DE112007000277T5 - Regelungsverfahren und -gerät für einen elektrischen Motor - Google Patents

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Abstract

Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor zur Erfassung von Phasen-Strömen von drei oder mehr Phasen in Festkoordinaten eines elektrischen Mehrphasenmotors mit Stromsensoren, die in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation zu transformieren sind, und zur Steuerung der den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführten Ströme auf der Grundlage der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten und Sollströmen in Rotationskoordinaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsverfahren aufweist:
aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung von Stromerfassungssignalen in ungradzahligen Phasen, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten mit einem Zeitintervall von Δtp, und
Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlungen, der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert, der um die Voreilung erhöht wird, Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert, der um die Nacheilung reduziert wird, und Verwenden der korrigierten...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelungsverfahren und -gerät für einen elektrischen Mehrphasenmotor und insbesondere, obwohl nicht ausschließlich, eine Antriebssteuerung eines fahrzeugseigenen elektrischen Mehrphasenmotors, beispielsweise eines Drei-Phasen- oder Fünf-Phasen-Motors zum drehbaren Antrieb von Rädern in einem Fahrzeug. Die Erfindung kann beispielsweise für eine Antriebssteuerung eines elektrischen Mehrphasenmotors für an einem elektrischen Fahrzeug oder einem Hybridfahrzeug angebrachten Radantrieb verwendet werden, der die Räder mit einer Brennkraftmaschine und einem elektrischen Motor antreibt.
  • Stand der Technik
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP-A-2005-192341
    • Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP-A-2006-14539
  • Beispielsweise führt ein elektrischer Motor für den Radantrieb einen Fahrzeugantrieb (Traktion, Motorbetrieb) und ein Fahrzeugbremsen (Regeneration, Generatorbetrieb) durch. Durch Entwicklung der Vektorsteuerungstechnik ist es möglich geworden, verschiedene Arten von elektrischen Motorsteuerungen genau und reibungslos durchzuführen. Daher wird in letzter Zeit unter Verwendung eines Mehrphasen-Wechselstrommotors wie eines Mehrphasen-Induktionsmotors oder eines Permanentmagneten-Synchronmotors für einen Radantrieb eine Motorsteuerung durch Verwendung der Vektorsteuerungstechnik durchgeführt. Das Patentdokument 1 offenbart ein Ausführungsbeispiel für einen in einem Hybridfahrzeug angebrachten Permanentmagnet-Synchronmotor, und das Patentdokument 2 offenbart eine Ausgestaltung der Vektorsteuerung bei dieser Art des Motors.
  • Beispielsweise ist ein Drei-Phasen-Permanentmagnet-Synchronmotor mit einem Rotor, der mit einem Permanentmagneten ausgerüstet ist, und einem Stator vorgesehen, der mit Statorspulen der U-Phase, V-Phase und der W-Phase versehen ist. Das Patentdokument 2 beschreibt ein Antriebssteuerungsgerät zum Bewirken, dass der Motor ein Antriebsmotordrehmoment, bei dem es sich um ein Drehmoment eines Antriebsmotors handelt, oder ein Generatordrehmoment erzeugt, bei dem es sich um ein Drehmoment eines Generators handelt. Das Steuerungsgerät sendet im Impulsbreitenmodulationssignale (PWM-Impulse) der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase zu einem Umrichter. Dadurch, dass der Umrichter Phasen-Ströme, nämlich U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen- Ströme den jeweiligen Statorspulen zuführt, wird das Antriebsmotordrehmoment oder das Generatordrehmoment erzeugt.
  • Das Antriebssteuerungsgerät führt eine Regelung durch eine Vektorsteuerungsberechnung in einem d-q-Achsenmodell (Modell mit Rotationskoordinaten bzw. Drehkoordinaten), das eine d-Achse in der Richtung eines Magnetenpolpaars des Rotors und eine q-Achse in der Richtung senkrecht zu der d-Achse verwendet. Genauer erfasst das Antriebssteuerungsgerät elektrische Ströme, die den jeweiligen Statorspulen zugeführt werden, nämlich Phasen-Ströme in Festkoordinaten, eine Magnetpolposition des Rotors und eine Gleichspannung (Energieversorgungsspannung) am Eingang des Stromrichters und führt eine Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation, nämlich eine Transformation von Festen zu Rotationskoordinaten (Drehkoordinaten) anhand der erfassten Drei-Phasen-Ströme, nämlich Drei-Phasen-Ströme in Festkoordinaten in einen d-Achsen-Strom und einen q-Achsen-Strom, nämlich Ströme in Rotationskoordinaten auf der Grundlage der Magnetpolposition durch. Demgegenüber liest das Antriebssteuerungsgerät durch Bezugnahme auf eine Drehmoment-/Stromumwandlungstabelle in Rotationskoordinaten einen d-Achsen-Sollstrom und einem q-Achsen-Sollstrom entsprechend einem Solldrehmoment, nämlich Sollströme in Rotationskoordinaten, aus und berechnet eine Abweichung eines auf die d-Achse transformierten Stroms aus dem d-Achsen-Sollstrom und eine Abweichung des auf die q-Achse transformierte Stroms von dem q-Achsen-Sollstrom und berechnet eine d-Achsen-Sollspannung und eine q-Achsen-Sollspannung zur Verringerung jeder Abweichung auf null und führt dann eine Zwei-Phasen-/Drei-Phasen Transformation, nämlich eine Transformation von Rotations- zu Festkoordinaten von diesen in U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Spannungsbefehle um. Das Antriebsteuerungsgerät erzeugt PWM-Impulse auf der Grundlage jedes Spannungsbefehls.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Falls ein elektrischer Drei-Phasen-Motor beispielsweise entsprechend der Vektorsteuerungstheorie geregelt wird, werden Drei-Phasen-Ströme in Festkoordinaten, die durch die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenspulen fließen, mit Stromsensoren erfasst und durch die Drei-Phasen-(Festkoordinaten)/Zwei-Phasen- (Rotationskoordinaten) Transformationen in elektrische Ströme in Rotationskoordinaten, beispielsweise in d- und q-Achsen, das heißt, in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten transformiert. Demgegenüber wird ein gegebenes Solldrehmoment in Sollströme in Rotationskoordinaten umgewandelt, und werden unter Verwendung der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten und der Sollströme in den Rotationskoordinaten Motorantriebsbefehlswerte erzeugt, um zu bewirken, dass die ersteren mit den letzteren übereinstimmen, und werden auf der Grundlage der Befehlswerte Ströme, die in den U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Spulen fließen sollen, oder an die Spulen anzulegende Spannungen, um die Ströme zum Fließen zu bringen, gesteuert. Da in einem elektrischen Drei-Phasen-Motor unter Verwendung im Stern geschalteter Statorspulen die Summe der momentanen Stromwerte jeder Phase einen selben Zeitpunkt null ist, können in diesem Fall durch Weglassen der Erfassung eines Phasen-Stroms und Erfassung von zweien der U-, V- und W-Phasen-Ströme Stromwerte in Rotationskoordinaten der Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation, beispielsweise in d- und q-Achsen unter Verwendung beider erfassten Werte berechnet werden. Jedoch ist es notwendig, Ströme von zumindest zweien der Drei-Phasen in Rotationskoordinaten zu erfassen.
  • Da ein erfasstes Signal eines Stromsensors, der einen Phasen-Strom in Festkoordinaten erfasst, eine analoge Spannung (oder ein analoger Strom) ist, wird dieses einer Digitalumwandlung (A/D-Umwandlung) unter Verwendung einer A/D-Umwandlungseinrichtung, beispielsweise eines A/D-Wandlers (Vorrichtung mit einer einzelnen Funktion), einer CPU, einer MPU oder einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC, application specific IC) unterzogen. Durch gleichzeitiges Abtasten und Halten von erfassten Signalen aller drei Phasen oder zweien von diesen werden unter Verwendung einer Vielzahl von Abtast-Halte-Schaltungen und durch aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung einer Vielzahl gehaltener Signale mittels einer A/D-Umwandlungseinheit digitale Daten iU, iV und iW einer Vielzahl erfasster Signale zu demselben Zeitpunkt wie nachstehend beschrieben erhalten.
  • Gleichung 1
    Figure 00050001
  • Zwischen-Phasendifferenzen in Drei-Phasen-Strömen
  • In diesem Fall können in Rotationskoordinaten transformierte Ausgänge id und iq unter Verwendung der Daten iU, iV und iW (Drei-Phasen-Stromdaten in Festkoordinaten) und entsprechend der nachstehenden herkömmlich bekannten Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation (Transformation Festkoordinaten/Rotationskoordinaten) erhalten werden.
  • Gleichung 2
    Figure 00060001
  • Gleichung 1 gemäß dem Stand der Technik mit Zwei-Phasen-Strömen id und iq.
  • In dem Fall der Erfassung lediglich zwei der Drei-Phasen-Ströme in Rotationskoordinaten, beispielsweise iU und iV, können die in Rotationskoordinaten transformierten Ausgängen id und iq entsprechend der nachstehend herkömmlich bekannten Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation erhalten werden.
  • Gleichung 3
    Figure 00060002
  • Gleichung 2 der Zwei-Phasen-/Ströme id und iq gemäß dem Stand der Technik.
  • Jedoch ist, obwohl lediglich die Bereitstellung einer einzelnen A/D-Umwandlungseinrichtung erforderlich ist, eine Vielzahl von Abtast-Halte-Schaltungen erforderlich, was dementsprechend zu höheren Kosten führt. Falls eine Vielzahl von A/D-Umwandlungseinrichtungen vorgesehen werden, erhöhen sich die Kosten um die erhöhte Anzahl von A/D-Umwandlungseinrichtungen. Durch aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung der erfassten Signale einer Vielzahl von Phasen in Festkoordinaten mit einer einzelnen A/D-Umwandlungseinrichtung zu Zeitintervallen von Δtp können erfasste Daten niedrige Kosten erhalten (beschafft) werden. Jedoch haben in diesem Fall, da die Drei-Phasen-Stromerfassungsdaten iU, iV und iW die als Eingangswerte für die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation verwendet werden, nicht länger Werte zu demselben Zeitpunkt (bei derselben Polposition θ) sind, diese eine Polpositionsdifferenz Δθp entsprechend dem Zeitintervall Δtp voneinander, wie es nachstehend gezeigt ist.
  • Gleichung 4
    Figure 00070001
  • Werte von Drei-Phasen-Strömen, die aufeinanderfolgend mit einem Zeitintervall Δθp ausgelesen werden.
  • Als Ergebnis sind, falls eine herkömmlich Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation, der als Eingangswerte die Drei-Phasen-Ströme iU, iV und iW zu derselben Polposition θ zugeführt werden, beispielsweise die vorstehend beschriebene Gleichung (2) oder (3), verwendet wird, Berechnungsfehler der in Rotationskoordinaten transformierten Ausgänge id und iq im Falle einer großen Polpositionsdifferenz Δp groß, weshalb die Genauigkeit der Motorantriebssteuerung, die die Ausgänge id und iq als Rückkopplungswert (Regelungswerte) verwendet, niedrig.
  • Zusätzlich weisen Stromsensoren Erfassungsverzögerungen auf, und weiterhin werden Stromerfassungsdaten iU, iV und iW gegenüber der Polposition θ durch eine Filterschaltung oder eine Filterverarbeitung vor der digitalen Umwandlung verzögert. Ebenfalls aus diesen Gründen werden die Stromerfassungsdaten iU, iV und iW im Zeitverlauf (Phase) gegenüber der Polposition θ verschoben, was zu einer verringerten Genauigkeit in der Motorsteuerung führt.
  • Der erste Zweck der vorliegenden Erfindung dient zur Verbesserung der Genauigkeit der Regelung eines elektrischen Mehrphasenmotors. Der zweite Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, dies bei niedrigen Kosten zu verwirklichen.
  • Einrichtungen zum Lösen des Problems
    • (1) Ein Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor zur Erfassung von Phasen-Strömen (iU, iV und iW) von drei oder mehr Phasen in Festkoordinaten eines elektrischen Mehrphasenmotors (10) mit Stromsensoren (14 bis 16), die in Erfassungsströme (id und iq) in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) zu transformieren sind, und zur Steuerung der den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors (10) zugeführten Ströme (iU, iV und iW) auf der Grundlage der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten und Sollströme (id und iq*) in Rotationskoordinaten, wobei das Regelungsverfahren aufweist: aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung von Stromerfassungssignalen in ungradzahligen Phasen (iU, iV und iW), die aus den Stromsensoren (14 bis 16) ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten mit einem Zeitintervall von Δtp, und Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung (iV) in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlungen, der Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iU), deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert, der um die Voreilung (Δθp) erhöht wird, Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iW), deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert, der um die Nacheilung (Δθp) reduziert wird (Gleichung 5 und 5), und Verwendung der korrigierten Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (Transformation von Festkoordinaten in Rotationskoordinaten) (Gleichung 5).
