeitpunkt der Bestimmung ausgewählt wird.
Im Ergebnis ist es möglich eine kleine, kostengünstige Motorsteuervorrichtung zu erhalten, mit welcher eine Zunahme bei einer Zwischenanschluss-Spannung eines Kondensators und eine Zunahme in durch jeweilige Phasen eines Motors hindurchtretenden Phasenströme verhindert werden kann, selbst wenn ein Inverterschaltkreis von einer Gleichstromenergieversorgung getrennt wird, wodurch verhindert wird, dass der Inverterschaltkreis und der Motor ausfallen.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines mit einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung installierten Antriebssystems zeigt;
2A und 2B sind darstellende Ansichten, welche während einem Experiment gemessene Wellenformen zeigen, um eine Abhängigkeitsbeziehung zwischen Maximalwerten von Phasenströmen nach einer Dreiphasenkurzschlussverarbeitung und einer Rotationsgeschwindigkeit eines Motors in der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung darzustellen; und
3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines mit einer Motorsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung installierten Antriebssystems zeigt.
Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen einer Motorsteuervorrichtung und eines Motorsteuerverfahrens gemäß dieser Erfindung werden unter Verwendung der Figuren beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass identische oder zugehörige Teile der Figuren unter Verwendung von identischen Bezugszeichen beschrieben werden.
Ein elektrischer Motor, ebenso einfach als ein Motor bekannt, führt typischerweise eine Energiebetriebsoperation durch Umwandeln von elektrischer Energie in eine Antriebskraft aus, aber ist ebenso geeignet, um eine regenerative Operation durch Umwandeln von Antriebskraft zurück in elektrische Energie auszuführen, ohne dass strukturelle Veränderungen notwendig sind. Weiter führt ein Energiegenerator, ebenso einfach als Generator bekannt, eine regenerative Operation durch Umwandeln von Antriebskraft in elektrische Energie aus, aber ist ebenso geeignet, um eine Energiebetriebsoperation durch Umwandeln von elektrischer Energie zurück in eine Antriebskraft auszuführen, ohne dass strukturelle Änderungen notwendig sind.
Mit anderen Worten weisen ein elektrischer Motor und einen Energiegenerator im Wesentlichen identische Strukturen auf und sind jeweils geeignet für eine Energiebetriebsoperation und eine regenerative Operation. In dieser Beschreibung wird daher eine elektrische Rotationsmaschine, welche zum Funktionieren sowohl als ein elektrischer Motor als auch ein Energiegenerator geeignet ist, einfach als ein Motor bezeichnet.
Erste Ausführungsform
Eine Motorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung wird nachfolgend genau auf der Basis von 1 und 2 beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines mit der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung installierten Antriebssystems zeigt. 1 zeigt ebenso eine Gleichstromenergieversorgung wie beispielsweise eine Batterie, welche eine Gleichstromenergie an einen Inverterschaltkreis zuführt und mit regenerativer Energie geladen wird, und einen als Steuerziel dienenden Dreiphasen-Synchronmotor.
In 1 ist eine Motorsteuervorrichtung 80 mit einer Gleichstromenergieversorgung 90 durch Gleichstrombusse 1a, 1b über einen Energieschalter 70 derart verbunden, damit Antriebsenergie und regenerative Energie mit der Gleichstromenergieversorgung 90 ausgetauscht wird. Weiter ist die Motorsteuervorrichtung 80 mit einem Motor 90 über einen Wechselstrombus 2a derart verbunden, damit eine Antriebsenergie und eine regenerative Energie mit dem Motor 10 ausgetauscht wird.
Weiterhin ist ein Rotationswinkelsensor 30 an dem Motor 10 vorgesehen, um einen Rotationswinkel des Motors zu detektieren. Es wird drauf hingewiesen, dass ein Motor, welcher eine Last zum Rotieren antreibt und geeignet ist zum Regenerieren von Rotationsenergie aus der Last als elektrische Energie wie beispielsweise ein Permanentmagneten-Dreiphasen-Wechselstrom-Synchronmotor oder ein bürstenloser Motor beispielsweise, als der Motor 10 verwendet wird.
Weiter ist die Motorsteuervorrichtung 80 durch einen Inverterschaltkreis 20 und eine Schaltsteuereinheit 60 gebildet. Der Inverterschaltkreis 20 umfasst einen zwischen den Gleichstrombussen 1a, 1b auf einer Energieversorgungseingabeseite verbundenen Kondensator 21, eine Spannungsdetektionseinheit 24, welche eine Gleichstrombusspannung des Inverterschaltkreises 20 detektiert, einen Energieumwandlungsschaltkreis 25, welcher aus einer Vielzahl von Schaltelementen gebildet ist und eine DC/AC-Energieumwandlung ausführt, und eine Motorstromdetektionseinheit 26, welche einen Strom des Motors 10 detektiert, welche durch den Wechselstrombus 2a fließt.
Der Kondensator 21 weist eine Funktion zum Verhindern einer Welligkeit in der Gleichstrombusspannung, eine Funktion zum Verbessern der Wechselstrom-Stromantriebsfähigkeit des Inverterschaltkreises 20 durch Reduzieren einer Wellenimpedanzen des Inverterschaltkreises 20, eine Funktion zum Absorbieren einer Überspannung und so weiter auf. Weiter teilt die Spannungsdetektionseinheit 24 die Gleichstrombusspannung unter Verwendung eines Spannungsteilers Widerstände oder etwas Ähnliches in Spannungen, welche durch die Schaltsteuereinheit 60 ausgelesen werden können, und gibt eine Gleichstrombusspannungsinformation an die Schaltsteuereinheit 60 aus.
Der Energieumwandlungsschaltkreis 25 ist typischerweise ein bekannter Inverter, bei welchem sechs Schaltelemente in einer Voll-Brückenkonfiguration verbunden sind. Insbesondere, wie in 1 gezeigt, sind jeweils Schaltelemente 31, 32, Schaltelemente 33, 34 und Schaltelemente 35, 36 miteinander in Serie verbunden und mit der Gleichstromenergieversorgung 90 parallel verbunden.
Weiterhin ist ein Mittelpunkt zwischen den Schaltelementen 31, 32 mit einem U-Phaseneingang des Motors 10 verbunden, ein Mittelpunkt zwischen den Schaltelementen 33, 34 mit einem V-Phaseneingang des Motors 10 verbunden und ein Mittelpunkt zwischen den Schaltelementen 35, 36 mit einem W-Phaseneingang des Motors 10 verbunden.
Hierbei werden die mit einer positiven Elektrodenseite der Gleichstromenergieversorgung 90, oder mit anderen Worten dem Gleichstrombus 1a, verbundenen Schaltelemente 31, 33, 35 als Schaltelemente einer Oberstufenseite bezeichnet und werden die mit einer negativen Elektrodenseite der Gleichstromenergieversorgung, oder mit anderen Worten dem Gleichstrombus 1b, verbundenen Schaltelemente 32, 34, 36 werden als Schaltelemente einer Unterstufenseite bezeichnet.
Wie in 1 gezeigt werden beispielsweise Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistoren (MOSFETs) oder anstelle von MOSFETs isolierte Gate-Bipolar-Transistoren (IGBTs) oder etwas Ähnliches als die Schaltelemente verwendet.
Es wird darauf hingewiesen, dass eine Freilaufdiode (FWD), bei welcher eine Richtung von der negativen Elektrodenseite zu der positiven Elektrodenseite der Gleichstromenergieversorgung 90, oder mit anderen Worten von der Unterstufenseite zu der Oberstufenseite, als eine Vorwärtsrichtung eingestellt ist, parallel mit den die Schaltelemente bildenden MOSFETs vorgesehen ist.
Die Motorstromdetektionseinheit 26 detektiert einen durch den Wechselstrombus 2a fließenden Motorstrom, wandelt den detektierten Strom in eine Spannung um und gibt eine Motorstrominformation an die Schaltsteuereinheit 60 aus. 1 zeigt eine Konfiguration, bei welcher der Strom durch einen Schunt-Widerstand detektiert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Motorstromdetektionseinheit 26 ein Stromsensor sein kann, welcher ein Hall-Element oder etwas Ähnliches verwendet.
