DE102022116130A1

DE102022116130A1 - Motorsteuerungsvorrichtung und leistungswandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102022116130A1
Application number: DE102022116130.7A
Authority: DE
Inventors: Taichi Nagata
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2021-07-09
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2023-01-12
Also published as: JP2023010255A

Abstract

Eine Motorsteuerungsvorrichtung steuert einen Motor unter Verwendung einer d-Achsen-Befehlsspannung und einer q-Achsen-Befehlsspannung, die Befehlswerte in einem dq-Koordinatensystem sind. Die Motorsteuerungsvorrichtung beschafft einen Strom, der durch den Motor fließt, als einen Strombeschaffungswert. Die Motorsteuerungsvorrichtung berechnet eine d-Achsen-Referenzbefehlsspannung und eine q-Achsen-Referenzbefehlsspannung auf der Grundlage des Strombeschaffungswertes. Die Motorsteuerungsvorrichtung aktualisiert die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung unter Verwendung der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung und der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung. Die Motorsteuerungsvorrichtung hält in einem Nulldurchgangszustand, der einen Nulldurchgang des Strombeschaffungswertes enthält, die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung bei.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuerungsvorrichtung und eine Leistungswandlungsvorrichtung.
Die US 2016/ 226 415 A1 (entsprechend der JP 6 050 841 B2 ) offenbart eine Motorsteuerungsvorrichtung, die einen Motor steuert. Die Motorsteuerungsvorrichtung enthält ein Stromerfassungselement und einen Filter. Das Stromerfassungselement erfasst einen Strom, der durch den Motor fließt. Der Filter entfernt Rauschen aus einem Erfassungssignal des Stromerfassungselementes. Gemäß der US 2016/ 226 415 A1 wird die Genauigkeit der Erfassung eines Stromes, der durch den Motor fließt, durch den Filter verbessert.
Da in der US 2016/ 226 415 A1 jedoch ein Rippel (Welligkeit) in dem Strom, der durch den Motor fließt, auftritt, variiert der erfasste Wert des Stroms entlang der Amplitudenrichtung des Rippels, was zu einer Verringerung der Steuerungsgenauigkeit des Motors führen kann. Eine derartige Verringerung der Steuerungsgenauigkeit des Motors kann die Laufgeräusche des Motors vergrößern und kann die Vibrationen des Motors erhöhen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Motorsteuerungsvorrichtung und eine Leistungswandlungsvorrichtung zu schaffen, die die Genauigkeit einer Motorsteuerung verbessern können.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuerungsvorrichtung ausgelegt, einen Motor unter Verwendung einer d-Achsen-Befehlsspannung und einer q-Achsen-Befehlsspannung zu steuern, die Befehlswerte in einem dq-Koordinatensystem sind. Die Motorsteuerungsvorrichtung enthält eine Strombeschaffungseinheit bzw. Stromerlangungseinheit, eine dq-Referenzbefehlseinheit, eine dq-Befehlsaktualisierungseinheit und eine dq-Befehlshalteeinheit. Die Strombeschaffungseinheit ist ausgelegt, einen Strom, der durch den Motor fließt, als einen Strombeschaffungswert bzw. Stromerlangungswert zu beschaffen bzw. erlangen. Die dq-Referenzbefehlseinheit ist ausgelegt, eine d-Achsen-Referenzbefehlsspannung und eine q-Achsen-Referenzbefehlsspannung auf der Grundlage des Strombeschaffungswertes, der durch die Strombeschaffungseinheit beschafft wird, zu berechnen. Die dq-Befehlsaktualisierungseinheit ist ausgelegt, die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung unter Verwendung der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung und der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung, die durch die dq-Referenzbefehlseinheit berechnet werden, zu aktualisieren. Die dq-Befehlshalteeinheit ist ausgelegt, die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung in einem Nulldurchgangszustand, der einen Nulldurchgang des Strombeschaffungswertes enthält, zu halten bzw. beizubehalten bzw. nicht zu ändern.
Mit der obigen Motorsteuerungsvorrichtung werden die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung in dem Nulldurchgangszustand gehalten. Mit dieser Konfiguration werden die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung in dem Nulldurchgangszustand unabhängig von einem jeweiligen Wert eingestellt, der als der beschaffte Stromwert beschafft wird. Somit verringert sich in dem Nulldurchgangszustand die Einstellgenauigkeit der d-Achsen-Befehlsspannung und der q-Achsen-Befehlsspannung weniger wahrscheinlich aufgrund einer Verringerung der Genauigkeit der Beschaffung des beschafften Stromwertes, wenn eine derartige Verringerung auftritt. Auf diese Weise wird in dem Nulldurchgangszustand die Motorsteuerung weniger wahrscheinlich durch eine Verringerung der Genauigkeit der Beschaffung des beschafften Stromwertes beeinflusst. Daher ist es möglich, eine Verringerung der Genauigkeit der Motorsteuerung in dem Nulldurchgangszustand abzuschwächen, wodurch die Genauigkeit der Motorsteuerung verbessert wird. Da eine Verbesserung der Genauigkeit der Motorsteuerung erzielt wird, kann verhindert werden, dass die Fahrgeräusche des Motors lauter werden und sich die Vibrationen des Motors vergrößern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Motorsteuerungsvorrichtung ausgelegt, einen Motor unter Verwendung einer Phasenbefehlsspannung, die einen Befehlswert einer Phasenspannung, die an den Motor angelegt wird, ist, zu steuern. Die Motorsteuerungsvorrichtung enthält eine Strombeschaffungseinheit, eine Phasenreferenzbefehlseinheit, eine Phasenbefehlsaktualisierungseinheit und eine Phasenbefehlshalteeinheit. Die Strombeschaffungseinheit ist ausgelegt, einen Strombeschaffungswert eines tatsächlichen Stromes, der durch den Motor fließt, zu beschaffen bzw. erlangen. Die Phasenreferenzbefehlseinheit ist ausgelegt, eine Phasenreferenzbefehlsspannung auf der Grundlage des Strombeschaffungswertes, der durch die Strombeschaffungseinheit beschafft wird, zu berechnen. Die Phasenbefehlsaktualisierungseinheit ist ausgelegt, die Phasenbefehlsspannung unter Verwendung der Phasenreferenzbefehlsspannung, die durch die Phasenreferenzbefehlseinheit berechnet wird, zu aktualisieren. Die Phasenbefehlshalteeinheit ist ausgelegt, die Phasenbefehlsspannung in einem Nulldurchgangszustand, der einen Nulldurchgang des Strombeschaffungswertes enthält, zu halten bzw. beizubehalten bzw. nicht zu ändern.
Mit der obigen Motorsteuerungsvorrichtung wird die Phasenbefehlsspannung in dem Nulldurchgangszustand gehalten. Mit dieser Konfiguration wird die Phasenbefehlsspannung in dem Nulldurchgangszustand unabhängig von einem jeweiligen Wert eingestellt, der als der beschaffte Stromwert beschafft wird. Somit verringert sich in dem Nulldurchgangszustand die Einstellgenauigkeit der Phasenbefehlsspannung weniger wahrscheinlich aufgrund einer Verringerung der Genauigkeit der Beschaffung des beschafften Stromwertes, wenn eine derartige Verringerung auftritt. Daher ist es auf dieselbe Weise wie gemäß dem ersten Aspekt möglich, eine Verringerung der Genauigkeit der Motorsteuerung in dem Nulldurchgangszustand abzuschwächen, wodurch die Genauigkeit der Motorsteuerung erhöht wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Leistungswandlungsvorrichtung ausgelegt, Leistung, die einem Motor zugeführt wird, umzuwandeln. Die Leistungswandlungsvorrichtung enthält eine Motorsteuerungsvorrichtung, die ausgelegt ist, den Motor unter Verwendung einer d-Achsen-Befehlsspannung (Vd*) und einer q-Achsen-Befehlsspannung (Vq*) zu steuern, die Befehlswerte in einem dq-Koordinatensystem sind. Die Motorsteuerungsvorrichtung enthält eine Strombeschaffungseinheit, eine dq-Referenzbefehlseinheit, eine dq-Befehlsaktualisierungseinheit und eine dq-Befehlshalteeinheit. Die Strombeschaffungseinheit ist ausgelegt, einen Strom, der durch den Motor fließt, als einen Strombeschaffungswert zu beschaffen bzw. erlangen. Die dq-Referenzbefehlseinheit ist ausgelegt, eine d-Achsen-Referenzbefehlsspannung und eine q-Achsen-Referenzbefehlsspannung auf der Grundlage des Strombeschaffungswertes, der durch die Strombeschaffungseinheit beschafft wird, zu berechnen. Die dq-Befehlsaktualisierungseinheit ist ausgelegt, die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung unter Verwendung der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung, die durch die dq-Referenzbefehlseinheit berechnet werden, zu aktualisieren. Die dq-Befehlshalteeinheit ist ausgelegt, die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung in einem Nulldurchgangszustand, der einen Nulldurchgang des Strombeschaffungswertes enthält, zu halten bzw. beizubehalten bzw. nicht zu ändern.
Mit der obigen Leistungswandlungsvorrichtung können dieselben Wirkungen wie diejenigen, die gemäß dem oben beschriebenen ersten Aspekt erzielt werden, erhalten werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Leistungswandlungsvorrichtung ausgelegt, Leistung, die einem Motor zugeführt wird, umzuwandeln. Die Leistungswandlungsvorrichtung enthält eine Motorsteuerungsvorrichtung, die ausgelegt ist, den Motor unter Verwendung einer Phasenbefehlsspannung zu steuern, die ein Befehlswert einer Phasenspannung ist, die an den Motor angelegt wird. Die Motorsteuerungsvorrichtung enthält eine Strombeschaffungseinheit, eine Phasenreferenzbefehlseinheit, eine Phasenbefehlsaktualisierungseinheit und eine Phasenbefehlshalteeinheit. Die Strombeschaffungseinheit ist ausgelegt, einen Strombeschaffungswert eines tatsächlichen Stroms, der durch den Motor fließt, zu beschaffen bzw. erlangen. Die Phasenreferenzbefehlseinheit ist ausgelegt, eine Phasenreferenzbefehlsspannung auf der Grundlage des Strombeschaffungswertes, der durch die Strombeschaffungseinheit beschafft wird, zu berechnen. Die Phasenbefehlsaktualisierungseinheit ist ausgelegt, die Phasenbefehlsspannung unter Verwendung der Phasenreferenzbefehlsspannung zu aktualisieren, die durch die Phasenreferenzbefehlseinheit berechnet wird. Die Phasenbefehlshalteeinheit ist ausgelegt, die Phasenbefehlsspannung in einem Nulldurchgangszustand, der einen Nulldurchgang des Strombeschaffungswertes enthält, zu halten bzw. beizubehalten bzw. nicht zu ändern.
Mit der obigen Leistungswandlungsvorrichtung können dieselben Wirkungen wie diejenigen, die durch den oben beschriebenen zweiten Aspekt erzielt werden, erhalten werden.
Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich. Es zeigen:

1 eine Konfiguration eines Ansteuersystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung in dem Ansteuersystem darstellt;
3 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Spannungsbefehlseinheit in dem Ansteuersystem darstellt;
4 eine Ansicht, die einen tatsächlichen Strom und einen Erfassungsstrom jeweils einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase darstellt;
5 eine vergrößerte Ansicht eines Teils, der in 4 durch einen Pfeil V angegeben ist;
6 eine vergrößerte Ansicht eines Teils, der in 4 durch einen Pfeil VI angegeben ist;
7 eine vergrößerte Ansicht eines Teils, der in 4 durch einen Pfeil VII angegeben ist, in der die Nähe eines jeweiligen Nulldurchgangs einer U-Phase eines tatsächlichen Stroms und einer U-Phase eines Erfassungsstroms dargestellt ist;
8 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur eines Motorsteuerungsprozesses darstellt;
9 eine Ansicht, die einseitige Amplituden dritter Ordnung eines d-Achsen-Stroms und eines q-Achsen-Stroms in der Steuerungsvorrichtung mit denjenigen eines Vergleichsbeispiels vergleicht;
10 eine Ansicht, die einseitige Amplituden sechster Ordnung eines d-Achsen-Stroms und eines q-Achsen-Stroms in der Steuerungsvorrichtung mit denjenigen in dem Vergleichsbeispiel vergleicht;
11 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Spannungsbefehlseinheit in einem Ansteuersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt;
12 eine Ansicht, die die Nähe von jeweiligen Nulldurchgängen von Phasenwinkeln eines tatsächlichen Stroms einer U-Phase und eines Erfassungsstroms einer U-Phase darstellt;
13 ein Blockdiagramm, das eine elektrische Konfiguration einer Spannungsbefehlseinheit in einem Ansteuersystem gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt;
14 eine Ansicht, die die Nähe eines Nulldurchgangs einer Befehlsspannung einer U-Phase darstellt;
15 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur eines Motorsteuerungsprozesses gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt;
16 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur eines Motorsteuerungsprozesses gemäß einer fünften Ausführungsform darstellt;
17 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur eines Motorsteuerungsprozesses gemäß einer sechsten Ausführungsform darstellt; und
18 ein Flussdiagramm, das eine Prozedur eines Motorsteuerungsprozesses gemäß einer siebten Ausführungsform darstellt.

Im Folgenden werden Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder Ausführungsform werden Teile, die denjenigen entsprechen, die in vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und es wird eine redundante Beschreibung vermieden. In einem Fall, in dem in einer jeweiligen Ausführungsform nur ein Teil der Konfiguration beschrieben ist, kann hinsichtlich der übrigen Teile Bezug auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen genommen werden. Es ist nicht nur möglich, Teile zu kombinieren, deren Kombination ausdrücklich in einer Ausführungsform beschrieben ist, sondern auch Teile jeweiliger Ausführungsformen zu kombinieren, deren Kombination nicht ausdrücklich beschrieben ist, wenn dadurch keine Widersprüche entstehen.
(Erste Ausführungsform)
Das in 1 dargestellte Ansteuersystem 10 ist ausgelegt, ein Fahrzeug wie beispielsweise ein Elektrofahrzeug (EV), ein Hybridfahrzeug (HV) oder ein Brennstoffzellenfahrzeug zu steuern. Das Ansteuersystem 10 enthält eine Batterie 11, einen Motor (Elektromotor) 12 und eine Leistungswandlungsvorrichtung 13. Das Ansteuersystem 10 ist ein System zum Ansteuern des Motors 12, um Räder des Fahrzeugs anzutreiben.
Die Batterie 11 entspricht einer DC-Spannungsquelle bzw. DC-Spannungsversorgung, die eine ladbare Sekundärbatterie bzw. einen Akkumulator enthält, und entspricht einer Stromversorgung bzw. Stromquelle zum Zuführen von elektrischer Leistung zu dem Motor 12 durch die Leistungswandlungsvorrichtung 13. Die Sekundärbatterie ist beispielsweise eine Lithiumionenbatterie oder eine Nickelwasserstoffbatterie. Die Batterie 11 führt einem Inverter 30 eine hohe Spannung von beispielsweise mehreren hundert Volt zu.