    • (2) Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor zur Erfassung von Drei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in Festkoordinaten eines elektrischen Drei-Phasen-Motors (10) mit Stromsensoren (14 bis 16), die in Erfassungsströme (id und iq) in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) umzuwandeln sind, und zur Steuerung der den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors (10) zugeführten Ströme (iU, iV und iW) auf der Grundlage der Erfassungsströme (id und iq) in Rotationskoordinaten und Sollströmen (id* und iq*) in Rotationskoordinaten, wobei das Regelungsverfahren aufweist: aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung der Drei-Phasen-Stromerfassungssignale (iU, iV und iW), die aus den Stromsensoren (14 bis 16) ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten mit einem Zeitintervall von Δtp, und Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung (iV) in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlungen der Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iU), deren Digitalumwandlung gegenüber dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert, der um die Voreilung (Δθt) erhöht wird, Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iW), deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert, der um die Nacheilung (Δθt) verringert ist, und Verwenden der korrigierte Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (Gleichung 5)
    • (3) Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor zur Erfassung von Phasen-Strömen (iU, iV und iW) von zwei oder mehr Phasen in Festkoordinaten eines elektrischen Mehrphasenmotors (10) mit Stromsensoren (14 bis 16), die in Erfassungsströme (id und iq) in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) zu transformieren sind, und zur Steuerung der den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors (10) zugeführten Ströme (iU, iV und iW) auf der Grundlage der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten und Sollströmen (id* und iq*) in Rotationskoordinaten, wobei das Regelungsverfahren aufweist: aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung der Stromerfassungssignale in gradzahligen Phasen (iU, iV und iW), die aus den Stromsensoren (14 bis 16) ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten, mit einem Zeitintervall von Δtp, und Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkt der digitalen Umwandlung unmittelbar vor oder nach dem mittleren Punkt der Sequenz der digitalen Umwandlung durch Vergleich entweder mit der digitale Umwandlung (iu) unmittelbar davor, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar nach dem Mittelpunkt ist, oder mit der digitalen Umwandlung unmittelbar danach, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar vor dem mittleren Punkt ist, der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung voreilt, in einen Wert, der um die Voreilung erhöht wird, Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iV), deren digitale Umwandlung nacheilt, in einen Wert, der um die Nacheilung verringert ist (Gleichung 6 in 9), sowie Verwenden der korrigierten Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (Gleichung 6).
    • (4) Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor zur Erfassung von zwei Phasen-Strömen (iU, iV und iW) in Festkoordinaten eines elektrischen Drei-Phasen-Motors (10) mit Stromsensoren (14 bis 16), die in Erfassungsströme (id und iq) in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) zu transformieren sind, und zur Steuerung der Ströme (iU, iV und iW), die den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors (10) zugeführt werden, auf der Grundlage der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten und Sollströmen (id* und iq*) in Rotationskoordinaten, wobei das Regelungsverfahren aufweist: aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung der Zwei-Phasen-Stromerfassungssignale (iU und iV), die aus den Stromsensoren (14 bis 16) ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten mit einem Zeitintervall von Δtp, und Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung unmittelbar vor oder nach dem mittleren Punkt der Sequenz der digitalen Umwandlung, der Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iV) der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in einen Wert, der um eine Größe entsprechend dem Zeitintervall Δtp verringert ist, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar nach dem mittleren Punkt (iV) ist, Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in einen Wert, der um eine Größe entsprechend dem Zeitintervall Δtp erhöht ist, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar vor dem mittleren Punkt ist (Gleichung 6 und 9), und Verwenden der korrigierten Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (Gleichung 6).
  • Es sei bemerkt, dass die vorstehend angegebenen und nachstehend verwendeten Bezugszeichen in Klammern lediglich zur Erleichterung des Verständnisses dienen, wodurch eine Bezugnahme auf die Zeichnungen und Ausführungsbeispiele ermöglicht wird, die nachstehend ausführlich beschrieben sind.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Das vorstehend beschriebene Verfahren (1) wird bei einem elektrischen Mehrphasenmotor wie einem Drei-Phasen- oder Fünf-Phasen-Motor angewendet, und das vorstehend beschriebene Verfahren (2) wird bei einem elektrischen Drei-Phasen-Motor angewendet. Bei Anwendung bei einem elektrischen Drei-Phasen-Motor wird beispielsweise die Polposition θ für die Drei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW), die für die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation (31) verwendet wird, durch die Größe der Polpositionsänderung Δθp während des Zeitintervalls Δtp korrigiert, wie es durch die nachfolgende Gleichung (5) gezeigt ist. Die Gleichung (5) wird zum Auslesen von Erfassungsströmen der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase in dieser Reihenfolge mit einem Zeitintervall von Δtp durch eine digitale Umwandlung, Korrigieren der U-Phasen-Stromerfassungsdaten iU in den Wert zu dem Lesezeitpunkt der V-Phasendaten iV auf der Grundlage des Lesezeitpunkts der V-Phase und ebenfalls zum Korrigieren der W-Phasen-Stromerfassungsdaten iW in dem Wert zu dem Lesezeitpunkt der V-Phasendaten verwendet. Das heißt, dass die Gleichung (5) zur Korrektur der Stromerfassungsdaten der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase, die zu Zeitpunkten ausgelesen worden sind, die sich um die Größe entsprechend Δtp unterscheiden, in die Werte zu demselben Zeitpunkt verwendet wird, und dann zur Durchführung der Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation verwendet wird, bei der es sich um die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation handelt.
  • Gleichung 5
    Figure 00130001
  • Berechnung von Zwei-Phasen-Strömen id und iq gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung
  • Daher werden entsprechend den vorstehend beschriebenen Verfahren (1) und (2) die in zwei Phasen transformierten Werte (id und iq) erhalten, die ähnlich zu den zu derselben Zeit ausgelesenen Werte sind, erhalten, obwohl es die Differenz Δtp im Lesezeitverlauf (in den Lesezeitpunkten) durch die digitale Umwandlung der Erfassungsströme der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase oder zwei Phasen von diesen gibt. Somit wird die Genauigkeit der Regelung, die die Werte als Rückkupplungswerte (Regelwerte) verwendet, des elektrischen Drei-Phasen-Motors nicht verschlechtert.
  • Da eine einzelne A/D-Umwandlungseinrichtung verwendet werden kann, kann ein Kostenanstieg verhindert werden. Im Falle der Anwendung bei einem elektrischen Fünf-Phasen-Motor werden fünf Phasen-Ströme erfasst und einer Fünf-Phasen-/Zwei-Phasentransformation unterzogen.
  • Das vorstehend beschriebene (3) wird bei einem elektrischen Mehrphasenmotor wie einem Drei-Phasen- oder Fünf-Phasen-Motor verwendet, und das vorstehend beschriebene (4) wird bei einem elektrischen Drei-Phasen-Motor angewendet. Bei Anwendung beispielsweise bei einem elektrischen Drei-Phasen-Motor wird die Polposition θ für Zwei-Phasen-Ströme (iU und iV), die für die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation (31) verwendet werden, durch die Größe der Polpositionsänderung Δθp in dem Zeitintervall Δtp korrigiert, wie es durch die nachfolgende Gleichung (6) gezeigt ist. Die Gleichung (6) wird zum Auslesen von Erfassungsströmen der U-Phase und der V-Phase in dieser Reihenfolge mit einem Zeitintervall von Δtp durch eine digitale Umwandlung, und Korrigieren der V-Phasen-Stromerfassungsdaten iV in den Wert zu dem Lesezeitpunkt der U-Phasendaten iU auf der Grundlage des Lesezeitpunkts (Lesezeitverlaufs) der U-Phase verwendet. Das heißt, dass die Gleichung (6) zur Korrektur der Stromerfassungsdaten der U-Phase und der V-Phase, die zu Zeiten gelesen worden sind, die sich um die Größe entsprechend von Δtp unterscheiden, in die Werte zu demselben Zeitpunk und dann zur Durchführung der Fest-/Rotations-Koordinatentransformation verwendet wird.
  • Gleichung 6
    Figure 00150001
  • Berechnung von Zwei-Phasen-Strömen id und iq entsprechend einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
  • Daher werden gemäß den vorstehend beschriebenen (3) und (4) die in Rotationskoordinaten transformierten Werte (id und iq), die ähnlich zu den zu derselben Zeit ausgelesenen Werte sind, erhalten, selbst obwohl es eine Differenz Δtp in dem Lesezeitverlauf (Lesezeitpunkt) durch die digitale Umwandlung der Erfassungsströme der U-Phase und der V-Phase gibt. Somit wird die Genauigkeit der Regelung, die die Werte als Regelungswerte verwendet, eines elektrischen Drei-Phasen-Motors nicht beeinträchtigt. Da eine einzelne A/D-Umwandlungseinrichtung verwendet wird, kann ein Kostenanstieg verhindert werden. Im Falle der Anwendung bei einem elektrischen Fünf-Phasen-Motor werden vier Phasen-Ströme erfasst und einer Fünf-Phasen-/Zwei-Phasentransformation unterzogen.
    • (5) Das Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor nach einem der vorstehend beschriebenen (1) bis (4), das die Polposition θ für Drei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in Festkoordinaten, die für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) verwendet werden, in eine Richtung korrigiert, die eine Verzögerung, die durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) der Erfassungströme (id und iq) in Rotationskoordinaten aus den Phasen-Strömen (iU, iV und iW) in Festkoordinaten des elektrischen Mehrphasenmotors erhalten wird, um die Größe einer Polpositionsänderung Δθs während einer Verzögerungszeit Δts der Änderung der Phasen-Stromerfassungssignale (iU, iV und iW) der Stromsensoren (14 bis 16) gegenüber der Änderung der Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in den Festkoordinaten des elektrischen Mehrphasenmotors verringert. Durch dieses Verfahren werden, obwohl es eine Erfassungsverzögerung in dem Stromsensor gibt, die entsprechenden Zeitdifferenzen der Stromerfassungsdaten iU, iV und iW gegenüber der Polposition θ korrigiert, somit wird die Genauigkeit der Regelung des elektrischen Mehrphasenmotors verbessert.
    • (6) Das Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor nach einem der vorstehend beschriebenen (1) bis (5), das die Polposition θ für Drei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in den Festkoordinaten, die für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) verwendet werden, in eine Richtung korrigiert, die eine Verzögerung der Erfassungsströme (id und iq), die durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) in Rotationskoordinaten aus den Phasen-Strömen (iU, iV und iW) des elektrischen Mehrphasenmotors erhalten wird, um die Größe der Polpositionsänderung Δθf während einer Verzögerungszeit Δtf durch eine Filterverarbeitung, die den Phasen-Stromerfassungssignalen (iU, iV und iW) vor der digitalen Umwandlung beaufschlagt werden, verringert. Durch dieses Verfahren werden, selbst wenn eine Verzögerung in dem Erfassungsstrom, der einer A/D-Umwandlung unterzogen wird, durch eine Filterverarbeitung erzeugt wird, die entsprechenden Zeitdifferenzen der Stromerfassungsdaten iU, iV und iW gegenüber der Polposition θ korrigiert. Somit kann die Genauigkeit der Regelung des elektrischen Mehrphasenmotors verbessert werden.
    • (7) Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor nach einem der vorstehend beschriebenen (1) bis (6), das die Amplituden (√(2/3) und √2) der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten der Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) entsprechend jeder Größe (Δθp, Δθs und Δθf) der Korrektur der Polposition θ für die Drei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW) korrigiert (Ka und Kb).
    • (8) Regelungsgerät für einen elektrischen Motor mit einer Einrichtung (33 bis 36 und 40 bis 42), die Sollströme (id* und iq*) in Rotationskoordinaten eines elektrischen Mehrphasenmotors (10) erzeugt, Stromsensoren (14 bis 16), die Phasen-Ströme (iU, iV und iW) von drei oder mehr Phasen in Festkoordinaten des elektrischen Mehrphasenmotors (10) erfassen, einer Einrichtung (MPU: 32 bis 34 in 4), die eine digitale Umwandlung von Stromerfassungssignalen in ungeradzahligen Phasen (iU, iV und iW), die aus den Stromsensoren (14 bis 16) ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend mit einem Zeitintervall von Δtp durchführt, einer Einrichtung (17 und 32), die die Polposition θ des elektrischen Mehrphasenmotors (10) erfasst, einer Einrichtung (31), die auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung (iV) in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlung die Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iU), deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert korrigiert, der um einen Wert Δθp entsprechend der Voreilung erhöht ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iW), deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert korrigiert, der durch einen Wert (Δθp) entsprechend der Verzögerung verringert ist, und unter Verwendung der korrigierten Werte die Phasen-Stromdaten (iU, iV und iW) in den Festkoordinaten in Erfassungsströme (id, iq) in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (Transformation von Festkoordinaten in Rotationskoordinaten) transformiert, und einer Einrichtung (37, 38, 50, 20 und 19), die die den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführten Ströme (iU, iV und iW) auf der Grundlage der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten und der Sollströme (id* und iq*) steuert.