Der Energieschalter 70 steuert einen Energieaustausch zwischen der Gleichstromenergieversorgung 90 und der Motorsteuervorrichtung 80. Insbesondere wird der Energieschalter 70 in einen offenen Zustand durch ein übergeordnetes System, welches in den Figuren nicht gezeigt ist, gebracht, wenn eine Spannung der Gleichstromenergieversorgung 90 gleich einem eingestellten Wert ist oder darüber hinaus geht, während einer regenerativen Operation des Motors 10, wenn die Spannung der Gleichstromenergieversorgung 90 auf einen eingestellten Wert oder darunter abfällt, aufgrund einer Abnutzung an der Gleichstromenergieversorgung 90 oder etwas Ähnlichem, wenn der durch die Gleichstromenergieversorgung 90 fließende Strom gleich einem eingestellten Wert wird oder diesen überschreitet, wenn ein Ausfall oder eine Kollision in dem Fahrzeug detektiert wird, und so weiter. Es wird darauf hingewiesen, dass der Energieschalter 70 derart ausgebildet sein kann, dass dieser durch die Schaltsteuereinheit 60 gesteuert wird.
Weiter detektiert der Rotationswinkelsensor 30 einen Rotorrotationswinkel des Motors 10 unter Verwendung eines Drehmelders, eines Encoders oder etwas Ähnlichem. Der durch den Rotationswinkelsensor 30 detektierte Rotorrotationswinkel wird an die Schaltsteuereinheit 60 ausgegeben.
Die Schaltsteuereinheit 60 ist verantwortlich für die Steuerung der gesamten Motorsteuervorrichtung und wird gebildet aus einem Mikrocontroller, einem Antriebschaltkreis und so weiter. Die Schaltsteuereinheit 60 umfasst eine Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61, eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 und eine Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63.
Die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 erzeugt EIN/AUS Steuersignale für eine EIN/AUS-Steuerung der Vielzahl von den Energieumwandlungsschaltkreis 25 bildenden Schaltelementen. Weiter bestimmt die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit, bei welcher eine regenerative Energie von dem Motor 10 nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, aufgetreten ist oder nicht.
Wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wählt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 entweder eine Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente einer Oberstufenseite oder alle Schaltelemente einer Unterstufenseite des Energieumwandlungsschaltkreises 25 eingeschaltet werden, oder eine Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei welcher alle Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises 25 ausgeschaltet werden, als eine auszuführende Verarbeitung entsprechend der Motorbetriebsbedingung des Motors 10 zu dem Zeitpunkt der Bestimmung aus.
Insbesondere bestimmt die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist oder nicht, auf der Basis der von der Spannungsdetektionseinheit 24 eingegebenen Gleichstrombusspannungsinformation und gibt ein Bestimmungsergebnis an die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 aus.
Weiter empfängt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 einen den Rotationswinkels des Motors 10 angebende Information von dem Rotationswinkelsensor 30 und das Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungsergebnis von der Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 und wählt, nachdem aus dieser Eingabeinformation bestimmt wurde, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, entweder die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung aus und gibt das Auswahlergebnis an die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 in der Form eines Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehls aus.
Die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 empfängt die Gleichstrombusspannungsinformation von der Spannungsdetektionseinheit 24, die den Rotationswinkels des Motors 10 angebende Information von dem Rotationswinkelsensor 30, die Motorstrominformation von der Motorstromdetektionseinheit 26 und den Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63, berechnet ein EIN/AUS Steuersignal für jedes der Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises 25 entsprechend der Eingabeinformationen sowie einen Drehmomentsbefehlswert und einen Strombefehlswert, eingegeben von außen, in Relation zu dem Motor 10, und gibt die EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 aus.
Die Schaltelemente 31 bis 36 führen jeweils eine EIN/AUS-Operation in Reaktion auf die EIN/AUS Steuersignale von der Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 aus, worauf eine Gleichstromenergie in eine Wechselstromenergie umgewandelt wird und somit dem Motor 10 zugeführt wird, und, wenn der Motor in einem regenerativen Zustand ist, eine erzeugte regenerative Energie in der Gleichstromenergieversorgung 90 geladen wird.
Hierbei ist ein Merkmal der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung, dass die Schaltsteuereinheit 60 mit der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 derart versehen ist, dass, wenn eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit als aufgetreten bestimmt ist, entweder die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung ausgewählt und ausgeführt wird, auf der Basis der den Rotationswinkels des Motors 10 angebenden Information.
Mit dieser Konfiguration können eine Zunahme in einer Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators und eine Zunahme in den Phasenströmen des Motors 10 jeweils verhindert werden, selbst wenn der Inverterschaltkreis 20 von der Gleichstromenergieversorgung 90 getrennt wird. Diese Konfiguration wird nachfolgend genauer unter Angabe von Gründen beschrieben, warum eine Zunahme in der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators und eine Zunahme in den Phasenströmen des Motors 10 jeweils dadurch verhindert werden können.
Wie oben beschrieben, wenn, während eines regenerativen Betriebs des Motors 10, der Energieschalter 10 geöffnet wird oder eine Energieleitung zwischen der Gleichstromenergieversorgung 90 und dem Inverterschaltkreis 20 getrennt wird, sodass der Inverterschaltkreis 20 von der Gleichstromenergieversorgung 90 getrennt wird, kann die in den Inverterschaltkreis 20 fließende regenerative Energie von dem Motor 10 nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 geladen werden und wird stattdessen in den Kondensator 21 des Inverterschaltkreises 20 geladen. Im Ergebnis kann eine Überspannung an dem Kondensator 21 anlegen, was zum Ausfall des Kondensators 21 führt.
In Reaktion auf dieses Problem kann ein Verfahren zum Ausführen einer Sechsschalteröffnungsverarbeitung umgesetzt werden, um den Inverterbetrieb anzuhalten. Wenn eine Sechsschalteröffnungsverarbeitung ausgeführt wird, wird allerdings eine in einer Statorspule des Motors 10 gespeicherte Energie in den Kondensator 21 über die umgekehrt parallel zu den Schaltelementen verbundenen Freilaufdioden (FWD) geladen und im Ergebnis kann die Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators 21 schnell zunehmen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Zunahme bei der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensator 21 dazu tendiert zunehmend größer zu werden, wenn eine Rotationsgeschwindigkeit eines Motors 10 zunimmt. Insbesondere weist eine Induktionsspannung des Motors 10 eine Proportionalitätsbeziehung zu der Rotationsgeschwindigkeit derart auf, dass die Induktionsspannung des Motors 10 zunimmt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit zunimmt, und daher die in den Kondensator 21 geladene regenerative Energie, welche von der Induktionsspannung abgeleitet wird, zunimmt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit zunimmt, was die Zunahme in der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators 21 größer werden lässt.
Indessen wird bei einem anderen Verfahren eine Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, bei welcher die jeweiligen Phasen des Motors 10 wechselweise kurzgeschlossen werden, durch EIN-Schalten aller Schaltelemente der Oberstufenseite oder aller Schaltelemente der Unterstufenseite des Inverterschaltkreises 20, ausgeführt, um sicherzustellen, dass eine Energie nicht in den Kondensator 21 regeneriert wird. Wenn eine Dreiphasenkurzschlussverarbeitung ausgeführt wird, bleiben die jeweiligen Phasen des Motors 10 miteinander über kleine Widerstandswerte verbunden und daher nehmen die durch die jeweiligen Phasen fließenden Phasenströme augenblicklich zu.
Hierbei haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung in einem Experiment festgestellt, dass Maximalwerte der der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung folgenden erhöhten Phasenströme entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 variieren, sodass die Maximalwerte der der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung nachfolgenden erhöhten Phasenströme kontinuierlich größer werden, wenn die Rotationsgeschwindigkeit zunimmt.