Der Motor 12 ist ein Mehrphasen-AC-Motor, beispielsweise eine elektrische Dreiphasen-AC-Rotationsmaschine. Der Motor 12 weist eine U-Phase, eine V-Phase und eine W-Phase als drei Phasen auf. Der Motor 12 dient als eine Fahrantriebsquelle des Fahrzeugs bzw. als eine elektrische Maschine. Der Motor 12 dient als ein elektrischer Generator während einer Regeneration bzw. Rekuperation. Der Motor 12 enthält eine Wicklung 12a, die einen Anker ausbildet, und einen Permanentmagnet, der ein Magnetfeld ausbildet. In dem Motor 12 sind ein Rotor, der den Permanentmagnet enthält, und ein Stator ist ausgebildet, der die Wicklung 12a enthält. Der Motor 12, der ein Dreiphasen-Motor ist, weist eine Dreiphasen-Wicklung 12a auf. Der Motor 12 kann auch als Motor-Generator oder als Elektromotor bezeichnet werden.
Die Leistungswandlungsvorrichtung 13 führt eine Leistungswandlung zwischen der Batterie 11 und dem Motor 12 aus. Die Leistungswandlungsvorrichtung 13 enthält einen Glättungskondensator 21, einen Inverter 30 und eine Steuerungsvorrichtung 40. In 1 ist die Steuerungsvorrichtung 40 mit CD bezeichnet.
Der Glättungskondensator 21 glättet die DC-Spannung, die von der Batterie 11 zugeführt wird. Der Glättungskondensator 21 ist zwischen einer P-Leitung 25, die eine Stromleitung auf einer Hochpotenzialseite ist, und einer N-Leitung 26, die eine Stromleitung auf einer Niederpotenzialseite ist, geschaltet. Die P-Leitung 25 ist mit einer positiven Elektrode der Batterie 11 verbunden, und die N-Leitung 26 ist mit einer negativen Elektrode der Batterie 11 verbunden. Die positive Elektrode des Glättungskondensators 21 ist mit der P-Leitung 25 zwischen der Batterie 11 und dem Inverter 30 verbunden. Die negative Elektrode des Glättungskondensators 21 ist mit der N-Leitung 26 zwischen der Batterie 11 und dem Inverter 30 verbunden. Der Glättungskondensator 21 ist parallel zu der Batterie 11 geschaltet. In der Leistungswandlungsvorrichtung 13 werden die P-Leitung 25 und die N-Leitung 26 beispielsweise durch eine Sammelschiene ausgebildet.
Ein Schalter (nicht gezeigt) ist zwischen der Batterie 11 und dem Glättungskondensator 21 in der Leistungswandlungsvorrichtung 13 angeordnet. Der Schalter verbindet die Batterie 11 und den Inverter 30 elektrisch leitend miteinander. Der Schalter ist ein Systemhauptrelais und ist in der P-Leitung 25 und/oder der N-Leitung 26 angeordnet. Wenn der Schalter geschlossen ist, wird dem Inverter 30 und dem Motor 12 von der Batterie 11 elektrische Leistung zugeführt. Wenn der Schalter geöffnet ist, ist die Leistungszufuhr von der Batterie 11 zu dem Inverter 30 und dem Motor 12 unterbrochen.
Der Inverter 30 führt die Leistungswandlung zum Umwandeln von elektrischer Leistung von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) aus. Die elektrische Leistung wird dem Motor 12 von der Batterie 11 zugeführt. Der Inverter 30 ist ein Dreiphasen-Inverter und führt die Leistungswandlung in den jeweiligen drei Phasen durch. Der Inverter 30 entspricht einem Leistungswandler. Der Inverter 30 wandelt die DC-Spannung entsprechend der Schaltsteuerung durch die Steuerungsvorrichtung 40 in die AC-Spannung um und gibt die AC-Spannung an den Motor 12 aus. Der Motor 12 wird betrieben, um ein vorbestimmtes Drehmoment entsprechend der AC-Spannung von dem Inverter 30 zu erzeugen. Zu der Zeit eines regenerativen bzw. rekuperativen Bremsens des Fahrzeugs wandelt der Inverter 30 die AC-Spannung, die durch den Motor 12 erzeugt wird, durch Empfangen der Rotationskraft von den Rädern in eine DC-Spannung entsprechend der Schaltsteuerung durch die Steuerungsvorrichtung 40 um und gibt die DC-Spannung an die Batterie 11 aus. Der Inverter 30 führt eine bidirektionale Leistungswandlung zwischen der Batterie 11 und dem Motor 12 aus.
Der Inverter 30 entspricht einer DC-AC-Wandlerschaltung. Der Inverter 30 enthält Ober- und Unterarmschaltungen 31 für die drei Phasen. Die Ober- und Unterarmschaltungen 31 werden auch als Beine bzw. Zweige bezeichnet. Jede der Ober- und Unterarmschaltungen 31 weist einen oberen Arm 31a und einen unteren Arm 31 b auf. Der obere Arm 31a und der untere Arm 31 b sind in Serie zwischen der P-Leitung 25 und der N-Leitung 26 geschaltet, wobei der obere Arm 31a benachbart zu der P-Leitung 25 geschaltet bzw. angeordnet ist. Der Verbindungsknoten zwischen dem oberen Arm 31a und dem unteren Arm 31b ist über eine Ausgangsleitung 27 mit der Wicklung 12a der entsprechenden Phase in dem Motor 12 verbunden. Die Ober- und Unterarmschaltungen 31 und die Ausgangsleitung 27 sind für jeweils die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase des Motors 12 vorhanden. Der Inverter 30 weist drei obere Arme 31a und drei untere Arme 31b auf.
Die Arme 31a und 31b enthalten Armschalter 32a und 32b und Dioden 33a und 33b. Der obere Arm 31a enthält einen Oberarmschalter 32a und eine obere Diode 33a. Der untere Arm 31b enthält einen Unterarmschalter 32b und eine untere Diode 33b.
Die Armschalter 32a, 32b werden durch Schaltelemente wie Halbleiterelemente ausgebildet. Das Schaltelement ist ein Transistor mit einem Gate und wird beispielsweise durch einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder einen Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) ausgebildet. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Armschalter 32a, 32b durch beispielsweise n-Kanal-IGBTs ausgebildet. Die Dioden 33a, 33b sind Rückflussdioden und sind jeweils antiparallel zu den Armschaltern 32a, 32b geschaltet.
In dem oberen Arm 31a ist der Kollektor des Oberarmschalters 32a mit der P-Leitung 25 verbunden. In dem unteren Arm 31b ist der Emitter des Unterarmschalters 32b mit der N-Leitung 26 verbunden. Der Emitter des Oberarmschalters 32a und der Kollektor des Unterarmschalters 32b sind miteinander verbunden. Die jeweiligen Anoden der Dioden 33a, 33b sind mit den jeweiligen Emittern der Armschalter 32a, 32b verbunden, und die jeweiligen Kathoden der Dioden 33a, 33b sind mit den Kollektoren der Armschalter 32a, 32b verbunden.
Wie es in 3 dargestellt ist, enthält die Leistungswandlungsvorrichtung 13 einen Rauschfilter 35. Der Rauschfilter 35 ist zwischen der Batterie 11 und dem Inverter 30 angeordnet. Der Rauschfilter 35 schränkt einen Einfluss von Rauschen von dem Inverter 30 auf die Batterie 11 ein. Auch wenn das Rauschen in dem Inverter 30 mit beispielsweise der Ansteuerung der Armschalter 32a, 32b einhergehend erzeugt wird, wird das Rauschen, das von dem Inverter 30 an die Batterie 11 übertragen wird, durch den Rauschfilter 35 verringert. Der Rauschfilter 35 enthält eine Filterspule 35a. Die Filterspule 35a ist in der P-Leitung 25 zwischen der Batterie 11 und dem Glättungskondensator 21 angeordnet. Der Rauschfilter 35 kann auch als leistungsversorgungsseitiger bzw. stromversorgungsseitiger Filter bezeichnet werden.
Die Steuerungsvorrichtung 40 ist beispielsweise eine ECU und steuert die Ansteuerung des Inverters 30. ECU ist eine Abkürzung für elektronische Steuerungseinheit. Die Steuerungsvorrichtung 40 wird hauptsächlich aus einem Mikrocomputer ausgebildet, der einen Prozessor, einen Speicher, eine I/O-Schnittstelle (Eingangs-/Ausgangsschnittstelle) und einen Bus enthält, der die vorhergehenden Teile miteinander verbindet. Die Steuerungsvorrichtung 40 führt ein Steuerungsprogramm, das in dem Speicher gespeichert ist, aus, um verschiedene Prozesse zur Ansteuerung des Inverters 30 durchzuführen. Der Speicher ist ein nichtflüchtiges dingliches Speichermedium, in dem computerlesbare Programme und Daten zeitweilig gespeichert sind bzw. werden. Das nichtflüchtige dingliche Speichermedium wird durch einen Halbleiterspeicher, eine Magnetscheibe oder Ähnliches ausgebildet.
Die Steuerungsvorrichtung 40 verwendet ein Signal, das von einer ECU einer höheren Ebene wie beispielsweise einer integrierten ECU, die für das Fahrzeug ausgelegt ist, empfangen wird, und ein oder mehrere Signale, die von einer Vielzahl von Sensoren wie einem Rotationssensor 29 empfangen werden, um einen Ansteuerbefehl zu erzeugen. Die Steuerungsvorrichtung 40 steuert die Armschalter 32a, 32b an, um diese entsprechend dem Ansteuerbefehl ein- und auszuschalten. Die Armschalter 32a, 32b können in einen Einschaltzustand oder einen Ausschaltzustand geschaltet bzw. gewechselt werden. Die Armschalter 32a, 32b werden durch ihr Einschalten in den Einschaltzustand versetzt und werden durch ihr Ausschalten in den Ausschaltzustand versetzt. Der Einschaltzustand der Armschalter 32a, 32b entspricht dem geschlossenen Zustand der Armschalter 32a, 32b. Der Ausschaltzustand der Armschalter 32a, 32b entspricht dem geöffneten Zustand der Armschalter 32a, 32b.
Die Steuerungsvorrichtung 40 ist mit einem Stromsensor 28 und dem Rotationssensor 29, die Beispiele verschiedener Sensoren sind, elektrisch verbunden. Sowohl der Stromsensor 28 als auch der Rotationssensor 29 sind in dem Ansteuersystem 10 enthalten. Der Stromsensor 28 ist in der Leistungswandlungsvorrichtung 13 enthalten.
Der Stromsensor 28 ist eine Stromerfassungseinheit, die einen Strom, der durch den Motor 12 fließt, erfasst. Der Stromsensor 28 gibt ein Erfassungssignal entsprechend einem Strom, der durch die jeweilige Dreiphasen-Wicklung 12a fließt, an die Steuerungsvorrichtung 40 aus. Der Stromsensor 28 ist beispielsweise mindestens an einem Ende der Ausgangsleitung 27 angeordnet. Der Stromsensor 28 erfasst einen Strom, der durch die Ausgangsleitung 27 fließt, um einen Strom zu erfassen, der durch die Wicklung 12a fließt. Der Stromsensor 28 führt eine diskrete Abtastung eines Stromes, der durch die Wicklung 12a fließt, mit einer vorbestimmten Abtastperiode durch und gibt ein diskretes Signal als ein Erfassungssignal aus. Außerdem kann der Strom, der durch die Wicklung 12a fließt, auch als Ankerstrom bezeichnet werden.
Der Rotationssensor 29 ist an dem Motor 12 angeordnet und ist ein Rotationsdetektor zum Erfassen der Anzahl der Umdrehungen bzw. der Drehzahl des Motors 12. Der Rotationssensor 29 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Anzahl der Umdrehungen des Motors 12 an die Steuerungsvorrichtung 40 aus. Der Rotationssensor 29 enthält beispielsweise einen Codierer (Encoder) und einen Drehmelder (Resolver).
Die Steuerungsvorrichtung 40 führt eine Vektorsteuerung des Motors 12 über den Inverter 30 durch. In der Vektorsteuerung werden Dreiphasen-AC-Koordinaten, die durch die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase angegeben werden, in dq-Koordinaten umgewandelt, die durch eine d-Achse und eine q-Achse angegeben werden. Die dq-Koordinaten sind Drehkoordinaten bzw. Rotationskoordinaten, die durch eine d-Achse, die sich von dem S-Pol bis zu dem N-Pol eines Rotors beispielsweise erstreckt, und eine q-Achse definiert, die senkrecht zu der d-Achse ist. Die Vektorsteuerung des Motors 12 ist eine von mehreren Arten von Motorsteuerungen, und die Motorsteuerung kann auch als Invertersteuerung oder Leistungswandlungssteuerung bezeichnet werden. Die Steuerungsvorrichtung 40 entspricht einer Motorsteuerung.
Wie es in 2 dargestellt ist, enthält die Steuerungsvorrichtung 40 als Funktionsblöcke eine Spannungsbefehlseinheit 45, eine Strombefehlseinheit 51, eine Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52, eine d-Achsen-Subtrahierungseinheit 54, eine q-Achsen-Subtrahierungseinheit 53, eine Stromsteuerungseinheit 55 und eine Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 56. Diese Funktionsblöcke können als Hardware durch mindestens eine integrierte Schaltung oder können als eine Kombination aus Software, die durch einen Prozessor ausgeführt wird, und Hardware ausgeführt sein. In 2 wird der Motor 12 mit M bezeichnet, der Stromsensor 28 wird mit CS bezeichnet, der Rotationssensor 29 wird mit RS bezeichnet, und der Inverter 30 wird mit INV bezeichnet. Außerdem wird in der Figur die Spannungsbefehlseinheit 45 mit VCU bezeichnet, die Strombefehlseinheit 51 wird mit CCU bezeichnet, die Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52 wird mit uvw/dq bezeichnet, die Stromsteuerungseinheit 55 wird mit FBU bezeichnet, und die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 56 wird mit dq/uvw bezeichnet.
Die Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52 empfängt Erfassungsströme Iu, Iv, Iw, die durch den Stromsensor 28 erfasst werden. Die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw sind Erfassungswerte von Strömen, die tatsächlich durch die Wicklungen 12a der jeweiligen Phasen in den Motor 12 fließen. Der U-Phasen-Erfassungsstrom Iu ist ein erfasster Wert eines Stroms, der durch die U-Phasen-Wicklung 12a fließt. Der V-Phasen-Erfassungsstrom Iv ist ein erfasster Wert eines Stroms, der durch die V-Phasen-Wicklung 12a fließt. Der W-Phasen-Erfassungsstrom Iw ist ein erfasster Wert eines Stroms, der durch die W-Phasen-Wicklung 12a fließt. Jeder der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw entspricht einem Strombeschaffungswert. Die Steuerungsvorrichtung 40 enthält eine Strombeschaffungseinheit, die die jeweiligen Erfassungsströme Iu, Iv und Iw unter Verwendung von Erfassungssignalen des Stromsensors 28 beschafft. Die Strombeschaffungseinheit kann in der Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52 enthalten sein.
