DE10359600A1

DE10359600A1 - Steuervorrichtung und Steuerverfahren für einen elektrischen Antrieb und Programm hierfür

Info

Publication number: DE10359600A1
Application number: DE10359600A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiko Anjo Kobayashi; Yasuo Anjo Yamaguchi
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2004-07-29
Also published as: US7006906B2; JP3979289B2; US20050075766A1; JP2004215320A

Abstract

Eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb verhindert, daß die Spannung gesättigt wird, und veranlaßt einen Fahrer, das Fahren nicht als unangenehm zu empfinden. Die Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb beinhaltet eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnung-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitendenSpannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Magnetpolposition in Abhängigkeit von der Änderung der Spannungssättigung. Die Änderung der Spannungssättigung wird durch die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitend berechnet, und die Magnetpolposition wird in Abhängigkeit von der Änderung der Spannungssättigung korrigiert, um zu verhindern, ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für einen elektrischen Antrieb sowie ein Programm hierfür.
Bei einer konventionellen elektrischen Antriebseinheit, welche an einem Fahrzeug angebracht ist, zum Beispiel an einem Elektrofahrzeug oder einem Elektroauto, und welche ein Drehmoment eines Antriebsmotors erzeugt, welcher eine elektrisch betriebene Maschine ist, ist es Praxis, das Antriebsmotordrehmoment an die Antriebsräder zu übertragen, um eine Antriebskraft zu erhalten.
Ferner ist es bei einer elektrischen Antriebseinheit, die an einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug angebracht ist und das Motordrehmoment oder einen Teil des Motordrehmoments an einen Generator (Generator-Motor) überträgt, welcher eine erste elektrisch betriebene Maschine ist, und den Rest des Motordrehmoments an die Antriebsräder überträgt, Praxis, eine Planetengetriebeeinheit mit einem Sonnenrad, einem Ringrad und einem Träger bereitzustellen, um den Träger mit dem Motor zu koppeln, um das Ringrad mit den Antriebsrädern zu koppeln, um das Sonnenrad mit dem Generator zu koppeln, und um die durch das Ringrad und durch einen Antriebsmotor, welcher eine zweite elektrisch betriebene Maschine ist, erzeugte Rotation an die Antriebsräder zu übertragen, um eine Antriebskraft zu erhalten.
In dem Generator und dem Antriebsmotor sind ein Rotor, welchem es möglich ist, frei zu rotieren, und welcher ein Paar von magnetischen Polen aufweist, die N-Pol- und 5-Pol-Permanentmagneten umfassen, und ein Stator, der auf der Außenseite des Rotors in der radialen Richtung angeordnet ist und Statorspulen einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase aufweist, angeordnet.
Das Elektroauto ist mit einer Antriebsmotor-Steuervorrichtung als einer elektromechanischen Steuereinrichtung ausgerüstet. Das Hybridfahrzeug ist mit einer Generator-Steuervorrichtung und einer Antriebsmotor-Steuervorrichtung als einer Steuervorrichtung für eine elektrisch betriebene Maschine versehen. Im pulsbreitenmodulationssignale der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase, die durch die Steuervorrichtung für die elektrisch betriebene Maschine erzeugt wurden, werden an einen Inverter gesendet, und durch den Inverter erzeugte Phasenströme, d. h. Ströme der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase, werden den Statorspulen zugeführt, um den Antriebsmotor zu erregen und dadurch ein Antriebsmotordrehmoment zu erhalten, oder um den Generator anzutreiben, um ein Generatordrehmoment zu erhalten.

Bei der vorstehenden Antriebsmotor-Steuervorrichtung wird zum Beispiel eine rückgeführte bzw. rückgekoppelte Steuerung oder Regelung durch den Vektorsteuerungsbetriebsablauf auf einem d-q-Achsenmodell durch Festlegen einer d-Achse in der Richtung des Magnetpolpaars des Rotors und Festlegen einer q-Achse in der Richtung rechtwinklig zu der d-Achse ausgeführt. Daher erfaßt die Antriebsmotor-Steuervorrichtung den Statorspulen zugeführte Ströme, eine Magnetpolposition des Rotors, und eine Gleichspannung am Eingang des Inverters, wandelt die erfaßten Ströme auf der Grundlage der Magnetpolposition in einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom um, und berechnet einen d-Achsen-Strom-Anweisungswert und einen q-Achsen-Strom-Anweisungswert, die Sollwerte des d-Achsen-Stroms und des q-Achsen-Stroms auf der Grundlage der Gleichspannung repräsentieren, um eine Abweichung zwischen dem d-Achsen-Strom und dem d-Achsen-Strom-Anweisungswert auf null (0) und eine Abweichung zwischen dem q-Achsen-Strom und dem q-Achsen-Strom-Anweisungswert auf null (0) zu bringen (vgl. z.B. die Druckschrift JP-A-5-130710 ).

Bei der vorstehenden konventionellen elektrischen Antriebseinheit wird jedoch ein Strom-Anweisungswert, der nicht realisiert werden kann, festgelegt, wenn Fehler in den Sensoren, wie beispielsweise einem Stromsensor zum Erfassen des Stroms, einem Magnetpolpositionssensor zum Erfassen der Magnetpolposition, oder einem Spannungssensor zum Erfassen der Gleichspannung, vorhanden ist, oder wenn eine Änderung in den Gerätekonstanten, wie beispielsweise einer Konstanten MIf der gegenelektromotorischen Kraft des Antriebsmotors, von Induktanzen Ld, Lq der Statorspulen, und des Widerstands Ra der Statorspulen, die eine Temperaturänderung begleiten, vorhanden ist.

Daher wird die Spannung gesättigt und tritt eine Abweichung zwischen einem Sollantriebsmotordrehmoment TM* und einem tatsächlich produzierten Antriebsmotordrehmoment auf, die den Fahrer veranlaßt, sich offensiv zu fühlen, während er fährt, und es schwierig macht, den Motor anzusteuern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb und ein Steuerverfahren für einen elektrischen Antrieb sowie ein Programm hierfür bereitzustellen, die durch Lösen der bei der vorstehenden konventionellen elektrischen Antriebseinheit vorhandenen Probleme in der Lage sind, das Auftreten einer Spannungssättigung zu verhindern, so daß es der Fahrer nicht als unangenehm empfindet, während er fährt, oder es nicht erschwert wird, den Antriebsmotor anzusteuern, wie es aus der Spannungssättigung resultiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb, ein Steuerverfahren für einen elektrischen Antrieb, sowie ein Computerprogramm für das Steuerverfahren für den elektrischen Antrieb, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen angegeben sind.

Zu diesem Zweck umfaßt eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anwei sungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenkorrekturänderungs-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung.

Hierbei ist die Änderung der Steuergröße eine Magnetpolposition der elektrisch betriebenen Maschine.

Eine andere erfindungsgemäße Steuervorrichtung umfaßt eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Ausgangssignals, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung.

Eine weitere erfindungsgemäße Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb umfaßt eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung.

Hierbei ist die Änderung der Steuergröße eine Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine.

Eine nochmals weitere erfindungsgemäße Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb umfaßt eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Ausgangssignals, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb umfaßt der Anweisungswert einen Strom-Anweisungswert und einen Spannung-Anweisungswert.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb umfaßt der Spannung-Anweisungswert einen Spannung-Anweisungswert eines Nichtinterferenzterms und einen Spannung-Anweisungswert eines Integrationsterms.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb berechnet die die Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung eine Änderung der Spannungssättigung auf der Grundlage der Ein-Zeit des Ausgangssignals.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb wird ein einem Drehmoment der elektrisch betriebenen Maschine, das produziert werden kann, entsprechender Anweisungswert erzeugt, wenn ein Solldrehmoment der elektrisch betriebenen Maschine, das die Korrektur der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine begleitend erzeugt wird, größer ist als ein Grenzdrehmoment der elektrisch betriebenen Maschine.

In einer weiteren erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb wird ein Anweisungswert in dem Zentrum einer Spannungsgrenzellipse erzeugt, wenn die Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine größer wird als eine Grenzdrehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, die die Korrektur der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine begleitet.

In einem erfindungsgemäßen Steuerverfahren für einen elektrischen Antrieb wird ein Anweisungswert auf der Grundlage eines Solldrehmoments einer elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betrie benen Maschine berechnet, wird ein Ausgangssignal auf der Grundlage des Anweisungswerts berechnet, wird ein Strom auf der Grundlage des Ausgangssignals erzeugt, wird der Strom der elektrisch betriebenen Maschine zugeführt, wird, auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Änderung der Spannungssättigung berechnet, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und wird die Magnetpolposition in Abhängigkeit von der Änderung der Spannungssättigung korrigiert.

