DE112010001309T5 - Antriebssteuerungsvorrichtung für einen Elektromotor - Google Patents

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Abstract

Eine Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung enthält: Einen Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27, der einen Detektionswinkel eines Resolvers 44 erlangt; einen Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25, der Korrekturinformation zum Korrigieren des Detektionswinkels in Verbindung mit einer Modulationsrate speichert, die ein Verhältnis eines Effektivwerts einer Fundamentalwellenkomponente einer AC-Spannung zu einer Systemspannung ist; und einen Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28, der die Korrekturinformation von dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 erlangt basierend auf der Modulationsrate zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel erlangt, und den Detektionswinkel basierend auf der Korrekturinformation korrigiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtungen, die einen DC/AC-Umwandlungsabschnitt enthalten, der eine Gleichstrom(DC)-Systemspannung in eine Wechselstrom(AC)-Spannung umwandelt, indem ein Detektionswinkel eines Resolvers (Drehmelders) verwendet wird, der für einen Rotor eines AC-Elektromotors bereitgestellt ist, und die AC-Spannung an den AC-Elektromotor liefert.
  • Hintergrund Technik
  • Antriebsvorrichtungen mit einem AC-Elektromotor werden manchmal mit einem Resolver versehen, um die Drehposition eines Rotors bezüglich eines Stators genau zu detektieren, um die Drehzahl des AC-Elektromotors genau zu steuern. Der Resolver enthält einen Sensorrotor und einen Sensorstator, und der Sensorrotor ist derart aufgebaut, dass er mit dem Rotor integriert dreht. Folglich ermöglicht das Verarbeiten eines Ausgangssignals des Resolvers, um die Drehposition des Sensorrotors zu detektieren, die Detektion der Drehposition des Rotors. Die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung wandelt eine DC-Spannung, die von einer DC-Leistungsquelle geliefert wird, mittels eines Wechselrichters in eine AC-Spannung um, basierend auf der Drehposition des Rotors, die von dem Resolver und dergleichen detektiert wird, und liefert die AC-Spannung an den AC-Elektromotor, wodurch das Antreiben des AC-Elektromotors gesteuert wird. Spezieller bestimmt die Elektromotorantriebs-Steuerungsvorrichtung die Phase eines Stroms, der an den AC-Elektromotor angelegt wird, basierend auf der Drehposition des Rotors, und schaltet Schaltvorrichtungen des Wechselrichters gemäß der Bestimmung.
  • Wie oben beschrieben wird die Phase des Stroms, der an den AC-Elektromotor angelegt wird, basierend auf dem Detektionswert des Resolvers bestimmt. Wenn der Detektionswert einen Fehler aufweist, wird folglich die Phase des Stroms, der an den AC-Elektromotor geliefert wird, von der Phase eines Stroms verschieden, der tatsächlich an den AC-Elektromotor angelegt werden soll. Dies erzeugt Probleme dahingehend, dass das Ausgangsdrehmoment des AC-Elektromotors reduziert wird, und Schwankungen der elektrischen Leistung, die von der DC-Leistungsquelle bezogen wird, zunehmen. Bezüglich derartiger Probleme, die durch den Detektionsfehler des Resolvers verursacht werden, beschreiben die nachfolgenden Patentdokumente 1 und 2 Strukturen zum Korrigieren des Detektionswerts des Resolvers basierend auf Winkelkorrekturdaten. Spezieller beschreibt das Patentdokument 1 ein Verfahren zum Verbessern einer Winkeldetektionsgenauigkeit, wobei eine Mehrzahl von Winkelkorrekturdaten in Verbindung mit der Temperatur und der Betriebszeit einer Einrichtung, die mit einem Resolver versehen ist, bereitgestellt werden, und die Winkeldetektionsgenauigkeit verbessert wird, indem zwischen den Winkelkorrekturdatentabellen gemäß der Temperatur und der Betriebszeit der Einrichtung umgeschaltet wird. Das Patentdokument 2 beschreibt, dass eine Mehrzahl von Winkelkorrekturdaten in Verbindung mit der Größe eines Stroms bereitgestellt werden, der an den AC-Elektromotor geliefert wird, und ein Fehler aufgrund eines Streumagnetflusses von dem AC-Elektromotor korrigiert wird, indem ein Detektionswert eines Resolvers korrigiert wird, indem Winkelkorrekturdaten verwendet werden, die einem detektierten Stromwert entsprechen.
  • [Betreffendes Stand der Technik Dokument]
    • [Patentdokument]
    • [Patendokument 1] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP-A-2008-76078
    • [Patendokument 2] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP-A-2008-256486
  • Offenbarung der Erfindung
  • [Problem, das von der Erfindung gelöst wird]
  • In dem Zustand, bei dem eine AC-Spannung an den AC-Elektromotor durch einen Schaltbetrieb von Schaltvorrichtungen des Wechselrichters geliefert wird, kann ein elektrisches oder magnetisches Rauschen, das durch die Schaltvorrichtungen erzeugt wird (im Folgenden einfach als „Schaltrauschen” bezeichnet), ein Detektionssignal eines Resolvers beeinträchtigen. Studien, die von den Erfindern durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass der Zustand, bei dem das Schaltrauschen, das ein Detektionssignal eines Resolvers beeinträchtigt, erzeugt wird, sich im Allgemeinen gemäß einem spezifischen Betriebszustand eines AC-Elektromotors ändert. Die Strukturen, die in den oben beschriebenen Patentdokumenten 1 und 2 beschrieben werden, können jedoch nicht einen Detektionsfehler des Resolvers korrigieren, der durch das Schaltrauschen verursacht wird.