Die Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52 empfängt die Anzahl der Motorumdrehungen bzw. Motordrehzahl Nm oder Ähnliches als ein Erfassungsergebnis des Rotationssensors 29. Die Anzahl der Motorumdrehungen Nm ist ein erfasster Wert, der die tatsächliche Anzahl der Umdrehungen bzw. die tatsächliche Drehzahl des Motors 12 angibt. Die Anzahl der Motorumdrehungen Nm ist beispielsweise die Anzahl der Umdrehungen des Motors 12 je Einheitszeit und ist ein Wert, der eine Drehzahl angibt. Die Steuerungsvorrichtung 40 beschafft einen Rotationswinkel des Motors 12 als einen elektrischen Winkel θ und einen mechanischen Winkel unter Verwendung eines Erfassungssignals des Rotationssensors 29. Der elektrische Winkel θ gibt eine Phase eines Stromes, der durch die Wicklung 12a einer jeweiligen Phase fließt, bzw. eine Phase einer Spannung, die an die Wicklung 12a einer jeweiligen Phase angelegt ist, an. Die elektrischen Winkel θ der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw sind Phasenwinkel θu, θv und θw. Der U-Phasen-Winkel θu gibt eine Phase des U-Phasen-Erfassungsstroms Iu an. Der V-Phasen-Winkel θv gibt eine Phase des V-Phasen-Erfassungsstroms Iv an. Der W-Phasen-Winkel θw gibt eine Phase des W-Phasen-Erfassungsstroms Iw an. Die jeweiligen Phasenwinkel θu, θv und θw entsprechen einem Rotationswinkel.
Die Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52 führt eine Koordinatenwandlung durch, sodass die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw in einem Dreiphasen-AC-Koordinatensystem durch dq-Koordinaten definiert werden, und berechnet einen d-Achsen-Strom Id und eine q-Achsen-Strom Iq in einem dq-Koordinatensystem. Der d-Achsen-Strom Id ist eine Komponente in einer d-Achsen-Richtung in dq-Koordinaten, und der q-Achsen-Strom Iq ist eine Komponente in einer q-Achsen-Richtung in dq-Koordinaten. Die Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52 berechnet den d-Achsen-Strom Id und den q-Achsenstrom Iq unter Verwendung der Anzahl der Motorumdrehungen Nm und der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw. Die Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52 führt beispielsweise die Koordinatenwandlung derart durch, dass die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw unter Verwendung der Anzahl der Motorumdrehungen Nm als eine Referenz durch dq-Koordinaten definiert werden, und berechnet den d-Achsen-Strom Id und den q-Achsen-Strom Iq. Der d-Achsen-Strom Id wird in die d-Achsen-Subtrahierungseinheit 54 eingegeben. Der q-Achsen-Strom Iq wird in die q-Achsen-Subtrahierungseinheit 53 eingegeben. Außerdem entspricht die Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52 einer Koordinatenwandlungseinheit. Der d-Achsen-Strom kann auch als Feldstrom bezeichnet werden, und der q-Achsen-Strom kann auch als Ansteuerstrom bezeichnet werden.
Die Strombefehlseinheit 51 stellt Sollwerte des d-Achsen-Strom Id und des q-Achsenstroms Iq als einen jeweiligen d-Achsen-Befehlsstrom Id* und q-Achsen-Befehlsstrom Iq* ein. Der d-Achsen-Befehlsstrom Id* wird in die d-Achsen-Subtrahierungseinheit 54 eingegeben, und der q-Achsen-Befehlsstrom Iq* wird in die q-Achsen-Subtrahierungseinheit 53 eingegeben. Die Strombefehlseinheit 51 empfängt einen Drehmomentbefehlswert, der einem Rotationsmoment entspricht, das durch den Motor 12 zu erzeugen ist, in der Form eines Signals, das von einer Host-ECU bereitgestellt wird. Die Strombefehlseinheit 51 berechnet den d-Achsen-Befehlsstrom Id* und den q-Achsen-Befehlsstrom Iq* entsprechend dem Drehmomentbefehlswert oder Ähnlichem während der Stromzufuhr von der Batterie 11 zu dem Motor 12 oder Ähnlichem. Die Strombefehlseinheit 51 empfängt die Anzahl der Motorumdrehungen Nm oder Ähnliches als Informationen über den elektrischen Winkel θ.
Die d-Achsen-Subtrahierungseinheit 54 berechnet eine Abweichung bzw. Differenz zwischen dem d-Achsen-Befehlsstrom Id* und dem d-Achsen-Strom Id als eine d-Achsen-Stromabweichung bzw. d-Achsen-Stromdifferenz. Die q-Achsen-Subtrahierungseinheit 53 berechnet eine Abweichung bzw. Differenz zwischen dem q-Achsen-Befehlsstrom Iq* und dem q-Achsen-Strom Iq als eine q-Achsen-Stromabweichung bzw. q-Achsen-Stromdifferenz. Die d-Achsen-Stromabweichung und die q-Achsen-Stromabweichung werden in die Stromsteuerungseinheit 55 eingegeben.
Die Stromsteuerungseinheit 55 berechnet eine d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc, die bewirkt bzw. bewirken soll, dass die d-Achsen-Stromabweichung gleich null wird, und berechnet eine q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc, die bewirkt bzw. bewirken soll, dass die q-Achsen-Stromabweichung gleich null wird. Die Stromsteuerungseinheit 55 führt eine Rückführungssteuerung bzw. Regelung durch, bei der der d-Achsen-Strom Id gleich dem d-Achsen-Befehlsstrom Id* wird, um die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc zu berechnen. Außerdem führt die Stromsteuerungseinheit 55 eine Rückführungssteuerung bzw. Regelung durch, bei der bewirkt wird, dass der q-Achsen-Strom Iq gleich dem q-Achsen-Befehlsstrom Iq* wird, um die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc zu berechnen. Die Stromsteuerungseinheit 55 führt beispielsweise eine PI-Regelung als eine Rückführungssteuerung durch. Die Stromsteuerungseinheit 55 gibt die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc in die Spannungsbefehlseinheit 45 ein. Die Stromsteuerungseinheit 55 entspricht einer dq-Referenzbefehlseinheit. Die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc sind Werte, die für die Zeit t berechnet werden.
Die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc ist ein Befehlswert einer d-Achsen-Spannung in dem dq-Koordinatensystem. Die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc ist ein Befehlswert einer q-Achsen-Spannung. Die d-Achsen-Spannung ist eine Komponente in der d-Achsen-Richtung in den d-Achsen-Koordinaten. Die q-Achsen-Spannung ist eine Komponente in der q-Achsen-Richtung in den q-Achsen-Koordinaten. Die Stromsteuerungseinheit 55 berechnet die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc für jede Spannungsphase unter Verwendung beispielsweise eines arithmetischen Ausdruckes. Außerdem sind die Anzahl der Motorumdrehungen Nm, der elektrische Winkel θ und der mechanische Winkel Parameter, die den Rotationszustand oder Ansteuerzustand des Motors 12 angeben.
Als arithmetischer Ausdruck zum Berechnen der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc kann beispielsweise der in 2 gezeigte Ausdruck Fd verwendet werden. Als ein arithmetischer Ausdruck zum Berechnen der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc kann beispielsweise der in 2 gezeigte Ausdruck Fq verwendet werden. In den Ausdrücken Fd und Fq repräsentiert Kp eine proportionale Verstärkung, Ki repräsentiert eine integrale Verstärkung, und s repräsentiert eine komplexe Zahl.
Die Spannungsbefehlseinheit 45 berechnet die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* unter Verwendung der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc. Die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* ist ähnlich wie die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc ein Befehlswert einer d-Achsen-Spannung in dem dq-Koordinatensystem. Die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc kann auch als angenommener Befehlswert bezeichnet werden, und die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* kann auch als wahrer Befehlswert bezeichnet werden. Die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* ist ähnlich wie die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc ein Befehlswert einer q-Achsen-Spannung in dem dq-Koordinatensystem. Die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc kann auch als angenommene Befehlsspannung bezeichnet werden, und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* kann auch als wahrer Befehlswert bezeichnet werden. Die Spannungsbefehlseinheit 45 gibt die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 56 an.
Die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 56 führt eine Koordinatenumwandlung derart durch, dass die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in dem dq-Koordinatensystem in dem Dreiphasen-AC-Koordinatensystem definiert werden, und berechnet eine U-Phasen-Befehlsspannung Vu*, eine V-Phasen-Befehlsspannung Vv* und eine W-Phasen-Befehlsspannung Vw* in dem Dreiphasen-AC-Koordinatensystem. Die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* sind Spannungswerte, von denen erwartet wird, dass sie an die jeweiligen Dreiphasen-Wicklungen 12a ausgegeben werden, und sind Informationen, die in einem Ansteuerbefehl enthalten sind. Der Ansteuerbefehl, der die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* enthält, wird in den Inverter 30 angegeben. Die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 56 entspricht einer Phasenbefehlseinheit.
Wie es in 3 dargestellt ist, enthält die Spannungsbefehlseinheit 45 eine Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 und eine Spannungseinstelleinheit 43 als Funktionsblöcke. In 3 wird die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 mit ZIS bezeichnet, die Spannungseinstelleinheit 43 wird mit VSS bezeichnet, eine Aktualisierungseinheit 43a wird mit UD bezeichnet, eine Halteeinheit 43b wird mit RT bezeichnet, eine Signalerzeugungseinheit 44 wird mit SG bezeichnet, eine Totzeiteinstelleinheit 44a wird mit DTS bezeichnet, und eine Speichereinheit 47 wird mit Me bezeichnet.
Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 empfängt die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 empfängt Informationen über den elektrischen Winkel θ als ein Erfassungsergebnis des Rotationssensors 29. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 führt eine Nulldurchgangsbestimmung durch. In der Nulldurchgangsbestimmung bestimmt die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42, ob sich ein Ansteuerzustand des Motors 12 in einem Nulldurchgangszustand befindet. Der Nulldurchgangszustand ist ein Zustand, der einen Nulldurchgang der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw enthält. Ein Nulldurchgang der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw bedeutet, dass einer der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw gleich null wird, und kann auch als Stromnulldurchgang bezeichnet werden. In dem Nulldurchgangszustand liegt der jeweilige Erfassungsstrom Iu, Iv und Iw in einem Stromnulldurchgangsbereich ZI (siehe 4). Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 bestimmt, ob die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI liegen.
Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 gibt ein Ergebnis der Nulldurchgangsbestimmung an die Spannungseinstelleinheit 43 aus. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 entspricht einer Parameterbestimmungseinheit und einer Strombestimmungseinheit. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 kann auch als Stromnulldurchgangsbestimmungseinheit bezeichnet werden. Der Stromnulldurchgangsbereich ZI kann auch einfach als Nulldurchgangsbereich oder als Nulldurchgangsabschnitt bezeichnet werden.
Die Spannungseinstelleinheit 43 stellt die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* ein. Die Spannungseinstelleinheit 43 enthält die Aktualisierungseinheit 43a und die Halteeinheit 43b. In der Spannungseinstelleinheit 43 aktualisiert die Aktualisierungseinheit 43a die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq*. In der Spannungseinstelleinheit 43 hält die Halteeinheit 43b die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq*.
Die Spannungseinstelleinheit 43 empfängt ein Bestimmungsergebnis der Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42. Die Spannungseinstelleinheit 43 empfängt die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc von der Stromsteuerungseinheit 55. Wenn ein Bestimmungsergebnis der Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 nicht angibt, dass sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, aktualisiert die Aktualisierungseinheit 43a in der Spannungseinstelleinheit 43 die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq*. Die Aktualisierungseinheit 43a aktualisiert die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* durch Einstellen der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc auf einen derzeitigen Wert der d-Achsen-Befehlsspannung Vd*. Die Aktualisierungseinheit 43a aktualisiert die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* durch Einstellen der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc auf einen derzeitigen Wert der q-Achsen-Befehlsspannung Vq*. Die Aktualisierungseinheit 43a entspricht einer dq-Befehlsaktualisierungseinheit.
Wenn ein Bestimmungsergebnis der Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 angibt, dass sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, behält die Halteeinheit 43b in der Spannungseinstelleinheit 43 die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* bei. Die Halteeinheit 43b verwendet einen vorherigen Wert der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* als einen derzeitigen Wert der d-Achsen-Befehlsspannung Vd*. Die Halteeinheit 43b verwendet einen vorherigen Wert der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* als einen derzeitigen Wert der q-Achsen-Befehlsspannung Vq*. Die Halteeinheit 43b entspricht einer dq-Befehlshalteeinheit.
Die Spannungseinstelleinheit 43 speichert die derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in der Speichereinheit 47. In einem Fall, in dem die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* von der Halteeinheit 43b gehalten bzw. beibehalten werden, liest die Spannungseinstelleinheit 43 die vorherige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die vorherige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* aus der Speichereinheit 47 aus. Die Speichereinheit 47 ist ein Speichermedium wie beispielsweise ein Speicher, der in der Steuerungsvorrichtung 40 bereitgestellt bzw. angeordnet ist. In der Speichereinheit 47 können Steuerungsinformationen wie beispielsweise die Ausdrücke Fd und Fq gespeichert werden.
Die Steuerungsvorrichtung 40 enthält eine Signalerzeugungseinheit 44. Die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 56 berechnet die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* unter Verwendung der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq*, die durch die Spannungseinstelleinheit 43 berechnet werden. Dann gibt die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 56 die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in die Signalerzeugungseinheit 44 ein. Die Signalerzeugungseinheit 44 erzeugt ein Befehlssignal unter Verwendung der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw*. Die Signalerzeugungseinheit 44 vergleicht die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* mit jeweiligen Trägern und erzeugt ein pulsförmiges Befehlssignal für jeweils die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase. Beispiele des pulsförmigen Befehlssignals beinhalten ein PWM-Signal. Das Befehlssignal ist synchron zu einer Trägerfrequenz. Die Steuerungsvorrichtung 40 steuert den Inverter 30 im Ansprechen auf das Befehlssignal an, das durch die Signalerzeugungseinheit 44 erzeugt wird.
Die Signalerzeugungseinheit 44 enthält eine Totzeiteinstelleinheit 44a. Die Totzeiteinstelleinheit 44a stellt eine Totzeit für jeweils die U-Phase, die V-Phase und die W-Phase ein. Eine Totzeit ist eine Periode bzw. Zeitdauer, während der der Oberarmschalter 32a und der Unterarmschalter 32b in den Ober- und Unterarmschaltungen 31 jeweils der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase gleichzeitig ausgeschaltet sind. Da die Totzeiteinstelleinheit 44a eine Totzeit einstellt, wird verhindert, dass der Oberarmschalter 32a und der Unterarmschalter 32b in jeweils der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase gleichzeitig eingeschaltet sind. Mit anderen Worten, es kann ein Kurzschluss in den Ober- und Unterarmschaltungen 31 vermieden werden.