In einem Programm für ein Steuerverfahren für einen elektrischen Antrieb arbeitet ein Computer als eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments einer elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Magnetpolposition auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein funktionelles Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ein Diagramm, das vereinfacht die Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
3 ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
4 ein Blockdiagramm einer Spannungssättigungsvermeidungs-Verarbeitungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 ein Hauptablaufdiagramm, das den Betriebsablauf der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
6 ein Diagramm, das eine Unterroutine einer Positionserfassungsverarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
7 ein Diagramm, das eine Unterroutine einer Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
8 ein Diagramm, das eine Spannungsgrenzellipse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
9 ein Diagramm, das den Betriebsablauf der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
10 ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
11 ein Blockdiagramm einer Spannungssättigungsvermeidungs-Verarbeitungseinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
12 ein Diagramm, das eine Unterroutine einer Positionserfassungsverarbeitung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
13 ein Diagramm, das den Betriebsablauf der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt;
14 ein Diagramm einer Tabelle von Stromanweisungswerten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
15 ein Diagramm einer Tabelle von Stromphasenanweisungswerten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
16 ein Diagramm, das den Betriebsablauf zum Variieren des Stromanweisungswerts gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen beschrieben. Obwohl es sich in der vorliegenden Beschreibung um ein Elektroauto als ein Fahrzeug oder als ein Elektrofahrzeug handelt, kann die Erfindung ferner auf ein Hybridfahrzeug angewandt werden.
1 ist ein funktionelles Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel.
In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 31 einen Antriebsmotor als eine elektrisch betriebene Maschine, bezeichnet 91 eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments TM*, das einen Sollwert des Antriebsmotordrehmoments TM als einem Drehmoment des Antriebsmotors 31 repräsentiert, und einer Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, bezeichnet 68 einen PWM-Generator, welcher eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts ist, bezeichnet 40 einen Inverter, welcher eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu dem Antriebsmotor 31 ist, bezeichnet das Bezugszeichen 92 eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung des Antriebsmotors 31 begleitenden Spannungssättigung variiert, und bezeichnet 93 eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren der Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung.
Als Nächstes wird nachstehend eine an dem Elektroauto angebrachte Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb beschrieben.
2 ist ein Diagramm, das vereinfacht die Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt, 3 ist ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, 4 ist ein Blockdiagramm einer Spannungssättigungsvermeidungs-Verarbeitungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, 5 ist ein Hauptablaufdiagramm, das den Betriebsablauf der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt, 6 ist ein Diagramm, das eine Unterroutine einer Positionserfassungsverarbeitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt, 7 ist ein Diagramm, das eine Unterroutine einer Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt, 8 ist ein Diagramm, das eine Spannungsgrenzellipse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, und 9 ist ein Diagramm, das den Betriebsablauf der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt.
In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 31 einen Antriebsmotor, welcher ein bürstenloser Gleichstrom-Antriebsmotor ist. Der Antriebsmotor 31 ist an einer Antriebswelle eines Elektroautos angebracht. Der Antriebsmotor 31 beinhaltet einen (nicht gezeigten) Rotor, welcher frei rotiert, und einen Stator, der an der Außenseite des Rotors in der radialen Richtung angeordnet ist. Der Rotor beinhaltet einen Rotorkern und Permanentmagnete, die auf einer Vielzahl von Abschnitten des Rotorkerns in der Umfangsrichtung angeordnet sind, und Paare von Magnetpolen werden durch den S-Pol und den N-Pol der Permanentmagnete gebildet. Der Stator beinhaltet einen (nicht gezeigten) Statorkern, der in der Umfangsrichtung an einer Vielzahl von Stellen und in der radialen Richtung nach innen ragend Zähne ausbildet, und Statorspulen 11 bis 13 einer U-Pha se, einer V-Phase und einer W-Phase, die auf die Zähne gewikkelt sind.
Auf der Ausgangswelle des Rotors ist ein Magnetpolpositionssensor 21 des Impulserzeugungstyps als eine Magnetpolpositionsdetektoreinheit zum Erfassen einer Magnetpolposition θ angeordnet. Der Magnetpolpositionssensor 21 erzeugt ein Magnetpolpositionssignal SGθ als ein Sensorausgangssignal und sendet dieses an eine Antriebsmotor-Steuereinheit 45, welche die Steuereinheit für die elektrisch betriebene Maschine ist.
Um das Elektroauto durch Ansteuern bzw. Antreiben des Antriebsmotors 31 in Gang zu setzen, wird ein Gleichstrom aus einer Speicherbatterie 14 über einen Inverter 40, welcher ein Stromgenerator ist, in Phasenströme, d. h. Ströme Iu, Iv und Iw der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase umgewandelt. Die Ströme Iu, Iv und Iw werden den Statorspulen 11 bis 13 zugeführt.
Zu diesem Zweck beinhaltet der Inverter 40 Transistoren Tr1 bis Tr6 als sechs Schaltelemente, und erzeugt die Ströme Iu, Iv und Iw der Phasen durch selektives Ein- und Ausschalten der Transistoren Tr1 bis Tr6.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Inverter 40 als eine Stromerzeugungseinrichtung verwendet. Anstelle des Inverters 40 kann jedoch ein Leistungsmodul, wie beispielsweise ein durch Integrieren von 2 bis 6 Schaltelementen in ein Gehäuse gebildeter IGBT, oder ein durch Integrieren einer Ansteuerschaltung oder einer ähnlichen Schaltung in den IGBT gebildeter IPM verwendet werden.
Ein Spannungssensor 15, welcher eine Spannungserfassungseinheit ist, ist auf der Einlaßseite angeordnet, wenn dem Inverter 40 ein Strom von der Batterie 14 zugeführt wird. Der Spannungssensor 15 erfaßt eine Gleichspannung Vdc auf der Einlaßseite des Inverters 40 und sendet diese an die Antriebsmotor-Steuereinheit 45. Es ist darüber hinaus zulässig, eine Batteriespannung als eine Gleichspannung Vdc zu verwenden. In die sem Fall wird ein Batteriespannungssensor als eine Spannungserfassungseinheit auf der Batterie 14 angeordnet.
Eine elektrische Antriebseinheit wird durch den Antriebsmotor 31, den Inverter 40 und Antriebsräder, die nicht gezeigt sind, gebildet. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Kondensator.
Hierbei sind die Statorspulen sternverschaltet. Daher wird dann, wenn Stromwerte zweier Phasen ermittelt werden, ein Stromwert der verbleibenden einen Phase bestimmt. Um die Ströme Iu, Iv und Iw der Phasen zu steuern, sind daher Stromsensoren 33 und 34, die als Stromerfassungseinheiten arbeiten, auf den Zuleitungen der Statorspulen der U-Phase und der V-Phase angeordnet, um die Ströme Iu und Iv der U-Phase und der V-Phase als Erfassungsströme iu und iv zu erfassen. Die Stromsensoren 33 und 34 senden die Erfassungsströme iu und iv an die Antriebsmotor-Steuereinheit 45.
Zusätzlich zu der (nicht gezeigten) CPU, die als ein Computer arbeitet, beinhaltet die Antriebsmotor-Steuereinheit 45 eine (nicht gezeigte) Speichereinheit, wie beispielsweise ein RAM oder ein ROM, zum Aufzeichnen von Daten und verschiedenen Programmen. Eine Tabelle von Stromanweisungswerten ist in dem ROM festgelegt.
Das ROM speichert verschiedene Programme und Daten, welche jedoch auch in einem externen Aufzeichnungsmedium gespeichert sein können. In diesem Fall ist ein Flash-Speicher (flush memory) in der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 angeordnet, und werden die Programme und Daten aus dem externen Aufzeichnungsmedium ausgelesen und in dem Flash-Speicher gespeichert. Durch Ersetzen des externen Aufzeichnungsmediums können daher die Programme und Daten aktualisiert werden.
Das Bezugszeichen 22 bezeichnet einen Beschleunigungssensor, der benachbart zu dem Beschleunigungspedal 23, welches die Beschleunigerbetriebseinheit ist, angeordnet ist. Der Beschleunigungssensor 22 erfaßt den Beschleunigeröffnungsgrad α, welcher das Ausmaß repräsentiert, in dem das Beschleunigerpedal 23 betätigt (niedergedrückt) wird.
Als Nächstes wird nachstehend der Betriebsablauf der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 beschrieben.
Zunächst führt eine (nicht gezeigte) Positionserfassungs-Verarbeitungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 die Positionserfassungsverarbeitung aus, liest ein von dem Magnetpolpositionssensor 21 gesendetes Magnetpolpositionssignal SGθ, und erfaßt eine Magnetpolposition θ auf der Grundlage des Magnetpolpositionssignals SGθ. Zu diesem Zweck führt eine (nicht gezeigte) Drehzahlberechnungs-Verarbeitungseinrichtung der Positionserfassungs-Verarbeitungseinrichtung eine Drehzahlberechnungsverarbeitung aus und berechnet eine mittlere Geschwindigkeit zwischen Impulsen, welche die Magnetpolpositionssignale SGθ sind, als eine elektrische Winkelgeschwindigkeit ω des Antriebsmotors 31, und führt eine (nicht gezeigte) Magnetpolposition-Berechnungsverarbeitungseinrichtung der Positionserfassungs-Verarbeitungseinrichtung eine Magnetpolposition-Berechnungsverarbeitung aus und berechnet eine Magnetpolposition θ in Übereinstimmung mit der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω. Hierbei berechnet die Drehzahlberechnungs-Verarbeitungseinrichtung auch die Antriebsmotordrehzahl NM, NM = 60·ω/2π,auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit w. Die Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine wird durch die Drehzahl NM des Antriebsmotors gebildet.
Als Nächstes führt die (nicht gezeigte) Magnetpolpositions-Korrekturverarbeitungseinrichtung der Positionserfasungs-Verarbeitungseinrichtung die Magnetpolpositions-Korrekturverarbeitung aus, liest eine Änderung λ der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung des Antriebsmotors begleitenden Spannungssättigung variiert, und korrigiert die Magnetpolposition θ auf der Grundlage der Änderung λ der Spannungssättigung.
Als Nächstes führt die (nicht gezeigte) Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 die Antriebsmotorsteuerungsverarbeitung aus und steuert den Antriebsmotor 31 auf der Grundlage der Erfassungsströme iu, iv, iw, der Magnetpolposition θ, der Gleichspannung Vdc usw. an.