  • Folglich ist es gewünscht, eine Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung zu implementieren, die in der Lage ist, einen Detektionswinkel eines Resolvers aus Sicht des Betriebszustands eines AC-Elektromotors, der den Zustand des Schaltrauschens beeinträchtigt, zu korrigieren.
  • [Mittel zum Lösen des Problems]
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung, die einen DC/AC-Umwandlungsabschnitt enthält, der eine DC-Systemspannung in eine AC-Spannung umwandelt, indem ein Detektionswinkel eines Resolvers verwendet wird, der für einen Rotor eines AC-Elektromotors bereitgestellt ist, und die AC-Spannung an den AC-Elektromotor liefert, einen charakteristischen Aufbau, der enthält: Einen Detektionswinkelgewinnungsabschnitt, der den Detektionswinkel des Resolvers erlangt; einen Korrekturinformationsspeicherabschnitt, der Korrekturinformation zum Korrigieren des Detektionswinkels in Verbindung mit einer Modulationsrate speichert, die ein Verhältnis eines effektiven Werts einer Fundamentalwellenkomponente der AC-Spannung zu der Systemspannung ist; und einen Detektionswinkelkorrekturabschnitt, der die Korrekturinformation von dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt erhält, basierend auf der Modulationsrate zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt den Detektionswinkel erlangt, und der den Korrekturwinkel basierend auf der Korrekturinformation korrigiert.
  • Im Allgemeinen kann der AC-Elektromotor verschiedene Betriebspunkte haben, die bestimmt sind durch die Drehzahl und das Ausgangsdrehmoment des AC-Elektromotors. Wenn jedoch die Modulationsrate der AC-Spannung, die an den AC-Elektromotor geliefert wird, die gleich ist, ist die Ein/Aus-Zeitgebung einer Schaltvorrichtung, die in dem DC/AC-Umwandlungsabschnitt enthalten ist, im Wesentlichen gleich, unabhängig von der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment. „Ein/Aus-Zeitgebung der Schaltvorrichtung” bedeutet hier die Zeitgebung bezüglich der Drehposition des Resolvers, und selbiges gilt für die folgende Beschreibung, sofern nichts anderes erwähnt ist. Aus Sicht einer derartigen Beziehung zwischen der Modulationsrate und der Ein/Aus-Zeitgebung der Schaltvorrichtung, haben die Erfinder herausgefunden, dass der Einfluss von Schaltrauschen auf ein Detektionssignal des Resolvers ähnlich ist, wenn die Modulationsrate die gleiche ist. Die Erfinder haben also herausgefunden, dass bezüglich des Einflusses von Schaltrauschen der Betriebszustand des AC-Elektromotors in eine Mehrzahl von Betriebszuständen in einer einfachen Art und Weise gemäß der Modulationsrate unterteilt werden kann, anstatt gemäß der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment.
  • Die vorliegende Erfindung wurde basierend auf den obigen Erkenntnissen entwickelt. Gemäß dem obigen charakteristischen Aufbau wird unterschiedliche Korrekturinformation verwendet gemäß der Modulationsrate, die den Zustand des Schaltrauschens beeinträchtigt, wodurch ein Detektionsfehler des Resolvers aufgrund des Schaltrauschens geeignet korrigiert werden kann. Man beachte, dass es ebenfalls möglich ist, den Betriebszustand der drehenden Elektromaschine in eine Mehrzahl von Betriebszuständen zu unterteilen gemäß der Drehzahl und dem Ausgangsdrehmoment, und die Korrekturinformation in Verbindung mit den Betriebszuständen zu speichern. Die vorliegende Erfindung ermöglicht ein Unterteilen des Betriebszustands des AC-Elektromotors in eine Mehrzahl von Betriebszuständen in einer einfacheren Art und Weise, verglichen mit dem obigen Aufbau. Folglich kann die Datenmenge der Korrekturinformation, die zu speichern ist, reduziert werden, und der Betriebszustand kann durch einen einfacheren Aufbau bestimmt werden, wenn die Korrekturinformation ausgewählt wird.
  • Vorzugsweise enthält die Korrekturinformation, die in dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt gespeichert ist, Information zum Korrigieren eines Fehlers des Detektionswinkels, der mit Zunahme eines Schaltrauschens einer Schaltvorrichtung, die in dem DC/AC-Umwandlungsabschnitt enthalten ist, zunimmt.
  • Gemäß diesem Aufbau kann der Detektionswinkel des Resolvers hinsichtlich des Detektionsfehlers des Resolvers, der mit einer Zunahme des Schaltrauschens zunimmt, geeignet korrigiert werden.
  • Vorzugsweise speichert der Korrekturinformationsspeicherabschnitt eine Korrekturwertkarte, die einen Korrekturwert für den Detektionswinkel für jeden von einer Mehrzahl von Modulationsratenbereichen definiert, die bestimmt werden, indem ein möglicher Wertbereich der Modulationsrate in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt wird, und der Detektionswinkelkorrekturabschnitt erlangt die Korrekturinformation aus der Korrekturwertkarte, die dem Modulationsratenbereich entspricht, der die Modulationsrate zu dem Zeitpunkt enthält, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt den Detektionswinkel erlangt.
  • Gemäß diesem Aufbau, da die Korrekturwertkarte für jeden der Modulationsratenbereiche gespeichert wird, kann die Datenmenge der Korrekturinformation, die in dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt gespeichert wird, reduziert werden. Da die Korrekturwertkarte einen Korrekturwert für den Detektionswinkel enthält, kann darüber hinaus der Aufbau des Detektionswinkelkorrekturabschnitts vereinfacht werden.