    • (9) Regelungsgerät für einen elektrischen Motor mit einer Einrichtung (33 bis 36 und 40 bis 42), die Sollströme (id* und iq*) in Rotationskoordinaten eines elektrischen Drei-Phasen-Motors (10) erzeugt, Stromsensoren (14 bis 16), die Drei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in Festkoordinaten des elektrischen Mehrphasenmotors (10) erfassen, einer Einrichtung (MPU: 32 bis 34 in 4), die eine digitale Umwandlung der Drei-Phasen-Stromerfassungssignalen (iU, iV und iW), die aus den Stromsensoren (14 bis 16) ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend mit einem Zeitintervall von Δtp durchführt, einer Einrichtung (17 und 32), die die Polposition θ des elektrischen Drei-Phasen-Motors (10) erfasst, einer Einrichtung (31), die auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung (iV) in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlung die Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iU), deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert korrigiert, der um einen Wert Δθp entsprechend der Voreilung erhöht ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iW), deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert korrigiert, der durch einen Wert (Δθp) entsprechend der Verzögerung verringert ist, und unter Verwendung der korrigierten Werte die Phasen-Stromdaten (iU, iV und iW) in den Festkoordinaten in Erfassungsströme (id, iq) in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (Transformation von Festkoordinaten in Rotationskoordinaten) transformiert, und einer Einrichtung (37, 38, 50, 20 und 19), die die den jeweiligen Phasen des elektrischen Drei-Phasen-Motors zugeführten Ströme (iU, iV und iW) auf der Grundlage der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten und der Sollströme (id* und iq*) steuert.
    • (10) Regelungsgerät für einen elektrischen Motor mit einer Einrichtung (33 bis 36 und 40 bis 42), die Sollströme (id* und iq*) in Rotationskoordinaten eines elektrischen Mehrphasenmotors (10) erzeugt, Stromsensoren (14 bis 16), die Phasen-Ströme (iU, iV und iW) von drei oder mehr Phasen in Festkoordinaten des elektrischen Mehrphasenmotors (10) erfassen, einer Einrichtung (MPU: 32 bis 34 in 4), die eine digitale Umwandlung von Stromerfassungssignalen in geradzahligen Phasen (iU, iV und iW), die aus den Stromsensoren (14 bis 16) ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend mit einem Zeitintervall von Δtp durchführt, einer Einrichtung (17 und 32), die die Polposition θ des elektrischen Mehrphasenmotors (10) erfasst, einer Einrichtung (31), die auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung unmittelbar vor oder nach dem mittleren Punkt der Sequenz der digitalen Umwandlung durch Vergleich entweder mit der digitalen Umwandlung (iU) unmittelbar vor, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar nach dem mittleren Punkt ist, oder mit der digitalen Umwandlung unmittelbar danach, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar vor dem mittleren Punkt ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung voreilt, in einen Wert korrigiert, der um die Voreilung erhöht ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten (iV), deren digitale Umwandlung nacheilt, in einen Wert korrigiert, der um einen Wert entsprechend der Verzögerung verringert ist (Gleichung 6 und 9), und unter Verwendung der korrigierten Werte die Phasen-Stromdaten (iU und iV) in den Festkoordinaten in Erfassungsströme (id, iq) in Rotationskoordinaten durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation umwandelt, und einer Einrichtung (37, 38, 50, 20 und 19), die die Ströme (iU, iV und iW), die den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführt werden, auf der Grundlage der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten und der Sollströme (id* und iq*) steuert.
    • (11) Regelungsgerät für einen elektrischen Motor mit einer Einrichtung (33 bis 36 und 40 bis 42), die Sollströme (id* und iq*) in Rotationskoordinaten eines elektrischen Drei-Phasen-Motors (10) erzeugt, Stromsensoren (14 bis 16), die Zwei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in Festkoordinaten des elektrischen Drei-Phasen-Motors (10) erfassen, einer Einrichtung (MPU: 32 bis 34 in 4), die eine digitale Umwandlung der Zwei-Phasen-Stromerfassungssignalen (iU, iV und iW), die aus den Stromsensoren (14 bis 16) ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend mit einem Zeitintervall von Δtp durchführt, einer Einrichtung (17 und 32), die die Polposition θ des elektrischen Drei-Phasen-Motors (10) erfasst, einer Einrichtung (31), die auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung unmittelbar vor oder nach dem mittleren Punkt der Sequenz der digitalen Umwandlung die Polposition θ der Phasen-Stromdaten der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in einen Wert korrigiert, der um eine Größe entsprechend dem Zeitintervall Δtp verringert ist, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar nach dem mittleren Punkt (iV) ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in einen Wert korrigiert, der um eine Größe entsprechend dem Zeitintervall Δtp erhöht ist, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar vor dem mittleren Punkt ist (Gleichung 6 und 9), und unter Verwendung der korrigierten Werte die Phasen-Stromdaten (iU und iV) in den Festkoordinaten in Erfassungsströme (id, iq) in Rotationskoordinaten durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation umwandelt, und einer Einrichtung (37, 38, 50, 20 und 19), die die Ströme (iU, iV und iW), die den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführt werden, auf der Grundlage der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten und der Sollströme (id* und iq*) steuert.
    • (12) Das Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der vorstehend beschriebenen (8) bis (11), in der die Einrichtung (33 bis 36 und 40 bis 42), die die Sollströme erzeugt, Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabellen (A und B) aufweist, die jeweils einen Sollstrom enthalten, der ein Solldrehmoment jeweils bei einer Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors mit einem minimalen Leistungsverbrauch erzeugt, und Sollströme (id* und iq*) für das gegebene Solldrehmoment aus den Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabellen (A und B) ausliest. Die Motorströme (id und iq), die dasselbe Drehmoment erzeugen, variieren (beispielsweise in 6 in einer gestrichelten Kurve, das heißt Kurven mit gleichem Drehmoment). Daher ist der Motorantriebswirkungsgrad hoch, falls die Ströme (minimale Stromwerte), die einen minimalen Leistungsverbrauch bereitstellen, aus dieser Vielzahl ausgewählt werden und dem elektrischen Motor zugeführt werden. Die Kurve, die die Punkte (Maximalwirkungsgradpunkte) verbindet, die jeweils einen minimalen Stromwert auf einer Kurve mit gleichem Drehmoment eines Solldrehmoments wiedergeben, ist die "Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve". Falls der Motor unter Verwendung der Stromwerte (id und iq) an der Position (Punkt) eines gegebenen Solldrehmoments (T*) als die Sollströme gespeist wird, ist der Leistungsverwendungswirkungsgrad des Motorantriebs hoch. Da das vorliegende Ausführungsbeispiel die Sollströme (id* und iq*) auf der Grundlage der "Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve" bestimmt, ist der Leistungsverwendungswirkungsgrad des Motorantriebs hoch.
    • (13) Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach dem vorstehend beschriebenen (12), in der die Einrichtung (33 bis 36 und 40 bis 42), die die Sollströme erzeugt, eine Einrichtung (40 bis 42) aufweist, die einen Feldschwächungsstrom (Δid) auf der Grundlage einer dem elektrischen Motor (10) zugeführten Energieversorgungsspannung (Vdc) und Sollspannungen (vd* und vq*) entsprechend den Sollströmen (id* und iq*) herleitet, den Sollstrom (id*) in einen Wert korrigiert, der durch Subtrahieren eines Wertes äquivalent zu dem Feldschwächungsstrom von dem Sollstrom (id*) erhalten wird, der aus den Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabellen (A und B) ausgelesen wird. Mit diesem Gerät wird, da das Magnetfeld eines Permanentmagneten eines Rotors durch den Feldschwächungsstrom (Δid) geschwächt wird, die durch die Rotation des Rotors induzierte Gegenspannung verringert, weshalb die Ausgangsdrehmomentverringerung bei hoher Drehzahl unterdrückt wird, was einen Hochdrehzahlantrieb eines elektrischen Motors ermöglicht.
    • (14) Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der vorstehenden (8) bis (13), in dem die Transformationseinrichtung (31) die Polposition θ für die Drei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in den Festkoordinaten, die für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) verwendet werden, in einer Richtung, die die Verzögerung verringert, die durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten aus den Phasen-Strömen (iU, iV und iW) in den Festkoordinaten erhalten wird, um die Größe einer Polpositionsänderung Δθs während einer Verzögerungszeit Δts der Änderung der Phasen-Stromerfassungssignale (iU, iV und iW) der Stromsensoren (14 bis 16) gegenüber der Änderung der Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in den Festkoordinaten korrigiert.
    • (15) Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der vorstehend beschriebenen (8) bis (14), in dem die Transformationseinrichtung (31) die Polposition θ für die Drei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in den Festkoordinaten, die für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) verwendet werden, in eine Richtung, die die Verzögerung verringert, die durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten aus den Phasen-Strömen (iU, iV und iW) in den Festkoordinaten erhalten wird, um die Größe der Polpositionsänderung Δθf während einer Verzögerungszeit Δtf durch eine den Phasen-Stromerfassungssignalen (iU, iV und iW) vor der digitalen Umwandlung beaufschlagten Filterverarbeitung korrigiert.
    • (16) Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der vorstehend beschriebenen (8) bis (15), in dem die Transformationseinrichtung (31) die Amplituden (√(2/3) und √2) der Erfassungsströme (id und iq) in den Rotationskoordinaten der Fest-/Rotations-Koordinatentransformation (31) entsprechend den Größen (Δθp, Δθs und Δθf) der Korrektur der Polposition θ für die Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in Festkoordinaten korrigiert.
    • (17) Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der vorstehend beschriebenen (8) bis (16), in dem der elektrische Motor ein fahrzeugeigener elektrischer Motor ist, der in einem Fahrzeug angebracht ist und einen Rotationsantrieb von Rädern des Fahrzeugs durchführt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Aufbaus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in groben Zügen.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild einer schematischen funktionellen Konfiguration eines Motorsteuerungsgeräts 30 gemäß 1.
  • 3 zeigt schematisch eine Motorantriebssteuerung mittels eines Mikrocomputers MPU gemäß 3.
  • 4A zeigt ein Flussdiagramm des Inhalts von "Eingang lesen" (2) gemäß 3, und 4B zeigt ein Flussdiagramm des Inhalts von "Stromrückkopplungswerte berechnen" (4) gemäß 3.
  • 5A zeigt eine Tabelle, die das Verhältnis zwischen Differenzen im Zeitverlauf zum Lesen von Strömen für eine aufeinanderfolgende Digitalumwandlung der Drei-Phasen-Ströme (iU, iV und iW) in dieser Reihenfolge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und die Phasenverschiebungsgröße zur Korrektur von Phasendifferenzen zwischen Erfassungsströmen aufgrund der Zeitdifferenz veranschaulicht, und 5B zeigt eine Tabelle, die das Verhältnis zwischen Differenzen im Zeitverlauf zum Lesen von Strömen von Fünf-Phasen-Strömen eines elektrischen Fünf-Phasen-Motors und die Phasenverschiebungsgröße zur Korrektur von Phasendifferenzen zwischen den Erfassungsströmen aufgrund der Zeitverlaufsdifferenz veranschaulicht.
  • 6 zeigt einen Graphen, dessen horizontale Achse d-Achsen-Ströme wiedergibt, und dessen vertikale Achse q-Achsen-Ströme wiedergibt, und schematisch eine Hochwirkungsgrad-Drehmoment kurve eines elektrischen Motors 10 gemäß 1 veranschaulicht.
  • 7 zeigt ein Zeitverlaufsdiagramm, das Drei-Phasen-Stromverläufe zeigt.
  • 8A zeigt ein Flussdiagramm des Inhalts von "Eingang lesen" (2) eines Mikrocomputers MPU gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 8B zeigt ein Flussdiagramm, das den Inhalt von "Stromrückkopplungswerte berechnen" (4) veranschaulicht.
  • 9A zeigt eine Tabelle, die das Verhältnis zwischen Differenzen im Zeitverlauf (Zeitpunkten) zum Lesen von Strömen für eine aufeinanderfolgende Digitalumwandlung von zwei Phasen-Strömen U und V aus Drei-Phasen-Strömen iU, iV und iW gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel und die Phasenverschiebungsgröße zur Korrektur von Phasendifferenzen zwischen den Erfassungsströmen aufgrund der Zeitverlaufsdifferenz veranschaulicht, und 9B zeigt eine Tabelle, die das Verhältnis zwischen Zeitverlaufsdifferenzen zum Lesen von Strömen von Fünf-Phasen-Strömen eines elektrischen Fünf-Phasen-Motors und die Phasenverschiebungsgröße zur Korrektur von Phasendifferenzen zwischen Erfassungsströmen aufgrund der Zeitverlaufsdifferenz veranschaulicht.