Zu diesem Zweck führt eine Drehmoment-Anweisungs-/Strom-Anweisungs-Konvertereinheit, welche die (nicht gezeigte) Strom-Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung ist, eine Strom-Anweisungswert-Berechnungsverarbeitung aus und berechnet einen d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und einen q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq*, die Sollwerte des d-Achsen-Stroms id und des q-Achsen-Stroms iq repräsentieren. Daher führt die (nicht gezeigte) Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungs-Verarbeitungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 die Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungsverarbeitung aus, erfaßt die Fahrzeuggeschwindigkeit V entsprechend der Drehzahl NM des Antriebsmotors, und sendet die erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit V an eine (nicht gezeigte) Fahrzeugsteuervorrichtung, welche das gesamte Elektroauto steuert. Die (nicht gezeigte) Fahrzeug-Anweisungswert-Berechnungsverarbeitungseinrichtung der Fahrzeugsteuervorrichtung führt die Fahrzeuganweisungswert-Berechnungsverarbeitung aus, liest die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den Beschleunigeröffnungsgrad α, berechnet ein für das Fahrzeug erforderliches Drehmoment TO* auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Beschleunigeröffnungsgrads α, erzeugt ein Sollantriebsmotordrehmoment (einen Drehmoment-Anweisungswert) TM*, das einen Sollwert des Antriebsmotordrehmoments TM repräsentiert, in Abhängigkeit von dem für das Fahrzeug erforderlichen Drehmoment TO*, und sendet dieses an die Antriebsmotor-Steuereinheit 45.
Hierbei führt die Antriebsmotor-Steuereinheit 45 die rückgeführte Steuerung bzw. Regelung auf der Grundlage des Vektorsteuerungsbetriebsablaufs auf einem d-q-Achsenmodell durch Festlegen der d-Achse in der Richtung des Paars von Magnetpolen des Rotors und Festlegen der q-Achse in der zu der d-Achse rechtwinkligen Richtung aus. Das Drehmoment der elektrisch betriebenen Maschine wird durch das Antriebsmotordrehmoment TM gebildet, und das Solldrehmoment der elektrisch betriebenen Maschine wird durch das Sollantriebsmotordrehmoment TM* gebildet.
Daher liest die Drehmoment-Anweisungs-/Strom-Anweisungs-Konvertereinheit die Gleichspannung Vdc, die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω und das Sollantriebsmotordrehmoment TM*, nimmt Bezug auf die Tabelle von Stromanweisungswerten, und berechnet einen d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und einen q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* entsprechend dem Sollantriebsmotordrehmoment TM* als Strom-Anweisungswerte. Ferner wird eine erste Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung durch die Strom-Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung gebildet, wird eine erste Anweisungswertberechnungsverarbeitung durch die Strom-Anweisungswert-Berechnungsverarbeitung gebildet, und wird ein erster Anweisungswert durch den d-Achsen-Stromanweisungswert id* und durch den q-Achsen-Stromanweisungswert iq* gebildet.
Als Nächstes führt eine (nicht gezeigte) Erfassungsstromerhalte-Verarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung eine Erfassungsstromerhalteverarbeitung aus und liest und erhält bzw. ermittelt die Erfassungsströme iu und iv, und eine Recheneinheit 35 in der Erfassungsstromerhalte-Verarbeitungseinrichtung berechnet und erhält einen Erfassungsstrom iw, iw = –iu – iv,auf der Grundlage der Erfassungsströme iu und iv.
Dann führt eine Dreiphasen-/Zweiphasen-Konvertereinheit 61, welche die erste Umwandlungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung ist, eine Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlung, welche eine erste Umwandlungsverarbeitung ist, aus, liest eine Magnetpolposition Θ nach der Korrektur durch die Magnetpolpositions-Korrekturverarbeitung, und wandelt die Erfassungsströme iu, iv und iw in einen d-Achsen-Strom id und einen q-Achsen-Strom iq um.
Somit werden der d-Achsen-Strom id und der q-Achsen-Strom iq als reale Ströme berechnet, und werden der d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und der q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* berechnet. Dann wird die Regelung auf der Grundlage des d-Achsen-Stroms und des q-Achsen-Stroms sowie auf der Grundlage des d-Achsen-Strom-Anweisungswerts id* und des q-Achsen-Strom-Anweisungswerts iq* ausgeführt.
In diesem Fall können sich dann, wenn zum Beispiel ein Fahrer versucht, das Elektroauto durch Niederdrücken des Beschleunigungspedals 23 schnell in Gang zu setzen, der d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und der q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* häufig scharf bzw. schnell ändern. Wenn die Abtastperioden der Erfassungsströme lang sind, ist es jedoch nicht zulässig, die Verstärkung bei der Ausführung der rückgeführten Steuerung zu erhöhen. Daher kann daran gedacht werden, die Abtastperioden durch Schätzen eines d-Achsen-Stroms id und eines q-Achsen-Stroms iq nach der Abtastung der Erfassungsströme iu, iv und iw oder, in diesem Ausführungsbeispiel, durch Schätzen des d-Achsen-Stroms id und des q-Achsen-Stroms iq nach einer Abtastzeit und durch Ausführen der Proportionalintegrationssteuerung auf der Grundlage des geschätzten d-Achsen-Stroms idp, des geschätzten q-Achsen-Stroms iqp sowie des d-Achsen-Strom-Anweisungswerts id* und des q-Achsen-Strom-Anweisungswerts iq* wesentlich zu verkürzen.
Bei dem Schätzen des d-Achsen-Stroms id und des q-Achsen-Stroms iq erfahren jedoch die den Statorspulen zugeführten Ströme Iu, Iv und Iw Änderungen, wodurch sich die Induktanz La der Statorspulen ändert. Dann treten häufig Fehler in dem geschätzten d-Achsen-Strom idp und dem geschätzten q-Achsen-Strom iqp auf. In diesem Fall wird es schwierig, die d-Achsen-Strom-Abweichung Δid und die q-Achsen-Strom-Abweichung Δiq auf der Grundlage der Regelung in die Nähe von null zu bringen, so daß eine stetige bzw. gleichbleibende Abweichung zwischen dem d-Achsen-Strom id und dem q-Achsen-Strom iq und zwischen dem d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und dem q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* auftritt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird daher eine Proportionalsteuerung auf der Grundlage des geschätzten d-Achsen-Stroms idp und des geschätzten q-Achsen-Stroms iqp ausgeführt, und wird eine Integrationssteuerung auf der Grundlage des realen d-Achsen-Stroms id und des realen q-Achsen-Stroms iq ausgeführt.
Zu diesem Zweck wird daher der d-Achsen-Strom id einerseits an eine Stromschätzeinheit 71 gesendet, welche die (nicht gezeigte) Stromschätz-Verarbeitungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 ist, um eine Stromschätzverarbeitung der Stromschätzeinheit 71 auszuführen, wodurch ein d-Achsen-Strom id nach einer vorbestimmten Anzahl von Abtastzeitpunkten oder nach einem Abtastzeitpunkt in diesem Ausführungsbeispiel berechnet und geschätzt wird. Der geschätzte d-Achsen-Strom idp wird als ein geschätzter Strom an einen Subtrahierer 81 gesendet, welcher die (nicht gezeigte) geschätzte Abweichung-Berechnungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 ist. Der d-Achsen-Strom id wird andererseits als realer Strom an einen Subtrahierer 82 gesendet, welcher die (nicht gezeigte) reale Abweichung-Berechnungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung ist.
Die Stromschätzeinheit 71 beinhaltet einen Multiplizierer (Ra) d1, einen Subtrahierer d2, einen Multiplizierer (T/Ld) d3 und einen Addierer d4. Wenn der gegenwärtige Abtastzeitpunkt mit n-1, der nächste Abtastzeitpunkt mit n, der gegenwärtige d-Achsen-Strom id mit id(n-1), die Abtastperiode mit T, die Induktanz der Statorspule auf der d-Achse mit Ld, der Widerstand der Statorspule mit Ra, und ein Wert des gegenwärtigen Spannungsabfalls Vzd mit Vzd(n-1) bezeichnet werden, dann ist ein geschätzter Wert id(n) des d-Achsen-Stroms idp gegeben durch id (n) = id (n-1) + (T/Ld) {Vzd (n-1) – Ra·id (n-1)
Dann führt der Subtrahierer 81 eine geschätzte Abweichung-Berechnungsverarbeitung aus und berechnet eine d-Achsen-Strom-Abweichung Δidp, welche eine geschätzte Abweichung zwischen dem d-Achsen-Strom idp und dem d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* ist. Der Subtrahierer 82 führt eine reale Abweichung-Berechnungsverarbeitung aus und berechnet eine d-Achsen-Strom-Abweichung Δid, welche eine reale Abweichung zwischen dem d-Achsen-Strom id und dem d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* ist. Die d-Achsen-Strom-Abweichungen Δidp und Δid werden an eine Spannungs-Anweisungswert-Erzeugungseinheit 78 gesendet, welche die (nicht gezeigte) Spannungs-Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung ist.
Auf vergleichbare Art und Weise wird der q-Achsen-Strom iq einerseits an die Stromschätzeinheit 72 gesendet, welche die Stromschätz-Verarbeitungseinrichtung ist, wo eine Stromschätzverarbeitung ausgeführt wird, um einen q-Achsen-Strom iq nach einer vorbestimmten Anzahl von Abtastzeitpunkten oder nach einem Abtastzeitpunkt in diesem Ausführungsbeispiel zu berechnen und zu schätzen. Der geschätzte q-Achsen-Strom iqp wird als ein geschätzter Strom an einen Subtrahierer 86 gesendet, welcher die (nicht gezeigte) geschätzte Abweichung-Berechnungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung ist. Der q-Achsen-Strom iq wird andererseits als realer Strom an einen Subtrahierer 87 gesendet, welcher die (nicht gezeigte) reale Abweichung-Berechnungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung ist.
Die Stromschätzeinheit 72 beinhaltet einen Multiplizierer (Ra) q1, einen Subtrahierer q2, einen Multiplizierer (T/Lq) q3 und einen Addierer q4. Wenn der gegenwärtige Abtastzeitpunkt mit n-1, der nächste Abtastzeitpunkt mit n, der gegenwärtige q-Achsen-Strom iq mit iq(n-1), die Induktanz der Statorspule auf der q-Achse mit Lq, der Widerstand der Statorspule mit Ra, und ein Wert des gegenwärtigen Spannungsabfalls Vzq mit Vzq(n-1) bezeichnet werden, dann ist ein geschätzter Wert iq(n) des q-Achsen-Stroms iqp gegeben durch iq(n) = iq(n-1) + (T/Lq) {Vzq(n-1) – Ra·iq(n-1)}
Dann führt der Subtrahierer 86 eine geschätzte Abweichung-Berechnungsverarbeitung aus und berechnet eine q-Achsen-Strom-Abweichung Δiqp, welche eine geschätzte Abweichung zwischen dem q-Achsen-Strom iqp und dem q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* ist. Der Subtrahierer 87 führt eine reale Abweichung-Berechnungsverarbeitung aus und berechnet eine q-Achsen-Strom-Abweichung Δiq, welche eine reale Abweichung zwischen dem q-Achsen-Strom iq und dem q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* ist. Die q-Achsen-Strom-Abweichungen Δiqp und Δiq werden an eine Spannungs-Anweisungswert-Erzeugungseinheit 79 gesendet, welche die (nicht gezeigte) Spannungs-Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung ist.