2 ist eine darstellende Ansichten, welche während des Experiments gemessene Wellenformen zeigen, um eine Abhängigkeitsbeziehung zwischen den Maximalwerten in der der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung nachfolgenden Phasenströme und der Rotationsgeschwindigkeit des Motors in der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung darzustellen. Insbesondere zeigt 2 Ergebnisse, welche durch Messen der Wellenformen der durch den Motor 10 fließenden Phasenströme erhalten werden, wenn der Motor 10 während einer regenerativen Operation der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung ausgesetzt wird.
In den 2A und 2B sind die Größen der Phasenströme identisch vor einer Ausführung der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung mit Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10, indessen wird ein regenerativer Antrieb bei einer niedrigeren Rotationsgeschwindigkeitsbedingung in 2A als in 2B ausgeführt. Sowohl in 2A als auch in 2B wird die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zu einem Zeitpunkt T1 ausgeführt. Wenn die Größen und insbesondere die Maximalwerte der der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung nachfolgenden Phasenströme in den 2A und 2B verglichen werden, wird deutlich, dass die Maximalwerte in 2A größer sind, das heißt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit geringer ist.
Somit, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 hoch ist, wird die Zunahme in der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung größer, allerdings vermindern sich die Maximalwerte der Phasenströme auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering ist, wird andererseits die Zunahme in der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung geringer, allerdings nehmen die Maximalwerte der Phasenströme auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zu.
Daher empfängt bei der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung, wie oben beschrieben, die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 die den Rotationswinkels des Motors 10 angebende Information von dem Rotationswinkelsensor 30 und das Energiezuführungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungsergebnis von der Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62, und wählt, nachdem aus dieser Eingabeinformationen bestimmt wurde, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, entweder die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung aus und gibt das Auswahlergebnis an die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 in der Form eines Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehls aus.
Insbesondere, wenn bestimmt ist, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wählt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit die Sechsschalteröffnungsverarbeitung aus, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10, welche aus der Rotationswinkelinformation berechnet ist, geringer als eine Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist, und wählt die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung aus, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 höher als die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist.
Hierbei ist die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit auf einen unteren Grenzwert einer Rotationsgeschwindigkeit eingestellt, bei welcher die Maximalwerte der Phasenströme, welche auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunehmen, unter einen Überstromschwellenwert fallen. Weiter ist der Überstromschwellenwert auf einen Stromwert eingestellt, welche Widerstandsströme des Motors 10 und der Komponenten des Inverterschaltkreises nicht übersteigt, oder mit anderen Worten auf eine ähnliche Weise zu einer typischen Motorsteuervorrichtung.
Darüber hinaus wird der Kondensator 21 derart ausgewählt, dass ein Maximalwert der Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, welche zunimmt, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei der Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ausgeführt wird, unter einen Überspannungsschwellenwert fällt. Der Überspannungsschwellenwert ist auf einen Spannungswert eingestellt, welcher Widerstandsspannungen des Kondensators 21 und der Komponenten des Inverterschaltkreises nicht übersteigt, oder mit anderen Worten auf eine ähnliche Weise zu einer typischen Motorsteuervorrichtung.
Wenn ein Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl, welcher die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung angibt, nicht in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 eingegeben wird, führt die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 eine typische bekannte Inverterschaltkreisbetriebssteuerung aus.
Kurz gesagt, werden ein Zieldrehmoment und ein Zielstrom des Motors 10 von einer anderen Steuervorrichtung wie beispielsweise einer Fahrzeug ECU, nicht in den Figuren gezeigt, über ein Steuerbereichsnetzwerk (CAN) oder etwas Ähnlichem eingegeben, worauf eine Stromrückkopplungssteuerung unter Verwendung der von der Spannungsdetektionseinheit 24 eingegebenen Gleichstrombusspannungsinformation, der den Rotationswinkel des Motors 10 angebenden Information, eingegeben von dem Rotationswinkelsensor 30, und der von der Motorstromdetektionseinheit 26 eingegebenen Motorstrominformation ausgeführt wird. EIN/AUS Steuersignale für die jeweiligen Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises 25 werden dann berechnet, um das Zieldrehmoment und den Zielstrom des Motors zu erhalten, worauf die EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 ausgegeben werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Stromrückkopplungssteuerung bekannt ist und daher eine detaillierte Beschreibung davon hierbei ausgelassen wird.
Wenn die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 als der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl eingegeben wird, gibt andererseits die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 derart aus, dass die Schaltelemente der Oberstufenseite 31, 33, 35 eingeschaltet werden und die Schaltelemente der Unterstufenseite 32, 34, 36 ausgeschaltet werden.
Es wird drauf hingewiesen, dass, wenn die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 als der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl eingegeben wird, kann die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 derart ausgeben, dass die Schaltelemente der Oberstufenseite 31, 33, 35 ausgeschaltet werden und die Schaltelemente der Unterstufenseite 32, 34, 36 eingeschaltet werden.
Weiter, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 als der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl eingegeben wird, gibt die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 derart aus, dass alle Schaltelemente 31 bis 36 ausgeschaltet werden.
Entsprechend dieser Konfiguration wird die Sechsschalteröffnungsverarbeitung in einer Motorbetriebsbedingung umgesetzt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors gering ist, sodass die Maximalwerte der Phasenströme in dem Ausmaß zunehmen würden, dass der Motor 10 und die Komponenten des Inverterschaltkreises auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung ausfallen können. Im Ergebnis kann ein Ausfall des Motors und der Komponenten des Inverterschaltkreises aufgrund erhöhter Phasenströme, resultierend aus einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, verhindert werden.
Weiter wird bei einer Motorbetriebsbedingung, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 hoch ist, sodass eine große Menge an regenerativer Energie in den Kondensator 21 auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung fließen würde, die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung umgesetzt. Im Ergebnis kann ein Ausfall des Kondensators 21 und der Komponenten des Inverterschaltkreises aufgrund einer erhöhten Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, resultierend aus einem Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung, verhindert werden.
Mit anderen Worten ist die Motorbetriebsbedingung, bei welcher die Sechsschalteröffnungsverarbeitung ausgeführt wird, auf eine Motorbetriebsbedingung beschränkt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering genug ist, um sicherzustellen, dass seine geringe Menge an regenerativer Energie in den Kondensator 21 fließt, und daher muss die Kapazität des Kondensators nur groß genug sein, um einer vergleichsweise geringen Menge von einfließender regenerativer Energie standzuhalten. Im Ergebnis kann ein kleiner Kondensator verwendet werden.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Motorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben. Zuerst bestimmt die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 auf der Basis der von der Spannungsdetektionseinheit 24 eingegebenen Gleichstrombusspannung, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit, bei welcher eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, aufgetreten ist oder nicht. Insbesondere bestimmt die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit, bei welcher eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, aufgetreten ist, wenn die Gleichstrombusspannung gleich einem vorbestimmten eingestellten Wert ist oder diesen überschreitet, und bestimmt, dass die Energieversorgungsseite normal ist, in allen anderen Fällen.
Dadurch ist es möglich zu bestimmen, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, in Fällen, bei welchen eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, wie beispielsweise einen Fall, bei welchem der Motor 10 eine regenerative Operation ausführt, während der Energieschalter 70 in einem offenen Zustand ist, sodass eine regenerative Energie in dem Kondensator 21 gespeichert wird, mit dem Ergebnis, dass eine Ende-zu-Ende-Spannung des Kondensators 21, oder mit anderen Worten die Gleichstrombusspannung, eine Hochspannung erreicht, welche während einem normalen Betrieb nicht auftreten würde, oder einen Fall, bei welchem die Gleichstromenergieversorgung 90 eine Hochspannung erreicht, welche während eines normalen Betriebs nicht auftreten würde, selbst obwohl der Energieschalter 70 in einem leitenden Zustand ist.
Wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass die Energieversorgungsseite normal ist, kann der Motor 10 die Energiebetriebsoperation und die regenerative Operation ohne irgendwelche Probleme ausführen und daher gibt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 keinen Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl an die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 aus. Wenn ein Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl nicht in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 eingegeben wird, führt die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 eine typische bekannte Invertersteuerbetriebssteuerung aus.