  • 10A zeigt ein Flussdiagramm des Inhalts von "Eingang lesen" (2) eines Mikrocomputers MPU gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 10B zeigt ein Flussdiagramm, das den Inhalt von "Stromrückkopplungswerte berechnen" (4) veranschaulicht.
  • 11A zeigt ein Flussdiagramm des Inhalts von "Eingang lesen" (2) eines Mikrocomputers MPU gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 11B zeigt ein Flussdiagramm, das den Inhalt von "Stromrückkopplungswerte berechnen" (4) veranschaulicht.
  • Beste Arten zur Ausführung der Erfindung
  • Andere Zwecke und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich.
  • Erstes Ausführungsbeispiel
  • 1 zeigt den Umriss eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Ein elektrischer Motor 10, der ein gesteuertes Objekt ist, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Permanentmagnet-Synchronmotor, der in einem Fahrzeug zum Antrieb des Fahrzeugs zum Fahren angebracht ist, und weist einen Rotor mit einem eingebauten Permanentmagneten und einen Stator einschließlich dreier Spulen 11 bis 13 der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase auf. Ein Spannungsquellen-Umrichter 19 führt dem elektrischen Motor 10 elektrische Leistung einer fahrzeugeigenen Batterie 18 zu. Mit dem Rotor des elektrischen Motors 10 ist ein Rotor eines Resolvers 17 zur Erfassung der Polposition des Rotors verbunden. Der Resolver 17 erzeugt eine analoge Spannung (Rotationswinkelsignal) SGθ, die den Rotationswinkel von dessen Rotor wiedergibt, und stellt diese einem Motorsteuerungsgerät 30 bereit.
  • Der Spannungsquellen-Umrichter 19, der mit sechs Schalttransistoren Tr1 bis Tr6 versehen ist, wandelt durch Ansteuern zum Einschalten (zum Leiten) der Transistoren Tr1 bis Tr6 mittels parallel durch eine Antriebsschaltung 20 erzeugten Antriebssignalen auf sechs Leitungen die Gleichspannung der Batterie 18 in drei Wechselspannungen auf drei Leitungen, nämlich Drei-Phasenwechselspannungen mit einer Phasendifferenz von 2π/3, um und legt diese an die jeweiligen Drei-Phasen-Statorspulen 11 bis 13 (U-Phase, V-Phase und W-Phase) des elektrischen Motors 10 an. Somit fließen die Ströme iU, iV und iW jeder Phase durch die jeweiligen Statorspulen 11 bis 13 des elektrischen Motors 10 und dreht sich der Rotor des elektrischen Motors 10. Zur Erhöhung der Fähigkeit der Leistungszufuhr zum Ansteuern zum Einschalten (Schalten) der Transistoren Tr1 bis Tr6 durch PWM-Impulse und zur Unterdrückung einer Spannungsspitze weist der Spannungsquellen-Umrichter 19 einen Kondensator 17 mit hoher Kapazität auf, der parallel zu der Batterie 18 geschaltet ist, die die Leistungsquelle (Energiequelle) ist.
  • Die mit den Statorspulen 11 bis 13 des elektrischen Motors 10 verbundenen Leistungsleitungen sind mit Stromsensoren 14 bis 16 ausgerüstet, die Hall-ICs verwenden, wobei die Sensoren jeweils die Phasen-Ströme iU, iV und iW erfassen und ein Stromerfassungssignal (analoge Spannung) erzeugen, das dann dem Motorsteuerungsgerät 30 zugeführt wird. Ein Spannungssensor 21 führt dem Motorsteuerungsgerät 30 ein Spannungserfassungssignal Vdc dar, das die Spannung der fahrzeugeigenen Batterie 18 wiedergibt, bei der es sich um die Motorantriebsleistungsversorgung handelt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Widerstandsspannungsteiler für den Spannungssensor 21 verwendet.
  • Das Motorsteuerungsgerät 30, das gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine elektronische Steuerungseinrichtung ist, die hauptsächlich aus einem Mikrocomputer (der nachstehend auch als "micom" bezeichnet ist) MPU zusammengesetzt ist, weist außer dem Mikrocomputer MPU und derartige Vorrichtungen wie die Antriebsschaltung 20, die Stromsensoren 14 bis 16, den Resolver 17 und den Spannungssensor 21 eine Schnittstelle (Signalverarbeitungsschaltung), die nicht in der Figur gezeigt ist, und ebenfalls, zwischen dem Mikrocomputer MPU und einer Hauptsteuerungseinrichtung des Fahrzeugantriebsteuerungssystems, was in der Figur nicht gezeigt ist, in dem Fahrzeug eine weitere Schnittstelle (Kommunikationsschaltung) auf, die nicht in der Figur gezeigt ist.
  • 2 zeigt eine schematische funktionelle Konfiguration des Motorsteuerungsgeräts 30. Eine Winkel- und Geschwindigkeitsberechnung 32, die in dem Mikrocomputer MPU enthalten ist, berechnet den Rotationswinkel (Polposition) θ und die Rotationsgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit) ω des Rotors des elektrischen Motors 10 auf der Grundlage des Rotationswinkelsignals SGθ, dass durch den in 1 gezeigten Resolver 17 zugeführt wird.
  • Obwohl genau gesagt der Rotationswinkel des Rotors des elektrischen Motors 10 und die Polposition nicht dieselben sind, gibt es eine proportionale Beziehung dazwischen, und der Proportionalkoeffizient ist durch die Anzahl der Pole p des elektrischen Motors 10 bestimmt. Obwohl zusätzlich die Rotationsgeschwindigkeit und die Winkelgeschwindigkeit nicht dieselben sind, gibt es auch zwischen diesen eine proportionale Beziehung, und der Proportionalkoeffizient ist durch die Anzahl Pole p des elektrischen Motors 10 bestimmt. In diesem Dokument stellt der Rotationswinkel θ die Polposition da. Obwohl die Rotationsgeschwindigkeit ω die Winkelgeschwindigkeit wiedergibt, stellt die Rotationsgeschwindigkeit ω, die in U/min ausdrückt ist, die Rotationsgeschwindigkeit (U/min) des Rotors dar.
  • Der Mikrocomputer MPU gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel führt eine Regelung durch eine Vektorsteuerungsberechnung in einem bekannten d-q-Achsen-Modell (Rotationskoordinaten) durch, das eine d-Achse in der Richtung eines Magnetpolpaars des Rotors des elektrischen Motors 10 und eine q-Achse in der Richtung senkrecht zu der d-Achse verwendet. Daher digitalisiert der Mikrocomputer MPU und liest die Signale der Ströme iU, iV und iW ein, die durch die Stromsensoren 14 bis 16 gelesen werden, und transformiert in einer Stromrückkopplung 31 die Drei-Phasen-Ströme iU, iV und iW in Zwei-Phasen-Ströme id und iq auf der d-Achse und der q-Achse jeweils unter Verwendung einer Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation um, die eine bekannte Transformation von Festkoordinaten in Rotationskoordinaten (Fest-/Rotations-Koordinatentransformation) ist.
  • Die (nicht gezeigte) Hauptsteuerungseinrichtung des Fahrzeugantriebssteuerungssystem führt den Mikrocomputer MPU des Motorsteuerungsgeräts 30 ein Motorsolldrehmoment TM* zu. Die Hauptsteuerungseinrichtung berechnet ein erforderliches Fahrzeugdrehmoment TO* auf der Grundlage der Geschwindigkeit und der Drosselklappenöffnung des Fahrzeugs und erzeugt entsprechend dem erforderlichen Fahrzeugdrehmoment TO* das Motorsolldrehmoment TM*, das dann dem Mikrocomputer MPU zugeführt wird. Der Mikrocomputer MPU gibt die Rotationsgeschwindigkeit ω (U/min) des elektrischen Motors 10 zu der Hauptsteuerungseinrichtung aus.
  • Eine Drehmomentbefehlsbegrenzung 33 des Mikrocomputers MPU liest ein Grenzdrehmoment TM*max entsprechend der Gleichspannung Vdc und der Rotationsgeschwindigkeit ω aus einer Grenzdrehmomenttabelle (Nachschlagetabelle) aus, und stellt, falls das von der Hauptsteuerungseinrichtung zugeführte Motorsolldrehmoment TM* TM*max überschreitet, TM*max als ein Solldrehmoment T* ein, oder stellt, falls dieses gleich TM*max oder niedriger ist, das von der Hauptsteuerungseinrichtung zugeführte Motorsolldrehmoment TM* als Solldrehmoment T* ein. Das Motorsolldrehmoment T*, das durch diese Begrenzung erzeugt worden ist, wird einer ersten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabelle A 34 zugeführt.
  • Die Grenzdrehmomenttabelle ist ein Speicherbereich, in dem Werte der Gleichspannung Vdc und der Rotationsgeschwindigkeit ω in den Bereichen der Änderung der Spannung Vdc und der Geschwindigkeit ω jeweils als Adressen verwendet werden, und das maximale Drehmoment, das der elektrische Motor 10 erzeugen kann, ist als Werte eines Grenzdrehmoments TM*max geschrieben, und bedeutet gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Speicherbereich eines (nicht gezeigten) RAM in dem Mikrocomputer MPU. Das Grenzdrehmoment TM*max ist umso größer, je höher die Gleichspannung Vdc ist, und ist umso kleiner, je niedriger die Gleichspannung Vdc ist. Zusätzlich ist es umso größer, je kleiner die Rotationsgeschwindigkeit ω ist, und ist umso kleiner, je höher die Rotationsgeschwindigkeit ω ist.
  • Der Mikrocomputer MPU weist einen nichtflüchtigen Speicher auf, in dem die Daten TM*max der Grenzdrehmomenttabelle geschrieben sind. In dem Prozess, dass eine Betriebsspannung an den Mikrocomputer MPU angelegt wird und der Mikrocomputer MPU sich selbst und das Motorantriebssystem gemäß 1 initialisiert, liest der Mikrocomputer MPU die Daten in dem nichtflüchtigen Speicher und schreibt diese in das RAM. Der Mikrocomputer MPU weist mehr als eine oder ähnliche Nachschlagetabellen auf, was, wie es nachstehend beschrieben ist, ebenfalls einen Speicherbereich in dem RAM bedeutet, in dem Referenzdaten, die in dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, in ähnlicher Weise zu der Grenzdrehmomenttabelle beschrieben werden.
  • In der ersten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabelle A 34, die eine Nachschlagetabelle ist, ist ein jeweiliger d-Achsen-Stromwert id geschrieben, der zu dem Solldrehmoment T* entsprechend gemacht ist, um jedes Solldrehmoment T* zu erzeugen.
  • Nachstehend wird sich auf 6 bezogen, die eine Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve zeigt. Obwohl ein Ausgangsdrehmoment eines elektrischen Motors entsprechend den Werten des d-Achsen-Stroms id und des q-Achsen-Stroms iq bestimmt wird, wie es durch gestrichelte Linien in 6 gezeigt ist, gibt es eine unendliche Zahl von Kombinationen von id und iq, um dasselbe Drehmoment in Bezug auf einen Rotationsgeschwindigkeitswert, das heißt bei der selben Rotationsgeschwindigkeit des Motors, auszugeben. Die gestrichelten Kurven sind Kurven mit konstantem Drehmoment. Eine Kombination von id und iq, die den höchsten Leistungsverwendungswirkungsgrad (den geringsten Leistungs- beziehungsweise Energieverbrauch) bereitstellt, existiert an einem Punkt, der ein Hochwirkungsgraddrehmomentpunkt ist, auf jeder Drehmomentkurve. Die Kurve (eine dicke durchgezogene Kurve in 6), die die Hochwirkungsgraddrehmomentpunkte auf der Vielzahl der Drehmomentkurven verbindet, ist eine Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve, die für jede Rotationsgeschwindigkeit existiert. Durch Speisen des elektrischen Motors 10 entsprechend den Sollströmen des d-Achsen-Stroms id und des q-Achsen-Stroms iq bei dem Punkt eines gegebenen Motorsolldrehmoments T* auf der Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve für die Rotationsgeschwindigkeit des Motors gibt der elektrische Motor 10 das Solldrehmoment T* aus und ist weiterhin der Leistungsverwendungswirkungsgrad der Motorspeisung hoch.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve in zwei Arten unterteilt: die erste Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve A, die die d-Achsen-Werte wiedergibt, und eine zweite Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve B, die die q-Achsen-Werte wiedergibt. Zusätzlich bildet die erste Hochwirkungsgrad- Drehmomentkurve A ein Paar aus einer Kurve, die in dem Traktionsbereich (Motorbetriebsbereich) angewandt wird, und der Kurve, die in dem Regenerationsbereich (Generatorbetriebsbereich) angewandt wird, wobei beide den d-Achsen-Sollstrom in Bezug auf die Rotationsgeschwindigkeit und das Solldrehmoment des Motors wiedergeben.