Dann führen die Spannungs-Anweisungswert-Berechnungseinheiten 78 und 79, welche (nicht gezeigte) Proportionalintegrationsbetriebs-Verarbeitungseinrichtungen in der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung sind, eine Proportionalintegrations (PI)-Betriebsverarbeitung aus. Das heißt, die Spannungs-Anweisungswert-Berechnungseinheit 78 führt die Spannungs-Anweisungswertberechnungsverarbeitung aus, um einen d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vd* zu berechnen, welcher ein Spannungs-Anweisungswert ist, mit welchem die d-Achsen-Strom-Abweichungen Δidp und Δid null werden, und die Spannungs-Anweisungswert-Berechnungseinheit 79 führt die Spannungs-Anweisungswertberechnungsverarbeitung aus, um einen q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vq* zu berechnen, welcher ein Spannungs-Anweisungswert ist, mit welchem die q-Achsen-Strom-Abweichungen Δiqp und Δiq null werden.
Zu diesem Zweck beinhaltet die Spannungs-Anweisungswert-Berechnungseinheit 78 eine Proportionalbetriebseinheit 83, welche eine Proportionalbetriebsverarbeitungseinrichtung ist, eine Integrationsbetriebseinheit 84, welche eine Integrationsbetriebsverarbeitungseinrichtung ist, einen Addierer 85, welcher eine Spannungsabfallberechnungs-Verarbeitungseinrichtung ist, und einen Subtrahierer 74, welcher die Spannungsberechnungsverarbeitungseinrichtung ist. In der Proportionalbetriebseinheit 83 wird eine Proportionalbetriebsverarbeitung durch einen Begrenzer d11 und einen Gewinn- bzw. Verstärkungsmultiplizierer (Gpd) d12 ausgeführt, durch welche ein einen Spannungs-Anweisungswert eines Proportionalterms repräsentierender Spannungsabfall Vzdp als ein Proportionalbetriebswert, d. h. Vzdp = Gpd·Δidp,auf der Grundlage der d-Achsen-Strom-Abweichung Δidp und der Verstärkung Gpd für den Proportionalbetrieb berechnet wird. In der Integrationsbetriebseinheit 84 wird eine Integrationsbetriebsverarbeitung durch einen Integrator (1/s) d13, einen Begrenzer d14 und einen Verstärkungsmultiplizierer (Gid) d15 ausgeführt, wodurch ein einen Spannungs-Anweisungswert eines Integrationsterms repräsentierender Spannungsabfall Vzdi als ein Integrationsbetriebswert, d. h. Vzdi = Gid·ΣΔid,auf der Grundlage der d-Achsen-Strom-Abweichung Δid und der Verstärkung Gid für den Integrationsbetrieb berechnet wird, und führt der Addierer 85 eine Spannungsabfallberechnungsverarbeitung aus, um Spannungsabfälle Vzdp und Vzdi aufzuaddieren, um dadurch einen Spannungsabfall Vzd, Vzd = Vzdp + Vzdi = Gpd·Δidp + Gid·ΣΔid,zu berechnen.
Der Begrenzer d11 begrenzt die d-Achsen-Strom-Abweichung Δidp so, daß diese nicht divergiert, und der Begrenzer d14 begrenzt den integrierten Wert ΣΔid so, daß dieser nicht divergiert.
Ferner führt die (nicht gezeigte) induzierte Spannung-Berechnungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung eine induzierte Spannung-Berechnungsverarbeitung, liest eine elektrische Winkelgeschwindigkeit ω und einen q-Achsen-Strom iqp, und berechnet eine induzierte Spannung ed, die durch den d-Achsen-Strom iq über einen Multi plizierer (Lq) q16 und einen Multiplizierer (ω) q17 induziert wird, d. h. eq = ω·Lq·iq,auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω, des q-Achsen-Stroms iqp und der Induktanz Lq auf der q-Achse.
Dann subtrahiert der Subtrahierer 74 die induzierte Spannung ed von dem von dem Addierer 85 gesendeten Spannungsabfall Vzd und berechnet einen d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vd*, welcher eine Ausgangsspannung ist, d. h. Vd* = Vzd – ed = Vzd – ω·Lq·iq
Somit wird dann, wenn der d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vd* so erzeugt wird, daß die d-Achsen-Strom-Abweichungen Δidp und Δid null werden, der d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vd* über einen Begrenzer d19 an die Zweiphasen-/Dreiphasen-Konvertereinheit 67 gesendet, welche die zweite Umwandlungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 ist. Der Begrenzer d19 begrenzt den d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vd* so, daß dieser nicht divergiert.
Die Spannungs-Anweisungswert-Berechnungseinheit 79 beinhaltet eine Proportionalbetriebseinheit 88, welche eine Proportionalbetriebsverarbeitungseinrichtung ist, eine Intergrationsbetriebseinheit 89, welche eine Integrationsbetriebsverarbeitungseinrichtung ist, einen Addierer 90, welcher eine Spannungsabfall-Berechnungsverarbeitungseinrichtung ist, und einen Addierer 76, welcher eine Spannungsberechnungsverarbeitungseinrichtung ist. In der Proportionalbetriebseinheit 88 wird eine Proportionalbetriebsverarbeitung durch einen Begrenzer q11 und einen Verstärkungsmultiplikator (Gpq) q12 ausgeführt, wodurch ein einen Spannungs-Anweisungswert eines Proportionalterms repräsentierender Spannungsabfall Vzqp als ein Proportionalbetriebswert, d. h. Vzqp = Gpq·Δigp, auf der Grundlage der q-Achsen-Strom-Abweichung Δiqp und der Verstärkung Gpq für den Proportionalbetrieb berechnet wird. In der Integrationsbetriebseinheit 89 wird eine Integrationsbetriebsverarbeitung durch einen Integrator (1/s) q13, einen Begrenzer q14 und einen Verstärkungsmultiplikator (Giq) q15 ausgeführt, wodurch ein einen Spannungs-Anweisungswert eines Integrationsterms repräsentierender Spannungsabfall Vzqi als ein Integrationsbetriebswert, d. h. Vzqi = Giq·ΣΔiq,auf der Grundlage der q-Achsen-Strom-Abweichung Δiq und der Verstärkung Giq für den Integrationsbetrieb berechnet wird, und führt der Addierer 90 eine Spannungsabfallberechnungsverarbeitung aus, um Spannungsabfälle Vzqp und Vzqi aufzuaddieren, um dadurch einen Spannungsabfall Vzq Vzq = Vzqp + Vzqi = Gpq·Δigp + Giq·ΣΔiqzu berechnen.
Der Begrenzer q11 begrenzt die q-Achsen-Strom-Abweichung Δidq so, daß diese nicht divergiert, und der Begrenzer q14 begrenzt den integrierten Wert ΣΔiq so, daß dieser nicht divergiert.
Ferner führt eine (nicht gezeigte) induzierte Spannung-Berechnungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuerverarbeitungseinrichtung eine induzierte Spannung-Berechnungsverarbeitung aus, liest eine elektrische Winkelgeschwindigkeit ω und einen d-Achsen-Strom id, und berechnet eine induzierte Spannung ed, die durch den d-Achsen-Strom id induziert wird, über einen Multiplizierer (Ld) d16, einen Addierer d17, und einen Multiplizierer (ω) d18, d. h. eq = ω(MIf + Ld·id),auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω, einer Konstanten MIf einer gegenelektromotorischen Kraft, dem d-Achsen-Strom idp, und der Induktanz Ld auf der d-Achse.
Dann addiert der Addierer 76 die induzierte Spannung eq zu dem von dem Addierer 90 gesendeten Spannungsabfall Vzq und berechnet einen q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vq*, welcher eine Ausgangsspannung ist, d. h. vq* = Vzq + eq = Vzq + ω (MIf + Ld·id)
Somit wird der q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vq* so erzeugt, daß die q-Achsen-Strom-Abweichungen Δiqp und Δiq null werden, und wird der q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vq* über einen Begrenzer q19 an die Zweiphasen-/Dreiphasen-Konvertereinheit 67 gesendet. Der Begrenzer q19 begrenzt den q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vq* so, daß dieser nicht divergiert.
Die zweite Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung wird durch die Spannungs-Anweisungswert-Berechnungsverarbeitungseinrichtung gebildet, und die zweite Anweisungswertberechnungsverarbeitung wird durch die Spannungs-Anweisungswert-Berechnungsverarbeitung gebildet, wodurch der d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vd* und der q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vq* gebildet werden. Ferner wird die Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung 91 durch die erste und die zweite Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung gebildet.
Dann liest die Zweiphasen-/Dreiphasen-Konvertereinheit 67 den d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vd*, den q-Achsen-Spannungsanweisungswert vq* und die Magnetpolposition Θ, führt die Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlung aus, welche die zweite Umwandlungsverarbeitung ist, wandelt den d-Achsen-Spannungsanweisungswert vd* und den q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vq* in Spannungs-Anweisungswerte Vu*, Vv* und Vw* der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase um, und sendet die Spannungs-Anweisungswerte Vu*, Vv* und Vw* an den PWM-Generator 68, welcher eine Ausgangssignal-Berechnungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 ist.
Der PWM-Generator 68 führt eine Ausgangssignalberechnungsverarbeitung aus, erzeugt, als Ausgangssignale, Impulsbreitenmodulationssignale Mu, Mv und Mw der Phasen mit Impulsbreiten entsprechend dem d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und dem q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* auf der Grundlage der Spannungs-Anweisungswerte Vu*, Vv* und Vw* der Phasen und der Gleichspannungs Vdc, und sendet diese an die außerhalb der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 angeordnete Ansteuerschaltung 51.
Bei Empfang der Impulsbreitenmodulationssignale Mu, Mv und Mw der Phasen erzeugt die Ansteuerschaltung 51 sechs Torsignale und sendet die Torsignale an den Inverter 40. In Antwort auf die Impulsbreitenmodulationssignale Mu, Mv und Mw schaltet der Inverter 40 die Transistoren Tr1 bis Tr6 ein/aus, um Ströme Iu, Iv und Iw von drei Phasen zu erzeugen. Die Ströme Iu, Iv und Iw der drei Phasen werden den Statorspulen des Antriebsmotors 31 zugeführt.
Somit wird das Drehmoment auf der Grundlage des Sollantriebsmotordrehmoments TM* gesteuert, wird der Antriebsmotor 31 angesteuert, und fährt das Elektroauto.
Hierbei wird in dem Antriebsmotor 31 dann, wenn die Ströme Iu, Iv und Iw der drei Phasen unter Beibehaltung einer vorbestimmten Amplitude und Phase den Statorspulen zuzuführen sind, wird es notwendig, die Transistoren Tr1 bis Tr6 des Inverters 40 durch Berücksichtigen des Widerstands Ra, der Induktanzen Ld, Lq und der gegenelektromotorischen Kraft zum Anlegen vorbestimmter Spannungen Vu, Vv und Vw an die Statorspulen ein/aus zu schalten. Wenn jedoch die gegenelektromotorische Kraft eine Zunahme der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω in der Drehzahl Nm des Antriebsmotors begleitend zunimmt, wird es bei einer gegebenen Batteriespannung VB (oder Gleichspannung Vdc) nicht länger möglich, die vorbestimmten Spannungen Vu, Vv und Vw an die Statorspulen anzulegen, und erreicht der Antriebsmotor 31 eine Ausgabegrenze, die durch eine Spannungsgrenzellipse in einem in 8 gezeigten, durch die d-Achse und die q-Achse gebildeten Rotationskoordinatensystem repräsentiert wird. Wenn der Antriebsmotor 31 die Ausgabegrenze erreicht, divergiert die durch die Proportionalintegrationsverarbeitungseinrichtung ausgeführte Proportionalintegrationsverarbeitung.
Hierbei wird dann, wenn ein Anweisungswert dann, wenn die Impulsbreitenmodulationssignale Mu, Mv und Mw eine maximale Ein-Zeit wie durch eine Impulsbreite repräsentiert erreichen, mit Vlim bezeichnet wird, Vlim2 = √(vdlim² + vqlim²) (1)erhalten.