  • Vorzugsweise ist der DC/AC-Umwandlungsabschnitt aufgebaut, um zwischen einer Mehrzahl von Steuerungsverfahren schalten zu können, die verschiedene Schaltverfahren verwenden, um untereinander umzuwandeln, wobei der Korrekturinformationsspeicherabschnitt die Korrekturinformation in Verbindung mit den Steuerungsverfahren speichert, und der Detektionswinkelkorrekturabschnitt die Korrekturinformation von dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt erlangt, ebenso basierend auf dem Steuerungsverfahren zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt den Detektionswinkel erlangt.
  • Wenn das Steuerungsverfahren verschieden ist, wird die Ein/Aus-Zeitgebung der Schaltvorrichtung selbst dann verschieden, wenn die Modulationsrate die gleiche ist, und folglich wird der Einfluss von Schaltrauschen auf das Detektionssignal des Resolvers verschieden. Gemäß dem obigen Aufbau kann der Detektionswinkel des Resolvers in dem Fall geeignet korrigiert werden, bei dem eine Mehrzahl von Steuerungsverfahren verwendet wird.
  • Die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung enthält ferner vorzugsweise einen Systemspannungsgewinnungsabschnitt, der die Systemspannung erlangt, wobei der Korrekturinformationsspeicherabschnitt die Korrekturinformation auch in Verbindung mit der Systemspannung speichert, und der Detektionswinkelkorrekturabschnitt erlangt die Korrekturinformation von denn Korrekturinformationsspeicherabschnitt basierend auch auf der Systemspannung zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt den Detektionswinkel erlangt.
  • Wenn die Systemspannung verschieden ist, wird das Ausmaß von Schaltrauschen, das erzeugt wird, selbst dann verschieden, wenn die Ein/Aus-Zeitgebung der Schaltvorrichtung die gleiche ist, und folglich wird der Einfluss des Schaltrauschens auf das Detektionssignal des Resolvers verschieden. Gemäß dem obigen Aufbau kann der Detektionswinkel des Resolvers geeignet in dem Fall korrigiert werden, bei dem die Systemspannung sich ändert.
  • Technische Merkmale der Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die die obigen Strukturen enthält, können auf Verfahren und Programme zum Korrigieren eines Detektionswinkels angewendet werden, die für Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtungen gedacht sind. Folglich kann die vorliegende Erfindung derartige Verfahren und Programme abdecken.
  • Es soll verstanden werden, dass die obigen Funktionen und Wirkungen der Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung erhalten werden können durch derartige Verfahren und Programme zum Korrigieren eines Detektionswinkels, die für Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtungen gedacht sind, und einige zusätzliche Techniken, die als Beispiele bevorzugter Strukturen der Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung gezeigt sind, können in die oben beschriebenen Verfahren und Programme integriert werden.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Diagramm, das den Aufbau einer Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 zeigt ein Diagramm, das einen Detektionswinkel eines Resolvers und einen Fehler des Detektionswinkels verdeutlicht.
  • 3 zeigt ein Diagramm, das schematisch Korrekturwertkarten zeigt, die in einem Korrekturinformationsspeicherabschnitt gespeichert sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt ein Diagramm, das schematisch eine Mehrzahl von Testergebnissen für die gleiche Modulationsrate zeigt.
  • 5 zeigt ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Systemspannung, einer Modulationsrate und einer ID, die zu jeder Korrekturwertkarte gehören, zeigt.
  • 6 zeigt ein Flussdiagramm, das die Prozeduren zum Korrigieren eines Detektionswinkels gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beste Ausführungsformen der Erfindung
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Wie in 1 gezeigt, wird das vorliegende Ausführungsbeispiel bezüglich eines Beispiels beschrieben, bei dem eine Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 als eine Vorrichtung strukturiert ist zum Antreiben eines Synchronmotors mit innerem Dauermagneten 4 (IPMSM: Im Folgenden einfach als „Elektromotor” 4 bezeichnet), der ein AC-Elektromotor ist, der durch einen Dreiphasenwechselstrom betrieben wird. Der Elektromotor 4 ist derart aufgebaut, dass er auch als Generator arbeiten kann, falls notwendig, und wird beispielsweise als Antriebsleistungsquelle für Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge und dergleichen verwendet. Der Elektromotor 4 ist mit einem Resolver 44 bereitgestellt. Der Resolver 44 detektiert die Drehposition eines Rotors (nicht gezeigt) bezüglich eines Stators (nicht gezeigt) des Elektromotors 4. Man beachte, dass die „Drehposition des Rotors” den Drehwinkel des Rotors in einem elektrischen Winkel angibt. Die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 ist aufgebaut, um einen Detektionswinkel θ, der durch den Resolver 44 detektiert wird, basierend auf einer Korrekturinformation zu korrigieren, wenn das Antreiben des Elektromotors 4 unter Verwendung des Detektionswinkels θ gesteuert wird. Die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturinformation in Verbindung mit einer Modulationsrate m und einer Systemspannung Vdc gespeichert wird, und dass der Detektionswinkel θ des Resolvers 44 basierend auf der Korrekturinformation korrigiert wird, die basierend auf der Modulationsrate m und der Systemspannung Vdc zu dem Zeitpunkt gewonnen wird, zu dem der Resolver 44 den Detektionswinkel θ erlangt. Die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
  • 1. Gesamtaufbau der Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung
  • Zuerst wird der Gesamtaufbau der Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 enthält: Einen Wechselrichter 6 zum Umwandeln einer DC-Systemspannung Vdc in eine AC-Spannung, indem der Detektionswinkel θ des Resolvers 44, der für den Rotor des Elektromotors 4 bereitgestellt ist, verwendet wird, und zum Liefern der AC-Spannung an den Elektromotor 4; und eine Steuerungsvorrichtung 2 zum Steuern des Schaltens des Wechselrichters 6. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Wechselrichter 6 einem „DC/AC-Umwandlungsabschnitt” der vorliegenden Erfindung. Die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 enthält ferner eine DC-Leistungsquelle 3 zum Erzeugen der Systemspannung Vdc, und einen Glättungskondensator C zum Glätten der Systemspannung Vdc, die von der DC-Leistungsquelle 3 geliefert wird. Beispielsweise werden verschiedene Sekundärbatterien, wie beispielsweise eine Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie und eine Lithiumionen-Sekundärbatterie, Kondensatoren, Kombinationen davon oder dergleichen als DC-Leistungsquelle 3 verwendet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Leistungsversorgungsspannung der DC-Leistungsquelle 3 so wie sie ist als Systemspannung Vdc geliefert, und die Systemspannung Vdc wird durch einen Systemspannungssensor 42 detektiert und an die Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben.