Kurz gesagt, werden das Zieldrehmoment und der Zielstrom des Motors 10 von einer anderen Steuervorrichtung wie beispielsweise einer Fahrzeug ECU, nicht in den Figuren gezeigt, über ein CAN oder etwas Ähnliches eingegeben, worauf eine Stromrückkopplungssteuerung unter Verwendung der von der Spannungsdetektionseinheit 24 eingegebenen Gleichstrombusspannungsinformation, der den Rotationswinkels Motors 10 angebenden Information, eingegeben von dem Rotationswinkelsensor 30, und der von der Motorstromdetektionseinheit 26 eingegebenen Motorstrominformation ausgeführt wird. EIN/AUS Steuersignale für die jeweiligen Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises werden dann berechnet, um das Zieldrehmoment und den Zielstrom des Motors zu erhalten, worauf die EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 ausgegeben werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Stromrückkopplungssteuerung bekannt ist und daher eine detaillierte Beschreibung davon hierin ausgelassen wird.
Wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, kann eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden und daher wählt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung unter Verwendung eines nachfolgend zu beschreibenden Verfahrens aus und gibt das Auswahlergebnis an die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 als einen Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl aus.
Wenn die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 als der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl eingegeben wird, gibt die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 aus, sodass die Schaltelemente der Oberstufenseite 31, 33, 35 eingeschaltet werden und die Schaltelemente der Unterstufenseite 32, 34, 36 ausgeschaltet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 als der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl eingegeben wird, kann die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 derart ausgeben, dass die Schaltelemente der Oberstufenseite 31, 33, 35 ausgeschaltet werden und die Schaltelemente der Unterstufenseite 32, 34, 36 eingeschaltet werden.
Weiter, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 als der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl eingegeben wird, gibt die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 derart aus, dass alle Schaltelemente 31 bis 36 ausgeschaltet werden.
Das durch die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungauswahleinheit 63 zum Erzeugen des Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehls verwendete Verfahren, wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wird nun genau beschrieben.
Wenn bestimmt ist, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wählt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 die Sechsschalteröffnungsverarbeitung aus, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 geringer als die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Motors aus der den Rotationswinkel des Motors 10 angebenden Information, eingegeben von dem Rotationswinkelsensor 30, berechnet wurde, und wählt die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung aus, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 höher als die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist. Die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 erzeugt dann einen Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl.
Hierbei wird die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit auf einen unteren Grenzwert der Rotationsgeschwindigkeit eingestellt, bei welchem die Maximalwerte der Phasenströme, welche auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunehmen, unterhalb des Überstromschwellenwerts fallen. Weiter wird der Überstromschwellenwert bei einem Stromwert eingestellt, welcher die Widerstandsströme des Motors und der Komponenten des Inverterschaltkreises nicht überschreitet, oder mit anderen Worten auf eine ähnliche Weise zu einer typischen Motorsteuervorrichtung.
Darüber hinaus wird der Kondensator 21 derart ausgewählt, dass der Maximalwert der Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, welche zunimmt, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei der Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ausgeführt wird, unterhalb den Überspannungsschwellenwert fällt. Der Überspannungsschwellenwert wird auf einen Spannungswert eingestellt, welcher die Widerstandsspannungen des Kondensators 21 und der Komponenten des Inverterschaltkreises nicht überschreitet, oder mit anderen Worten auf eine ähnliche Weise zu einer typischen Motorsteuervorrichtung. Es wird drauf hingewiesen, dass der Wert der Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit vorab durch ein Experiment oder etwas Ähnliches bestimmt wird, und in einem Speicher gespeichert wird.
Durch Ausführen der oben beschriebenen Operation kann die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitung angemessen entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 ausgewählt werden, wenn aus der Wechselstromspannung bestimmt ist, dass eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, sodass eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, und im Ergebnis können sowohl eine Zunahme bei der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators als auch eine Zunahme bei den Phasenströme des Motors 10 verhindert werden.
Insbesondere wird die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei einer Motorbetriebsbedingung umgesetzt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering ist, sodass die Maximalwerte der Phasenströme in dem Maße zunehmen würden, dass der Motor 10 und die Komponenten des Inverterschaltkreises auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung ausfallen können, und im Ergebnis kann ein Ausfall des Motors 10 und der Komponenten des Inverterschaltkreises aufgrund erhöhter Phasenströme, resultierend aus einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, verhindert werden.
Weiter wird die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung bei einer Motorbetriebsbedingung umgesetzt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 hoch ist, sodass eine große Menge an regenerativer Energie in den Kondensator 21 auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung fließen würde, und im Ergebnis kann ein Ausfall des Kondensators 21 und der Komponenten des Inverterschaltkreises aufgrund einer erhöhten Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, resultierend aus einem Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung, verhindert werden.
Mit anderen Worten ist die Motorbetriebsbedingung, bei welcher die Sechsschalteröffnungsverarbeitung ausgeführt wird, auf eine Motorbetriebsbedingung beschränkt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering genug ist, um sicherzustellen, dass eine geringe Menge an regenerativer Energie in den Kondensator 21 fließt, und daher muss die Kapazität des Kondensators lediglich groß genug sein, um einer vergleichsweise geringen Menge an einfließender regenerativer Energie standzuhalten. Im Ergebnis kann ein kleiner Kondensator verwendet werden.
Entsprechend der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, wird, falls eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei einer Motorbetriebsbedingung ausgeführt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering ist, sodass die Maximalwerte der Phasenströme auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung groß werden würden, und wird die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung bei einer Motorbetriebsbedingung ausgeführt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 hoch ist, sodass eine große Menge an regenerativer Energie in den Kondensator 21 auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung fließen würde. Daher können sowohl eine Zunahme bei der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators als auch eine Zunahme bei den Phasenströmen des Motors 10 ohne Hinzufügen eines Entladeschaltkreises verhindert werden, und im Ergebnis kann eine kleine kostengünstige Motorsteuervorrichtung realisiert werden, welche nicht ausfällt, selbst wenn der Inverterschaltkreis 20 von der Gleichstromenergieversorgung 90 während einer regenerativen Operation getrennt wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei der ersten Ausführungsform die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit auf den unteren Grenzwert der Rotationsgeschwindigkeit eingestellt ist, bei welchem die Maximalwerte der Phasenströme, welche auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunehmen, unter den Überstromschwellenwert fällt, allerdings solange der Maximalwert der Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, welche zunimmt, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei der Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ausgeführt wird, unterhalb den Überspannungsschwellenwert fällt, kann die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit bei einer höheren Rotationsgeschwindigkeit als dem zuvor genannten unteren Grenzwert eingestellt werden.
Weiter bestimmt bei der ersten Ausführungsform die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 der Schaltsteuereinheit 60, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist oder nicht, auf der Basis der von der Spannungsdetektionseinheit 24 eingegebenen Gleichstrombusspannungsinformation, allerdings kann in einer alternativen Konfiguration die Öffnungsbedingung des Energieschalter 70 von einer externen Steuervorrichtung wie beispielsweise einer Fahrzeug ECU, in den Figuren nicht gezeigt, beispielsweise kommuniziert werden und kann eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit als aufgetreten bestimmt werden, wenn der Energieschalter 70 offen ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass gewünschte Elemente als die Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises 25 verwendet werden können. Beispielsweise können Halbleiter mit einer großen Bandlücke verwendet werden. Halbleiter mit einer großen Bandlücke können beispielsweise aus Siliziumcarbid, Galliumnitrid basiertem Material, Diamant und so weiter gebildet werden.
Ein durch Schaltelemente, welcher aus Halbleitern mit einer großen Bandlücke gebildet sind, gebildeter Inverterschaltkreis weist einen höheren Spannungswiderstand und einen geringeren Verlust als ein durch konventionelle Schaltelemente, gebildet aus Silizium Si, gebildeter Inverterschaltkreis auf. Nachfolgend wird ein Inverterschaltkreis, welche durch Schaltelemente, gebildet aus Halbleitern mit einer großen Bandlücke, gebildet ist, als ein Breitbandlückeninverterschaltkreis bezeichnet und ein Inverterschaltkreis, welcher aus Schaltelementen, gebildet aus Silizium Si, gebildet ist, wird als ein Siliziumsinverterschaltkreis bezeichnet.