Dann sind der d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vdlim und der q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vqlim in dem stetigen Zustand gegeben durch vdlim = Ra·idlim – ω·Lq·iglim (2) vglim = Ra·iglim + ω(MIf + Ld·idlim) (3)
Daher kann dann, wenn die Gleichungen (2) und (3) für die Gleichung (1) substituiert werden und falls angenommen wird, daß der Widerstand Ra klein ist, die Spannungsgrenzellipse durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt werden, wodurch die Koordinate in dem Zentrum der Spannungsgrenzellipse durch O(-MIf/Ld, 0) gegeben wird, der lange Durchmesser r1 durch r1 = Vlim/(ω·Ld)gegeben wird, und der kurze Durchmesser r2 durch r2 = Vlim/(ω·Lq) (4)gegeben wird.
Hierbei wird, wie vorstehend beschrieben wurde, die Ausgabegrenze des Antriebsmotors 31 durch die vorstehende Spannungsgrenzellipse ausgedrückt, und ist es nicht zulässig, einen d-Rchsen-Strom-Anweisungswert id* oder einen q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* zu verwenden, die außerhalb der Spannungs grenzellipse liegen. Der d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und der q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq*, id* = MIf/Ld iq* = 0,die durch das Zentrum der Spannungssteuerungsellipse ausgedrückt werden, werden die sichersten Werte gegenüber der Spannungssättigung, und der d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und der q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq*, die durch Punkte nahe der Spannungsgrenzellipse repräsentiert werden, neigen dazu, zu bewirken, daß die Steuerung aufgrund der Spannungssättigung divergiert wird. Daher kann die Änderung λ in der Spannungssättigung durch die Höhe der Anweisungsspannung Vom oder durch die Ein-Zeit der Impulsbreitenmodulationssignale Mu, Mv und Mw ausgedrückt werden.
Hierbei wird dann, wenn ein unrealistischer d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und ein unrealistischer q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* unter den Bedingungen festgelegt werden, unter denen es Fehler in der Erfassung durch die Sensoren, wie beispielsweise die Stromsensoren 33, 34, den Magnetpolpositionssensor 21 und den Spannungssensor 15 gibt, oder unter denen Einheitskonstanten, wie beispielsweise eine Konstante MIf der gegenelektromotorischen Kraft, Induktanzen Ld, Lq und der Widerstand Ra, eine Änderung der Temperatur begleitend variieren, die Spannung gesättigt, tritt eine Abweichung zwischen dem Sollantriebsmotordrehmoment TM* und dem Antriebsmotordrehmoment TM, das tatsächlich produziert wird, auf, und empfindet es der Fahrer als unangenehm, zu fahren, oder wird es schwierig, den Antriebsmotor 31 anzusteuern.
In dem durch die d-Achse und die q-Achse gebildeten Rotationskoordinatensystem zum Beispiel kann ein Strom-Anweisungswert durch einen aus einer Vektorlänge E und einer Stromphase β bestehenden Vektor B, wie in 9 gezeigt, ausgedrückt werden, und sind der d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und der q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* gegeben durch id* = -B·sin β iq* = B·cos β
In diesem Fall wird dann, wenn ein Fehler θe an der durch den Magnetpolpositionssensor 21 erfaßten Magnetpolposition θ auftritt, ein durch eine d'-Achse und eine q'-Achse gebildetes Rotationskoordinatensystem gebildet, wodurch den Statorwicklungen ein Strom zugeführt wird, der eine Stromphase β-θe aufrecht erhält, um einen durch einen durch den Fehler θe gedrehten Vektor Bm ausgedrückten Strom-Anweisungswert zu erzeugen. Infolgedessen liegt der Vektor Bm außerhalb der Spannungssteuerellipse, und ist die Spannung gesättigt.
Um die Sättigung der Spannung zu verhindern, ist daher die Antriebsmotor-Steuereinheit 45 mit einer Spannungssättigungs-Vermeidungsverarbeitungseinheit 25 und einem Addierer 95 versehen. Die Spannungssättigungsvermeidungs-Verarbeitungseinheit 25 beinhaltet eine Spannungssättigungsänderungs-Berechnungseinheit 43, welche die Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung 92 ist, und eine Magnetpolpositionskorrektur-Berechnungseinheit 44, welche die Magnetpolpositionskorrekturberechnungs-Verarbeitungseinrichtung ist. Die Spannungssättigungsänderungs-Berechnungseinheit 43 führt eine Spannungssättigungsänderungs-Berechnungsverarbeitung aus, um eine Änderung zu berechnen, die nicht durch Rauschen beeinflußt wird, oder, in diesem Ausführungsbeispiel, um eine Änderung λ der Spannungssättigung auf der Grundlage des d-Achsen-Strom-Anweisungswerts id*, auf der Grundlage des q-Achsen-Strom-Anweisungswerts iq* und auf der Grundlage von Spannungsabfällen Vzdi, Vzqi zu berechnen. Die Magnetpolpositionskorrektur-Berechnungseinheit 44 führt eine Magnetpolpositionskorrektur-Berechnungsverarbeitung aus und führt einen Proportionalintegrationsbetrieb auf der Grundlage der Änderung λ der Spannungssättigung aus, um eine Magnetpolpositionskorrekturgröße dθ zum Korrigieren der Magnetpolposition θ zu berechnen. Der Addierer 95 addiert die Magnetpolpositionskorrekturgröße dθ zu der Magnetpolposition θ, um die Magnetpolposition θ zu korrigieren, und berechnet eine korrigierte Magnetpolposition Θ.
In der Spannungssättigungsänderungs-Berechnungseinheit 43 wird daher ein Spannungs-Anweisungswert ω·Lq·iq* des Nichtinterferenzterms über den Multiplizierer (Lq) q21 und den Multiplizierer (ω) q22 auf der Grundlage des q-Achsen-Strom-Anweisungswerts iq* berechnet, und wird ein d-Achsen-Strom-Anweisungswert vdf* über den Addierer q23 durch Aufaddieren des Spannungs-Anweisungswerts ω·Lq·iq* des Nichtinterferenzterms und eines den Spannungs-Anweisungswert des Integrationsterms repräsentierenden Spannungsabfalls Vzdi berechnet. Ferner wird ein Spannungs-Anweisungswert ω(MIf + Ld·id*) des Nichtinterferenzterms über den Multiplizierer (Ld) d21, den Addierer d22 und den Multiplizierer (ω) d23 auf der Grundlage des d-Achsen-Strom-Anweisungswerts id* und einen q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vqf* berechnet, und wird ein q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vqf* über den Addierer d24 durch Aufaddieren des Spannungs-Anweisungswerts ω(MIf + Ld·id*) des Nichtinterferenzterms und des einen Spannungsabfall des Integrationsterms repräsentierenden Spannungsabfalls Vzqi berechnet.
Der d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und der q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* werden auf der Grundlage der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω berechnet. Hierbei enthält bei der Berechnung die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω keinen Fehler für die Magnetpolposition θ, und wird durch Rauschen nicht beeinflußt. Ferner werden die Spannungsabfälle Vzdi und Vzqi über die Integrationsbetriebsverarbeitung durch die Integrationsbetriebseinheiten 84 und 89 berechnet, und ist die Wirkung von Rauschen auf dieselben vernachlässigbar. Demgemäß werden der d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vdf* und der q-Rchsen-Spannungs-Anweisungswert vqf* nicht durch Rauschen beeinflußt. Ferner werden der d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vdf* und der q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vqf* auf der Grundlage des d-Achsen-Strom-Anweisungswerts id* und des q-Achsen-Strom-Anweisungswerts iq* berechnet, welches es möglich macht, die Sättigung der Spannung zu einer frühen Zeit zu erfassen.
Die Spannungsabfälle Vzdp und Vzqp, die einen Spannungs-Anweisungswert des Proportionalterms repräsentieren, sind in dem stetigen Zustand nahezu gleich null und können bei der Berech nung des d-Achsen-Spannungs-Anweisungswerts vdf* und des q-Achsen-Spannungs-Anweisungswerts vqf* vernachlässigt werden.
Dann wird der d-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vdf* über den Multiplizierer d24(x) mit sich selbst multipliziert, wird der q-Achsen-Spannungs-Anweisungswert vqf* über den Multiplizierer q25 mit sich selbst multipliziert, und werden der Wert vdf² und vgf² über den Addierer f1 miteinander aufaddiert, um eine Anweisungsspannung Vom Vom = √(vdf² + vqf²) zu berechnen.
Eine (nicht gezeigte) erlaubte Spannungsberechnungsverarbeitungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 führt eine erlaubte Spannungsberechnungsverarbeitung aus, liest eine Gleichspannung Vdc, und berechnet eine erlaubte Spannung, bei welcher die Spannungssättigung nicht auftritt, auf der Grundlage der Gleichspannung Vdc. Die Änderung-in-der-Spannungssättigung-Berechnungseinheit 43 liest die erlaubte Spannung, legt die erlaubte Spannung als einen Anweisungsspannungsgrenzwert Vom* Vom* = √8((2/3)Vdc),der einen Sollwert der Anweisungsspannung Vom repräsentiert, fest, und der Subtrahierer f2 berechnet eine Abweichung ΔVom ΔVom = Vom – Vom*zwischen der Anweisungsspannung Vom und dem Anweisungsspannungsgrenzwert Vom*. Die Spannungssättigungsänderungs-Berechnungseinheit 43 berechnet ferner eine Änderung λ der Spannungssättigung λ = ΔVom.
Obwohl der Anweisungsspannungsgrenzwert Vom* ein theoretischer Wert ist, wird es in der Praxis gewünscht, einen oberen Grenzwert der Anweisungsspannung Vom zu verwenden, welcher experi mentell ermittelt wird, und mit welchem die Stromsteuerung stabilisiert wird.
Wenn die Änderung λ in der Spannungssättigung wie vorstehend beschrieben berechnet wird, wird eine Proportionalkomponente Gp·ΔVom durch einen Verstärkungsmultiplizierer (Gp) h1 auf der Grundlage der Abweichung ΔVom in der Magnetpolpositionskorrektur-Berechnungseinheit 44 berechnet, durch einen Begrenzer h2 begrenzt, und auf null gesetzt, wenn sie einen Wert kleiner als Null annimmt. Ferner wird die Abweichung ΔVom über einen Integrator (1/s) h3 integriert, um einen integrierten Wert ΣΔVom zu berechnen. Eine Integrationskomponente Gi·ΣΔVom wird durch einen Verstärkungsmultiplizierer (Gi) h4 berechnet, durch einen Begrenzer h5 begrenzt, und gelöscht, wenn sie einen Wert kleiner als null annimmt.
Dann werden die Proportionalkomponente Gp·ΔVom und die Integrationskomponente Gi·ΣΔVom über den Addierer h6 miteinander aufaddiert, um eine Magnetpolpositionskorrekturgröße dθ dθ = Gp·ΔVom + Gi·ΣΔVomzu berechnen.
Die Magnetpolpositionskorrekturgröße dθ, die wie vorstehend beschrieben berechnet wird, wird an eine Drehrichtungermittlungseinheit 98 gesendet, welche eine Drehrichtungermittlungs-Verarbeitungseinrichtung zum Ermitteln ist, ob die Magnetpolposition θ in der Vorwärtsrichtung oder in der Rückwärtsrichtung zu korrigieren ist. Die Drehrichtungermittlungseinheit 98 beurteilt, ob sich der Antriebsmotor 31 in einem Leistungserzeugungszustand befindet, in welchem der Antriebsmotor 31 ein Antriebsmotordrehmoment TM produziert, oder in einem Regenerationszustand des Empfangens eines Drehmoments von der externen Einheit befindet. Wenn sich der Antriebszustand 31 in dem Leistungserzeugungszustand befindet, wird die Magnetpolpositionskorrekturgröße dθ so festgelegt, daß die Magnetpolposition θ in der Rückwärtsrichtung korrigiert wird. Wenn sich der Antriebsmotor 31 in dem Regenerationszustand befindet, wird die Ma gnetpolpositionskorrekturgröße dθ so festgelegt, daß die Magnetpolposition θ in der Vorwärtsrichtung korrigiert wird.