Wie es in 4 dargestellt ist, tritt in einigen Fällen ein Pulsieren in den tatsächlichen Strömen IuR, IvR und IwR auf. Die tatsächlichen Ströme IuR, IvR und IwR sind Ströme, die tatsächlich durch den Motor 12 fließen. Der tatsächliche U-Phasen-Strom IuR ist ein Strom, der tatsächlich durch die U-Phasen-Wicklung 12a fließt. Der tatsächliche V-Phasen-Strom IvR ist ein Strom, der tatsächlich durch die V-Phasen-Wicklung 12a fließt. Der tatsächliche W-Phasen-Strom IwR ist ein Strom, der tatsächlich durch die W-Phasen-Wicklung 12a fließt. Es wird angenommen, dass ein Pulsieren der tatsächlichen Ströme IuR, IvR und IwR durch die Ansteuerung der Armschalter 32a und 32b oder Ähnliches verursacht wird. Die tatsächlichen Ströme IuR, IvR und IwR können auch als analoge Werte bezeichnet werden. Die tatsächlichen Ströme IuR, IvR und IwR, die in 4 dargestellt sind, sind Wellenformen bzw. Verläufe, die mittels Simulation oder Ähnlichem beschafft bzw. erlangt wurden.
Die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw sind erfasste Werte, die von den tatsächlichen Strömen IuR, IvR und IwR abgetastet werden. Die Zeit der Erfassung der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw entspricht der Pulsierungsfrequenz der jeweiligen tatsächlichen Ströme IuR, IvR und IwR. Die Zeit der Erfassung der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw ist beispielsweise synchron zu der Trägerfrequenz. Mit anderen Worten, die Zeit der Erfassung der Erfassungsströme lu, lv und lw ist synchron zu dem Befehlssignal, das durch die Signalerzeugungseinheit 44 erzeugt wird.
Wie es in 5 dargestellt ist, die den tatsächlichen U-Phasen-Strom IuR als ein Beispiel zeigt, werden Werte nahe bei den jeweiligen mittleren Werten der tatsächlichen Ströme IuR, IvR und IwR als die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw in einer Periode eines Rippels des tatsächlichen Stroms erfasst. Ein Rippel des tatsächlichen Stroms ist eine Pulsierungskomponente, die in den jeweiligen tatsächlichen Strömen IuR, IvR und IwR enthalten ist. Die jeweiligen mittleren Werte der tatsächlichen Ströme IuR, IvR, IwR sind jeweils ein Wertmittel zwischen einem maximalen Wert Rmax und einem minimalen Wert Rmin in einer Periode eines Rippels des tatsächlichen Stroms. Der elektrische Winkel θ [rad], der der Zeit bzw. dem Zeitpunkt der Erfassung der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw entspricht, wird als Erfassungswinkel bezeichnet. In diesem Fall weist die Frequenz des Erfassungswinkels eine der Trägerfrequenz entsprechende Periode auf, sodass die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw wahrscheinlich nahe bei den jeweiligen mittleren Werten der tatsächlichen Ströme IuR, IvR und IwR liegen.
Die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw können in einigen Fällen eine Erfassungsabweichung aufweisen. Die Erfassungsabweichung ist eine Abweichung der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw von den jeweiligen mittleren Werten der tatsächlichen Ströme IuR, IvR und IwR. Es wird angenommen, dass die Erfassungsabweichung aufgrund eines Rippels des tatsächlichen Stroms oder eines Rippels des Erfassungsstroms verursacht wird. Auf dieselbe Weise wie in den tatsächlichen Strömen IuR, IvR und IwR tritt in einigen Fällen ein Pulsieren in den Erfassungsströmen Iu, Iv und Iw auf. Ein Rippel eines Erfassungsstroms ist eine Pulsierungskomponente, die in den jeweiligen Erfassungsströmen Iu, Iv und Iw enthalten ist. Wenn sich ein Rippel des tatsächlichen Stroms oder ein Rippel des Erfassungsstroms erhöht, erhöht sich wahrscheinlich auch die Erfassungsabweichung.
Die Größe einer Erfassungsabweichung kann in Abhängigkeit von den Größen der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw und dem elektrischen Winkel θ variieren. Die Erfassungsabweichung ist wahrscheinlich in der Nähe eines Peaks bzw. eines Spitzenwertes und dem Boden bzw. Tal in einer Periode der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw relativ gering, wie es in 5 dargestellt ist. Andererseits ist die Erfassungsabweichung wahrscheinlich in der Nähe eines Nulldurchgangs in einer Periode der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw relativ groß, wie es in 6 dargestellt ist. In der Nähe eines Nulldurchgangs sind die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw wahrscheinlich kleiner als der mittlere Wert eines Rippels des tatsächlichen Stroms. Ein möglicher Grund für die Erhöhung der Erfassungsabweichung in der Nähe eines Nulldurchgangs besteht darin, dass eine Totzeit festgelegt wird. Außerdem kann die Erfassungsabweichung auch als Erfassungsfehler bezeichnet werden.
Im Gegensatz dazu werden in der Spannungsbefehlseinheit 45 die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* ohne Aktualisierung gehalten, wenn die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw wie oben beschrieben in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI liegen. Somit werden die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI, die wahrscheinlich eine große Erfassungsabweichung aufweisen, nicht zur Berechnung der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* verwendet. Der Stromnulldurchgangsbereich ZI ist ein erlaubter Bereich, der hinsichtlich der Nulldurchgänge der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw eingestellt bzw. festgelegt wird. Der Stromnulldurchgangsbereich ZI wird hinsichtlich der Stromwerte der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw eingestellt. Der Stromnulldurchgangsbereich ZI liegt entlang der horizontalen Achse, die den elektrischen Winkel θ repräsentiert, und erstreckt sich über die jeweiligen Nulldurchgänge der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw. Der Stromnulldurchgangsbereich ZI ist den Erfassungsströmen Iu, Iv und Iw gemeinsam.
Die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw variieren mit einer Ansteuerung des Motors 12. Die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw entsprechen Motorparametern. Ein Motorparameter ist ein Parameter, der einen Ansteuerzustand des Motors 12 angibt. Beispiele des Motorparameters beinhalten zusätzlich zu den Erfassungsströmen Iu, Iv und Iw den d-Achsen-Strom Id, den q-Achsen-Strom Iq, die Anzahl der Motorumdrehungen Nm und den elektrischen Winkel θ. Der Stromnulldurchgangsbereich ZI entspricht einem Parameternulldurchgangsbereich. Der Stromnulldurchgangsbereich ZI kann auch als Nulldurchgangsgebiet bezeichnet werden, und ein Gebiet, das nicht der Stromnulldurchgangsbereich ZI ist, kann auch als Nicht-Nulldurchgangsgebiet bezeichnet werden.
Wie es in 7 dargestellt ist, werden in dem bzw. für den Stromnulldurchgangsbereich ZI ein oberer Grenzwert ZImax, ein unterer Grenzwert ZImin, ein Zwischenwert ZImid und eine Bereichsbreite Zlw eingestellt. Der obere Grenzwert ZImax, der untere Grenzwert ZImin, der Zwischenwert ZImid und die Bereichsbreite Zlw werden hinsichtlich der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw eingestellt. Der obere Grenzwert ZImax gibt einen maximalen Wert der Erfassungsströme Iu, Iv und lw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI an. Der untere Grenzwert ZImin gibt einen minimalen Wert der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI an. Der Zwischenwert ZImid gibt ein Wertmittel zwischen dem oberen Grenzwert ZImax und dem unteren Grenzwert ZImin der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw an. In dem Stromnulldurchgangsbereich ZI werden der obere Grenzwert ZImax und der untere Grenzwert ZImin derart eingestellt, dass der Zwischenwert ZImid gleich null ist.
Die Bereichsbreite Zlw ist eine Breite des Stromnulldurchgangsbereiches ZI der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw. Die Bereichsbreite Zlw ist eine Differenz zwischen dem oberen Grenzwert ZImax und dem unteren Grenzwert ZImin der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw. Die Bereichsbreite Zlw ist kleiner als eine maximale Amplitude RA eines Rippels des tatsächlichen Stroms. Die Amplitude des Rippels des tatsächlichen Stroms ist nicht konstant, sondern variiert im Verlaufe einer Periode der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw. Die maximale Amplitude RA ist die größte Amplitude des Rippels des tatsächlichen Stroms in einer Periode der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw. Die maximale Amplitude RA ist beispielsweise die Amplitude des Rippels des tatsächlichen Stroms in der Nähe des Peaks der jeweiligen Erfassungsströme Iu, Iv und Iw (siehe 4). In der vorliegenden Ausführungsform sind die jeweiligen maximalen Amplituden RA der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw im Wesentlichen gleich.
In dem Stromnulldurchgangsbereich ZI werden der obere Grenzwert ZImax, der untere Grenzwert ZImin und der Zwischenwert ZImid beispielsweise auf 0,1 [A], -0,1 [A] und 0 [A] eingestellt. In diesem Fall ist die Bereichsbreite Zlw gleich 0,2 [A].
Die Steuerungsvorrichtung 40 führt einen Motorsteuerungsprozess durch. Der Motorsteuerungsprozess wird mit Bezug auf das Flussdiagramm der 8 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 40 führt den Motorsteuerungsprozess mit einer vorbestimmten Periode wiederholt durch. Die Steuerungsvorrichtung 40 führt den Motorsteuerungsprozess synchron beispielsweise zu einer Trägerperiode durch. Die Steuerungsvorrichtung 40 weist eine Funktion zum Durchführen der jeweiligen Schritte des Motorsteuerungsprozesses auf. Die Steuerungsvorrichtung 40 führt den Motorsteuerungsprozess einmal als einen derzeitigen Prozess zu einer Zeit t durch. Somit werden in einem derzeitigen Motorsteuerungsprozess sämtliche Schritte zu der Zeit t durchgeführt. Ein vorheriger Motorsteuerungsprozess wurde somit zu einer Zeit t-1 durchgeführt.
In Schritt S101 der 8 beschafft die Steuerungsvorrichtung 40 die Anzahl der Motorumdrehungen Nm unter Verwendung eines Erfassungssignals des Rotationssensors 29. In Schritt S102 beschafft die Steuerungsvorrichtung 40 die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw unter Verwendung von Erfassungssignalen des Stromsensors 28. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S102 in der Steuerungsvorrichtung 40 entspricht der Strombeschaffungseinheit. In Schritt S103 bewirkt die Steuerungsvorrichtung 40, dass die Dreiphasen/Zweiphasen-Wandlungseinheit 52 den d-Achsen-Strom Id und den q-Achsen-Strom Iq unter Verwendung der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw berechnet.
In Schritt S104 bewirkt die Steuerungsvorrichtung 40, dass die Stromsteuerungseinheit 55 die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc unter Verwendung des d-Achsen-Stroms Id und des q-Achsen-Stroms Iq berechnet. Die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc sind Werte, die durch einen derzeitigen Prozess in Schritt S104 zu der Zeit t berechnet werden. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S104 entspricht der dq-Referenzbefehlseinheit.
In Schritt S105 bewirkt die Steuerungsvorrichtung 40, dass die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 42 eine Nulldurchgangsbestimmung durchführt. In der Nulldurchgangsbestimmung wird bestimmt, ob sich der Motor 12 in einem Nulldurchgangszustand befindet. Es wird beispielsweise bestimmt, ob sich die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI befinden. Wenn irgendeiner der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw gleich oder größer als der untere Grenzwert ZImin und gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ZImax ist, wird bestimmt, dass sich irgendeiner der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI befindet. Wenn sich der Erfassungsstrom Iu, Iv oder Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI befindet, wird bestimmt, dass sich der Motor in dem Nulldurchgangszustand befindet. Wenn die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw außerhalb des Stromnulldurchgangsbereiches ZI liegen, wird bestimmt, dass sich der Motor nicht in dem Nulldurchgangszustand befindet. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S105 entspricht der Parameterbestimmungseinheit und der Strombestimmungseinheit.
Wenn sich der Motor nicht in einem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S106. In Schritt S106 aktualisiert die Steuerungsvorrichtung 40 die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* unter Verwendung der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc. Zu dieser Zeit stellt die Aktualisierungseinheit 43a die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc als die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* ein und stellt die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc als die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* ein. Nach der Einstellung der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in Schritt S106 führt die Steuerungsvorrichtung 40 denselben Prozess wie in einer normalen Vektorsteuerung durch. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S106 entspricht der dq-Befehlsaktualisierungseinheit.
Die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* sind Werte, die zu der Zeit t durch einen derzeitigen Prozess in Schritt S106 eingestellt werden, und können auch als derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* bezeichnet werden. Außerdem können die derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* als d-Achsen-Befehlsspannung Vd*t und q-Achsen-Befehlsspannung Vq*t bezeichnet werden, um diese als Werte zu identifizieren, die zu der Zeit t eingestellt werden bzw. wurden.
Nach Schritt S106 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S108, bei dem die derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in der Speichereinheit 47 gespeichert werden. Zu dieser Zeit werden die derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in der Speichereinheit 47 gespeichert, während sie der Zeit t zugeordnet werden.
In Schritt S109 berechnet die Steuerungsvorrichtung 40 die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* unter Verwendung der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq*. Zu dieser Zeit berechnet die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 56 die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw*. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S109 entspricht der Phasenbefehlseinheit.
Wenn sich der Motor in Schritt S105 in einem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S107. In Schritt S107 bewirkt die Steuerungsvorrichtung 40, dass die Halteeinheit 43b die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* hält bzw. beibehält bzw. nicht ändert. Zu dieser Zeit werden die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq*, die in der Speichereinheit 47 in einem vorherigen Motorsteuerungsprozess gespeichert wurden, aus der Speichereinheit 47 ausgelesen und als vorherige d-Achsen-Befehlsspannung Vd*_t-1 und vorherige q-Achsen-Befehlsspannung Vq*_t-1 etikettiert. Dann wird die vorherige d-Achsen-Befehlsspannung Vd*_t-1 als eine derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* eingestellt, und die vorherige q-Achsen-Befehlsspannung Vq*_t-1 wird als eine derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* eingestellt. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S107 entspricht der dq-Befehlshalteeinheit.
Nach Schritt S107 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S108, bei dem die derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in der Speichereinheit 47 auf dieselbe Weise wie in dem Fall gespeichert werden, in dem Schritt S108 nach Schritt S106 durchgeführt wird.