Da die Schaltelemente einer Motorsteuervorrichtung, welche einen Breitbandlückeninverterschaltkreis verwendet, einen höheren Spannungswiderstand als die Schaltelemente einer Motorsteuervorrichtung, welche einen Siliziuminverterschaltkreis verwendet, aufweist, wird eine Beschränkung einer Obergrenzenspannung der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators aufgrund der Schaltelemente gelöst und im Ergebnis ist es möglich die Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators um einen vergleichsweise großen Betrag auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung zu erhöhen. Mit anderen Worten kann der zulässige Maximalwert der Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, welche zunimmt, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei der Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ausgeführt wird, vergleichsweise groß eingestellt werden, und im Ergebnis kann ein Kondensator mit einer kleinen Kapazität verwendet werden, was eine Reduktion in der Größe des Kondensators ermöglicht.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Motorsteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung genau auf der Basis von 3 beschrieben. 3 ist ein Blockdiagramm, welches eine Konfiguration eines Antriebssystems, welches mit der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung installiert ist, zeigt. 3 zeigt ebenso eine Gleichstromenergieversorgung wie beispielsweise eine Batterie, welche eine Gleichstromenergie an einen Inverterschaltkreis zuführt und mit der regenerativen Energie geladen wird, und einen als ein Steuerziel dienenden Dreiphasen-Synchronmotor.
In 3 ist die Motorsteuervorrichtung 80 durch einen Inverterschaltkreis 20 und die Schaltsteuereinheit 60 auf eine ähnliche Weise wie bei der ersten Ausführungsform gebildet, allerdings unterscheidet sich die erste Ausführungsform darin, dass eine Gleichstrombusspannungsdetektionseinheit 27 zu dem Inverterschaltkreis 20 hinzugefügt ist und eine Regenerationsmodusbestimmungseinheit 64 zu der Schaltsteuereinheit 60 hinzugefügt ist.
Weiter unterscheiden sich die in die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 und die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 eingegebenen Signale etwas von der ersten Ausführungsform. Es wird darauf hingewiesen, dass alle anderen Konfigurationen identisch zu der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform sind und daher identische oder zugehörige Teile der Figuren mit identischen Bezugszeichen zu 1 versehen wurden und eine Beschreibung davon ausgelassen wurde.
Die Gleichstrombusspannungsdetektionseinheit 27 detektiert einen zwischen der Gleichstromenergieversorgung 90 und dem Energieumwandlungsschaltkreis 25 fließenden Gleichstrombusspannung, wandelt den detektierten Strom in eine Spannung um, und gibt eine Gleichstrombusspannungsinformation an die Schaltsteuereinheit 60 aus. 3 zeigt eine Konfiguration, bei welcher der Strom durch einen Shunt-Widerstand detektiert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Gleichstrombusspannungsdetektionseinheit 27 ein Stromsensor, welcher ein Hall-Element oder etwas Ähnliches verwendet, sein kann.
Die Regenerationsmodusbestimmungseinheit 64 bestimmt, ob der Motor 10 in einem regenerativen Zustand ist oder nicht, auf der Basis der von der Gleichstrombusspannungsdetektionseinheit 27 eingegebenen Gleichstrombusspannungsinformation und gibt ein Bestimmungsergebnis an die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 als ein Regenerationsmodusbestimmungsergebnis aus.
Die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist oder nicht, auf der Basis der von der Spannungsdetektionseinheit 24 eingegebenen Gleichstrombusspannungsinformation und dem von der Regenerationsmodusbestimmungseinheit 64 eingegebenen Regenerationsmodusbestimmungsergebnis und gibt das Bestimmungsergebnis an die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 aus.
Weiter empfängt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 die den Rotationswinkel des Motors 10 angebende Information von dem Rotationswinkelsensor 30, das Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungsergebnis von der Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 und die Motorstrominformation von der Motorstromdetektionseinheit 26 und, wenn diese aus der eingegebenen Information bestimmt hat, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wählt entweder die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung aus und gibt das Auswahlergebnis an die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 in der Form eines Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehls aus.
Hierbei ist ein Merkmal der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung, dass die Schaltsteuereinheit 60 mit der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 versehen ist, und, wenn eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit als aufgetreten bestimmt ist, entweder die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung ausgewählt und ausgeführt wird, auf der Basis der den Rotationswinkel des Motors 10 angebenden Information und der Motorstrominformation.
Mit dieser Konfiguration kann sowohl eine Zunahme bei der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators als auch eine Zunahme bei den Phasenströmen des Motors 10 verhindert werden, selbst wenn der Inverterschaltkreis 20 von der Gleichstromenergieversorgung 90 getrennt wird. Diese Konfiguration wird zusammen mit Gründen, warum eine Zunahme bei der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators und eine Zunahme bei den Phasenströme des Motors 10 jeweils dadurch verhindert werden können, nachfolgend genauer beschrieben.
Bei der ersten Ausführungsform, wie oben beschrieben, wenn der Inverterschaltkreis 20 von der Gleichstromenergieversorgung 90 getrennt wird und die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 hoch ist, wird die Zunahme bei der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung größer, allerdings vermindern sich die Maximalwerte der Phasenströme auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering ist, wird andererseits die Zunahme bei der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung kleiner, allerdings nehmen die Maximalwerte der Phasenströme auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zu.
Weiter neigen die Maximalwerte der Phasenströme, nachfolgend einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, dazu zuzunehmen, wenn die durch den Motor 10 fließenden Phasenströme vor einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunehmen. Mit anderen Worten zirkulieren die Phasenströme vor der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zwischen dem Inverterschaltkreis und dem Motor, nachfolgend einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, und daher nehmen die Maximalwerte der Phasenströme, nachfolgend einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, zu, wenn die Phasenströme vor dem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunehmen.
Somit empfängt bei der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 die den Rotationswinkel des Motors 10 angebende Information von dem Rotationswinkelsensor 30, das Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungsergebnis von der Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 und die Motorstrominformation von der Motorstromdetektionseinheit 26 und wählt, wenn aus diesen eingegebenen Informationen bestimmt ist, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, entweder die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung aus und gibt das Auswahlergebnis an die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 in der Form eines Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehls aus.
Insbesondere, wenn bestimmt ist, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wählt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 die Sechsschalteröffnungsverarbeitung, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 geringer als die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Motors aus der Rotationswinkelinformation berechnet wurde, aus und wählt die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors höher als die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist, aus.
Hierbei ist die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit auf den unteren Grenzwert einer Rotationsgeschwindigkeit eingestellt, bei welchem die Maximalwerte der Phasenströme, welche auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunehmen, unterhalb den Überstromschwellenwert fallen. Weiter ist die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit entsprechend der Größe der Phasenströme an dem Punkt eingestellt, bei welchem die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Größen der Phasenströme bei dem Punkt, bei welchem eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit als aufgetreten bestimmt ist, unter Verwendung der von der Motorstromdetektionseinheit 26 eingegebenen Motorstrominformation berechnet wird. Weiter ist der Überstromschwellenwert auf einen Stromwert eingestellt, welcher die Widerstandsströme des Motors 10 und der Komponenten des Inverterschaltkreises nicht überschreitet, oder mit anderen Worten auf eine ähnliche Weise zu einer typischen Motorsteuervorrichtung.
Darüber hinaus wird der Kondensator 21 derart ausgewählt, dass der Maximalwert der Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, welche zunimmt, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei der Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ausgeführt wird, unter denen Überspannungsschwellenwert fällt. Der Überstromschwellenwert ist auf einen Spannungswert eingestellt, welche die Widerstandsspannungen des Kondensators 21 und der Komponenten des Inverterschaltkreises nicht überschreitet, oder mit anderen Worten auf eine ähnliche Weise zu einer typischen Motorsteuervorrichtung.