Dann addiert der Addierer 95 die Magnetpolpositionskorrekturgröße dθ zu der Magnetpolposition θ, um die Magnetpolposition θ zu korrigieren und die Magnetpolposition Θ zu berechnen. Die Magnetpolpositionskorrektur-Verarbeitungseinrichtung wird durch die Magnetpolpositionskorrektur-Berechnungseinheit 44 und den Addierer 95 gebildet. Ferner wird die Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung durch die Magnetpolpositionskorrektur-Verarbeitungseinrichtung gebildet, wird die Steuergrößenänderungskorrekturverarbeitung 93 durch die Magnetpolpositionskorrekturverarbeitung gebildet, und wird eine Änderung der Steuergröße durch die Magnetpolposition θ gebildet.
Somit wird die Änderung λ der Spannungssättigung berechnet, und wird die Magnetpolposition θ in Antwort auf die Abweichung ΔVom in Richtung der sicheren Seite relativ zu der Spannungssättigung korrigiert. Daher wird auch bei Verwendung des Magnetpolpositionssensors 21, der einen großen Fehler θe an der Magnetpolposition θ erzeugt, verhindert, daß die Spannung gesättigt wird. Daher empfindet es der Fahrer nicht als unangenehm, das Elektroauto zu fahren, oder wird die Spannung nicht gesättigt, wodurch es schwierig gemacht wird, den Antriebsmotor 31 anzusteuern.
Ferner wird die Änderung λ der Spannungssättigung auf der Grundlage der Spannungs-Anweisungswerte ω·Lq·iq*, ω(MIf + Ld·id*) des Nichtinterferenzterms und der Spannungsabfälle Vzdi, Vzqi, die Spannungs-Anweisungswerte des Integrationsterms repräsentieren, berechnet. Daher wird die Spannung zuverlässig daran gehindert, gesättigt zu werden, ohne durch Rauschen beeinflußt zu werden.
Als Nächstes wird das Ablaufdiagramm gemäß 5 beschrieben.
Schritt S1 führt eine Positionserfassungsverarbeitung aus.
Schritt S2 führt eine Antriebsmotorsteuerverarbeitung zum Beenden der Verarbeitung aus.
Als Nächstes wird das Ablaufdiagramm gemäß 6 beschrieben.
Schritt S1-1 führt eine Antriebsmotordrehzahl-Berechnungsverarbeitung aus.
Schritt S1-2 führt eine Magnetpolpositions-Berechnungsverarbeitung aus.
Schritt S1-3 führt eine Magnetpolpositions-Korrekturverarbeitung aus und kehrt zurück.
Als Nächstes wird das Ablaufdiagramm gemäß 7 beschrieben.
Schritt S2-1 führt eine Strom-Anweisungswert-Berechnungsverarbeitung aus.
Schritt S2-2 führt eine Erfassungsstrom-Erhalteverarbeitung aus.
Schritt S2-3 führt eine Dreiphasen-/Zweiphasen-Umwandlungsverarbeitung aus.
Schritt S2-4 führt eine Proportionalintegrationsbetriebsverarbeitung aus.
Schritt S2-5 führt eine Zweiphasen-/Dreiphasen-Umwandlungsverarbeitung aus.
Schritt S2-6 führt eine Ausgangssignalberechnungsverarbeitung aus.
Schritt S2-7 führt eine Spannungssättigungsänderungsberechnungsverarbeitung aus und kehrt zurück.
Als Nächstes wird nachstehend ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben, in welchem die Änderung λ der Spannungssättigung durch die Amplitude des Anweisungswerts Vom oder durch die Ein-Zeiten der Impulsbreitenmodulationssignale Mu, Mv und Mw repräsentiert wird.
10 ist ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, 11 ist ein Blockdiagramm einer Spannungssättigungsvermeidungs-Verarbeitungseinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, 12 ist ein Diagramm, das eine Unterroutine einer Positionserfassungsverarbeitung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt, 13 ist ein Diagramm, das den Betriebsablauf der Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt, 14 ist ein Diagramm einer Tabelle von Strom-Anweisungswerten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, 15 ist ein Diagramm einer Tabelle von Stromphasenanweisungswerten gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und 16 ist ein Diagramm, das den Betriebsablauf zum Variieren des Strom-Anweisungswerts gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Betriebsablauf der Antriebsmotorsteuerverarbeitung derselbe wie der des ersten Ausführungsbeispiels. Daher wird der Betriebsablauf der Antriebsmotorsteuerverarbeitung nicht beschrieben, sondern es wird nur der Betriebsablauf der Positionserfassungsverarbeitung beschrieben.
In diesem Fall führt eine (nicht gezeigte) Positionserfassungseinrichtung der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 (2) die Positionserfassungsverarbeitung aus, liest ein als eine Sensorausgabe von dem Magnetpolpositionssensor 21, welcher eine Magnetpolpositionserfassungseinheit ist, gesendetes Magnetpolpositionssignal SGθ, und erfaßt eine Magnetpolposition θ auf der Grundlage des Magnetpolpositionssignals SGθ. Zu diesem Zweck führt eine (nicht gezeigte) Drehzahlberechnungs-Verarbeitungseinrichtung der Positionserfassungs-Verarbeitungseinrichtung eine Drehzahlberechnung aus, berechnet eine mittlere Geschwindigkeit zwischen Impulsen, welche die Magnetpolpositionssignale SGθ sind, als eine elektrische Winkelgeschwindigkeit ω des Antriebsmotors 31, welcher die elektrisch betriebene Maschine ist, und führt eine (nicht gezeigte) Drehzahlkorrektur-Verarbeitungseinrichtung der Positionserfassungs-Verarbeitungseinrichtung eine Drehzahlkorrekturverarbeitung aus, liest eine Änderung λ der Spannungssättigung, und korrigiert die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω auf der Grundlage der Änderung λ der Spannungssättigung.
Das Bezugszeichen 62 bezeichnet eine Drehmoment-Anweisungs-/Strom-Anweisungs-Konvertereinheit, die als die Strom-Anweisungswert-Berechnungs-Verarbeitungseinrichtung der Antriebsmotorsteuerungs-Verarbeitungseinrichtung dient. Die Drehmoment-Anweisungs-/Strom-Anweisungs-Konvertereinheit 62 liest die Gleichspannung Vdc, die korrigierte elektrische Winkelgeschwindigkeit Ω und das Sollantriebsmotordrehmoment TM*, wandelt die elektrische Winkelgeschwindigkeit Ω in die Drehzahl NM des Antriebsmotors um, nimmt Bezug auf die Tabelle von Strom-Anweisungswerten, und berechnet, als Strom-Anweisungswerte, einen d-Achsen-Strom-Anweisungswert id* und einen q-Achsen-Strom-Anweisungswert iq* entsprechend dem Sollantriebsmotordrehmoment TM*.
Hierbei berechnet der Magnetpolpositionssensor 21 eine mittlere Geschwindigkeit zwischen Impulsen, welche die Magnetpolpositionssignale SGθ sind, als die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω des Antriebsmotors 31. In diesem Fall kann dann, wenn sich die Geschwindigkeit aufgrund von Vibrationen in dem Antriebsmotor 31 stark ändert, ein Fehler ωe in der erfaßten elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω auftreten, und kann die Spannung gesättigt werden. Wenn die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω als niedrig beurteilt wird und wenn ein durch den Vektor B1 repräsentierter Strom-Anweisungswert ausgewählt wird, obwohl die Winkelgeschwindigkeit wirklich hoch ist, dann wird die Spannung gesättigt, bis ein durch einen Vektor B2 repräsentierter Strom-Anweisungswert auf einer Gleich-Drehmomentkurve, die durch ein vorbestimmtes Sollantriebsmotordrehmoment TM* repräsentiert wird, ausgewählt wird. L1 bezeichnet eine Spannungssättigungsellipse dann, wenn die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω als niedrig beurteilt wird, und L2 bezeichnet eine Spannungssättigungsellipse auf der Grundlage der realen elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω.
Um zu verhindern, daß die Spannung gesättigt wird, wird daher eine Änderung λ in der Spannungssättigung auf der Grundlage der Zeiten Tu, Tv und Tw der Impulsbreitenmodulationssignale Mu, Mv und Mw berechnet, und wird die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω auf der Grundlage der Änderung λ in der Spannungssättigung korrigiert.
In diesem Fall ist die Antriebsmotor-Steuereinheit 45 mit einer Spannungssättigungsvermeidungs-Verarbeitungseinheit 26 und einem Addierer 49 versehen. Die Spannungssättigungsvermeidungs-Verarbeitungseinheit 26 beinhaltet eine Spannungssättigungsänderungs-Berechnungseinheit 47, welche die Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung 92 ist, und eine Drehzahlkorrekturgrößen-Berechnungseinheit 48, welche die Drehzahlkorrekturgrößenberechnungs-Verarbeitungseinrichtung ist. Die Spannungssättigungsänderungs-Berechnungseinheit 47 führt eine Spannungssättigungsänderungs-Berechnungsverarbeitung aus, um eine Änderung zu berechnen, die nicht durch Rauschen aufgrund eines Fehlers e in der Magnetpolposition θ beeinflußt wird, oder, in diesem Ausführungsbeispiel, um eine Änderung λ der Spannungssättigung auf der Grundlage der Ein-Zeiten Tu, Tv und Tw durch Lesen der Ein-Zeiten Tu, Tv und Tw der Impulsbreitenmodulationssignale Mu, Mv und Mw zu berechnen. Die Drehzahlkorrekturgrößen-Berechnungseinheit 48 führt eine Drehzahlkorrekturgrößen-Berechnungsverarbeitung aus, führt einen Proportionalintegrationsbetrieb auf der Grundlage der Änderung λ der Spannungssättigung aus, und berechnet eine elektrische Winkelgeschwindigkeit-Korrekturgröße dω, um die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω zu korrigieren. Der Addierer 49 addiert die elektrische Winkelgeschwindigkeit-Korrekturgröße dω zu der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω, um die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω zu korrigieren, und berechnet eine korrigierte elektrische Winkelgeschwindigkeit Ω.
In der Spannungssättigungsänderungs-Berechnungseinheit 47 führt daher ein Wähler g1, welcher eine Auswahlverarbeitungseinrichtung ist, die Auswahlverarbeitung aus, liest Ein-Zeiten Tu, Tv und Tw mit einer vorbestimmten Abtastperiode T, und wählt eine maximale Ein-Zeit Tmax aus den Ein-Zeiten Tu, Tv und Tw. Wenn die Ein-Zeit der Impulsbreitenmodulationssignale Mu, Mv und Mw in dem vollen Ein-Zustand mit Tfon bezeichnet wird, legt die Spannungssättigungsänderungs-Berechnungseinheit 47 einen Wert nahe bei der Ein-Zeit Tfon als einen Ein-Zeit-Grenzwert T* fest, der einen Sollwert repräsentiert, und berechnet eine Abweichung ΔT ΔT = Tmax – T*zwischen der Ein-Zeit Tmax und dem Ein-Zeit-Grenzwert T* über einen Subtrahierer f2. Ferner berechnet die Spannungssättigungsänderungs-Berechnungseinheit 47 eine Änderung λ der Spannungssättigung λ = ΔT
Wenn die Änderung λ der Spannungssättigung wie vorstehend beschrieben berechnet wird, wird eine Proportionalkomponente Gp·ΔT durch den Verstärkungsmultiplizierer (Gp) h1 auf der Grundlage der Abweichung ΔT in der Magnetpolpositionskorrektur-Berechnungseinheit 44 berechnet, durch den Begrenzer h2 begrenzt und auf null gesetzt, wenn sie einen Wert kleiner als null annimmt. Ferner wird die Abweichung ΔT über den Integrator (1/s) h3 integriert, um einen integrierten Wert ΣΔT zu berechnen. Eine Integrationskomponente Gi·ΣΔT wird durch den Verstärkungsmultiplizierer (Gi) h4 berechnet, durch den Begrenzer h5 begrenzt und gelöscht, wenn sie einen Wert kleiner als null annimmt.