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Ausführungsform werden die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in einem Nulldurchgangszustand beibehalten. Mit dieser Konfiguration werden in einem Nulldurchgangszustand die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* unabhängig von Werten der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw, die bei einer jeweiligen Erfassung beschafft werden, eingestellt. Somit verringert sich die Einstellgenauigkeit der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in einem Nulldurchgangszustand weniger wahrscheinlich aufgrund einer Verringerung der Erfassungsgenauigkeit der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw, wenn eine derartige Verringerung auftritt. Auf diese Weise wird die Motorsteuerung in einem Nulldurchgangszustand weniger wahrscheinlich durch eine Verringerung der Erfassungsgenauigkeit der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw beeinflusst. Daher ist es möglich, eine Verringerung der Genauigkeit der Motorsteuerung in einem Nulldurchgangszustand abzuschwächen, wodurch die Genauigkeit der Motorsteuerung verbessert wird. Aufgrund einer derartigen Verbesserung der Genauigkeit der Motorsteuerung kann verhindert werden, dass die Ansteuergeräusche des Motors 12 lauter werden und sich die Vibrationen des Motors 12 vergrößern.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird bei der Nulldurchgangsbestimmung bestimmt, ob sich der Erfassungsstrom Iu, Iv oder Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI befindet. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Konfiguration zum Bestimmen, ob der Motorparameter in dem Parameternulldurchgangsbereich liegt, auf der Grundlage der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw und des Stromnulldurchgangsbereiches ZI zu realisieren. Außerdem passt bei dieser Konfiguration das Ergebnis der Bestimmung hinsichtlich dessen, ob der Erfassungsstrom Iu, Iv oder Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI liegt, zu der Weise der Änderung der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw. Somit kann die Genauigkeit der Bestimmung hinsichtlich dessen, ob sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, verbessert werden. Aufgrund einer derartigen Verbesserung der Genauigkeit der Bestimmung, ob sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, kann sicher verhindert werden, dass sich die Genauigkeit der Motorsteuerung in einem Nulldurchgangszustand verschlechtert.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform der Erfassungsstrom Iu, Iv oder Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI liegt, werden die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* beibehalten. Somit kann eine Verzerrung sämtlicher Erfassungsströme Iu, Iv und Iw, des d-Achsen-Stromes Id und des q-Achsen-Stromes Iq verringert werden. Hinsichtlich des d-Achsen-Stromes Id und des q-Achsen-Stromes Iq kann eine Verzerrung mindestens einer Komponente dritter Ordnung und einer Komponente sechster Ordnung verringert werden. Hinsichtlich des d-Achsen-Stroms Id und des q-Achsen-Stroms Iq kann beispielsweise eine einseitige Amplitude dritter Ordnung 3thA [A] und eine einseitige Amplitude sechster Ordnung 6thA [A] verringert werden. Die einseitige Amplitude dritter Ordnung 3thA ist eine einseitige Amplitude einer Komponente dritter Ordnung, die jeweils in dem d-Achsen-Strom Id und dem q-Achsen-Strom Iq enthalten ist. Die einseitige Amplitude sechster Ordnung 6thA ist eine einseitige Amplitude einer Komponente sechster Ordnung, die jeweils in dem d-Achsen-Strom Id und dem q-Achsen-Strom Iq enthalten ist.
Hinsichtlich der Steuerungsvorrichtung 40 wird ein sich von der vorliegenden Ausführungsform unterscheidendes Vergleichsbeispiel 40x angenommen. In dem Vergleichsbeispiel 40x werden die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* stets unabhängig davon aktualisiert, ob die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI liegen. In dem Vergleichsbeispiel 40x tritt wahrscheinlich eine Verzerrung in dem d-Achsenstrom Id und dem q-Achsen-Strom Iq auf. Außerdem erhöht sich die Verzerrung wahrscheinlich unter dem Einfluss einer Erfassungsabweichung.
Ein Vergleich zwischen der Steuerungsvorrichtung 40 und dem Vergleichsbeispiel 40x hinsichtlich der einseitigen Amplitude dritter Ordnung 3thA ergibt, dass die einseitige Amplitude dritter Ordnung 3thA des d-Achsen-Stroms Id als auch des q-Achsen-Stroms Iq in der Steuerungsvorrichtung 40 kleiner als diejenige des Vergleichsbeispiels 40x ist, wie es in 9 dargestellt ist. Hinsichtlich der einseitigen Amplitude sechster Ordnung 6thA ist die einseitige Amplitude sechster Ordnung 6thA des d-Achsen-Stroms Id als auch des q-Achsen-Stroms Iq in der Steuerungsvorrichtung 40 kleiner als diejenige in dem Vergleichsbeispiel 40x, wie es in 10 dargestellt ist. Außerdem stellen die 9 und 10 Ergebnisse einer Frequenzanalyse dar, die hinsichtlich des d-Achsen-Stroms Id und des q-Achsen-Stroms Iq in einer Periode des elektrischen Winkels θ durchgeführt wurde. Als Frequenzanalyse kann eine FFT-Verarbeitung verwendet werden. FFT ist eine Abkürzung für schnelle Fourier-Transformation.
Wenn beispielsweise eine Komponente dritter Ordnung in dem d-Achsen-Strom Id und dem q-Achsen-Strom Iq erzeugt wird, schwankt wahrscheinlich ein Drehmoment in dem Motor 12. Eine derartige Drehmomentschwankung führt wahrscheinlich zu Geräuschen und Vibrationen in dem Motor 12. In dem Motor 12 bewirkt ein großer Rippel des tatsächlichen Stroms wahrscheinlich eine große Erfassungsabweichung, und eine derartige große Erfassungsabweichung erhöht wahrscheinlich die Komponenten dritter Ordnung in dem d-Achsen-Strom Id und dem q-Achsen-Strom Iq. Außerdem tritt in einem Motor, der eine relativ geringe Induktivität aufweist, das heißt in einem Niedriginduktivitätsmotor, wahrscheinlich ein Rippel des tatsächlichen Stroms auf. Aus diesem Grund führt ein Rippel des tatsächlichen Stroms in dem Niedriginduktivitätsmotor zu einer Erhöhung der Erfassungsabweichung. Damit werden wahrscheinlich lautere Geräusche und stärkere Vibrationen erzeugt.
Im Gegensatz dazu werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in dem Nulldurchgangsbereich ZI, in dem die Erfassungsabweichung relativ groß ist, gehalten bzw. beibehalten bzw. nicht geändert. Andererseits werden in dem Nicht-Nulldurchgangsgebiet, in dem die Erfassungsabweichung relativ klein ist, die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* aktualisiert. Somit werden in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* aus dem Nicht-Nulldurchgangsgebiet übernommen, in dem die Erfassungsabweichung relativ klein ist. Daher können auch in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI, in dem die Erfassungsabweichung relativ groß ist, die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* geeignet eingestellt werden. Als Ergebnis können Komponenten dritter Ordnung des d-Achsen-Stroms Id und des q-Achsen-Stroms Iq verringert werden, sodass der Motor 12 mit geringem Ansteuerrauschen erzielt wird.
Im Hinblick auf eine relativ große Erfassungsabweichung ist der Stromnulldurchgangsbereich ZI eine tote Zone. Somit werden in der vorliegenden Ausführungsform die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in der toten Zone nicht aktualisiert. Auf diese Weise wird der Einfluss der toten Zone auf die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* verringert, sodass eine Verzerrung des d-Achsen-Stroms Id und des q-Achsen-Stroms Iq weniger wahrscheinlich auftritt. Die einseitige Amplitude sechster Ordnung 6thA jeweils des d-Achsen-Stroms Id und des q-Achsen-Stroms Iq wird somit auf einfache Weise verringert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist die Bereichsbreite Zlw des Stromnulldurchgangsbereiches ZI einen Wert auf, der kleiner als die maximale Amplitude RA eines Rippels des tatsächlichen Stroms ist. Bei dieser Konfiguration wird die Bereichsbreite Zlw auch klein genug eingestellt, um zu verhindern, dass die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* trotz einer ausreichend kleinen Erfassungsabweichung nicht aktualisiert werden. Mit anderen Worten, die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* können geeignet in Abhängigkeit von der Größe der Erfassungsabweichung aktualisiert werden. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass der d-Achsen-Strom Id und der q-Achsen-Strom Iq aufgrund des Haltens der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* leicht verzerrt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Zwischenwert ZImid in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI auf null eingestellt. In dem Stromnulldurchgangsbereich ZI können in den Fällen, in denen die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw aufgrund eines Rippels des tatsächlichen Stromes zur positiven Seite oder zur negativen Seite abgelenkt werden bzw. abweichen, die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* geeignet aktualisiert bzw. gehalten werden. Die Weise der Aktualisierung der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* unterscheidet sich zwischen den Fällen, in denen die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw zur positiven Seite bzw. zur negativen Seite hin verschoben bzw. abgelenkt werden. Somit kann verhindert werden, dass der d-Achsen-Strom Id und der q-Achsen-Strom Iq leicht verzerrt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc in dem Nicht-Nulldurchgangsgebiet als die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* eingestellt. Somit kann eine Konfiguration zum Aktualisieren der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* realisiert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI die vorherige d-Achsen-Befehlsspannung Vd*_t-1 als die derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* eingestellt, und die vorherige q-Achsen-Befehlsspannung Vq*_t-1 wird als die derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* eingestellt. Somit kann eine Konfiguration zum Halten der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* realisiert werden.
(Zweite Ausführungsform)
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Nulldurchgangsbestimmung unter Verwendung der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw als Motorparameter durchgeführt. Im Gegensatz dazu wird gemäß der zweiten Ausführungsform die Nulldurchgangsbestimmung unter Verwendung der Phasenwinkel θu, θv und θw als Motorparameter durchgeführt. Die Konfigurationen, Betriebe und Wirkungen, die in der zweiten Ausführungsform nicht speziell beschrieben sind, sind dieselben wie diejenigen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform werden hauptsächlich die Unterschiede zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie es in 11 dargestellt ist, enthält die Steuerungsvorrichtung 40 eine Nulldurchgangsbestimmungseinheit 421. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 421 bestimmt, ob die Phasenwinkel θu, θv und θw der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw innerhalb eines Winkelnulldurchgangsbereiches ZA liegen. In einem Nulldurchgangszustand liegen die Phasenwinkel θu, θv und θw in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA. Der Winkelnulldurchgangsbereich ZA enthält Nulldurchgänge der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 421 entspricht der Parameterbestimmungseinheit und einer Winkelbestimmungseinheit. Die Phasenwinkel θu, θv und θw entsprechen den Motorparametern und den Rotationswinkeln. Der Winkelnulldurchgangsbereich ZA entspricht dem Parameternulldurchgangsbereich. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 421 kann auch als Winkelnulldurchgangsbestimmungseinheit bezeichnet werden. In 11 ist die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 421 mit ZAS bezeichnet.
Der Winkelnulldurchgangsbereich ZA wird individuell hinsichtlich der jeweiligen Erfassungsströme Iu, Iv und Iw eingestellt. Es sind mehrere Winkelnulldurchgangsbereiche ZA entlang der horizontalen Achse angeordnet. Die Winkelnulldurchgangsbereiche ZA enthalten die Winkelnulldurchgangsbereiche ZA, die hinsichtlich der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw eingestellt sind. Die Winkelnulldurchgangsbereiche ZA sind entlang der horizontalen Achse zueinander beabstandet. Der Winkelnulldurchgangsbereich ZA kann auch einfach als Nulldurchgangsbereich oder Nulldurchgangsabschnitt bezeichnet werden.
Wie es in 12 dargestellt ist, sind in dem bzw. für den Winkelnulldurchgangsbereich ZA ein oberer Grenzwert ZAmax, ein unterer Grenzwert ZAmin, ein Zwischenwert ZAmid und eine Bereichsbreite ZAw eingestellt. Der obere Grenzwert ZAmax, der untere Grenzwert ZAmin, der Zwischenwert ZAmid und die Bereichsbreite ZAw werden hinsichtlich des elektrischen Winkels θ eingestellt. Der obere Grenzwert ZAmax gibt einen maximalen Wert des elektrischen Winkels θ an, der in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA enthalten ist. Der untere Grenzwert ZAmin gibt einen minimalen Wert des elektrischen Winkels θ an, der in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA enthalten ist. Der Zwischenwert ZAmid gibt eine Wertmitte zwischen dem oberen Grenzwert ZAmax und dem unteren Grenzwert ZAmin des elektrischen Winkels θ an. Der Zwischenwert ZAmid wird auf einen Wert eines elektrischen Winkels θ eingestellt, bei dem Nulldurchgänge der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw auftreten. In dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA, der hinsichtlich des U-Phasen-Erfassungsstroms Iu eingestellt ist, wird beispielsweise der elektrische Winkel θ, bei dem der U-Phasen-Erfassungsstrom Iu gleich null ist, als der Zwischenwert ZAmid eingestellt, wie es in 12 dargestellt ist.
Die Bereichsbreite ZAw ist die Breite des Winkelnulldurchgangsbereiches ZA des elektrischen Winkels θ. Die Bereichsbreite ZAw ist eine Differenz zwischen dem oberen Grenzwert ZAmax und dem unteren Grenzwert ZAmin des elektrischen Winkels θ. Die Bereichsbreite ZAw wird derart eingestellt, dass zwei Winkelnulldurchgangsbereiche ZA, die entlang der horizontalen Achse benachbart zueinander sind, zueinander beabstandet sind. Die Einheit des oberen Grenzwertes ZAmax, des unteren Grenzwertes ZAmin, des Zwischenwertes ZAmid und der Bereichsbreite ZAw ist [rad].
In der vorliegenden Ausführungsform bewirkt die Steuerungsvorrichtung 40, dass die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 421 die Nulldurchgangsbestimmung in Schritt S105 des Motorsteuerungsprozesses durchführt. Dabei wird bestimmt, ob die Phasen-winkel θu, θv und θw in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA liegen. Wenn irgendeiner der Phasenwinkel θu, θv und θw der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw gleich oder größer als der untere Grenzwert ZAmin und gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ZAmax ist, wird beispielsweise bestimmt, dass irgendeiner der Phasenwinkel θu, θv und θw in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA liegt. Wenn der Phasenwinkel θu, θv oder θw in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA liegt, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 40, dass sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet. Wenn die Phasenwinkel θu, θv und θw außerhalb des Winkelnulldurchgangsbereiches ZA liegen, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 40, dass sich der Motor nicht in dem Nulldurchgangszustand befindet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird bei der Nulldurchgangsbestimmung bestimmt, ob der Phasenwinkel θu, θv oder θw in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA liegt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Konfiguration zum Bestimmen, ob der Motorparameter in dem Parameternulldurchgangsbereich liegt, auf der Grundlage der Phasenwinkel θu, θv und θw und des Winkelnulldurchgangsbereiches ZA zu realisieren. Mit dieser Konfiguration passt außerdem das Ergebnis der Bestimmung, ob der Phasenwinkel θu, θv und θw in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA liegt, zu der Weise der Änderung der Phasenwinkel θu, θv und θw. Die Phasenwinkel θu, θv und θw sind keine Parameter, die sich abwechselnd erhöhen und verringern, sondern sind Parameter, die sich konsistent erhöhen. Aus diesem Grund liegen die Phasenwinkel θu, θv und θw wenig wahrscheinlich abwechselnd innerhalb und außerhalb des Winkelnulldurchgangsbereiches ZA. Das heißt, bei der Bestimmung hinsichtlich dessen, ob die Phasenwinkel θu, θv und θw in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA liegen, wechselt das Ergebnis wenig wahrscheinlich zwischen positiv und negativ. Daher ist es unter Verwendung der Phasenwinkel θu, θv und θw bei der Nulldurchgangsbestimmung möglich, die Genauigkeit der Bestimmung hinsichtlich dessen, ob sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, zu verbessern.