  • Die erste Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabelle A 34 ist ein Speicherbereich, in dem der d-Achsen-Sollstrom geschrieben ist, der dem Solldrehmoment T* entspricht, um das Solldrehmoment mit dem geringsten Leistungsverbrauch zu erzeugen. Die Tabelle besteht aus einem Paar einer Traktionstabelle A1 für die Traktion (Motorbetrieb) und einer Regenerationstabelle A2 für die Regeneration (Generatorbetrieb). Die Anwendung von Traktion oder Regeneration wird auf der Grundlage der Rotationsgeschwindigkeit ω und des Solldrehmoments T* des elektrischen Motors beurteilt, und entsprechend dem Beurteilungsergebnis wird bestimmt, welche der Traktionstabelle oder der Regenerationstabelle zu verwenden ist:
    der erste Quadrant, in dem die Rotationsgeschwindigkeit ω einen positiven Wert aufweist und das Solldrehmoment T* einen positiven Wert aufweist, ist ein Traktionsbereich,
    der zweite Quadrant, in dem die Rotationsgeschwindigkeit ω einen negativen Wert aufweist und das Solldrehmoment T* einen positiven Wert aufweist, ist ein Regenerationsbereich,
    der dritte Quadrant, in dem die Rotationsgeschwindigkeit ω einen negativen Wert aufweist und das Solldrehmoment T* einen negativen Wert aufweist, ist ein Traktionsbereich, und
    der vierte Quadrant, in dem die Rotationsgeschwindigkeit ω einen positiven Wert aufweist und das Solldrehmoment T* einen negativen Wert aufweist, ist ein Regenerationsbereich.
  • Da jedoch die gegenelektromotorische Kraft, die in den Starterspulen 11 bis 13 erzeugt wird, mit Anstieg der Rotationsgeschwindigkeit ω des elektrischen Motors 10 ansteigt, steigen die Anschlussspannungen der Spulen 11 bis 13. Damit zusammen wird die Beschaffung der Solldrehmomentabgabe unmöglich, da es schwierig wird, die Sollströme aus dem Umrichter 19 den Spulen 11 bis 13 zuzuführen. In diesem Fall kann durch Verringerung des d-Achsen-Stroms id und des q-Achsen-Stroms iq durch jeweils Δid und Δiq zusammen mit der Kurve mit konstantem Drehmoment (beispielsweise die gestrichelte Kurve +T1 in 6) für ein gegebenes Motorsolldrehmoment T* das. Solldrehmoment T* ausgegeben werden, obwohl der Leistungsverwendungswirkungsgrad abfällt. Dies wird als Feldschwächungssteuerung bezeichnet. Der d-Achsen-Feldschwächungsstrom Δid wird durch eine Feldjustierungsberechnung 42 erzeugt und einer d-Achsen-Strombefehlsberechnung 35 und einer q-Achsen-Strombefehlswertberechnung 36 bereitgestellt. Die Berechnung des d-Achsen-Feldschwächungsstroms Δid ist später beschrieben.
  • Dann berechnet der d-Achsen-Strombefehlswert 35 gemäß 2 den d-Achsen-Sollstrom id* durch Subtrahieren des d-Achsen-Feldschwächungsstroms Δid von dem d-Achsen-Strom id, der entsprechend dem aus der Drehmomentbefehlsbegrenzung 33 ausgegebenen Solldrehmoment T* aus der ersten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabelle A 34 ausgelesen wird und stellt den d-Achsen-Sollstrom id* einer Ausgangsberechnung 37 bereit: id* = –id – Δid (20).
  • Die q-Achsen-Strombefehlsberechnung 36 gemäß 2 ist mit einer zweiten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabelle B versehen. Diese Tabelle enthält die Daten der korrigierten zweiten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve B, die aus der zweiten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve B, die die q-Achsen-Werte der Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve (beispielsweise 6) wiedergibt, auf die Kurve korrigiert worden ist, die die q-Achsen-Sollströme wiedergibt, die durch Subtrahieren des q-Achsen-Feldschwächungsstroms Δiq erhalten wird, was das Gegenstück des d-Achsen-Feldschwächungsstroms Δid ist.
  • Die zweite Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabelle B ist ein Speicherbereich, in der der d-Achsen-Sollstrom, nämlich der Sollstromwert der korrigierten zweiten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurve B, geschrieben ist, der dem Solldrehmoment T* und dem d-Achsen-Feldschwächungsstrom Δid entspricht, um das Solldrehmoment mit dem geringsten Leistungsverbrauch zu erzeugen. Diese Tabelle ist aus einem Paar aus einer Traktionstabelle B1 für die Traktion und einer Regenerationstabelle B2 für die Regeneration zusammengesetzt. Ob Traktion oder Regeneration vorliegt, wird auf der Grundlage der Rotaionsgeschwindigkeit ω und des Solldrehmoments T* des elektrischen Motors beurteilt, und entsprechend dem Beurteilungsergebnis wird bestimmt, welche der Traktionstabelle oder der Regenerationstabelle zu verwenden ist.
  • Die q-Achsen-Strombefehlswertberechnung 36 liest den q-Achsen-Sollstrom iq, der dem Solldrehmoment T* und dem d-Achsen-Feldschwächungsstrom Δid entspricht, aus der zweiten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabelle B aus und stellt den Strom der Ausgangsberechnung 37 bereit.
  • Der Ausgangsberechnung 37 gemäß 2 werden die vorstehend beschriebenen d-Achsen- und q-Achsen-Sollströme id* und iq* zugeführt. Die Ausgangsberechnung 37 berechnet eine Stromabweichung δid zwischen dem d-Achsen-Sollstrom id* und dem d-Achsen-Strom id, und eine Stromabweichung δiq zwischen dem q-Achsen-Sollstrom iq* und dem q-Achsen-Strom iq und führt auf der Grundlage jeweils der Stromabweichungen Δid und Δiq eine Proportionalsteuerung und Integralsteuerung (PI-Regelungsberechnung) durch. Das heißt, dass auf der Grundlage der Stromabweichung Δid die Ausgangsberechnung 37 einen Spannungsabfall Vzdp, der den Spannungsbefehlswert für die Proportionalkomponente wiedergibt, und einen Spannungsabfall Vzdi berechnet, die den Spannungsbefehlswert der Integralkomponente wiedergibt, und durch Addieren der Spannungsabfälle Vzdp und Vzdi einen Spannungsabfall Vzd wie folgt berechnet: Vzd = Vzdp + Vzdi (21)
  • Zusätzlich liest die Ausgangsberechnung 37 die Rotationsgeschwindigkeit ω und den q-Achsen-Strom iq aus und berechnet auf der Grundlage der Rotationsgeschwindigkeit ω, des q-Achsen-Stroms iq und einer q-Achsen-Induktivität Lq eine induzierte Spannung ed, die durch den q-Achsen-Strom iq induziert wird, wie folgt: ed = ω·Lq·iq (22)
  • Weiterhin berechnet sie durch Subtrahieren der induzierten Spannung ed von dem Spannungsabfall Vzd einen d-Achsen-Spannungsbefehlswert vd* als eine Ausgangsspannung wie folgt: vd* = Vzd – ed = Vzd – ω·Lq·iq (23)
  • Weiterhin berechnet die Ausgangsberechnung 37, die auf der Grundlage der Stromabweichung δiq einen den Spannungsbefehlswert der Proportionalkomponente wiedergebenden Spannungsabfall Vzqp und einen den Spannungsbefehlswert des Integralterms wiedergebenden Spannungsabfall Vzqi berechnet und dann die Spannungsabfälle Vzqp und Vzqi addiert, einen Spannungsabfall Vzq als: Vzq = Vzqp + Vzqi
  • Weiterhin berechnet die Ausgangsberechnung 37 auf der Grundlage der Rotationsgeschwindigkeit ω, einer gegenelektromotorischen Spannungskonstanten MIf, des d-Achsen-Stroms id und einer Induktivität Ld auf der d-Achse eine induzierte Spannung eq, die durch den d-Achsen-Strom id induziert wird, wie folgt: eq = ω(MIf + Ld·id) (24)
  • Weiterhin berechnet sie einen q-Achsen-Spannungsbefehlswert vq* als eine Ausgangsspannung durch Addieren der induzierten Spannung eq zu dem Spannungsabfall Vzq wie folgt: q* = Vzq + eq = Vzq + ω(MIf + Ld·id) (25)
  • Eine Zwei-Phasen-/Drei-Phasentransformation 39 in einer Ausgangstransformation 38 transformiert die Zwei-Phasen-Sollspannungen vd* und vq*, die von der Ausgangsberechnung 37 ausgegeben werden, in Drei-Phasen-Sollspannungen VU*, VV* und VW* entsprechend der bekannten Zwei-Phasen-/Drei-Phasentransformation und sendet diese zu einem PWM- Impulsgenerator 50. Der PWM-Impulsgenerator 50 wandelt die Drei-Phasen-Sollspannungen VU*, VV* und VW* in PWM-Impulse MU, MV und MW, um die Spannungen mit deren Werten auszugeben, und führt diese der Antriebsschaltung 20 gemäß 1 zu die Antriebsschaltung 20, die auf sechs Leitungen Antriebssignale parallel auf der Grundlage der PWM-Impule MU, MV und MW erzeugt, schaltet jeden der Transistoren Tr1 bis Tr6 des Spannungsquellen-Umrichters 19 unter Verwendung des Antriebssignals in jeder Leitung ein und aus. Dadurch werden VU*, VV* und VW* an die jeweiligen Statorspulen 11 bis 13 des elektrischen Motors 10 angelegt, wobei die Phasen-Ströme iU, iV und iW fließen.
  • Gemäß 2 berechnet die Ausgangstransformation 38 durch deren internen Funktionsblock 40 einen Spannungssättigungsindikator m, der ein Parameter für die Feldschwächungssteuerung ist. Das heißt, dass die Ausgangstransformation 38 auf der Grundlage des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts vq* den Spannungssättigungsbeurteilungsindikator m als einen Wert, der einen Grad der Spannungssättigung angibt, wie folgt berechnet: m = √(vd*2 + vq*2)/Vdc (26)und sendet diesen zu einem Subtrahierer 58. Unter der Annahme, dass ein Schwellwert, der die maximale Ausgangsspannung des Umrichters 19 als ein Vergleichswert Vmax, der gegeben ist durch Vmax = k·Vdc (27)subtrahiert der Subtrahierer 58 die Konstante kv (0,78 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel) von dem Spannungssättigungsbeurteilungsindikator m, um eine berechnete Spannung einer Spannungssättigung ΔV zu berechnen als ΔV = m – kv (28)und sendet diese zu der Feldjustierungsberechnung F.
  • Die Feldjustierungsberechnung 42 integriert ΔV, und falls der integrierte Wert ΣΔV einen positiven Wert annimmt, berechnet den d-Achsen-Feldschwächungsstrom Δid zur Durchführung der Feldschwächungssteuerung, indem der integrierte Wert ΣΔV mit einer Proportionalitätskonstanten multipliziert wird, und stellt diese als einen positiven Wert ein, falls der berechnete Wert der Spannungssättigung ΔV oder des integrierten Werts ΣΔV Null oder einen negativen Wert annimmt, macht die Feldjustierungsberechnung 42 den Justierungswert Δid und den integrierten Wert ΣΔV zu Null. Der Justierungswert Δid wird der d-Achsen-Strombefehlsberechnung 35 und der q-Achsen-Strombefehlsberechnung 36 zugeführt.
  • Der Mikrocomputer MPU gemäß 2 ist zusammen mit einer CPU mit einem RAM, einem ROM und einem Flash-Speicher versehen, die zur Aufzeichnung von Daten in verschiedenen Programmen verwendet werden. Der Mikrocomputer MPU schreibt ein Programm, Referenzdaten und Nachschlagetabellen, die in dem ROM oder dem Flash-Speicher enthalten sind, in das RAM und führt auf der Grundlage des Programms die Eingabeverarbeitung, Berechnung und Ausgabeverarbeitung durch, die in dem Block gezeigt sind, die in 2 durch mit zwei Punkten unterbrochene gestrichelte Linien umgeben ist.
  • 3 zeigt den Umriss einer Motorantriebssteuerung MDC, die (die CPU von) der Mikrocomputer MPU auf der Grundlage des Programms durchführt. Wenn eine Betriebsspannung angelegt wird, initialisiert sich der Mikrocomputer MPU selbst und das in 1 gezeigte Motorantriebssystem und stellt sich selbst in einen statischen Wartezustand (Standby-Zustand) ein. Dann wartet der Mikrocomputer MPU auf einen Antriebsstartbefehl aus der (nicht gezeigten) Hauptsteuerungseinrichtung des Fahrzeugantriebssteuerungssystems. Wenn der Motorantriebsstartbefehl zugeführt wird, stellt der Mikrocomputer MPU durch die "Startverarbeitung" (Schritt 1) das Motorantriebssystem in einen Zustand ein, in dem die Motorantriebssteuerung MDC ausgeführt werden kann, und liest Eingangssignale oder Daten in "Eingang lesen" (Schritt 2).