Dann werden die Proportionalkomponente Gp·ΔT und die Integrationskomponente Gi·ΣΔT über den Addierer h6 miteinander aufaddiert, um eine elektrische Winkelgeschwindigkeit-Korrekturgröße dω dω = Gp·ΔT + Gi·ΣΔTzu berechnen.
Wenn die elektrische Winkelgeschwindigkeit-Korrekturgröße dω wie vorstehend beschrieben berechnet ist, addiert der Addierer 49 die elektrische Winkelgeschwindigkeit-Korrekturgröße dω zu der elektrischen Winkelgeschwindigkeit, um die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω zu korrigieren und um die elektrische Winkelgeschwindigkeit Ω zu berechnen. Die elektrische Winkelgeschwindigkeit-Verarbeitungseinrichtung wird durch die Drehzahlkorrekturgrößen-Berechnungseinheit 48 und den Addierer 49 gebildet. Ferner wird die Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung 93 (1) durch die elektrische Winkelgeschwindigkeitkorrektur-Verarbeitungseinrichtung gebildet, wird die Steuergrößenänderungskorrekturverarbeitung durch die elektrische Winkelgeschwindigkeit-Korrekturverarbeitung gebildet, und wird eine Änderung der Steuergröße durch die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω gebildet.
Somit wird dann, wenn die Änderung λ der Spannungssättigung berechnet wird, wenn die Abweichung ΔT abnimmt und wenn die Änderung λ der Spannungssättigung zunimmt, die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω in Abhängigkeit von der Abweichung ΔT und der Änderung λ in der Spannungssättigung korrigiert. Daher wird auch dann verhindert, daß die Spannung gesättigt wird, wenn der Sensor mit einem großen Fehler in der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω als dem Magnetpolpositionssensor 21 verwendet wird, oder auch wenn der Antriebsmotor 31 verwendet wird, dessen Geschwindigkeit in großem Ausmaß variiert. Daher empfindet es der Fahrer nicht als unangenehm, das Elektroauto zu fahren, oder wird die Spannung nicht gesättigt, wodurch es schwierig gemacht wird, den Antriebsmotor 31 anzusteuern.
Außerdem kann, da der Ein-Zeit-Grenzwert T* nicht von der Gleichspannung Vdc abhängig ist, der Betriebsablauf vereinfacht werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird eine maximale Ein-Zeit Tmax aus den Zeiten Tu, Tv und Tw ausgewählt, und wird eine Abweichung ΔT zwischen der Ein-Zeit Tmax und dem Ein-Zeit-Grenzwert T* berechnet. Unter den Ein-Zeiten Tu, Tv und Tw wird die größte Zeit mit Tmax bezeichnet, wird die zweitgrößte Zeit mit Tmdl bezeichnet, wird die kleinste Zeit mit Tmin bezeichnet, und werden die Gewichtungskoeffizienten mit ρ1 bis ρ3 bezeichnet. Dann wird die Ein-Zeit Tcul berechnet zu Tcul = ρ1·Tmax + ρ2·Tmdl + ρ3·Tminund wird die Abweichung ΔT zwischen der Ein-Zeit Tcul und dem Ein-Zeit-Grenzwert T* berechnet.
Als Nächstes wird das Ablaufdiagramm beschrieben.
Schritt S1-11 führt eine Antriebsmotordrehzahlberechnungsverarbeitung aus.
Schritt S1-12 führt eine Antriebsmotordrehzahlkorrekturverarbeitung aus.
Schritt S1-13 führt eine Magnetpolpositionsberechnungsverarbeitung aus und kehrt zurück.
Damit der Antriebsmotor 31 ein vorbestimmtes Antriebsmotordrehmoment TM produziert, werden eine in 14 gezeigte Tabelle von Strom-Anweisungswerten, die Vektorlängen repräsentieren, und eine in 15 gezeigte Tabelle von Stromphasen-Anweisungswerten in dem ROM in der Antriebsmotor-Steuereinheit 45 festgelegt. Es ist ebenfalls zulässig, eine Tabelle von Strom-Anweisungswerten wie beispielsweise eines d-Achsen-Strom-Anweisungswerts id* und eines q-Achsen-Strom-Anweisungswerts iq* anstelle der Tabelle von Strom-Anweisungswerten und der Tabelle von Stromphasen-Anweisungswerten bereitzustellen. 14 stellt eine Tabelle von Strom-Anweisungswerten dann dar, wenn die Gleichspannung Vdc 42 [V] beträgt. In der Tabelle der Strom-Anweisungswerte sind Strom-Anweisungswerte entsprechend dem Sollantriebsmotordrehmoment TM* und der Antriebsmotordrehzahl NM aufgezeichnet, und in der Tabelle der Stromphasen-Anweisungswerte sind Stromphasen-Anweisungswerte entsprechend dem Sollantriebsmotordrehmoment TM* und der Antriebsmotordrehzahl NM aufgezeichnet.
Wenn zum Beispiel die Gleichspannung Vdc 42 [V] beträgt, die Antriebsmotordrehzahl NM 4000 [1/min] ist, und das Sollantriebsmotordrehmoment TM* 50 [Nm] beträgt, dann wird der die Vektorlänge repräsentierende Strom-Anweisungswert zu 338 [A], und wird der Stromphasen-Anweisungswert zu 51 [°]. Die Tabelle von Strom-Anweisungswerten und die Tabelle von Stromphasen-Anweisungswerten zeichnen diejenigen auf, in welchen das Sollantriebsmotordrehmoment TM* auf einer Gleich-Drehmomentkurve von 50 [Nm] liegt und der Strom-Anweisungswert ein Minimum innerhalb der Spannungsgrenzellipse ist. Bei einem Minimieren des Strom-Anweisungswerts kann der Antriebsmotor 31 effizient angesteuert werden.
Ferner werden der Strom-Anweisungswert und der Stromphasen-Anweisungswert entsprechend der Zwischenantriebsmotordrehzahl NM und dem Sollantriebsmotordrehmoment TM* durch eine lineare Interpolation berechnet. Bei einer vorbestimmten Gleichspannung Vdc und bei einer vorbestimmten Antriebsmotordrehzahl NM gibt es eine Grenze für das Antriebsmotordrehmoment TM. Daher werden ein Strom-Anweisungswert und ein Stromphasen-Anweisungswert entsprechend dem Antriebsmotordrehmoment TM, das ausgegeben werden kann, in der Tabelle von Strom-Anweisungswerten und in der Tabelle von Stromphasen-Anweisungswerten so aufgezeichnet, daß mit der Produktion eines Grenzantriebsmotordrehmoments TM zurechtgekommen wird, d. h. mit der Produktion eines Sollantriebsmotordrehmoments TM* größer als der Grenzwert zurechtgekommen wird. Daher werden dann, wenn zum Beispiel die Gleichspannung 42 [V] beträgt, die Antriebsmotordrehzahl NM 6000 [1/min] ist, und das Sollantriebsmotordrehmoment TM* 90 [NM] beträgt, 510 [A] und 75 [°] als ein Strom-Anweisungswert und als ein Stromphasen-Anweisungswert entsprechend dem Antriebsmotordrehmoment TM, das in der Strom-Anweisungswert-Berechungsverarbeitung produziert werden kann, festgelegt. Daher beträgt das Antriebsmotordrehmoment, das wirklich ausgegeben wird, 50 [NM].
Üblicherweise werden ferner dann, wenn ein Maximalwert NMmax der Antriebsmotordrehzahl NM 10000 [1/min] beträgt, die Antriebsmotordrehzahl NM nun aber zum Beispiel 11000 [1/min] ist und über dem Maximalwert NMmax liegt, ein Strom-Anweisungswert und ein Stromphasen-Anweisungswert, die sich bei dem Zentrum der Spannungsgrenzellipse befinden, in der Tabelle von Strom- Anweisungswerten und in der Tabelle von Stromphasen-Anweisungswerten aufgezeichnet. Daher werden dann, wenn zum Beispiel die Gleichspannung Vdc 42 [V] beträgt und die Antriebsmotordrehzahl NM 11000 [1/min] ist, 300 [A] und 90 [°] als der Strom-Anweisungswert und der Stromphasen-Anweisungswert festgelegt.
Die Tabelle von Strom-Anweisungswerten und die Tabelle von Stromphasen-Anweisungswerten werden auf diese Art und Weise festgelegt. Während die Gleichspannung Vdc 42 [V] beträgt, die Antriebsmotordrehzahl NM 4000 [1/min] ist, und das Sollantriebsmotordrehmoment TM* 50 [NM] beträgt, bewegt sich daher dann, wenn die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω in der Drehzahlkorrekturverarbeitung korrigiert wird, der den Strom-Anweisungswert repräsentierende Vektor B zunächst in der Richtung eines Pfeils A entlang einer Gleich-Drehmomentkurve LTM1 von 50 [NM]. Falls die Änderung λ der Spannungssättigung noch immer hoch ist und es wahrscheinlich ist, daß die Spannung gesättigt werden kann, dann bewegt sich der Vektor B von einem Punkt ρ1 (510 [A] und 75 [°] sind als ein Strom-Anweisungswert und als ein Stromphasen-Anweisungswert festgelegt) in der Richtung eines Pfeils B entlang einer Maximalausgabelinie Lmax des Antriebsmotors 31, während die Antriebsmotordrehzahl NM angehoben wird, und bewegt sich an einen Punkt p2 (360 [A] und 75 (°] sind als ein Strom-Anweisungswert und als ein Stromphasen-Anweisungswert festgelegt) auf einer Gleich-Drehmomentkurve LTM2, zum Beispiel 30 [NM].
Hierbei bewegt sich dann, wenn die Änderung λ der Spannungssättigung an dem Punkt p2 noch immer hoch ist und es wahrscheinlich ist, daß die Spannung gesättigt werden kann, der Vektor B weiter in der Richtung eines Pfeils C. In diesem Fall ist die Antriebsmotordrehzahl NM an dem Punkt p2 10000 [1/min]. Daher werden 300 [A] und 90 [°] bei dem Zentrum O der Spannungsgrenzellipse als der Strom-Anweisungswert und der Stromphasen-Anweisungswert festgelegt.
Folglich macht es die Verwendung der Tabelle von Strom-Anweisungswerten und der Tabelle von Stromphasen-Anweisungswerten möglich, eine Änderung in dem Antriebsmotordrehmoment TM zu minimieren und eine automatische Feldabschwächungssteuerung auszuführen.
In dem vorstehenden ersten Ausführungsbeispiel wird die Magnetpolposition θ auf der Grundlage der Änderung λ der Spannungssättigung korrigiert. Es ist jedoch ebenfalls zulässig, die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω auf der Grundlage der Änderung λ der Spannungssättigung zu korrigieren. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird ferner die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω auf der Grundlage der Änderung λ der Spannungssättigung korrigiert. Es ist jedoch ebenfalls möglich, die Magnetpolposition θ auf der Grundlage der Änderung λ der Spannungssättigung zu korrigieren.
Ferner ist die Erfindung in keiner Weise nur auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auf der Grundlage des Kerns der Erfindung auf verschiedene Arten und Weisen modifiziert werden, so daß auch derartige Modifikationen nicht aus dem Schutzbereich der Erfindung ausgeschlossen sind.
In Übereinstimmung mit der Erfindung wie vorstehend im Einzelnen beschrieben umfaßt eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenkorrekturänderungs-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung.
Hierbei ist die Änderung der Steuergröße eine Magnetpolposition der elektrisch betriebenen Maschine.
In diesem Fall wird die Änderung der Spannungssättigung die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitend berechnet, und wird die Magnetpolposition in Abhängigkeit von einer Änderung der Spannungssättigung korrigiert, wodurch es möglich gemacht wird, zu verhindern, daß die Spannung gesättigt wird. Demgemäß empfindet es der Fahrer nicht als unangenehm, das Elektroauto zu fahren, oder wird die Spannung nicht gesättigt, wodurch es schwierig gemacht wird, die elektrisch betriebene Maschine anzusteuern.
Somit verhindert eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb, daß die Spannung gesättigt wird, und veranlaßt einen Fahrer nicht, das Fahren als unangenehm zu empfinden. Die Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb beinhaltet eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Magnetpolposition in Abhängigkeit von der Änderung der Spannungssättigung. Die Än derung der Spannungssättigung wird die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitend berechnet, und die Magnetpolposition wird in Abhängigkeit von der Änderung der Spannungssättigung korrigiert, um zu verhindern, daß die Spannung gesättigt wird.