(Dritte Ausführungsform)
Gemäß der dritten Ausführungsform wird die Nulldurchgangsbestimmung unter Verwendung der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* als Motorparameter durchgeführt. Die Konfigurationen, Betriebe und Wirkungen, die in der dritten Ausführungsform nicht speziell beschrieben sind, sind dieselben wie diejenigen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform werden hauptsächlich die Unterschiede zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben.
Wie es in 13 dargestellt ist, enthält die Steuerungsvorrichtung 40 eine Nulldurchgangsbestimmungseinheit 422. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 422 bestimmt, ob die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in einem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV liegen. In einem Nulldurchgangszustand liegen die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in dem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV. Mit anderen Worten, der Spannungsnulldurchgangsbereich ZV enthält Nulldurchgänge der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw*. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 422 entspricht der Parameterbestimmungseinheit und einer Spannungsbestimmungseinheit. Die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* entsprechen den Motorparametern. Der Spannungsnulldurchgangsbereich ZV entspricht dem Parameternulldurchgangsbereich. Die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 422 kann auch als Spannungsnulldurchgangsbestimmungseinheit bezeichnet werden. In 13 wird die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 422 mit ZVS bezeichnet.
Der Spannungsnulldurchgangsbereich ZV wird hinsichtlich der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* eingestellt. Der Spannungsnulldurchgangsbereich ZV verläuft entlang der horizontalen Achse, die den elektrischen Winkel θ repräsentiert, und erstreckt sich über jeweilige Nulldurchgänge der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw*. Ein Nulldurchgang der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* bedeutet, dass eine der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* gleich null ist, und kann auch als Spannungsnulldurchgang bezeichnet werden. Der Spannungsnulldurchgangsbereich ZV ist den Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* gemeinsam. Der Spannungsnulldurchgangsbereich ZV kann auch einfach als Nulldurchgangsbereich oder Nulldurchgangsabschnitt bezeichnet werden.
Wie es in 14 dargestellt ist, sind in dem bzw. für den Spannungsnulldurchgangsbereich ZV ein oberer Grenzwert ZVmax, ein unterer Grenzwert ZVmin, ein Zwischenwert ZVmid und eine Bereichsbreite ZVw eingestellt. Der obere Grenzwert ZVmax, der untere Grenzwert ZVmin, der Zwischenwert ZVmid und die Bereichsbreite ZVw werden hinsichtlich der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* eingestellt. Der obere Grenzwert ZVmax gibt einen maximalen Wert der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in dem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV an. Der untere Grenzwert ZVmin gibt einen minimalen Wert der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in dem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV an. Der Zwischenwert ZVmid ist eine Wertmitte zwischen dem oberen Grenzwert ZVmax und dem unteren Grenzwert ZVmin der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw*. In dem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV werden der obere Grenzwert ZVmax und der untere Grenzwert ZVmin derart eingestellt, dass der Zwischenwert ZVmid gleich null ist.
Die Bereichsbreite ZVw ist eine Breite des Spannungsnulldurchgangsbereiches ZV der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw*. Die Bereichsbreite ZVw ist eine Differenz zwischen dem oberen Grenzwert ZVmax und dem unteren Grenzwert ZVmin der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw*.
In der vorliegenden Ausführungsform bewirkt die Steuerungsvorrichtung 40, dass die Nulldurchgangsbestimmungseinheit 422 die Nulldurchgangsbestimmung in Schritt S105 des Motorsteuerungsprozesses durchführt. Insbesondere wird bestimmt, ob die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in dem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV liegen. Wenn beispielsweise irgendeine der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* gleich oder größer als der untere Grenzwert ZVmin und gleich oder kleiner als der obere Grenzwert ZVmax ist, wird bestimmt, dass irgendeine der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in dem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV liegt. Wenn die Phasenbefehlsspannung Vu*, Vv* oder Vw* in dem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV liegt, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 40, dass sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet. Wenn die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* außerhalb des Spannungsnulldurchgangsbereiches ZV liegen, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 40, dass sich der Motor nicht in dem Nulldurchgangszustand befindet.
Außerdem berechnet die Steuerungsvorrichtung 40 in Schritt S109 die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* unter Verwendung der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq*. Auf dieselbe Weise wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform entspricht die Funktion zum Durchführen von Schritt S109 der Phasenbefehlseinheit.
In der vorliegenden Ausführungsform wird in der Nulldurchgangsbestimmung bestimmt, ob die Phasenbefehlsspannung Vu*, Vv* oder Vw* in dem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV liegt. Mit dieser Konfiguration ist es möglich, eine Konfiguration zum Bestimmen, ob der Motorparameter in dem Parameternulldurchgangsbereich liegt, auf der Grundlage der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* und des Spannungsnulldurchgangsbereiches ZV zu realisieren. Außerdem passt bei dieser Konfiguration das Ergebnis der Bestimmung hinsichtlich dessen, ob die Phasenbefehlsspannung Vu*, Vv* oder Vw* in dem Spannungsnulldurchgangsbereich ZV liegt, zu der Weise der Änderung der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw*. Somit kann die Genauigkeit der Bestimmung, ob sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, verbessert werden.
(Vierte Ausführungsform)
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform werden die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* in dem Nulldurchgangszustand beibehalten bzw. nicht geändert. Im Gegensatz dazu werden gemäß der vierten Ausführungsform die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in dem Nulldurchgangszustand beibehalten bzw. nicht geändert. Die Konfigurationen, Betriebe und Wirkungen, die in der vierten Ausführungsform nicht speziell beschrieben sind, sind dieselben wie diejenigen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der vierten Ausführungsform werden hauptsächlich die Unterschiede zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben.
Ein von der Steuerungsvorrichtung 40 durchgeführter Motorsteuerungsprozess wird mit Bezug auf das Flussdiagramm der 15 beschrieben. In den Schritten S201 bis S203, die in 15 dargestellt sind, führt die Steuerungsvorrichtung 40 ähnliche Prozesse wie in den Schritten S101 bis S103 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durch. Die Steuerungsvorrichtung 40 beschafft die Anzahl der Motorumdrehungen Nm in Schritt S201, beschafft die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw in Schritt S202 und berechnet den d-Achsen-Strom Id und den q-Achsen-Strom Iq in Schritt S203. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S202 entspricht der Strombeschaffungseinheit.
Nach Schritt S203 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S204, bei dem die Steuerungsvorrichtung 40 die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* unter Verwendung des d-Achsenstroms Id und des q-Achsen-Stroms Iq berechnet.
In Schritt S205 berechnet die Steuerungsvorrichtung 40 Phasenreferenzbefehlsspannungen Vuc, Vvc und Vwc unter Verwendung der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq*. Hier führt die Zweiphasen/Dreiphasen-Wandlungseinheit 56 eine Koordinatenumwandlung der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* durch, um die Phasenreferenzbefehlsspannungen Vuc, Vvc und Vwc in einem Dreiphasen-Koordinatensystem zu berechnen. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S205 entspricht einer Phasenreferenzbefehlseinheit.
In Schritt S206 führt die Steuerungsvorrichtung 40 eine Nulldurchgangsbestimmung auf dieselbe Weise wie in Schritt S105 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durch. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S206 entspricht der Parameterbestimmungseinheit und der Strombestimmungseinheit.
Wenn sich der Motor nicht in einem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S207. In Schritt S207 aktualisiert die Steuerungsvorrichtung 40 die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* unter Verwendung der Phasenreferenzbefehlsspannungen Vuc, Vvc und Vwc. Insbesondere wird die U-Phasen-Referenzbefehlsspannung Vuc als die U-Phasen-Befehlsspannung Vu* eingestellt, die V-Phasen-Referenzbefehlsspannung Vvc wird als die V-Phasen-Befehlsspannung Vv* eingestellt, und die W-Phasen-Referenzbefehlsspannung Vwc wird als die W-Phasen-Befehlsspannung Vw* eingestellt. Nach der Einstellung der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in Schritt S207 führt die Steuerungsvorrichtung 40 einen ähnlichen Prozess wie bei einer normalen Vektorsteuerung durch. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S207 entspricht einer Phasenbefehlsaktualisierungseinheit.
Die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* sind Werte, die zu der Zeit t durch einen derzeitigen Prozess in Schritt S207 eingestellt werden, und können auch als derzeitige Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* bezeichnet werden. Außerdem können die derzeitigen Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* auch als Phasenbefehlsspannungen Vu*t, Vv*t und Vw*t bezeichnet werden, um diese als Werte der Zeit t zu identifizieren.
Nach Schritt S207 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S209, bei dem die derzeitigen Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in der Speichereinheit 47 gespeichert werden. Zu dieser Zeit werden die derzeitigen Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in der Speichereinheit 47 gespeichert, während sie der Zeit t zugeordnet werden. Nach Schritt S209 führt die Steuerungsvorrichtung 40 eine Motorsteuerung mit der Signalerzeugungseinheit 44 und Ähnlichem durch.
Wenn sich der Motor in Schritt S206 in einem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S208. In Schritt S208 hält die Steuerungsvorrichtung 40 die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* bei. Zu dieser Zeit werden die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw*, die in der Speichereinheit 47 in einem vorherigen Motorsteuerungsprozess gespeichert wurden, aus der Speichereinheit 47 ausgelesen und als vorherige Phasenbefehlsspannungen Vu*_t-1, Vv*_t-1 und Vw*_t-1 bezeichnet bzw. etikettiert. Dann werden die vorherigen Phasenbefehlsspannungen Vu*_t-1, Vv*_t-1 und Vw*_t-1 als derzeitige Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* eingestellt. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S208 entspricht einer Phasenbefehlshalteeinheit.
Nach Schritt S208 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S209. Auf dieselbe Weise wie in dem Fall, in dem Schritt S209 nach Schritt S207 durchgeführt wird, speichert die Steuerungsvorrichtung 40 die derzeitigen Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in der Speichereinheit 47.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in dem Nulldurchgangszustand beibehalten. Mit dieser Konfiguration werden in einem Nulldurchgangszustand die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* unabhängig von Werten der Erfassungsströme Iu, Iv und lw eingestellt, die in einer jeweiligen Erfassung beschafft werden. Somit wird die Einstellgenauigkeit der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in einem Nulldurchgangszustand weniger wahrscheinlich aufgrund einer Verringerung der Erfassungsgenauigkeit der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw verringert, wenn eine derartige Verringerung auftritt. Daher ist es auf dieselbe Weise wie bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform möglich, eine Verringerung der Genauigkeit der Motorsteuerung in dem Nulldurchgangszustand abzuschwächen, wodurch die Genauigkeit der Motorsteuerung verbessert wird.
(Fünfte Ausführungsform)
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Nulldurchgangsbestimmung durchgeführt, nachdem die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc berechnet wurden. Im Gegensatz dazu wird gemäß der fünften Ausführungsform die Nulldurchgangsbestimmung durchgeführt, bevor die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc berechnet werden. Die Konfigurationen, Betriebe und Wirkungen, die in der fünften Ausführungsform nicht speziell beschrieben sind, sind dieselben wie diejenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der fünften Ausführungsform werden hauptsächlich die Unterschiede zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben.
Ein Motorsteuerungsprozess, der von der Steuerungsvorrichtung 40 durchgeführt wird, wird mit Bezug auf das Flussdiagramm der 16 beschrieben. Die Prozesse in den Schritten S101 bis S109 der 16 sind im Wesentlichen dieselben wie diejenigen in den Schritten S101 bis S109 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich die Reihenfolge, mit der die Steuerungsvorrichtung 40 die Schritte S104 und S105 durchführt, von derjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Nach Schritt S103 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S105, bei dem die Steuerungsvorrichtung 40 die Nulldurchgangsbestimmung durchführt. Wenn sich der Motor nicht in dem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 von Schritt S105 zum Schritt S104 und berechnet die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc. Wenn sich andererseits der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 von Schritt S105 zum Schritt S107 auf dieselbe Weise wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, ohne die Prozessfolge in den Schritten S104 und S105 zu berücksichtigen.
Wenn sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, berechnet die Steuerungsvorrichtung 40 die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc nicht. In diesem Fall kann die Verarbeitungslast der Steuerungsvorrichtung 40 verringert werden, da die Berechnung der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc weggelassen wird.
(Sechste Ausführungsform)
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Nulldurchgangsbestimmung durchgeführt, nachdem der d-Achsen-Strom Id und der q-Achsen-Strom Iq berechnet wurden. Im Gegensatz dazu wird gemäß der sechsten Ausführungsform die Nulldurchgangsbestimmung durchgeführt, bevor der d-Achsen-Strom Id und der q-Achsen-Strom Iq berechnet werden. Die Konfigurationen, Betriebe und Wirkungen, die in der sechsten Ausführungsform nicht speziell beschrieben sind, sind dieselben wie diejenigen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der sechsten Ausführungsform werden hauptsächlich die Unterschiede zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben.
Ein Motorsteuerungsprozess, der von der Steuerungsvorrichtung 40 durchgeführt wird, wird mit Bezug auf das Flussdiagramm der 17 beschrieben. Die Prozesse in den Schritten S101 bis S109 in 17 sind im Wesentlichen dieselben wie diejenige in den Schritten S101 bis 109 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich die Reihenfolge, gemäß der die Steuerungsvorrichtung 40 die Schritte S103 bis S105 durchführt, von derjenigen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Nach Schritt S102 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S105, bei dem die Steuerungsvorrichtung 40 die Nulldurchgangsbestimmung durchführt. Wenn sich der Motor nicht in einem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 von Schritt S105 zum Schritt S103 und berechnet den d-Achsen-Strom Id und den q-Achsen-Strom Iq. Wenn sich andererseits der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 von Schritt S105 zum Schritt S107 auf dieselbe Weise wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform unabhängig von der Prozessfolge der Schritte S103 bis S105.
Wenn sich der Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Nulldurchgangszustand befindet, berechnet die Steuerungsvorrichtung 40 den d-Achsen-Strom Id und den q-Achsen-Strom Iq nicht, ebenso wie sie die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc nicht berechnet. In diesem Fall kann die Verarbeitungslast der Steuerungsvorrichtung 40 verringert werden, da die Berechnung des d-Achsen-Stroms Id und des q-Achsen-Stroms Iq sowie die Berechnung der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vdc und der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung Vqc weggelassen werden.