  • Der Wechselrichter 6 ist eine Vorrichtung zum Umwandeln der DC-Systemspannung Vdc in eine AC-Spannung, und zum Liefern der AC-Spannung an den Elektromotor 4. Der Wechselrichter 4 enthält eine Mehrzahl von Sätzen von Schaltvorrichtungen E1 bis E6 und Dioden D1 bis D6. Der Wechselrichter 6 enthält ein Paar von Schaltvorrichtungen für jede der drei Phasen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) des Elektromotors 4. Spezieller enthält der Wechselrichter 6 eine obere U-Phasenzweigvorrichtung E1 und eine untere U-Phasenzweigvorrichtung E2, eine obere V-Phasenzweigvorrichtung E3 und eine untere V-Phasenzweigvorrichtung E4, und eine obere W-Phasenzweigvorrichtung E5 und eine untere W-Phasenzweigvorrichtung E6. In diesem Beispiel werden Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) als Schaltvorrichtungen E1 bis E6 verwendet. Der Emitter der oberen Zweigvorrichtung E1, E3, E5 jeder Phase und der Kollektor der unteren Zweigvorrichtung E2, E4, E6 jeder Phase sind mit einer Spule einer entsprechenden Phase des Elektromotors 4 verbunden. Der Kollektor der oberen Zweigvorrichtung E1, E3, E5 der Phase ist mit einer Systemspannungsleitung 51 verbunden, und der Emitter der unteren Zweigvorrichtung E2, E4, E6 jeder Phase ist mit einer negativen Elektrodenleitung 52 verbunden. Die Dioden D1 bis D6, die jeweils als Freilaufdiode arbeiten, sind jeweils parallel zu den Schaltvorrichtungen E1 bis D6 geschaltet. Man beachte, dass zusätzlich zu den IGBTs Leistungstransistoren verschiedener Strukturen als Schaltvorrichtungen E1 bis E6 verwendet werden können, beispielsweise Bipolar-Transistoren, Feldeffekt-Transistoren und Metalloxidhalbleiter(MOS)-Transistoren.
  • Die Schaltvorrichtungen E1 bis D6 werden jeweils gemäß Schaltsteuerungssignalen S1 bis S6, die von der Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben werden, ein/aus-geschaltet. Diese Schaltsteuerungssignale S1 bis S6 sind Gateansteuersignale zum Antreiben der jeweiligen Gateanschlüsse der Schaltvorrichtungen E1 bis E6. Der Wechselrichter 6 wandelt folglich die Systemspannung Vdc in eine AC-Spannung und liefert die AC-Spannung an den Elektromotor, wodurch der Elektromotor 4 veranlasst wird, ein Drehmoment entsprechend dem Zieldrehmoment auszugeben. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schaltvorrichtungen E1 bis E6 ein/aus-geschaltet durch eine Pulsbreitenmodulations(PWM)-Steuerung oder eine Rechteckwellensteuerung gemäß den Schaltsteuerungssignalen S1 bis S6. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden als Steuerungsverfahren für eine PWM-Steuerung ein Sinus-PWM-Steuerungsverfahren und ein Übermodulation-PWM-Steuerungsverfahren bereitgestellt bezüglich der Wellenform der Ausgangsspannung und schaltend ausgeführt zur Steuerung der Wellenform, und ein Dreiphasen-Modulations-Steuerungsverfahren und ein Zweiphasen-Modulations-Steuerungsverfahren werden bezüglich des Energetisierungszustands jeder Phase bereitgestellt und zur Steuerung des Energetisierungszustands schaltend ausgeführt. Wenn dagegen der Elektromotor 4 als Generator arbeitet, wird eine erzeugte AC-Spannung in eine DC-Spannung umgewandelt, und die DC-Spannung wird an die Systemspannungsleitung 51 geliefert. Man beachte, dass, da diese Steuerungsverfahren allgemein bekannt sind, deren detaillierte Beschreibung hier weggelassen ist. Diese Steuerungsverfahren werden im Folgenden nur kurz beschrieben.
  • Bei der Sinus-PWM-Steuerung werden die Schaltvorrichtungen E1 bis E6 des Wechselrichters 6 basierend auf einem Vergleich zwischen einem Sinusspannungsbefehlswert und einem Träger ein/aus-geschaltet. Spezieller wird jede der U-, V- und W-Phasenausgangsspannungswellenformen des Wechselrichters 6 durch einen Satz von Pulsen gebildet, die durch Hoch-Pegel-Perioden gebildet sind, während denen die obere Zweigvorrichtung E1, E3, E5 EIN ist, und Nieder-Pegel-Perioden, während denen die untere Zweigvorrichtung E2, E4, E6 EIN ist, und das Tastverhältnis (relative Einschaltdauer) der Pulse wird derart gesteuert, dass deren Fundamentalwellenkomponente eine Sinuswelle in einer festen Periode wird. Vorausgesetzt, dass die Modulationsrate m das Verhältnis eines Effektivwerts der Fundamentalwellenkomponente der Ausgangsspannungswellenform (die AC-Spannungswellenform) des Wechselrichters 6 zu der Systemspannung Vdc ist, kann die Modulationsrate m in dem Bereich von 0 bis weniger als 0,61 bei der Sinus-PWM-Steuerung variiert werden.