Claims

Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb, gekennzeichnet durch eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung, wobei die Änderung der Steuergröße eine Magnetpolposition der elektrisch betriebenen Maschine ist.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anweisungswert einen Strom-Anweisungswert und einen Spannungs-Anweisungswert umfaßt.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs-Anweisungswert einen Spannungs-Anweisungswert eines Nichtinterferenzterms und einen Spannungs-Anweisungswert eines Integrationsterms umfaßt.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb, gekennzeichnet durch eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Ausgangssignals, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung, wobei die Änderung der Steuergröße eine Magnetpolposition der elektrisch betriebenen Maschine ist.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung eine Änderung der Spannungssättigung auf der Grundlage der Ein-Zeit des Ausgangssignals berechnet.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb, gekennzeichnet durch eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung, wobei die Änderung der Steuergröße eine Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine ist.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Anweisungswert einen Strom-Anweisungswert und einen Spannungs-Anweisungswert umfaßt.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungs-Anweisungswert einen Spannungs-Anweisungswert eines Nichtinterferenzterms und einen Spannungs-Anweisungswert eines Integrationsterms umfaßt.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anweisungswert, der einem Drehmoment der elektrisch betriebenen Maschine entspricht, das produziert werden kann, erzeugt wird, wenn ein Solldrehmoment der elektrisch betriebenen Maschine, das die Korrektur der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine begleitet, größer ist als ein Grenzdrehmoment der elektrisch betriebenen Maschine.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anweisungswert im Zentrum einer Spannungsgrenzellipse erzeugt wird, wenn die Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine größer wird als eine Grenzdrehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, die die Korrektur der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine begleitet.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb, gekennzeichnet durch eine elektrisch betriebene Maschine, eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments der elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Stromerzeugungseinheit zum Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals und zum Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Ausgangssignals, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Änderung der Steuergröße auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung, wobei die Änderung der Steuergröße eine Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine ist.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung eine Änderung der Spannungssättigung auf der Grundlage der Ein-Zeit des Ausgangssignals berechnet.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein einem Drehmoment der elektrisch betriebenen Maschine, das produziert werden kann, entsprechender Anweisungswert erzeugt wird, wenn ein Solldrehmoment der elektrisch betriebenen Maschine, das die Korrektur der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine begleitend erzeugt wird, größer ist als ein Grenzdrehmoment der elektrisch betriebenen Maschine.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Antrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anweisungswert in dem Zentrum einer Spannungsgrenzellipse erzeugt wird, wenn die Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine größer wird als eine Grenzdrehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, die die Korrektur der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine begleitet.
Steuerverfahren für einen elektrischen Antrieb, gekennzeichnet durch das Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments einer elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, das Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, das Erzeugen eines Stroms auf der Grundlage des Ausgangssignals, das Zuführen des Stroms zu der elektrisch betriebenen Maschine, das Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und das Korrigieren der Magnetpolposition auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung.
Programm für ein Steuerverfahren für einen elektrischen Antrieb, mit welchem ein Computer als eine Anweisungswertberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Anweisungswerts auf der Grundlage eines Solldrehmoments einer elektrisch betriebenen Maschine, das einen Sollwert des Drehmoments der elektrisch betriebenen Maschine repräsentiert, und der Drehzahl der elektrisch betriebenen Maschine, eine Ausgangssignalberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen eines Ausgangssignals auf der Grundlage des Anweisungswerts, eine Spannungssättigungsänderungsberechnungs-Verarbeitungseinrichtung zum Berechnen, auf der Grundlage des Anweisungswerts, einer Änderung der Spannungssättigung, die in Abhängigkeit von dem Grad des Auftretens der die Ansteuerung der elektrisch betriebenen Maschine begleitenden Spannungssättigung variiert, und eine Steuergrößenänderungskorrektur-Verarbeitungseinrichtung zum Korrigieren einer Magnetpolposition auf der Grundlage der Änderung der Spannungssättigung arbeitet.