Die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 ist identisch zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ausgebildet, um EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 auszugeben.
Entsprechend dieser Konfiguration wird die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei einer Motorbetriebsbedingung umgesetzt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering ist, sodass die Maximalwerte der Phasenströme in dem Ausmaß zunehmen würden, dass der Motor 10 und die Komponenten des Inverterschaltkreises auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung ausfallen können, und im Ergebnis kann ein Ausfall des Motors und der Komponenten des Inverterschaltkreises aufgrund erhöhter Phasenströme, resultierend aus einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, verhindert werden.
Weiter wird bei einer Motorbetriebsbedingung, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit eines Motors 10 hoch ist, sodass eine große Menge an regenerativer Energie in den Kondensator 21 auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung fließen würde, die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung umgesetzt und im Ergebnis kann ein Ausfall des Kondensators und der Komponenten des Inverterschaltkreises aufgrund einer erhöhten Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, resultierend aus einem Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung, verhindert werden.
Mit anderen Worten ist die Motorbetriebsbedingung, bei welcher die Sechsschalteröffnungsverarbeitung ausgeführt wird, auf eine Motorbetriebsbedingung beschränkt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering genug ist, um sicherzustellen, dass eine geringe Menge einer regenerativen Energie in den Kondensator 21 fließt, und daher muss die Kapazität des Kondensators lediglich groß genug sein, um einer vergleichsweise geringen Menge an einfließender regenerativer Energie standzuhalten. Im Ergebnis kann ein kleiner Kondensator verwendet werden.
Weiter ist die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit entsprechend der Größen der Phasenströme bei dem Punkt eingestellt, bei welchem die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, und daher kann die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitung entsprechend genaueren maximalen Phasenstromwerten, nachfolgend einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, ausgewählt werden. Im Ergebnis kann eine zu der Motorbetriebsbedingung gehörige Verarbeitung angemessener ausgewählt werden.
Als Nächstes wird ein Betrieb der Motorsteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung beschrieben. Zuerst bestimmt die Regenerationsmodusbestimmungseinheit 64, ob der Motor in dem regenerativen Zustand ist, auf der Basis des von der Gleichstrombusstromdetektionseinheit 27 eingegebenen Gleichstrombusspannung und gibt das Bestimmungsergebnis an die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 als das Regenerationsmodusbestimmungsergebnis aus. Insbesondere, wenn ein positives/negatives Vorzeichen des Stroms, wie in 3 gezeigt, orientiert ist, bestimmt die Regenerationsmodusbestimmungseinheit 64, dass der Motor in dem regenerativen Zustand ist, wenn der Gleichstrombusspannung positiv ist, und bestimmt, dass der Motor 10 in einem Energiebetriebszustand ist, wenn der Gleichstrombusstrom negativ ist.
Weiter bestimmt die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit, bei welcher eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, aufgetreten ist, auf der Basis der von der Spannungsdetektionseinheit 24 eingegebenen Gleichstrombusspannung und dem von der Regenerationsmodusbestimmungseinheit 64 eingegebenen Regenerationsmodusbestimmungsergebnis. Insbesondere bestimmt die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, bei welcher eine regenerative Energie nicht in der Energieversorgung 90 regeneriert werden kann, wenn die Gleichstrombusspannung gleich einem vorbestimmten eingestellten Wert ist oder diesen überschreitet und das Regenerationsmodusbestimmungsergebnis den regenerativen Zustand angibt, und bestimmt, dass die Energieversorgungsseite normal ist in allen anderen Fällen.
Dadurch ist es möglich zu bestimmen, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, in Fällen, bei welchen eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, wie beispielsweise einem Fall, bei welchem der Motor 10 eine regenerative Operation ausführt, während der Energieschalter 70 in einem offenen Zustand ist, sodass eine regenerative Energie in dem Kondensator 21 gespeichert wird, mit dem Ergebnis, dass die Ende-zu-Ende-Spannung des Kondensators 21, oder mit anderen Worten die Gleichstrombusspannung, eine Hochspannung erreicht, welche nicht während einem normalen Betrieb nicht auftreten würde, oder einen Fall, bei welchem die Gleichstromenergieversorgung 90 eine Hochspannung erreicht, welche während einem normalen Betrieb nicht auftreten würde, selbst obwohl der Energieschalter 70 in einem leitenden Zustand ist.
Wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass die Energieversorgungsseite in einem normalen Zustand ist, kann der Motor 10 den Energiebetriebszustand und den regenerativen Zustand ohne irgendwelche Probleme ausführen und daher gibt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 keinen Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl an die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 aus. Wenn ein Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehlen nicht in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 eingegeben wird, führt die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 eine typische bekannte Inverterschaltkreisbetriebssteuerung aus.
Kurz gesagt, werden das Zieldrehmomentwert und der Zielstrom des Motors 10 von einer anderen Steuervorrichtung wie beispielsweise einer Fahrzeug ECU, nicht in den Figuren gezeigt, über ein CAN oder etwas Ähnliches eingegeben, worauf eine Stromrückkopplungssteuerung unter Verwendung der von der Spannungsdetektionswert hat 24 eingegebenen Gleichstrombusspannung, der den Rotationswinkels des Motors 10 angebenden Information, eingegeben von dem Rotationswinkelsensor 30, und der von der Motorstromdetektionseinheit 26 eingegebenen Motorstrominformation ausgeführt wird. EIN/AUS Steuersignale für die jeweiligen Schaltelemente des Energieumwandlungsschaltkreises werden dann berechnet, um das Zieldrehmoment und den Zielstrom des Motors 10 zu erhalten, worauf die EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 ausgegeben werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Stromrückkopplungssteuerung bekannt ist und daher eine detaillierte Beschreibung davon hierin ausgelassen wird.
Wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, kann eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden und daher wählt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung unter Verwendung eines nachfolgend zu beschreibenden Verfahrens aus und gibt das Auswahlergebnis an die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 als einen Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl aus.
Wenn die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 als der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl eingegeben wird, gibt die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 aus, sodass die Schaltelemente der Oberstufenseite 31, 33, 35 eingeschaltet werden und die Schaltelemente der Unterstufenseite 32, 34, 36 ausgeschaltet werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 als der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl eingegeben wird, kann die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 ausgeben, sodass die Schaltelemente der Oberstufenseite 31, 33, 35 ausgeschaltet werden und die Schaltelemente der Unterstufenseite 32, 34, 36 eingeschaltet werden.
Weiter, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung in die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 von der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 als der Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl eingegeben wird, gibt die Schaltsteuersignalerzeugungseinheit 61 EIN/AUS Steuersignale an den Energieumwandlungsschaltkreis 25 aus, sodass alle Schaltelemente 31 bis 36 ausgeschaltet werden.
Das Verfahren, welches durch die Regenerationsunregelmäßigkeit Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 zum Erzeugen des Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehls verwendet wird, wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wird nun genau beschrieben.
Wenn bestimmt ist, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wählt die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 die Sechsschalteröffnungsverarbeitung aus, wenn die Rotation kündigte des Motors 10 geringer als die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist, wobei die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 aus der den Rotationswinkels des Motors 10 angebenden Information, eingegeben von dem Rotationswinkelsensor 30, berechnet wurde, und wählt die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung aus, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 höher als die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist. Die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit 63 erzeugt dann einen Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsbefehl.
Hierbei ist die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit auf den unteren Grenzwertrotationsgeschwindigkeit eingestellt, bei welchem die Maximalwerte der Phasenströme, welche auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunehmen, unterhalb den Überstromschwellenwert fallen. Weiter ist die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit entsprechend der Größe der Phasenströme bei dem Punkt eingestellt, bei welchem die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Größen der Phasenströme bei dem Punkt, bei welchem eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit als aufgetreten bestimmt ist, unter Verwendung der von der Motorstromdetektionseinheit 26 eingegebenen Motorstrominformation berechnet werden. Weiter ist der Überstromschwellenwert bei einem Stromwert eingestellt, welcher die Widerstandsströme des Motors 10 und der Komponenten des Inverterschaltkreises nicht überschreitet, oder mit anderen Worten auf eine ähnliche Weise zu einer typischen Motorsteuervorrichtung.