  • Bei der Übermodulations-PWM-Steuerung wird das Tastverhältnis der Pulse auf der „Berg”-Seite der Fundamentalwellenkomponente erhöht, und auf der „Tal”-Seite reduziert, verglichen mit der Sinus-PWM-Steuerung, wodurch die Wellenform der Fundamentalwellenkomponente der Ausgangsspannungswellenform des Wechselrichters 6 derart gestört wird, dass die Amplitude größer wird als die bei der Sinus-PWM-Steuerung. Bei der Übermodulation-PWM-Steuerung kann die Modulationsrate m in dem Bereich von gleich oder größer als 0,61 bis 0,78 variiert werden. Die Übermodulations-PWM-Steuerung, die die größte Modulationsrate m von 0,78 verwendet, ist eine Rechteckwellensteuerung.
  • Bei der Rechteckwellensteuerung wird jede von der U-, V- und W-Phasenausgangsspannungswellenform des Wechselrichters 6 derart gesteuert, dass sie eine Rechteckwelle wird, bei der eine Hoch-Pegel-Periode und eine Nieder-Pegel-Periode abwechselnd in jedem Zyklus erscheinen, und das Verhältnis der Hoch-Pegel-Periode zu der Nieder-Pegel-Periode beträgt 1:1. Die Rechteckwellensteuerung veranlasst folglich den Wechselrichter 6 dazu, eine Rechteckwellenspannung auszugeben. Bei der Rechteckwellensteuerung ist die Modulationsrate m auf 0,78 festgelegt.
  • Bei der Dreiphasen-Modulationssteuerung wird ein PWM-Signal auf jede U-, V- und W-Phase angewendet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Dreiphasen-Modulationssteuerung in dem Bereich der Modulationsrate m von 0 bis weniger als 0,61 durchgeführt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird also die Sinus-PWM-Steuerung durch ein Dreiphasen-Modulationssteuerungsverfahren durchgeführt. Die Sinus-PWM-Steuerung durch das Dreiphasen-Modulationssteuerungsverfahren wird hier einfach als „Dreiphasen-Modulations-PWM-Steuerung” bezeichnet.
  • Bei der Zweiphasen-Modulationssteuerung wird ein PWM-Signal an zwei von der U-, V- und W-Phase angelegt, und ein EIN- oder AUS(konstante Spannung)-Signal wird an die verbleibende eine Phase angelegt. Schaltrauschen, das durch die Schaltvorrichtungen E1 bis E6 erzeugt wird, wird signifikant beeinträchtigt durch die Anzahl von Schaltzeitpunkten. Folglich kann die Zweiphasen-Modulationssteuerung das Schaltrauschen reduzieren, verglichen mit der Dreiphasen-Modulationssteuerung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Zweiphasen-Modulationssteuerung durchgeführt in dem Bereich der Modulationsrate m, der gleich oder größer ist als 0,61 bis 0,78. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird also die Übermodulation-PWM-Steuerung durch das Zweiphasen-Modulationssteuerungsverfahren durchgeführt. Die Übermodulations-PWM-Steuerung durch das Zweiphasen-Modulationssteuerungsverfahren wird hier einfach bezeichnet als „Zweiphasen-Modulations-PWM-Steuerung”.
  • Wie oben beschrieben ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Wechselrichter 6 aufgebaut, um in der Lage zu sein, zwischen einer Mehrzahl von Steuerungsverfahren umzuschalten, die verschiedene Schaltverfahren verwenden, um untereinander umzuwandeln (in diesem Beispiel das Dreiphasen-Modulations-PWM-Steuerungsverfahren, das Zweiphasen-Modulations-PWM-Steuerungsverfahren und das Rechteckwellensteuerungsverfahren).
  • Die jeweiligen Stromwerte der U-, V- und W-Phase und die Drehposition (der elektrische Winkel) des Rotors des Elektromotors 4 werden an die Steuerungsvorrichtung 2 angelegt. Die Steuerungsvorrichtung 2 steuert den Wechselrichter 6 basierend auf dieser Information, dem Drehmoment, das für den Elektromotor gefordert ist, und dergleichen, wodurch ein Antreiben des Elektromotors 4 gesteuert wird. Die jeweiligen Werte der Ströme der U-, V- und W-Phase, die jeweils zwischen dem Wechselrichter 6 und der Spule einer entsprechenden Phase des Elektromotors 4 fließen, werden durch einen Stromsensor 43 detektiert, und an die Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben. Man beachte, dass 1 ein Beispiel zeigt, bei dem die jeweiligen Stromwerte der U-, V- und W-Phase von dem Stromsensor 4 detektiert werden. Die jeweiligen Ströme der drei Phasen sind in einem Gleichgewichtszustand, und die Summe dieser Ströme ist Null. Folglich können Stromwerte von zwei der drei Phasen durch den Stromsensor 43 detektiert werden, und der Strom der verbleibenden einen Phase kann durch Berechnung erhalten werden. Die Drehposition (der elektrische Winkel) des Rotors des Elektromotors 4 zu jedem Zeitpunkt wird durch den Resolver 44 detektiert und an die Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben.