(Siebte Ausführungsform)
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform werden die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* ohne Aktualisierung gehalten bzw. beibehalten, wenn sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet. Im Gegensatz dazu werden gemäß der siebten Ausführungsform der d-Achsen-Befehlsstrom Id* und der q-Achsen-Befehlsstrom Iq* ohne Aktualisierung gehalten bzw. beibehalten, wenn sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet. Die Konfigurationen, Betriebe und Wirkungen, die in der siebten Ausführungsform nicht speziell beschrieben sind, sind dieselben wie diejenigen in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. In der siebten Ausführungsform werden hauptsächlich die Unterschiede zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform beschrieben.
Ein Motorsteuerungsprozess, der von der Steuerungsvorrichtung 40 durchgeführt wird, wird mit Bezug auf das Flussdiagramm der 18 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 40 führt die Schritte S101 bis S103 auf dieselbe Weise wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform durch. Nach Schritt S103 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S301, bei dem die Steuerungsvorrichtung 40 einen d-Achsen-Referenzbefehlsstrom Idc und einen q-Achsen-Referenzbefehlsstrom Iqc berechnet. Der d-Achsen-Referenzbefehlsstrom Idc ist ein Befehlswert eines d-Achsen-Stroms in dem dq-Koordinatensystem. Der q-Achsen-Referenzbefehlsstrom Iqc ist ein Befehlswert eines q-Achsen-Stroms in dem dq-Koordinatensystem. Die Steuerungsvorrichtung 40 berechnet den d-Achsen-Referenzbefehlsstrom Idc und den q-Achsen-Referenzbefehlsstrom Iqc entsprechend dem Drehmomentbefehlswert und Ähnlichem auf dieselbe Weise wie die Strombefehlseinheit 51 den d-Achsen-Befehlsstrom Id* und den q-Achsen-Befehlsstrom Iq* in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform berechnet. Die Funktion zum Durchführen von Schritt S301 entspricht einer dq-Referenzstromeinheit.
Nach Schritt S301 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S105, bei dem die Steuerungsvorrichtung 40 die Nulldurchgangsbestimmung durchführt. Wenn sich der Motor nicht in einem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S302, bei dem die Steuerungsvorrichtung 40 den d-Achsen-Befehlsstrom Id* und den q-Achsen-Befehlsstrom Iq* unter Verwendung des d-Achsen-Referenzbefehlsstroms Idc und des q-Achsen-Referenzbefehlsstroms Iqc aktualisiert. Hierbei wird der d-Achsen-Referenzbefehlsstrom Idc als der d-Achsen-Befehlsstrom Id* eingestellt, und der q-Achsen-Referenzbefehlsstrom Iqc wird als der q-Achsen-Befehlsstrom Iq* eingestellt. Die Steuerungsvorrichtung 40 aktualisiert die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* durch Aktualisieren des d-Achsen-Befehlsstroms Id* und des q-Achsen-Befehlsstroms Iq*. Somit entspricht die Funktion zum Durchführen von Schritt S302 der dq-Befehlsaktualisierungseinheit.
Der d-Achsen-Befehlsstrom Id* und der q-Achsen-Befehlsstrom Iq* sind Werte, die zu der Zeit t durch einen derzeitigen Prozess in Schritt S302 eingestellt werden, und können auch als derzeitiger d-Achsen-Befehlsstrom Id* und derzeitiger q-Achsen-Befehlsstrom Iq* bezeichnet werden. Außerdem können der derzeitige d-Achsen-Befehlsstrom Id* und der derzeitige q-Achsen-Befehlsstrom Iq* auch als d-Achsen-Befehlsstrom Id*t und q-Achsen-Befehlsstrom Iq*t bezeichnet werden, um diese als Werte der Zeit t zu identifizieren.
Nach Schritt S302 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S304, bei dem der derzeitige d-Achsen-Befehlsstrom Id* und der derzeitige q-Achsen-Befehlsstrom Iq* in der Speichereinheit 47 gespeichert werden. Hier werden der derzeitige d-Achsen-Befehlsstrom Id* und der derzeitige q-Achsen-Befehlsstrom Iq* in der Speichereinheit 47 gespeichert, während sie der Zeit t zugeordnet werden.
In Schritt S305 berechnet die Steuerungsvorrichtung 40 die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* unter Verwendung des d-Achsen-Befehlsstroms Id* und des q-Achsen-Befehlsstroms Iq*. Nach Schritt S305 führt die Steuerungsvorrichtung 40 Schritt S109 durch.
Wenn sich der Motor in Schritt S105 in einem Nulldurchgangszustand befindet, schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S303. In Schritt S303 hält die Steuerungsvorrichtung 40 den d-Achsen-Befehlsstrom Id* und den q-Achsen-Befehlsstrom Iq* bei. Hier werden der d-Achsen-Befehlsstrom Id* und der q-Achsen-Befehlsstrom Iq*, die in der Speichereinheit 47 in einem vorherigen Motorsteuerungsprozess gespeichert wurden, aus der Speichereinheit 47 ausgelesen und als vorheriger d-Achsen-Befehlsstrom Id*_t-1 und vorheriger q-Achsen-Befehlsstrom Iq*_t-1 bezeichnet bzw. etikettiert. Dann werden der vorherige d-Achsen-Befehlsstrom Id*_t-1 und der vorherige q-Achsen-Befehlsstrom Iq*_t-1 als derzeitiger d-Achsen-Befehlsstrom Id* und derzeitiger q-Achsen-Befehlsstrom Iq* eingestellt. Die Steuerungsvorrichtung 40 hält die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* durch Beibehalten des d-Achsen-Befehls Id* und des q-Achsen-Befehls Iq* bei. Somit entspricht die Funktion zum Durchführen von Schritt S303 der dq-Befehlshalteeinheit.
Nach Schritt S303 schreitet die Steuerungsvorrichtung 40 zum Schritt S304. Auf dieselbe Weise wie in dem Fall, in dem Schritt S304 nach Schritt S302 durchgeführt wird, speichert die Steuerungsvorrichtung 40 den derzeitigen d-Achsen-Befehlsstrom Id* und den derzeitigen q-Achsen-Befehlsstrom Iq* in der Speichereinheit 47.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden der d-Achsen-Befehlsstrom Id* und der q-Achsen-Befehlsstrom Iq* in einem Nulldurchgangszustand beibehalten, sodass die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* beibehalten werden. Wenn sich bei dieser Konfiguration der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, werden der d-Achsen-Befehlsstrom Id* und der q-Achsen-Befehlsstrom Iq* ohne Aktualisierung gehalten. Auf eine Beschaffung der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw hin werden der d-Achsen-Strom Id und der q-Achsen-Strom Iq aktualisiert. Somit werden die derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* nahezu dieselben wie die vorherige d-Achsen-Befehlsspannung Vd*_t-1 und die vorherige q-Achsen-Befehlsspannung Vq*_t-1, auch wenn sie nicht exakt gleich sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist beschrieben, dass die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* gehalten werden, wenn die derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* nahezu dieselben wie die vorherige d-Achsen-Befehlsspannung Vd*_t-1 und die vorherige q-Achsen-Befehlsspannung Vq*_t-1 sind. Daher ist es auf dieselbe Weise wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform auch in der vorliegenden Ausführungsform möglich, eine Verringerung der Genauigkeit der Motorsteuerung in einem Nulldurchgangszustand abzuschwächen, wodurch die Genauigkeit der Motorsteuerung verbessert wird.
(Weitere Ausführungsformen)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Die Erfindung beinhaltet die oben beschriebenen Ausführungsformen und Modifikationen, die für den Fachmann offensichtlich sind. Die Erfindung ist beispielsweise nicht auf die Kombination der Teile und Elemente, die in den Ausführungsformen gezeigt sind, beschränkt, sondern es sind verschiedene Modifikationen möglich. Die Erfindung kann in verschiedenen Kombinationen implementiert werden. Die Erfindung kann zusätzliche Teile beinhalten, die zu den Ausführungsformen hinzugefügt sind. Die Erfindung beinhaltet Ausführungsformen, in denen Teile und Elemente weggelassen sind. Die Erfindung beinhaltet ein Ersetzen oder Kombinieren von Teilen und Elementen unter verschiedenen Ausführungsformen. Der technische Bereich ist nicht auf die Beschreibung der Ausführungsformen beschränkt. Der technische Bereich wird in den Ansprüchen angegeben und beinhaltet sämtliche Modifikationen innerhalb des Äquivalenzbereiches der Ansprüche.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann entweder der elektrische Winkel θ oder der mechanische Winkel in dem Motorsteuerungsprozess verwendet werden, solange wie der Parameter der Anzahl der Motorumdrehungen Nm zugeordnet ist. Kurz gesagt ist es nur notwendig, einen Rotationswinkel zu verwenden. In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform kann beispielsweise entweder der elektrische Winkel θ oder der mechanische Winkel bei der Nulldurchgangsbestimmung verwendet werden. Alternativ kann in der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform bestimmt werden, ob der Phasenwinkel θu, θv oder θw der Phasenbefehlsspannung Vu*, Vv* oder Vw* in dem Winkelnulldurchgangsbereich ZA liegt.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen können mehrere Motorparameter bei der Nulldurchgangsbestimmung verwendet werden. Es kann beispielsweise bestimmt werden, dass der Motor sich in einem Nulldurchgangszustand befindet, wenn mindestens einer von mehreren Motorparametern sich in einem Nulldurchgangsbereich befindet, der für die Motorparameter gemeinsam eingestellt ist. Es kann beispielsweise bestimmt werden, dass sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, wenn sowohl der Erfassungsstrom Iu, Iv oder Iw als auch der Phasenwinkel θu, θv oder θw in einem Nulldurchgangsbereich liegt, der für die Erfassungsströme Iu, Iv und Iw sowie die Phasenwinkel θu, θv und θw gemeinsam eingestellt wird. Außerdem kann die Steuerungsvorrichtung 40 mindestens eine der Nulldurchgangsbestimmungseinheiten 42, 421 und 422 enthalten. Es muss nicht gesagt werden, dass die Konfiguration, bei der die Motorparameter, die bei der Nulldurchgangsbestimmung verwendet werden, die Phasenwinkel θu, θv und θw sowie die Phasenbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* sind, auch für die oben beschriebene vierte Ausführungsform und die oben beschriebene siebte Ausführungsform verwendet werden kann.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Breite des Nulldurchgangsbereiches auf einen extrem kleinen Wert eingestellt werden, solange wie der Nulldurchgangsbereich derart eingestellt wird, dass er einen Nulldurchgang eines Strombeschaffungswertes enthält. In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform können beispielsweise der obere Grenzwert ZImax und der untere Grenzwert ZImin mit dem Zwischenwert ZImid in dem Stromnulldurchgangsbereich ZI zusammenfallen. Außerdem kann der Nulldurchgangsbereich derart eingestellt werden, dass er in Abhängigkeit von einem Ansteuerzustand des Motors 12 oder Ähnlichem variabel ist. In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform kann beispielsweise der Stromnulldurchgangsbereich ZI derart eingestellt werden, dass er eine Bereichsbreite Zlw aufweist, die größer ist, wenn die Anzahl der Motorumdrehungen Nm größer ist.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen ist unter der Annahme, dass die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* oder Ähnliches, die in einem Nulldurchgangszustand beibehalten wird, als ein Halteparameter bezeichnet wird, eine Konfiguration, bei der ein Halteparameter beibehalten wird, nicht notwendigerweise auf eine Konfiguration beschränkt, bei der ein vorheriger Wert des Halteparameters als ein derzeitiger Wert eingestellt wird. Wenn sich beispielsweise der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, kann ein vorbestimmter Wert des Halteparameters, der im Voraus bereitgestellt wurde, als ein derzeitiger Wert verwendet werden. Der vorbestimmte Wert ist ein Wert, der beispielsweise in der Speichereinheit 47 gespeichert wird. In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform können beispielsweise ein d-Achsen-Wert und ein q-Achsen-Wert aus der Speichereinheit 47 ausgelesen werden, wenn sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet. Dann kann der d-Achsen-Wert als die derzeitige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* eingestellt werden, und der q-Achsen-Wert kann als die derzeitige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* eingestellt werden. In der oben beschriebenen vierten Ausführungsform können, wenn sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, ein U-Phasen-Wert, ein V-Phasen-Wert und ein W-Phasen-Wert aus der Speichereinheit 47 ausgelesen werden. Dann können der U-Phasen-Wert, der V-Phasen-Wert und der W-Phasen-Wert als die derzeitigen Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* eingestellt werden.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen muss der Halteparameter nicht notwendigerweise an sämtlichen Positionen des Nicht-Nulldurchgangsgebietes aktualisiert werden, solange dieser Halteparameter in dem Nulldurchgangsbereich gehalten bzw. beibehalten werden kann. In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform können beispielsweise die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* ohne Aktualisierung in der Nähe der Peaks der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw beibehalten werden. Außerdem können in der oben beschriebenen vierten Ausführungsform die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* ohne Aktualisierung in der Nähe der Peaks der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw beibehalten werden.
Wenn sich in den jeweiligen oben beschriebenen Ausführungsformen der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet, kann das Halten bzw. Beibehalten des Halteparameters durch Halten eines anderen Parameters als dem Halteparameter erzielt werden. In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform können beispielsweise auf dieselbe Weise wie in der oben beschriebenen siebten Ausführungsform die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* als die Halteparameter durch Halten des d-Achsen-Befehlsstroms Id* und des q-Achsen-Befehlsstroms Iq* als unterschiedliche Parameter gehalten werden, wenn sich der Motor in einem Nulldurchgangszustand befindet. In der oben beschriebenen siebten Ausführungsform kann ein Halten der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* durch Halten des d-Achsen-Stroms Id und des q-Achsen-Stroms Iq als unterschiedliche Parameter erzielt werden. Auf ähnliche Weise können in der oben beschriebenen vierten Ausführungsform die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* als unterschiedliche Parameter durch Halten des d-Achsen-Befehlsstroms Id* und des q-Achsen-Befehlsstroms Iq* als unterschiedliche Parameter gehalten werden. Weiterhin kann in der oben beschriebenen vierten Ausführungsform das Halten der Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* durch Halten der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* als unterschiedliche Parameter erzielt werden. Außerdem entsprechen in der ersten Ausführungsform unter der Annahme, dass die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* die Halteparameter sind, die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* den unterschiedlichen Parametern.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann der Steuerungsparameter durch ein anderes Steuerungsverfahren als die Vektorsteuerung berechnet werden. In der oben beschriebenen vierten Ausführungsform können beispielsweise die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* durch eine Rückführungssteuerung berechnet werden, die sich von der Vektorsteuerung unterscheidet. Die Phasenbefehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* können durch eine Rückführungssteuerung bzw. -regelung berechnet werden.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen muss das Ansteuersystem 10 nicht notwendigerweise den Stromsensor 28 enthalten, solange wie die Steuerungsvorrichtung 40 einen Strombeschaffungswert wie die Erfassungsströme Iu, Iv und lw aufweisen oder beschaffen kann. Die Steuerungsvorrichtung 40 kann beispielsweise einen Strombeschaffungswert unter Verwendung der Anzahl der Motorumdrehungen Nm oder Ähnlichem schätzen. In diesem Fall ist der Strombeschaffungswert ein geschätzter Wert. Außerdem muss das Ansteuersystem 10 nicht notwendigerweise den Rotationssensor 29 enthalten, solange wie die Steuerungsvorrichtung 40 einen Rotationswinkel wie den elektrischen Winkel θ beschaffen bzw. erlangen kann. Die Steuerungsvorrichtung 40 kann beispielsweise einen Rotationswinkel unter Verwendung der Erfassungsströme Iu, Iv und Iw oder Ähnlichem schätzen. In diesem Fall ist der Rotationswinkel ein geschätzter Wert.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen kann die Anzahl der Motorumdrehungen Nm entsprechend einem Strom, der durch den Motor 12 fließt, oder einem Strom, der an dem Motor 12 anliegt, berechnet werden. In diesem Fall muss der Rotationssensor 29 nicht notwendigerweise in dem Motor 12 vorhanden sein. Die Steuerungsvorrichtung 40 kann Rotationsinformationen hinsichtlich des Motors 12 berechnen, ohne ein Erfassungssignal des Motors 12 zu verwenden.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen muss der Motor 12 nicht notwendigerweise drei Phasen aufweisen, solange wie der Motor ein AC-Motor ist. Außerdem kann der Inverter 30 eine Brückenschaltung wie eine Vollbrückenschaltung oder eine Halbbrückenschaltung aufweisen, solange wie der Inverter dem Motor 12 AC-Leistung zuführen kann. Die Brückenschaltung enthält ein Schaltelement wie die Armschalter 32a und 32b.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen wird die Steuerungsvorrichtung 40 durch ein Steuerungssystem bereitgestellt, das mindestens einen Computer enthält. Das Steuerungssystem enthält mindestens einen Prozessor, der Hardware ist. Der Prozessor, der auch als Hardware-Prozessor bezeichnet wird, kann auf die folgende Weise (i), (ii) oder (iii) bereitgestellt werden.