Darüber hinaus wird der Kondensator 21 ausgewählt, sodass der Maximalwert der Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, welche zunimmt, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei der Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ausgeführt wird, unterhalb den Überspannungsschwellenwert fällt. Der Überstromschwellenwert ist bei einem Spannungswert eingestellt, welcher die Widerstandsspannungen des Kondensators 21 und der Komponenten des Inverterschaltkreises nicht überschreitet, oder mit anderen Worten auf eine ähnliche Weise zu einer typischen Motorsteuervorrichtung. Es wird drauf hingewiesen, dass die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit auf einem Speicher in der Form einer zwei-dimensionalen Karte gespeichert ist, auf welcher der Wert davon, welcher vorab durch ein Experiment oder etwas Ähnliches bestimmt ist, entsprechend den Phasenströmen eingestellt ist.
Bei der oben beschriebenen Operation wird der regenerative Zustand des Motors 10 aus dem Gleichstrombusstrom bestimmt, und, wenn die Gleichstrombusspannung gleich einem vorbestimmten eingestellten Wert ist oder diesen überschreitet und das Regenerationsmodusbestimmungsergebnis den regenerativen Zustand angibt, wird bestimmt, dass eine regenerierte Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann. Im Ergebnis kann ein Zustand, bei welchem die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitung notwendig ist, genau bestimmt werden. Mit anderen Worten die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitung wird nicht unnötig ausgeführt.
Weiter kann bei der oben beschriebenen Operation, wenn die regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann, die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitung angemessen entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 und der Größen der Phasenströme bei dem Punkt, bei welchem eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit als aufgetreten bestimmt ist, angemessen ausgewählt werden. Im Ergebnis können sowohl eine Zunahme bei der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators als auch eine Zunahme bei den Phasenströmen des Motors 10 verhindert werden.
Insbesondere wird die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei einer Motorbetriebsbedingung ausgeführt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering ist, sodass die Maximalwerte der Phasenströme in dem Ausmaß zunehmen, dass der Motor 10 und die Komponenten des Inverterschaltkreises auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung ausfallen können. Im Ergebnis kann ein Ausfall des Motors 10 und der Komponenten des Inverterschaltkreises aufgrund erhöhter Phasenströme, resultierend aus einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, verhindert werden.
Weiter wird bei einer Motorbetriebsbedingung, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit eines Motors 10 hoch ist, sodass eine große Menge an regenerativer Energie in den Kondensator 21 auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung fließen würde, die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung umgesetzt. Im Ergebnis kann ein Ausfall des Kondensators 21 und der Komponenten des Inverterschaltkreises aufgrund einer erhöhten Kondensator-Zwischenanschluss-Spannung, resultierend aus einem Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung, verhindert werden.
Mit anderen Worten ist die Motorbetriebsbedingung, bei welchen die Sechsschalteröffnungsverarbeitung ausgeführt wird, auf eine Motorbetriebsbedingung beschränkt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering genug ist, um sicherzustellen, dass eine geringe Menge an regenerativer Energie in den Kondensator 21 fließt, und daher muss die Kapazität des Kondensators lediglich groß genug sein, um einer vergleichsweise geringen Menge an einfließender regenerativer Energie standzuhalten. Im Ergebnis kann ein kleiner Kondensator verwendet werden.
Weiter wird die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit gemäß den Größen der Phasenströme bei dem Punkt eingestellt, bei welchem die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, und daher kann die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitung entsprechend genaueren Maximalphasenströmen, nachfolgend einem Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, ausgewählt werden. Im Ergebnis kann eine zu dem Motorbetriebszustand gehörige Verarbeitung angemessener ausgewählt werden.
Entsprechend der zweiten Ausführungsform, wie oben beschrieben, wenn eine regenerative Energie nicht in der Gleichstromenergieversorgung 90 regeneriert werden kann und der Motor in dem regenerativen Zustand ist, wird die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei einer Motorbetriebsbedingung ausgeführt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 gering ist, sodass die Maximalwerte der Phasenströme auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung groß werden würden, und wird die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung bei einer Motorbetriebsbedingung ausgeführt, bei welcher die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10 hoch ist, sodass eine große Menge an regenerativer Energie in den Kondensator 21 auf ein Ausführen der Sechsschalteröffnungsverarbeitung fließen würde. Daher können sowohl eine Zunahme bei der Zwischenanschluss-Spannung des Kondensators als auch eine Zunahme bei den Phasenströmen des Motors 10 verhindert werden, ohne einen Entladeschaltkreis hinzuzufügen, und im Ergebnis kann eine kleine kostengünstige Motorsteuervorrichtung, welche nicht ausfällt, wenn der Inverterschaltkreis 20 von der Gleichstromenergieversorgung 90 während einer regenerativen Operation getrennt wird, realisiert werden.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der zweiten Ausführungsform die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit entsprechend den Größen der Phasenströmen bei dem Punkt eingestellt ist, bei welchem die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit 62 bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, und die Größen der Phasenströme bei dem Punkt, bei welchem eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit als aufgetreten bestimmt ist, unter Verwendung der von der Motorstromdetektionseinheit 26 eingegebenen Motorstrominformation berechnet werden allerdings müssen die Größen des Phasenstroms bei dem Punkt, bei welchem eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit als aufgetreten bestimmt ist, nicht notwendigerweise von der Motorstromdetektionseinheit 26 erhalten werden.
Insbesondere können die Größen der Phasenströme unter Verwendung des Drehmomentbefehlswerts und des Strombefehlswerts beispielsweise berechnet werden, welche in Relation zu dem Motor 10 von einer externen Steuervorrichtung wie beispielsweise einer Fahrzeug ECU, nicht in den Figuren gezeigt, eingegeben werden. Dadurch ist es möglich in Fällen zu reagieren, bei welchen eine Verwendung der Motorstromdetektionseinheit 26 nicht angemessen ist, wie beispielsweise einem Fall, bei welchem Rauschen der von der Motorstromdetektionseinheit 26 erhaltenen Motorstrominformation überlagert ist, oder einem Fall, bei welchem eine Detektionsverzögerungszeit groß ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform lediglich Beispiele sind und diese Erfindung auf andere Ausführungsformen angewendet werden kann. Beispielsweise sind die Gleichstromenergieversorgung 90 und die Motorsteuervorrichtung 80 direkt miteinander verbunden, allerdings kann ein DC/DC Konverter, welcher ein Spannungs-Hochsetzen und Herabsetzen ausführt, zwischen der Gleichstromenergieversorgung 90 und der Motorsteuervorrichtung 80 vorgesehen werden. Alternativ kann die Gleichstromenergieversorgung 90 und die Motorsteuervorrichtung 80 mit der Wechselstromenergie Versorgung über einen Gleichrichter oder einen AC/DC Konverter, welcher die Wechselstromenergie von der Wechselstromenergieversorgung in eine Gleichstromenergie umwandelt, verbunden werden.
Weiter ist bei der ersten und der zweiten Ausführungsform die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung als die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitung ausgewählt, bei welcher eine regenerative Energie nicht in dem Kondensator 21 geladen wird, sondern stattdessen entweder zwei der Schaltelemente der Oberstufenseite 31, 33, 35 oder zwei der Schaltelemente der Unterstufenseite 32, 34, 36 entsprechend einem Antriebszustand des Motors 10 eingeschaltet werden. Weiter ist bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der Motor ein Dreiphasen-Synchronmotor, allerdings kann stattdessen ein Motor mit zwei Phasen, vier Phasen oder mehr verwendet werden.
Darüber hinaus ist bei der ersten und der zweiten Ausführungsform ein Elektrofahrzeug als ein Beispiel genannt, allerdings kann diese Erfindung ebenso auf ein Hybrid-Fahrzeug, welches sowohl einen Verbrennungsmotor als auch einen Elektromotor verwendet, angewendet werden. Weiterhin ist diese Erfindung nicht auf ein Fahrzeug beschränkt.