  • Der Resolver 44 ist benachbart zu dem Rotor des Elektromotors 4 platziert und bereitgestellt, um die Drehposition (den elektrischen Winkel) des Rotors bezüglich des Stators des Elektromotors 4 und die Drehzahl des Rotors zu detektieren. Der Resolver 44 hat einen Sensorrotor (nicht gezeigt) und einen Sensorstator (nicht gezeigt) und ist derart aufgebaut, dass sich der Sensorrotor integriert mit dem Rotor des Elektromotors 4 dreht. Folglich kann die Drehposition (der elektrische Winkel) des Rotors des Elektromotors 4 detektiert werden, indem ein Detektionssignal des Resolvers 44 verarbeitet wird. Ein Ausgangssignal des Resolvers 44 wird durch einen Resolver/Digital(R/D)-Umwandler 30 in Ausgangssignale der drei Phasen umgewandelt, die ein A-Phasensignal, ein B-Phasensignal und ein Z-Phasensignal sind, und das A-Phasensignal, das B-Phasensignal und das Z-Phasensignal werden an die Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben.
  • 2. Aufbau jedes Teils der Steuerungsvorrichtung
  • Der Aufbau jedes Teils der Steuerungsvorrichtung 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Wie in 1 gezeigt enthält die Steuerungsvorrichtung 2 einen Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27, einen Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 und einen Systemspannungsgewinnungsabschnitt 26. Jedes dieser funktionalen Teile der Steuerungsvorrichtung 2 ist durch Hardware und/oder Software (ein Programm) aufgebaut zum Durchführen verschiedener Verarbeitungen von eingegebenen Daten, und verwendet eine Logikschaltung, wie beispielsweise einen Mikrocomputer als Kernteil. Die Steuerungsvorrichtung 2 enthält ferner einen Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25. Der Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 enthält ein Aufzeichnungsmedium, das in der Lage ist, Information zu speichern, oder das in der Lage ist zum Speichern und erneuten Schreiben von Information, beispielsweise eine Festplatte und ein Flashspeicher, als eine Hardwarekonfiguration. Jedes funktionale Teil der Steuerungsvorrichtung 2 wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben.
  • 2-1. Detektionswinkelgewinnungsabschnitt
  • Der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 ist ein funktionales Teil zum Gewinnen des Detektionswinkels θ des Resolvers 44. Wie oben beschrieben werden Ausgangssignale von drei Phasen (das A-Phasensignal, B-Phasensignal und Z-Phasensignal) von dem R/D-Umwandler 30 an die Steuerungsvorrichtung 2 angelegt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 strukturiert, um den Detektionswinkel θ des Resolvers 44 zu gewinnen, indem der Detektionswinkel θ basierend auf diesen Ausgangssignalen berechnet wird. Der Detektionswinkel θ, der von dem Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 gewonnen wird, wird an den Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 ausgegeben.
  • Die Prozeduren zum Berechnen des Detektionswinkels θ des Resolvers 44, die von dem Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 durchgeführt werden, werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird hier angenommen, dass eine ganze Drehung des Sensorrotors des Resolvers 44 dem elektrischen Winkel von 360° entspricht. Der Detektionswinkel θ kann jedoch ähnlich berechnet werden, wenn eine Umdrehung des Sensorrotors einem ganzzahligen Vielfachen von 360° des elektrischen Winkels (beispielsweise das Zweifache, Vierfache oder dergleichen) entspricht. 2 zeigt schematisch den Zustand, bei dem der Rotor des Elektromotors 4 mit konstanter Drehzahl dreht. Wie oben beschrieben wird das Ausgangssignal des Resolvers 44 in Ausgangssignale der drei Phasen (das A-Phasensignal, B-Phasensignal und Z-Phasensignal) durch den RID-Umwandler 30 umgewandelt, und diese Ausgangssignale werden an den Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 angelegt. Wie in 2 gezeigt ist das Z-Phasensignal ein Signal, das Pulse enthält, die jedes Mal erzeugt werden, wenn der Sensorrotor des Resolvers 44 eine Umdrehung macht (im Folgenden bezeichnet als „Z-Phasenpulssignal”). Das Z-Phasenpulssignal ist also ein Signal, das Pulse enthält, die zu vorbestimmten Steuerungsintervallen T erzeugt werden, wobei das Steuerungsintervall T eine Zeitperiode ist, die der Sensorrotor des Resolvers 44 für eine Umdrehung braucht. Der elektrische Winkel des Resolvers 44 wird bestimmt, indem eine steigende Flanke eines Pulses in dem Z-Phasenpulssignal als ein Referenzpunkt (Nullpunkt) verwendet wird. Spezieller wird der elektrische Winkel bestimmt, indem die steigende Flanke jedes Rechteckpulses in dem Z-Phasenpulssignal als „0°” verwendet wird, und indem die steigende Flanke des nachfolgenden Rechteckpulses in dem Z-Phasenpulssignal als „360°” verwendet wird.