(i) Der Hardware-Prozessor kann eine Hardware-Logikschaltung sein. In diesem Fall wird der Computer durch eine digitale Schaltung bereitgestellt, die eine Anzahl von programmierten Logikeinheiten (Gatter-Schaltungen) enthält. Die digitale Schaltung kann einen Speicherort zum Speichern von Programmen und/oder Daten aufweisen. Der Computer kann durch eine analoge Schaltung bereitgestellt werden. Ein Computer kann durch eine Kombination aus einer digitalen Schaltung und einer analogen Schaltung bereitgestellt werden.
(ii) Der Hardware-Prozessor kann mindestens ein Prozessorkern sein, der ein Programm ausführt, das in mindestens einem Speicher gespeichert ist. In diesem Fall weist der Computer mindestens einen Speicher und mindestens einen Prozessorkern auf. Der Prozessorkern wird beispielsweise als CPU bezeichnet. Der Speicher wird auch als Speichermedium bezeichnet. Der Speicher ist ein nichtflüchtiges dingliches Speichermedium, das nicht zeitweilig „mindestens ein Programm und Daten“, die von einem Prozessor lesbar sind, speichert.
(iii) Der Hardware-Prozessor kann eine Kombination aus obigem Prozessor (i) und obigem Prozessor (ii) sein. Die Prozessoren (i) und (ii) können auf unterschiedlichen Chips oder auf einem gemeinsamen Chip angeordnet sein.

Das heißt, die Mittel und/oder Funktionen, die durch die Steuerung 40 bereitgestellt werden, können alleine durch Hardware, alleine durch Software oder durch eine Kombination aus diesen bereitgestellt werden.
In jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen beinhalten Beispiele eines Fahrzeugs, an dem die Leistungswandlungsvorrichtung 13 und die Steuerungsvorrichtung 40 montiert werden, einen Personenkraftwagen, einen Bus, ein Baustellenfahrzeug, eine Landmaschine und Ähnliches. Außerdem ist ein Fahrzeug ein beweglicher Körper, und Beispiele eines beweglichen Körpers, an dem die Leistungswandlungsvorrichtung 13 und die Steuerungsvorrichtung 40 montiert sind, beinhalten zusätzlich zu einem Fahrzeug einen Zug, ein Flugzeug, ein Schiff und Ähnliches. Die Leistungswandlungsvorrichtung 13 kann beispielsweise eine Invertervorrichtung oder eine Umwandlervorrichtung sein. Die Umwandlervorrichtung kann beispielsweise eine Leistungsversorgungsvorrichtung bzw. Stromversorgungsvorrichtung mit einem AC-Eingang und einem DC-Ausgang, eine Leistungsversorgungsvorrichtung mit einem DC-Eingang und einem DC-Ausgang sowie eine Leistungsversorgungsvorrichtung mit einem AC-Eingang und einem AC-Ausgang sein. Die Leistungswandlungsvorrichtung 13 und die Steuerungsvorrichtung 40 müssen nicht notwendigerweise mobil oder an einem beweglichen Körper montiert sein, sondern können stationär und nicht an einem beweglichen Körper montiert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2016226415 A1 [0002, 0003]
JP 6050841 B2 [0002]

Claims

Motorsteuerungsvorrichtung (40), die ausgelegt ist, einen Motor (12) unter Verwendung einer d-Achsen-Befehlsspannung (Vd*) und einer q-Achsen-Befehlsspannung (Vq*) zu steuern, die Befehlswerte in einem dq-Koordinatensystem sind, wobei die Motorsteuerungsvorrichtung aufweist: eine Strombeschaffungseinheit (S102), die ausgelegt ist, einen Strom, der durch den Motor fließt, als einen Strombeschaffungswert (lu, Iv, Iw) zu beschaffen; eine dq-Referenzbefehlseinheit (55, S104, S301), die ausgelegt ist, eine d-Achsen-Referenzbefehlsspannung (Vdc) und eine q-Achsen-Referenzbefehlsspannung (Vqc) auf der Grundlage des Strombeschaffungswertes zu berechnen, der durch die Strombeschaffungseinheit beschafft wird; eine dq-Befehlsaktualisierungseinheit (43a, S106, S302), die ausgelegt ist, die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung unter Verwendung der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung und der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung, die durch die dq-Referenzbefehlseinheit berechnet werden, zu aktualisieren; und eine dq-Befehlshalteeinheit (43b, S107, S303), die ausgelegt ist, in einem Nulldurchgangszustand, der einen Nulldurchgang des Strombeschaffungswertes enthält, die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung zu halten.
Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, die außerdem aufweist: eine Parameterbestimmungseinheit (42, 421, 422, S105), die ausgelegt ist, durch Bestimmen, ob ein Motorparameter (Iu, Iv, Iw, θu, θv, θw, Vu*, Vv*, Vw*), der mit einer Ansteuerung des Motors variiert, sich in einem Parameternulldurchgangsbereich (ZI, ZA, ZV) befindet, zu bestimmen, ob sich der Motor in dem Nulldurchgangszustand befindet.
Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die außerdem aufweist: eine Strombestimmungseinheit (42, S105), die ausgelegt ist, durch Bestimmen, ob sich der Strombeschaffungswert in einem Stromnulldurchgangsbereich (ZI) befindet, zu bestimmen, ob sich der Motor in dem Nulldurchgangszustand befindet.
Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei: eine Bereichsbreite (Zlw) des Stromnulldurchgangsbereiches, die eine Breite des Strombeschaffungswertes angibt, kleiner als eine maximale Amplitude (RA) einer Pulsierungskomponente ist, die in einem tatsächlichen Strom (IuR, IvR, IwR) enthalten ist, der tatsächlich durch den Motor fließt.
Motorsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei: in dem Strombeschaffungswert ein Zwischenwert (Zlmid) des Stromnulldurchgangsbereiches, der ein Mittel zwischen einem oberen Grenzwert (Zlmax) und einem unteren Grenzwert (Zlmin) ist, gleich null ist.
Motorsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die außerdem aufweist: eine Winkelbestimmungseinheit (421), die ausgelegt ist, durch Bestimmen, ob ein Rotationswinkel (θu, θv, θw) des Motors sich in einem Winkelnulldurchgangsbereich (ZA) befindet, zu bestimmen, ob sich der Motor in dem Nulldurchgangszustand befindet.
Motorsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die außerdem aufweist: eine Phasenbefehlseinheit (S109), die ausgelegt ist, eine Phasenbefehlsspannung (Vu*, Vv*, Vw*), die ein Befehlswert einer Phasenspannung ist, die an den Motor angelegt wird, auf der Grundlage der d-Achsen-Befehlsspannung und der q-Achsen-Befehlsspannung zu berechnen, die durch die dq-Befehlsaktualisierungseinheit oder die dq-Befehlshalteeinheit eingestellt werden; und eine Spannungsbestimmungseinheit (422), die ausgelegt ist, durch Bestimmen, ob sich die Phasenbefehlsspannung in einem Spannungsnulldurchgangsbereich (ZV) befindet, zu bestimmen, ob sich der Motor in dem Nulldurchgangszustand befindet.
Motorsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die dq-Befehlsaktualisierungseinheit (S106) die d-Achsen-Referenzbefehlsspannung und die q-Achsen-Referenzbefehlsspannung, die durch die dq-Referenzbefehlseinheit berechnet werden, als die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung einstellt.
Motorsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die dq-Befehlshalteeinheit (S107) einen vorherigen Wert der d-Achsen-Befehlsspannung als einen derzeitigen Wert der d-Achsen-Befehlsspannung einstellt und einen vorherigen Wert der q-Achsen-Befehlsspannung als einen derzeitigen Wert der q-Achsen-Befehlsspannung einstellt.
Motorsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die außerdem aufweist: eine dq-Referenzstromeinheit (S301), die ausgelegt ist, einen d-Achsen-Referenzbefehlsstrom (Idc) und einen q-Achsen-Referenzbefehlsstrom (Iqc) auf der Grundlage eines Ansteuerzustands des Motors zu berechnen, wobei die dq-Befehlsaktualisierungseinheit (S302) die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung durch Aktualisieren eines d-Achsen-Befehlsstroms (Id*) und eines q-Achsen-Befehlsstroms (Iq*) unter Verwendung des d-Achsen-Referenzbefehlsstroms und des q-Achsen-Referenzbefehlsstroms, die durch die dq-Referenzstromeinheit berechnet werden, aktualisiert, und die dq-Befehlshalteeinheit in dem Nulldurchgangszustand die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung durch Halten des d-Achsen-Befehlsstroms und des q-Achsen-Befehlsstroms hält.
Motorsteuerungsvorrichtung (40), die ausgelegt ist, einen Motor (12) unter Verwendung einer Phasenbefehlsspannung (Vu*, Vv* Vw*) zu steuern, die ein Befehlswert einer Phasenspannung ist, die an den Motor angelegt wird, wobei die Motorsteuerungsvorrichtung aufweist: eine Strombeschaffungseinheit (S202), die ausgelegt ist, einen Strombeschaffungswert (lu, Iv, Iw) eines tatsächlichen Stroms (IuR, IvR, IwR), der durch den Motor fließt, zu beschaffen; eine Phasenreferenzbefehlseinheit (S205), die ausgelegt ist, eine Phasenreferenzbefehlsspannung (Vuc, Vvc, Vwc) auf der Grundlage des Strombeschaffungswertes, der durch die Strombeschaffungseinheit beschafft wird, zu berechnen; eine Phasenbefehlsaktualisierungseinheit (S207), die ausgelegt ist, die Phasenbefehlsspannung unter Verwendung der Phasenreferenzbefehlsspannung, die durch die Phasenreferenzbefehlseinheit berechnet wird, zu aktualisieren; und eine Phasenbefehlshalteeinheit (S208), die ausgelegt ist, in einem Nulldurchgangszustand, der einen Nulldurchgang des Strombeschaffungswertes enthält, die Phasenbefehlsspannung zu halten.
Leistungswandlungsvorrichtung (13), die ausgelegt ist, Leistung, die einem Motor (12) zugeführt wird, umzuwandeln, wobei die Leistungswandlungsvorrichtung aufweist: eine Motorsteuerungsvorrichtung (40), die ausgelegt ist, den Motor unter Verwendung einer d-Achsen-Befehlsspannung (Vd*) und einer q-Achsen-Befehlsspannung (Vq*), die Befehlswerte in einem dq-Koordinatensystem sind, zu steuern, wobei: die Motorsteuerungsvorrichtung enthält: eine Strombeschaffungseinheit (S102), die ausgelegt ist, einen Strom, der durch den Motor fließt, als einen Strombeschaffungswert (lu, Iv, Iw) zu beschaffen; eine dq-Referenzbefehlseinheit (55, S104, S301), die ausgelegt ist, eine d-Achsen-Referenzbefehlsspannung (Vdc) und eine q-Achsen-Referenzbefehlsspannung (Vqc) auf der Grundlage des Strombeschaffungswertes, der durch die Strombeschaffungseinheit beschafft wird, zu berechnen; eine dq-Befehlsaktualisierungseinheit (43a, S106, S302), die ausgelegt ist, die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung unter Verwendung der d-Achsen-Referenzbefehlsspannung und der q-Achsen-Referenzbefehlsspannung, die durch die dq-Referenzbefehlseinheit berechnet werden, zu aktualisieren; eine dq-Befehlshalteeinheit (43b, S107, S303), die ausgelegt ist, in einem Nulldurchgangszustand, der einen Nulldurchgang des Strombeschaffungswertes enthält, die d-Achsen-Befehlsspannung und die q-Achsen-Befehlsspannung zu halten.
Leistungswandlungsvorrichtung (13), die ausgelegt ist, Leistung, die einem Motor (12) zugeführt wird, umzuwandeln, wobei die Leistungswandlungsvorrichtung aufweist: eine Motorsteuerungsvorrichtung (40), die ausgelegt ist, den Motor unter Verwendung einer Phasenbefehlsspannung (Vu*, Vv*, Vw*), die ein Befehlswert einer Phasenspannung ist, die an den Motor angelegt wird, zu steuern, wobei: die Motorsteuerungsvorrichtung enthält: eine Strombeschaffungseinheit (S202), die ausgelegt ist, einen Strombeschaffungswert (lu, Iv, Iw) eines tatsächlichen Stroms (IuR, IvR, IwR), der durch den Motor fließt, zu beschaffen; eine Phasenreferenzbefehlseinheit (S205), die ausgelegt ist, eine Phasenreferenzbefehlsspannung (Vuc, Vvc, Vwc) auf der Grundlage des Strombeschaffungswertes, der durch die Strombeschaffungseinheit beschafft wird, zu berechnen; eine Phasenbefehlsaktualisierungseinheit (S207), die ausgelegt ist, die Phasenbefehlsspannung unter Verwendung der Phasenreferenzbefehlsspannung, die durch die Phasenreferenzbefehlseinheit berechnet wird, zu aktualisieren; eine Phasenbefehlshalteeinheit (S208), die ausgelegt ist, in einem Nulldurchgangszustand, der einen Nulldurchgang des Strombeschaffungswertes enthält, die Phasenbefehlsspannung zu halten.