Ausführungsformen dieser Erfindung wurden oben beschrieben, allerdings ist diese Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Designänderungen können ausgeführt werden. Darüber hinaus können die Ausführungsformen frei kombiniert und angemessen geändert oder ausgelassen werden, innerhalb des Schutzbereichs dieser Erfindung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010-110099 [0012, 0015]
JP 9-47055 [0013, 0016]

Claims

Eine Motorsteuervorrichtung, welche zwischen einer Gleichstromenergieversorgung (90) und einem Wechselstrommotor (10) verbunden ist, um eine Antriebssteuerung des Wechselstrommotors (10) durch Umwandeln von Gleichstromenergie von der Gleichstromenergieversorgung (90) in Wechselstromenergie auszuführen, umfassend: einen Energieumwandlungsschaltkreis (25), bei welchem ein Arm einer Wechselstromphase durch einen Serienschaltkreis mit einem Schaltelement einer Oberstufenseite (31, 33, 35) und einem Schaltelement einer Unterstufenseite (32, 34, 36) gebildet ist; einen Kondensator (21), welcher eine Gleichstromseitenspannung des Energieumwandlungsschaltkreises (25) glättet; und eine Schaltsteuereinheit (60), welche eine EIN/AUS-Steuerung der Schaltelemente (31 bis 36) des Energieumwandlungsschaltkreises (25) ausführt, wobei die Schaltsteuereinheit (60) umfasst: eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit (62), welche bestimmt, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit, bei welcher regenerative Energie von dem Wechselstrommotor (10) nicht in der Gleichstromenergieversorgung (90) regeneriert werden kann, aufgetreten ist oder nicht; und eine Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit (62), welche entweder eine Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente der Oberstufenseite (31, 33, 35) oder alle Schaltelemente der Unterstufenseite (32, 34, 36) eingeschaltet werden, oder eine Sechsschalteröffnungsverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente (31 bis 36) des Energieumwandlungsschaltkreises (25) ausgeschaltet werden, als eine auszuführende Verarbeitung auswählt, wenn die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit (62), bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wobei die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung und die Sechsschalteröffnungsverarbeitung entsprechend einem Motorbetriebszustand des Wechselstrommotors (10) zu dem Zeitpunkt der Bestimmung ausgewählt wird.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Rotationsgeschwindigkeitsdetektionseinheit, welche eine Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors (10) detektiert, wobei die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit (62) entweder die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung als die auszuführende Verarbeitung auf der Basis zumindest der Rotationsgeschwindigkeit des Wechselstrommotors (10) auswählt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 2, weiter umfassend eine Phasenstromdetektionseinheit, welche einen Phasenstrom des Wechselstrommotors (10) detektiert, wobei die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit (62) entweder die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung oder die Sechsschalteröffnungsverarbeitung als die auszuführende Verarbeitung auf der Basis zumindest der Rotationsgeschwindigkeit und des Phasenstroms des Wechselstrommotors (10) auswählt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit (62) die Sechsschalteröffnungsverarbeitung auswählt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit geringer als eine Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist, und die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung auswählt, wenn die Rotationsgeschwindigkeit größer als die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ist.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit bei einer Rotationsgeschwindigkeit eingestellt ist, bei welcher ein Maximalwert des Phasenstroms des Wechselstrommotors (10), welcher auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunimmt, unterhalb eines Überstromschwellenwerts fällt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit bei einem unteren Grenzwert einer Rotationsgeschwindigkeit eingestellt ist, bei welcher der Maximalwert des Phasenstroms des Wechselstrommotors (10), welcher auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunimmt, unterhalb eines Überstromschwellenwerts fällt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der Überstromschwellenwert als ein Stromwert eingestellt ist, welcher Widerstandsströme des Wechselstrommotors (10) und der Komponenten des Energieumwandlungsschaltkreises (25) nicht überschreitet.
Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit entsprechend einer Größe des Phasenstroms des Wechselstrommotors (10) bei dem Punkt eingestellt ist, bei welchem die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit (62) bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist.
Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der Kondensator (21) derart ausgewählt ist, dass ein Maximalwert einer Gleichstrombusspannung des Energieumwandlungsschaltkreises (25), welche zunimmt, wenn die Sechsschalteröffnungsverarbeitung bei der Dreiphasenkurzschlussausführungs-Rotationsgeschwindigkeit ausgeführt wird, unterhalb einen Überspannungsschwellenwert fällt.
Motorsteuervorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei der Überspannungsschwellenwert bei einem Spannungswert eingestellt ist, welcher Widerstandsspannungen des Kondensators (21) und Komponenten des Energieumwandlungsschaltkreises (25) nicht überschreitet.
Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit (62) bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wenn die Gleichstrombusspannung des Energieumwandlungsschaltkreises (25) gleich einem vorbestimmten eingestellten Wert ist oder diesen überschreitet.
Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Schaltsteuereinheit (60) weiter eine Regenerationsmodusbestimmungseinheit (64) umfasst, welche bestimmt, ob der Wechselstrommotor (10) in einem regenerativen Zustand ist oder nicht, wobei die Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungseinheit (62) bestimmt, dass eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist, wenn die Gleichstrombusspannung des Energieumwandlungsschaltkreises (25) gleich einem vorbestimmten eingestellten Wert ist oder diesen überschreitet und die Regenerationsmodusbestimmungseinheit (64) bestimmt, dass der Wechselstrommotor (10) in dem regenerativen Zustand ist.
Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Regenerationsunregelmäßigkeits-Reaktionsverarbeitungsauswahleinheit (62) die Sechsschalteröffnungsverarbeitung auswählt, wenn ein Maximalwert des Phasenstroms des Wechselstrommotors (10), welcher auf ein Ausführen der Dreiphasenkurzschlussverarbeitung zunimmt, größer als ein Überstromschwellenwert wird, und die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung in allen anderen Fällen auswählt.
Motorsteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Schaltelemente (31 bis 36) des Energieumwandlungsschaltkreises (25) aus Breitbandlückenhalbleitern gebildet sind.
Ein Motorsteuerverfahren, ausgeführt durch eine Motorsteuervorrichtung, welche zwischen einer Gleichstromenergieversorgung (90) und einem Wechselstrommotor (10) verbunden ist, um eine Antriebssteuerung des Wechselstrommotors (10) durch Umwandeln einer Gleichstromenergie von der Gleichstromenergieversorgung (90) in eine Wechselstromenergie auszuführen, wobei die Motorsteuervorrichtung einen Energieumwandlungsschaltkreis (25), bei welchem ein Arm einer Wechselstromphase durch einen Serienschaltkreis mit einem Schaltelement einer Oberstufenseite (31, 33, 35) und einem Schaltelement einer Unterstufenseite (32, 34, 36) gebildet ist, und einen Kondensator (21), welcher eine Gleichstromseitenspannung des Energieumwandlungsschaltkreises (25) glättet, aufweist, wobei das Motorsteuerverfahren umfasst: einen Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungsschritt zum Bestimmen, ob eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit aufgetreten ist oder nicht, bei welcher eine regenerative Energie von dem Wechselstrommotor (10) nicht in der Gleichstromenergieversorgung (90) regeneriert werden kann; und einen Regenerationsunregelmäßigkeitreaktionsverarbeitungsauswa hlschritt zum Auswählen entweder einer Dreiphasenkurzschlussverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente der Oberstufenseite (31, 33, 35) oder alle Schaltelemente der Unterstufenseite (32, 34, 36) eingeschaltet werden, oder einer Sechsschalteröffnungsverarbeitung, bei welcher alle Schaltelemente (31 bis 36) des Energieumwandlungsschaltkreises (25) ausgeschaltet werden, als eine auszuführende Verarbeitung, wenn eine Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeit als aufgetreten in dem Energieversorgungsseitenunregelmäßigkeits-Bestimmungsschritt bestimmt ist, wobei die Dreiphasenkurzschlussverarbeitung und die Sechsschalteröffnungsverarbeitung entsprechend einem Motorbetriebszustand des Wechselstrommotors (10) zu dem Zeitpunkt der Bestimmung ausgewählt wird.