  • Obwohl nicht in den Zeichnungen gezeigt, sind das A-Phasensignal und das B-Phasensignal Rechteckwellensignale, die Pulse enthalten, die in sehr kurzen vorbestimmten Intervallen erzeugt werden. Das A-Phasensignal und das B-Phasensignal haben eine vorbestimmte Phasendifferenz zueinander (beispielsweise eine Phasendifferenz von 90°). Das A-Phasensignal und das B-Phasensignal sind ausgelegt, um eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen in jeder Periode (Steuerungsintervall T) des Z-Phasenpulssignals zu enthalten. Die Drehposition (der elektrische Winkel) zu jedem Zeitpunkt kann folglich erhalten werden, indem die Anzahl an Impulsen, die in dem A-Phasensignal und dem B-Phasensignal während einer Periode von dem Referenzpunkt (dem Nullpunkt) des Z-Phasensignals aus beginnend zu diesem Zeitpunkt aufgetreten sind, gezählt werden. Beispielsweise entspricht in dem Fall, bei dem jedes von dem A-Phasensignal und dem B-Phasensignal 1024 Impulse während des Steuerungsintervalls T enthält, und n-Impulse in dem A-Phasensignal und dem B-Phasensignal während einer Periode erscheinen von dem Referenzpunkt (Nullpunkt) des Z-Phasenpulssignals bis zu einem bestimmten Zeitpunkt, die Drehposition (die Drehphase) zu diesem Zeitpunkt einem elektrischen Winkel von „(360°/1024) × n”. Man beachte, dass, da das A-Phasensignal und das B-Phasensignal eine vorbestimmte Phasendifferenz zueinander haben, die Drehrichtung des Rotors des Elektromotors 4 basierend auf der Reihenfolge, in der diese Signale ausgegeben werden, bestimmt werden kann.
  • Der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 berechnet den elektrischen Winkel des Sensorrotors des Resolvers 44, indem die Anzahl von Impulsen gezählt wird, die in dem A-Phasensignal und dem B-Phasensignal enthalten sind, wie oben beschrieben. In diesem Beispiel sind der Nullpunkt des elektrischen Winkels des Resolvers 44 und der Nullpunkt des elektrischen Winkels des Elektromotors 4 gleich zueinander eingestellt. Der elektrische Winkel des Sensorrotors des Resolvers 44 ist folglich äquivalent zu dem elektrischen Winkel des Rotors des Elektromotors 4.
  • 2 zeigt ein Beispiel des Detektionswinkels θ des Resolvers 44, der durch den Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 wie oben beschrieben berechnet worden ist. Die gestrichelte Linie in 2 gibt in diesem Fall den wahren elektrischen Winkel θr des Sensorrotors des Resolvers 44 (im Folgenden einfach als „wahrer elektrischer Winkel θr”) an. Wie oben beschrieben gibt dieses Beispiel den Zustand an, bei dem der Rotor des Elektromotors 4 mit konstanter Drehzahl dreht. Folglich nimmt der wahre elektrische Winkel θr gleichmäßig mit der Zeit zu, und ist durch eine gerade Linie in 2 dargestellt. Man beachte, dass der Detektionswinkel θ typischerweise einen Fehler hat. In dem Beispiel von 2 ist zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Steuerungsintervall T der Detektionswinkel θ größer als der wahre elektrische Winkel θr an, und ist nach diesem Zeitpunkt kleiner als der wahre elektrische Winkel θr.
  • Ein derartiger Fehler des Detektionswinkels θ enthält einen Fehler, der von dem Aufbau und den Eigenschaften des Resolvers 44 her resultiert, und einen Fehler, der von der umgebenden Einrichtung des Resolvers 44 her resultiert. Der Fehler, der von dem Aufbau und den Eigenschaften des Resolvers 44 stammt, enthält beispielsweise einen Fehler, der von einer ungleichmäßigen Wicklung der Spule des Resolvers 44 kommt. Der Fehler, der von der umgebenden Einrichtung des Resolvers 44 stammt, enthält beispielsweise einen Fehler, der von einem elektrischen oder magnetischen Rauschen kommt, das von den Schaltvorrichtungen E1 bis E6 des Wechselrichters 6 erzeugt wird (im Folgenden einfach als „Schaltrauschen” bezeichnet), einen Fehler, der von einem leckenden Magnetfluss von dem Elektromotor 4 kommt. Beispielsweise wird der Fehler, der von dem Schaltrauschen kommt, erzeugt, wenn das magnetische Rauschen, das von den Schaltvorrichtungen E1 bis E6 erzeugt wird, den Resolver 44 erreicht und das Ausgangssignal von dem Resolver 44 beeinträchtigt. Der Fehler, der von dem Schaltrauschen kommt, kann auch erzeugt werden, wenn der magnetische Fluss, der von den Schaltvorrichtungen E1 bis E6 erzeugt wird, irgendeine Position in einem Signalweg von dem Resolver 44 über den R/D-Wandler 30 zu der Steuerungsvorrichtung 2 erreicht und ein Signal beeinträchtigt, das in einer Vorrichtung oder einer Verdrahtung, die sich an dieser Position befindet, vorhanden ist. Die Elektromotorantriebsvorrichtung 1 der vorliegenden Erfindung kann entsprechend einen derartigen Fehler korrigieren, der von dem Schaltrauschen kommt, wie oben beschrieben.
  • Man beachte, dass in dem obigen Beispiel die Ausgangssignale der drei Phasen (das A-Phasensignal, B-Phasensignal und Z-Phasensignal) von dem R/D-Wandler 30 an den Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 angelegt werden, und der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ des Resolvers 44 basierend auf diesen Ausgangssignalen berechnet. Beispielsweise ist es jedoch auch vorzuziehen, dass der R/D-Wandler 30 oder eine Vorrichtung, die zusammen mit dem R/D-Wandler 30 bereitgestellt ist, den Detektionswinkel θ des Resolvers 44 berechnet, und der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den berechneten Detektionswinkel θ erlangt.