  • Es sei bemerkt, dass nachstehend das Wort "Schritt" entfällt und lediglich eine Zahl in Klammern angegeben ist.
  • 4A zeigt den Inhalt von "Eingang lesen" (2). In "Eingang lesen" (2) liest der Mikrocomputer MPU das Motorsolldrehmoment TM* ein (31), das die Hauptsteuerungseinrichtung bereitstellt, und liest die Stromerfassungssignale iU, iV und iW in dieser Reihenfolge zu Zeitintervallen von Δtp durch jeweilige Digitalumwandlungen (32, 33 und 34) ein und liest zusätzlich das Rotationswinkelsignal SGθ und das Energieversorgungsspannungssignal Vdc durch jeweilige digitale Umwandlungen (35 und 36) ein. Durch Einlesen der Stromerfassungssignale iU, iV und iW in dieser Reihenfolge zu Zeitintervallen von Δtp durch jeweilige digitale Umwandlungen werden die Zeiten (Zeitpunkte) der digitalen Umwandlungen, die die Stromerfassungssignale iU, iV und iW für jede Phase einlesen, wie in 7 gezeigt, t1, t2 und t3 mit einer Zeitdifferenz von t3 – t2 = t2 – t1 = Δtp. Unter Verwendung der Rotationsgeschwindigkeit ω zu dieser Zeit ist eine Polpositionsdifferenz Δθp für die Zeitdifferenz gegeben als: Δθp = ω·Δtp (29)
  • Nachstehend wird sich erneut auf 3 bezogen. Nach Beenden von "Eingang lesen" (2) berechnet der Mikrocomputer MPU den Rotationswinkel θ und die Rotationsgeschwindigkeit ω auf der Grundlage des Rotationswinkelsignals SGθ (Rotationswinkeldaten SGθ), die gelesen worden sind (3). Diese Funktion ist in 2 als eine Winkel- und Geschwindigkeitsberechnung 32 gezeigt. Danach transformiert der Mikrocomputer MPU die Drei-Phasen-Stromerfassungssignale iU, iV und iW, die gelesen worden sind, in den d-Achsen-Zwei-Phasen-Strom id und den q-Achsen- Zwei-Phasen-Strom durch die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation (4). Diese Funktion ist in 2 als die Stromrückkopplung 31 gezeigt.
  • 4B zeigt den Inhalt von "Stromrückkopplungswerte berechnen" (4). Dabei berechnet der Mikrocomputer MPU unter Verwendung des Intervalls Δtp beim Lesen der Stromerfassungssignale iU, iV und iW durch die digitale Umwandlung und der Rotationsgeschwindigkeit ω, die in Schritt 3 berechnet worden ist, die Größe der Polpositionsänderung Δθp = ω·Δtp entsprechend dem Intervall Δtp (37). Dann berechnet der Mikrocomputer MPU die Zwei-Phasen-Ströme, das heißt den d-Achsen-Strom id und den q-Achsen-Strom iq, durch die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation, die in die Gleichung (5) der Stromerfassungsdaten iU, iV und iW jeder Phase eingesetzt wird, die in Schritt 3 berechnete Polposition θ und die Größe der Polpositionsänderung Δθp (38).
  • Zur Erhöhung der Genauigkeit der Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation wird die Amplitude Ka der Ströme id und iq, die in der Gleichung (5) berechnet werden, in den Rotationskoordinaten zu einem Wert entsprechend der Größe der Polpositionsänderung Δθp gemacht, wie es in der Gleichung (5) gezeigt ist, was gegeben ist durch: Ka = (√6)/(1 + 2cos2Δθp) (12)
  • Der Grund dafür ist wie nachstehend beschrieben. Wenn die Ströme id und iq in den Rotationskoordinaten (√2/3) und Null sind, sind, wie die Gleichung (7) zeigt, in dem Fall, dass die Größe der Polpositionsänderung Δθp Null ist, die Drei-Phasen-Ströme iU, iV und iW in den Festkoordinaten durch die Gleichung (8) wiedergegeben.
  • Figure 00420001
  • Falls die vorstehend beschriebene Polpositionsänderung Δθp nicht Null ist, sind die Drei-Phasen-Ströme iU, iV und iW durch die Gleichung (9) wiedergegeben.
  • Figure 00430001
  • Die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformationsgleichung in diesem Fall ist durch die Gleichung (10) gegeben, wobei Ka die Amplitude der Ströme id und iq in den Rotationskoordinaten angibt.
  • Figure 00430002
  • Durch Befolgen dieser Gleichung (10) und Gleichsetzen der berechneten Werten zu den Werten aus der Gleichung (7), wie in dem Fall, dass die Größe der Polpositionsänderung Δθp Null ist, wird die Gleichung (11) erhalten. Eine Berechnung der Amplitude Ka anhand der Gleichung (11) führt zu der Gleichung (12).
  • Figure 00440001
  • Das heißt, dass die Amplitude Ka derart gemacht werden muss, dass sie (√6)/(1 + 2cos2Δθp) wird. Dadurch können die Stromwerte id und iq in den Rotationskoordinaten exakt erhalten werden, falls die Größe der Polpositionsänderung Δθp nicht Null ist.
  • Nachstehend wird sich wieder auf 3 bezogen. Nach der Berechnung des d-Achsen-Stroms id und des q-Achsen-Stroms iq berechnet der Mikrocomputer MPU unter Bezugnahme auf den integrierten Wert ΣΔV den Justierungswert Δid zur Durchführung der Feldschwächungssteuerung durch Multiplizieren des integrierten Werts ΣΔV mit einer Proportionalitätskonstanten (5). Diese Funktion ist in 2 als die Feldjustierungsberechnung 42 gezeigt. Danach liest der Mikrocomputer MPU aus der Grenzdrehmomenttabelle das Grenzdrehmoment TM*max aus, der dem eingelesenen Solldrehmoment TM*, der eingelesenen Gleichspannung Vdc und der berechneten Rotationsgeschwindigkeit ω entspricht, und stellt, falls das eingelesene Motorsolldrehmoment TM* TM*max überschreitet, TM*max als ein Solldrehmoment T* ein, oder stellt, falls es TM*max oder niedriger ist, das eingelesene Motorsolldrehmoment TM* als einen Solldrehmoment T* ein (6). Diese Funktion ist in 2 als die Drehmomentbefehlsbegrenzung 33 gezeigt.
  • In dem darauffolgenden "Berechnen von Stromsollwerten" (7) liest der Mikrocomputer MPU den d-Achsen-Stromwert id, der dem vorstehend beschriebenen Solldrehmoment T* entsprechend gemacht ist, aus der ersten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabelle A. Dann berechnet der Mikrocomputer MPU unter Verwendung des in "Wert für Feldschwächung berechnen" (5) berechneten Δid und des ausgelesenen d-Achsen-Stromwerts id den d-Achsen-Sollstrom id* als: id* = – id – Δid (20)
  • Nachstehend liest der Mikrocomputer MPU den q-Achsen-Stromwert iq, der dem vorstehend beschriebenen Solldrehmoment T* und dem d-Achsen-Feldschwächungsstrom Δid entsprechend gemacht worden ist, aus der zweiten Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabelle B. Dann geht der Prozess zu dem nächsten "Ausgang berechnen" (8) gemäß 3 über. Die Verarbeitungsfunktion des vorstehend beschriebenen "Stromsollwerte berechnen" (7) ist in 2 als die d-Achsen-Strombefehlswertberechnung 35 und die q-Achsen-Strombefehlswertberechnung 36 gezeigt.
  • Nachstehend wird sich wieder auf 3 bezogen. Nach dem "Stromsollwerte berechnen" (7) wandelt der Mikrocomputer MPU die Abweichungen δid und δiq der Rückkopplungsströme id und iq, die in Schritt 4 berechnet worden sind, gegenüber den d-Achsen- und q-Achsen-Sollströmen id* und iq* in die d-Achsen- und q-Achsen-Sollspannungen Vd* und Vq* um (8). Danach transformiert der Mikrocomputer MPU die d-Achsen- und q-Achsen-Sollspannungen Vd* und Vq* in die Drei-Phasenspannungen VU*, VV* und VW* um und aktualisiert mit diesen den Ausgang zu dem PWM-Impulsgenerator 50. Nach Aktualisierung des Ausgangs berechnet der Mikrocomputer MPU den Spannungssättigungsindikator m, der für die Feldschwächungssteuerung verwendet wird, auf der Grundlage der auf diese Weise erhaltenen d-Achsen- und q-Achsen-Sollströme id* und iq* und der Energieversorgungsspannung Vdc und berechnet dann durch Berechnung des Werts der Spannungssättigung ΔV und Integrieren von ΔV in den integrierten Wert ΣΔV den d-Achsen-Feldschwächungsstrom Δid für die nächste Feldschwächungssteuerung auf der Grundlage des erhaltenen integrierten Werts ΣΔV. Der berechnete d-Achsen-Feldschwächungsstrom Δid wird für das nächste "Stromsollwerte berechnen" (7) verwendet. Diese Verarbeitungsfunktionen von "Ausgang berechnen" (8) und "Ausgang transformieren und aktualisieren" (9) sind in 2 als die Ausgangsberechnung 37, die Ausgangstransformation 38, einen Subtrahierer 41 und die Feldjustierungsberechnung 42 gezeigt.
  • Gemäß 3 wartet der Mikrocomputer MPU nach der Aktualisierung des Ausgangs zu dem PWM-Impulsgenerator 50 mit den auf diese Weise berechneten Drei-Phasenspannungen VU*, VV* und VW* auf den nächsten iterativen Verarbeitungszeitverlauf (Verarbeitungszeitpunkt) (10). Dann geht der Prozess zu "Eingang lesen" (2) erneut voran. Der Mikrocomputer MPU führt das vorstehend beschriebene "Eingang lesen" (2) und die weitere Verarbeitung durch. Bei Empfang eines Stoppbefehls aus der Systemsteuerungseinrichtung während des Wartens auf den nächsten Zeitpunkt der iterativen Verarbeitung stoppt der Mikrocomputer MPU dessen Ausgang zum Speisen der Motorrotation (12).
  • Das vorstehend beschriebene erste Ausführungsbeispiel führt eine digitale Umwandlung von den Drei-Phasen-Strömen (ungeradzahligen Phasen-Strömen) in die Festkoordinaten des elektrischen Drei-Phasen-Motors, der ein elektrischer Mehrphasenmotor ist, in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend mit Intervallen von Δtp durch und transformiert diese in Erfassungsströme id und iq in Rotationskoordinaten durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation, die durch die Gleichung (5) wiedergegeben ist. Diese aufeinanderfolgende (sequentielle) digitale Umwandlung wird in der Reihenfolge der U-, V- und W-Phase durchgeführt. Wie es in 5A gezeigt ist, wird auf der Grundlage des Referenzzeitpunkts (erforderliche Größe der Phasenverschiebung ist 0) der V-Phasen-Digitalumwandlung, die in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlung auftritt, die Polposition θ der U-Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung gegenüber dem Referenzzeitpunkt vorauseilt, in den Wert von 0 + Δθp korrigiert, der entsprechend der Voreilung um Δθp erhöht ist, die Polposition θ der W-Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, wird in den Wert von θ – Δθp korrigiert, der durch den Wert entsprechend der Nacheilung (Verzögerung) verringert wird, und dann wird eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation durchgeführt.
  • Im Falle des elektrischen Fünf-Phasen-Motors, der ein anderer elektrischer Mehrphasenmotor ist, wird gemäß dem Ausführungsbeispiel eine digitale Umwandlung von Fünf-Phasen-Strömen (Ströme mit ungeradzahligen Phasen) in den Festkoordinaten des elektrischen Motors in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend zu Intervallen von Δθp durchgeführt und werden diese in Erfassungsströme id und iq in den Rotationskoordinaten durch eine Fünf-Phasen-/Zwei-Phasentransformation umgewandelt, die die Transformation von Festkoordinaten in Rotationskoordinaten (Fest-/Rotations-Koordinatentransformation) im Falle eines Fünf-Phasen-Motors ist. Diese aufeinanderfolgende digitale Umwandlung wird in der Reihenfolge der fünf Phasen durchgeführt. Wie es in 5B gezeigt ist, wird auf der Grundlage des Referenzzeitpunkts (erforderliche Größe der Phasenverschiebung ist Null) der v-Phasendigitalumwandlung, die in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlung auftritt, die Polposition θ der t-Phase-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in dem Wert von θ + 2Δθp korrigiert, der entsprechend der Voreilung um 2Δθp erhöht ist; die Polposition θ der nächsten u-Phasen-Stromdaten wird in den Wert von θ + Δθp korrigiert, der um Δθp entsprechend der Voreilung erhöht ist; die Größe der Phasenverschiebung für die nächsten v-Phasen-Stromdaten wird zu Null gemacht, da dies die Referenzphase ist; die Polposition θ der nächsten w-Phasen-Stromdaten wird auf den Wert θ – Δθp korrigiert, der um den Wert Δθp entsprechend der Verzögerung verringert ist; die Polposition θ der nächsten x-Phasen-Stromdaten wird auf den Wert θ – 2Δθp korrigiert, der um den Wert 2Δθp entsprechend der Verzögerung verringert ist; dann wird eine Fünf-Phasen-/Zwei-Phasentransformation, das heißt, eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation durchgeführt.
  • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden lediglich zwei Phasen-Ströme (U-Phasen- und V-Phasen-Ströme) erfasst, wobei der Sensor 16 ausgelassen wird, der einer der Drei-Phasen-Stromerfassungssensoren 14 bis 16 des elektrischen Drei-Phasen-Motors 10 ist, und werden die d-Achsen- und q-Achsen-Rückkopplungsströme id und iq durch die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation, nämlich die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation durch die vorstehend beschriebene Gleichung (6) berechnet. Das heißt, dass bei dem "Eingang lesen" (2), wie es in 8A gezeigt ist, der Mikrocomputer MPU gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel das Stromerfassungssignal des Stromsensors 14 durch eine A/D-Umwandlung in "U-Phasen-Strom iU lesen" (32) einliest, und dann nach Δtp das Stromerfassungssignal des Stromsensors 15 durch eine A/D-Umwandlung in "V-Phasen-Strom iV lesen" (33) einliest, jedoch nicht einen W-Phasen-Strom einliest. Dementsprechend berechnet der Mikrocomputer MPU in "Stromrückkopplungswerte berechnen" (4), wie es in 8B gezeigt ist, die d-Achsen- und q-Achsen-Rückkopplungsströme id und iq durch die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation durch die vorstehend beschriebene Gleichung (6) unter Verwendung von zwei der Drei-Phasen-Erfassungsströme (38a). Zur Erhöhung der Genauigkeit der Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation wird die Amplitude Kb der Ströme id und iq, die in der Gleichung (6) berechnet werden, in den Rotationskoordinaten durch die Gleichung (17) wiedergegeben als Kb = (√6)/[2sin(2π/3 – Δθp)] (17)
  • Der Grund dafür ist nachstehend beschrieben. Wenn die Ströme id und iq in den Rotationskoordinaten (√2/3) und 0 sind, sind, wie es die Gleichung (7) zeigt, in dem Fall, dass die Größe der Polpositionsänderung Δθp Null ist, die Zwei-Phasen-Ströme iU und iV der Drei-Phasen-Ströme iU, iV und iW in den Festkoordinaten durch die Gleichung (13) wiedergegeben.
  • Figure 00490001
  • Falls die vorstehend beschriebene Größe der Polpositionsänderung Δθp nicht Null ist, sind die Zwei-Phasen-Ströme iU und iV der Drei-Phasen-Ströme iU, iV und iW durch die Gleichung (14) wiedergegeben.
  • Figure 00500001
  • Die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformationsgleichung in diesem Fall ist durch die Gleichung (15) gegeben, wobei Kb die Amplitude der Ströme id und iq in den Rotationskoordinaten angibt.
  • Figure 00500002
  • Durch Befolgen dieser Gleichung (15) und Gleichsetzen der berechneten Werte auf die Werte aus der Gleichung (7) wie in dem Fall, dass die Größe der Polpositionsänderung Δθp gleich Null ist, wird die Gleichung (16) erhalten. Die Berechnung der Amplitude Ka anhand der Gleichung (16) führt zu der Gleichung (17).
  • Figure 00510001
  • Das heißt, dass die Amplitude Kb = (√6)/[2sin(2π/3 – Δθp)] gemacht werden muss. Dadurch können die Stromwerte id und iq in den Rotationskoordinaten exakt erhalten werden, selbst falls die Größe der Polpositionsänderung Δθp nicht Null ist.
  • Das zweite Ausführungsbeispiel führt eine digitale Umwandlung von den Zwei-Phasen-Stromerfassungssignalen iu und iv, die die Stromsensoren ausgeben, in die Phasen-Stromdaten zu Zeitintervallen von Δtp durch, und korrigiert, wie es in 9A gezeigt ist, auf der Grundlage des Referenzzeitpunkts der v-Phasen-Digitalumwandlung, die unmittelbar nach dem mittleren Punkt (Mittelpunkt) der Sequenz der Digitalumwandlung auftritt, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten iv der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in den Wert um, der durch das Zeitintervall Δtp verringert ist, und führt dann unter Verwendung des korrigierten Werts die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation durch die Gleichung (6) durch. Auf der Grundlage des Referenzzeitpunkts der u-Phasen-Digitalumwandlung, die unmittelbar vor dem mittleren Punkt der Sequenz der digitalen Umwandlung auftritt, kann die Polposition θ der Phasen-Stromdaten iu der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in den Wert korrigiert werden, der um das Zeitintervall Δtp erhöht ist, und die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation kann unter Verwendung des korrigierten Werts durchgeführt werden.
  • In dem Falle eines elektrischen Fünf-Phasen-Motors, der ein anderer elektrischer Mehrphasenmotor ist, führt das Ausführungsbeispiel eine digitale Umwandlung aus den Vierphasenstromerfassungssignalen, die die Stromsensoren ausgeben, in die Phasen-Stromdaten sequentiell zu Intervallen von Δtp durch. Wie es in 9B gezeigt ist, wird auf der Grundlage des Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung (iv), der unmittelbar nach dem mittleren Punkt dieser Sequenz der digitalen Umwandlung auftritt, im Vergleich mit der digitalen Umwandlung (iu) unmittelbar vor dem mittleren Punkt, die Polposition θ der t-Phasen-Stromdaten it, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in den Wert korrigiert, der um den Wert Δθp entsprechend der Voreilung erhöht ist, und wird die Polposition θ der v-Phasen- und der w-Phasen-Stromdaten iv und iw, deren digitale Umwandlung hinter dem Referenzzeitpunkt nach einem, in die Werte korrigiert, die um die Werte Δθp und 2Δθp entsprechend den Verzögerungen verringert sind, und werden dann unter Verwendung der korrigierten Werte eine Fünf-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation, das heißt eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation durchgeführt.
  • Falls der Referenzzeitpunkt sich bei der digitalen Umwandlung (iu) befindet, die unmittelbar vor dem mittleren Punkt auftritt, korrigiert das Ausführungsbeispiel im Vergleich mit der digitalen Umwandlung (iv) unmittelbar danach, die Polposition θ der t-Phasen- und u-Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in Werte, die durch die Werte 2Δθp und Δθp entsprechend den Voreilungen erhöht sind, und korrigiert die Polposition θ der w-Phasen-Stromdaten iw, deren digitale Umwandlung gegenüber dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in den Wert, der durch den Wert Δθp entsprechend der Verzögerung verringert ist, und führt dann unter Verwendung des korrigierten Werts die Fünf-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation, das heißt, die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation durch.
  • Andere Hardware und Funktionen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie diejenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
  • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Die Hardware gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dieselbe wie diejenige gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, gemäß dem die Stromsensoren 14 bis 16 die U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasen-Ströme iU, iV und iW des elektrischen Motors 10 erfassen. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel werden die Stromerfassungsdaten iU, iV und iW in Zwei-Phasen-Ströme id und iq unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformationsgleichung (18) transformiert, in der die Polposition θ der Stromerfassungsdaten iU, iV und iW durch die Größe der Polpositionsänderung Δθd = ω·Δtd = ω·Δts + ω·Δtf, die der Verzögerung der Stromerfassungssignale, das heißt, der Verzögerung der A/D-Wandlung in die tatsächlichen Phasen-Ströme, Δtd = Δts + Δtf aufgrund der Erfassungsverzögerung Δts der Stromsensoren 14 bis 16 und der Verzögerungszeit (Zeitkonstante) Δtf einer Filterschaltung (CR-Filter) vor der digitalen Umwandlung der Stromerfassungssignale korrigiert.
  • Figure 00540001
  • Berechnung der Zwei-Phasen-Ströme id und iq gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
  • In derselben Weise wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel liest der Mikrocomputer MPU gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel in dem "Eingang lesen" (2), wie es in 10A gezeigt ist, das Stromerfassungssignal des Stromsensors 14 durch eine A/D-Umwandlung in dem "U-Phasen-Strom iU lesen" (32) ein, liest dann nach Δtp das Stromerfassungssignal des Stromsensors 15 durch die A/D-Wandlung in "V-Phasen-Strom iV lesen" (33) ein, und liest dann nach Δtp das Stromerfassungssignal des Stromsensors 16 durch die A/D-Umwandlung in "W-Phasen-Strom iW lesen" (34) ein. In dem "Stromrückkopplungswerte berechnen" (4) werden die Zwischenphasen-Zeitverlaufsdifferenz (Zeitdifferenz) Δtp der A/D-Umwandlung der Stromerfassungssignale und die Verzögerung Δtd = Δts + Δtf der Stromerfassungssignale, die für alle Phasen gemeinsam ist, in die Größen der Polpositionsänderung Δtp und Δtd entsprechend ihren Zeiten umgewandelt, wie es in 10B (37a) gezeigt ist. Dann werden durch die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation, die die vorstehend beschriebene Gleichung (18) verwendet, die Stromerfassungsdaten iU, iV und iW in Zwei-Phasen-Ströme id und iq umgewandelt (38b). Andere Funktionen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
  • Viertes Ausführungsbeispiel
  • Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfasst lediglich zwei Phasen-Ströme (U-Phasen- und V-Phasen-Ströme), wobei der Sensor 16 entfällt, der einer der Drei-Phasen-Stromerfassungssensoren 14 bis 16 des elektrischen Motors 10 ist, und transformiert die Stromerfassungsdaten iU, iV und iW in die Zwei-Phasen-Ströme id und iq unter Verwendung der nachstehend beschriebenen Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformationsgleichung (19), in der die Polposition θ durch die Größe entsprechend der Erfassungsverzögerung Δts der Stromsensoren 14 und 15 und der Verzögerungszeit Δtf einer Filterschaltung korrigiert wird.
  • Berechnung der Zwei-Phasen-Ströme id und iq gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Figure 00550001
  • Daher liest in "Eingang lesen" (2) der Mikrocomputer MPU gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, wie es in 11A gezeigt ist, das Stromerfassungssignal des Stromsensors 14 durch eine A/D-Umwandlung in "U-Phasen-Strom iU lesen" ein (32), und liest nach Δtp das Stromerfassungssignal des Stromsensors 15 durch eine A/D-Umwandlung in "V-Phasen-Strom iV lesen" (33) ein, liest jedoch den W-Phasen-Strom nicht ein. In "Stromrückkopplungswerte berechnen" (4) werden die Zwischenphasenzeitdifferenz Δtp der A/D-Umwandlung der Stromerfassungssignale und die Verzögerung Δtd = Δts + Δtf der Stromerfassungssignale, die für alle Phasen gemeinsam ist, in die Größen der Polpositionsänderung Δθp und Δθd entsprechend ihren Zeiten umgewandelt, wie es in 11B gezeigt ist (37a). Dann werden die d-Achsen- und q-Achsen-Rückkopplungsströme id und iq unter Verwendung von zwei der Drei-Phasen-Erfassungsströme durch die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Transformation der vorstehend beschriebenen Gleichung (21) berechnet (38c). Andere Hardware und Funktionen gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie diejenigen gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel.
  • Zusammenfassung
  • Ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist auf: aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung von Erfassungssignalen in ungeradzahligen Phasen, die aus einem in einem elektrischen Mehrphasenmotor enthaltenen Stromerfassungssensor ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten mit einem Zeitintervall von Δtp; Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlungen, der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert, der um die Voreilung erhöht wird; und Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert, der um die Nacheilung reduziert wird, zum Verwenden der korrigierten Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel weist das Verfahren auf: Durchführen einer aufeinanderfolgenden digitalen Umwandlung von Stromerfassungssignalen in gradzahligen Phasen, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden; und Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkt der digitalen Umwandlung unmittelbar nach dem mittleren Punkt der Sequenz der Umwandlung, der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung der digitalen Umwandlung unmittelbar davor voreilt, in einen Wert, der um die Voreilung erhöht wird, und Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung nacheilt, in einen Wert, der um die Nacheilung verringert ist, zum Verwenden der korrigierten Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation.
    • 10
    Elektrischer Motor
    11 bis 13
    Drei-Phasen-Statorspulen
    14 bis 16
    Stromsensoren
    17
    Resolver
    18
    Fahrzeugeigene Batterie
    21
    Spannungssensor
    42
    Feldjustierungsberechnung
    id
    d-Achsen-Strom
    iq
    q-Achsen-Strom
    T
    Drehmoment
    ω
    Rotationsgeschwindigkeit
    θ
    Rotationswinkel
    Vdc
    Batteriespannung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (17)

  1. Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor zur Erfassung von Phasen-Strömen von drei oder mehr Phasen in Festkoordinaten eines elektrischen Mehrphasenmotors mit Stromsensoren, die in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation zu transformieren sind, und zur Steuerung der den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführten Ströme auf der Grundlage der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten und Sollströmen in Rotationskoordinaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsverfahren aufweist: aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung von Stromerfassungssignalen in ungradzahligen Phasen, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten mit einem Zeitintervall von Δtp, und Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlungen, der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert, der um die Voreilung erhöht wird, Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert, der um die Nacheilung reduziert wird, und Verwenden der korrigierten Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation.
  2. Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor zur Erfassung von Drei-Phasen-Ströme in Festkoordinaten eines elektrischen Drei-Phasen-Motors mit Stromsensoren, die in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation zu transformieren sind, und zur Steuerung der den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführten Ströme auf der Grundlage der Erfassungsströme in Rotationskoordinaten und Sollströmen in Rotationskoordinaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsverfahren aufweist: aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung der Drei-Phasen-Stromerfassungssignale, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten mit einem Zeitintervall von Δtp, und Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlungen der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren Digitalumwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert, der um die Voreilung erhöht wird, Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert, der um die Nacheilung verringert ist, und Verwenden der korrigierten Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation.
  3. Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor zur Erfassung von Phasen-Strömen von zwei oder mehr Phasen in Festkoordinaten eines elektrischen Mehrphasenmotors mit Stromsensoren, die in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations- Koordinatentransformation zu transformieren sind, und zur Steuerung der den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführten Ströme auf der Grundlage der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten und Sollströmen in Rotationskoordinaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelungsverfahren aufweist: aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung der Stromerfassungssignale in gradzahligen Phasen, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten mit einem Zeitintervall von Δtp, und Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkt der digitalen Umwandlung unmittelbar vor oder nach dem mittleren Punkt der Sequenz der digitalen Umwandlung durch Vergleich entweder mit der digitalen Umwandlung unmittelbar davor, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar nach dem Mittelpunkt ist, oder mit der digitalen Umwandlung unmittelbar danach, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar vor dem mittleren Punkt ist, der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung voreilt, in einen Wert, der um die Voreilung erhöht wird, Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung nacheilt, in einen Wert, der um die Nacheilung verringert ist, sowie Verwenden der korrigierten Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation.
  4. Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor zur Erfassung von Zwei-Phasen-Strömen in Festkoordinaten eines elektrischen Drei-Phasen-Motors mit Stromsensoren, die in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation zu transformieren sind, und zur Steuerung der Ströme, die den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführt werden, auf der Grundlage der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten und von Sollströmen in Rotationskoordinaten, wobei das Regelungsverfahren aufweist: aufeinanderfolgendes Durchführen einer digitalen Umwandlung der Zwei-Phasen-Stromerfassungssignale, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten mit einem Zeitintervall von Δtp, und Korrigieren, auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung unmittelbar vor oder nach dem mittleren Punkt der Sequenz der digitalen Umwandlung, der Polposition θ der Phasen-Stromdaten der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in einen Wert, der um eine Größe entsprechend dem Zeitintervall Δtp verringert ist, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar nach dem mittleren Punkt ist, Korrigieren der Polposition θ der Phasen-Stromdaten der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in einen Wert, der um eine Größe entsprechend dem Zeitintervall Δtp erhöht ist, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar vor dem mittleren Punkt ist, und Verwenden der korrigierten Werte für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation.
  5. Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verfahren die Polposition θ für Phasen-Ströme in Festkoordinaten, die für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation verwendet werden, in eine Richtung korrigiert, die eine Verzögerung der Erfassungsströme, die durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation in Rotationskoordinaten aus den Phasen-Strömen in den Festkoordinaten erhalten wird, um die Größe einer Polpositionsänderung Δθs während einer Verzögerungszeit Δts der Änderung der Phasen-Stromerfassungssignale der Stromsensoren gegenüber der Änderung der Phasen-Ströme in den Festkoordinaten verringert.
  6. Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verfahren die Polposition θ für Phasen-Ströme in den Festkoordinaten, die für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation verwendet werden, in eine Richtung korrigiert, die eine Verzögerung der Erfassungsströme, die durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation in Rotationskoordinaten aus den Phasen-Strömen in den Festkoordinaten erhalten wird, um die Größe der Polpositionsänderung Δθf während einer Verzögerungszeit Δtf durch eine Filterverarbeitung, die den Phasen-Stromerfassungssignalen vor der digitalen Umwandlung beaufschlagt werden, verringert.
  7. Regelungsverfahren für einen elektrischen Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verfahren die Amplituden der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten der Fest-/Rotations-Koordinatentransformation entsprechend den Größen der Korrektur der Polposition θ für die Phasen-Ströme in den Festkoordinaten korrigiert.
  8. Regelungsgerät für einen elektrischen Motor mit einer Einrichtung, die Sollströme in Rotationskoordinaten eines elektrischen Mehrphasenmotors erzeugt, Stromsensoren, die Phasen-Ströme von drei oder mehr Phasen in Festkoordinaten des elektrischen Mehrphasenmotors erfassen, einer Einrichtung, die eine digitale Umwandlung von Stromerfassungssignalen in ungeradzahligen Phasen, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend mit einem Zeitintervall von Δtp durchführt, einer Einrichtung, die die Polposition θ des elektrischen Mehrphasenmotors erfasst, einer Einrichtung, die auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlung die Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert korrigiert, der um die Voreilung erhöht ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert korrigiert, der um die Nacheilung verringert ist, und unter Verwendung der korrigierten Werte die Phasen-Stromdaten in den Festkoordinaten in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation transformiert, und einer Einrichtung, die die den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführten Ströme auf der Grundlage der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten und der Sollströme steuert.
  9. Regelungsgerät für einen elektrischen Motor mit einer Einrichtung, die Sollströme in Rotationskoordinaten eines elektrischen Drei-Phasen-Motors erzeugt, Stromsensoren, die Drei-Phasen-Ströme in Festkoordinaten des elektrischen Mehrphasenmotors erfassen, einer Einrichtung, die eine digitale Umwandlung der Drei-Phasen-Stromerfassungssignalen, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend mit einem Zeitintervall von Δtp durchführt, einer Einrichtung, die die Polposition θ des elektrischen Mehrphasenmotors erfasst, einer Einrichtung, die auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung in der Mitte der Sequenz der digitalen Umwandlung die Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt voreilt, in einen Wert korrigiert, der um die Voreilung erhöht ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung dem Referenzzeitpunkt nacheilt, in einen Wert korrigiert, der um die Nacheilung verringert ist, und unter Verwendung der korrigierten Werte die Phasen-Stromdaten in den Festkoordinaten in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation transformiert, und einer Einrichtung, die die den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführten Ströme auf der Grundlage der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten und der Sollströme steuert.
  10. Regelungsgerät für einen elektrischen Motor mit einer Einrichtung, die Sollströme in Rotationskoordinaten eines elektrischen Mehrphasenmotors erzeugt, Stromsensoren, die Phasen-Ströme von zwei oder mehr Phasen in Festkoordinaten des elektrischen Mehrphasenmotors erfassen, einer Einrichtung, die eine digitale Umwandlung von Stromerfassungssignalen in geradzahligen Phasen, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend mit einem Zeitintervall von Δtp durchführt, einer Einrichtung, die die Polposition θ des elektrischen Mehrphasenmotors erfasst, einer Einrichtung, die auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung unmittelbar vor oder nach dem mittleren Punkt der Sequenz der digitalen Umwandlung durch Vergleich entweder mit der digitalen Umwandlung unmittelbar davor, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar nach dem mittleren Punkt ist, oder mit der digitalen Umwandlung unmittelbar danach, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar vor dem mittleren Punkt ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung voreilt, in einen Wert korrigiert, der um die Voreilung erhöht ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten, deren digitale Umwandlung nacheilt, in einen Wert korrigiert, der um die Nacheilung verringert ist, und unter Verwendung der korrigierten Werte die Phasen-Stromdaten in den Festkoordinaten in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation umwandelt, und einer Einrichtung, die die Ströme, die den jeweiligen Phasen des elektrischen Mehrphasenmotors zugeführt werden, auf der Grundlage der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten und der Sollströme steuert.
  11. Regelungsgerät für einen elektrischen Motor mit einer Einrichtung, die Sollströme in Rotationskoordinaten eines elektrischen Drei-Phasen-Motors erzeugt, Stromsensoren, die Zwei-Phasen-Ströme in Festkoordinaten des elektrischen Mehrphasenmotors erfassen, einer Einrichtung, die eine digitale Umwandlung der Zwei-Phasen-Stromerfassungssignalen, die aus den Stromsensoren ausgegeben werden, in Phasen-Stromdaten aufeinanderfolgend mit einem Zeitintervall von Δtp durchführt, einer Einrichtung, die die Polposition θ des elektrischen Mehrphasenmotors erfasst, einer Einrichtung, die auf der Grundlage eines Referenzzeitpunkts der digitalen Umwandlung unmittelbar vor oder nach dem mittleren Punkt der Sequenz der digitalen Umwandlung die Polposition θ der Phasen-Stromdaten der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in einen Wert korrigiert, der um eine Größe entsprechend dem Zeitintervall Δtp verringert ist, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar nach dem mittleren Punkt ist, die Polposition θ der Phasen-Stromdaten der digitalen Umwandlung zu dem Referenzzeitpunkt in einen Wert korrigiert, der um eine Größe entsprechend dem Zeitintervall Δtp erhöht ist, wenn der Referenzzeitpunkt unmittelbar vor dem mittleren Punkt ist, und unter Verwendung der korrigierten Werte die Phasen-Stromdaten in den Festkoordinaten in Erfassungsströme in Rotationskoordinaten durch eine Fest-/Rotations-Koordinatentransformation umwandelt, und einer Einrichtung, die die Ströme, die den jeweiligen Phasen des elektrischen Drei-Phasen-Motors zugeführt werden, auf der Grundlage der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten und der Sollströme steuert.
  12. Das Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Einrichtung, die die Sollströme erzeugt, Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabellen aufweist, die jeweils einen Sollstrom enthalten, der ein Solldrehmoment jeweils bei einer Rotationsgeschwindigkeit des elektrischen Motors mit einem minimalen Leistungsverbrauch erzeugt, und Sollströme für das gegebene Solldrehmoment aus den Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabellen ausliest.
  13. Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach Anspruch 12, wobei die Einrichtung, die die Sollströme erzeugt, eine Einrichtung aufweist, die einen Feldschwächungsstrom auf der Grundlage einer dem elektrischen Motor zugeführten Energieversorgungsspannung und Sollspannungen entsprechend den Sollströmen herleitet, den Sollstrom in einen Wert korrigiert, der durch Subtrahieren eines zu dem Feldschwächungsstrom äquivalenten Wertes von dem Sollstrom erhalten wird, der aus den Hochwirkungsgrad-Drehmomentkurventabellen ausgelesen wird.
  14. Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Transformationseinrichtung die Polposition θ für die Phasen-Ströme in den Festkoordinaten, die für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation verwendet werden, in eine Richtung, die die Verzögerung der Erfassungsströme verringert, die durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation in den Rotationskoordinaten aus den Phasen-Strömen in den Festkoordinaten erhalten wird, um die Größe einer Polpositionsänderung Δθs während einer Verzögerungszeit Δts der Änderung der Phasen-Stromerfassungssignale der Stromsensoren gegenüber der Änderung der Phasen-Ströme in den Festkoordinaten korrigiert.
  15. Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die Transformationseinrichtung die Polposition θ für die Drei-Phasen-Ströme in den Festkoordinaten, die für die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation verwendet werden, in eine Richtung, die die Verzögerung der Erfassungsströme verringert, die durch die Fest-/Rotations-Koordinatentransformation in den Rotationskoordinaten aus den Phasen-Strömen in den Festkoordinaten erhalten wird, um die Größe einer Polpositionsänderung Δθf während einer Verzögerungszeit Δtf durch eine den Phasen-Stromerfassungssignalen vor der digitalen Umwandlung beaufschlagten Filterverarbeitung korrigiert.
  16. Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei die Transformationseinrichtung die Amplituden der Erfassungsströme in den Rotationskoordinaten der Fest-/Rotations-Koordinatentransformation entsprechend jeder Größe der Korrektur der Polposition θ für die Phasen-Ströme in Festkoordinaten korrigiert.
  17. Regelungsgerät für einen elektrischen Motor nach einem der Ansprüche 8 bis 16, wobei der elektrische Motor ein fahrzeugeigener elektrischer Motor ist, der in einem Fahrzeug angebracht ist und einen Rotationsantrieb von Rädern des Fahrzeugs durchführt.
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