  • 2-2. Systemspannungsgewinnungsabschnitt
  • Der Systemspannungsgewinnungsabschnitt 26 ist ein funktionales Teil zum Gewinnen der Systemspannung Vdc. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Systemspannung Vdc die Leistungsversorgungsspannung, die so wie sie ist von der DC-Leistungsquelle 3 geliefert wird. Die Leistungsversorgungsspannung der DC-Leistungsquelle 3 variiert typischerweise gemäß dem Ausmaß eines Ladens, das bezeichnet wird als „Ladezustand (SOC) = state of charge”. Folglich variiert die Systemspannung Vdc ebenfalls gemäß dem SOC. Die Systemspannung Vdc wird durch den Systemspannungssensor 42 detektiert und an die Steuerungsvorrichtung 2 ausgegeben. Der Systemspannungsgewinnungsabschnitt 26 ist aufgebaut, um die Systemspannung Vdc, die an die Steuerungsvorrichtung 2 angelegt wird, zu gewinnen. Die Systemspannung Vdc, die von dem Systemspannungsgewinnungsabschnitt 26 gewonnen wird, wird an den Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 ausgegeben.
  • 2-3. Korrekturinformationsspeicherabschnitt
  • Der Korrekturinformationsspeicherabschnitt 36 ist ein funktionales Teil zum Speichern von Korrekturinformation in Verbindung mit der Modulationsrate m zum Korrigieren des Detektionswinkels θ des Resolvers 44. Man beachte, dass der Grund warum die Korrekturinformation in Verbindung mit der Modulationsrate m gespeichert wird, der ist, dass, wenn die Modulationsrate m die gleiche ist, der Zustand, bei dem das Schaltrauschen, das das Detektionssignal des Resolvers 44 beeinträchtigt, erzeugt wird, selbst dann ähnlich wird, wenn der Betriebspunkt des Elektromotors 4, der durch das Drehmoment und die Drehzahl definiert ist, verschieden ist. Wenn der Detektionswinkel θ des Resolvers 44 korrigiert wird, kann folglich der Betriebszustand des Elektromotors 4 in einer einfachen Art und Weise gemäß der Modulationsrate m, anstatt gemäß dem Drehmoment und der Drehzahl in eine Mehrzahl von Betriebszuständen unterteilt werden. Der Detektionswinkel θ kann folglich geeignet korrigiert werden, indem die Korrekturinformation verwendet wird, die der Modulationsrate m entspricht. Man beachte, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 die Korrekturinformation auch in Verbindung mit der Systemspannung Vdc speichert zum Korrigieren des Detektionswinkels θ des Resolvers 44. Die Korrekturinformation, die zu der Modulationsrate m gehört, wird jedoch zuerst unter der Annahme beschrieben, dass die Systemspannung Vdc konstant ist. Die Korrekturinformation, die zu der Systemspannung Vdc gehört, wird später beschrieben.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel speichert der Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 Korrekturwertkarten jeweils für eine Mehrzahl von Modulationsratebereichen. Die Mehrzahl von Modulationsratebereichen wird bestimmt, indem ein möglicher Wertbereich der Modulationsrate m in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt wird, und jede Korrekturwertkarte definiert einen Korrekturwert Δθ bezüglich des Detektionswinkels θ des Resolvers 44. Jede Korrekturwertkarte enthält Information zum Korrigieren eines Fehlers des Detektionswinkels θ des Resolvers 44, der mit Zunahme des Schaltrauschens der Schaltvorrichtungen E1 bis E6 des Wechselrichters 6 zunimmt. Die Korrekturwertkarten, die in dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 gespeichert sind, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Man beachte, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Korrekturwertkarten einer „Korrekturinformation” gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechen.
  • 3 zeigt einen Graphen, der schematisch die Modulationsratebereiche zeigt, und die Korrekturwertkarten, die jeweils den Modulationsratebereichen zugeordnet sind. In dem Diagramm gibt die Abszisse die Drehzahl an, und die Ordinate gibt das Drehmoment an. Diese Korrekturwertkarten sind Korrekturinformation, die einer spezifischen Systemspannung Vdc zugeordnet ist (oder einem spezifischen Systemspannungsbereich). Die gestrichelten Linien in 3 geben gleiche Modulationsratenkurven an, die diejenigen Betriebspunkte verbinden, die die gleiche Modulationsrate m haben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 3 gezeigt, werden sieben Modulationsratebereiche bestimmt, indem ein möglicher Wertbereich der Modulationsrate in sieben Regionen unterteilt wird. Spezieller sind diese sieben Modulationsbereiche: Eine Region, wo die Modulationsrate m kleiner als 0,1 ist (im Folgenden als „erster Modulationsratebereich” bezeichnet); eine Region, wo die Modulationsrate m gleich 0,1 oder größer und kleiner als 0,2 ist (im Folgenden als „zweiter Modulationsratebereich” bezeichnet); eine Region, wo die Modulationsrate m gleich 0,2 oder größer und kleiner als 0,3 ist (im Folgenden als „dritter Modulationsratebereich” bezeichnet); eine Region, wo die Modulationsrate m gleich 0,3 oder größer und kleiner als 0,4 ist (im Folgenden als „vierter Modulationsratebereich” bezeichnet); eine Region, wo die Modulationsrate m gleich 0,4 oder größer und kleiner als 0,61 ist (im Folgenden als „fünfter Modulationsratebereich” bezeichnet); eine Region, wo die Modulationsrate m gleich 0,61 oder größer und kleiner als 0,78 ist (im Folgenden als „sechster Modulationsratebereich” bezeichnet); und eine Region, wo die Modulationsrate m gleich 0,78 ist (im Folgenden als „siebenter Modulationsratebereich” bezeichnet). Man beachte, dass ein Verfahren zum Bestimmen der Modulationsratebereiche nicht darauf beschränkt ist, und die Anzahl von Modulationsratebereichen und die Werte der Modulationsrate m, die die Grenzen zwischen den Modulationsratebereichen definieren, können geeignet geändert werden. Für diejenigen Regionen, wo eine Änderung der Modulationsrate m signifikant den Zustand ändert, bei dem das Schaltrauschen, das das Detektionssignal des Resolvers 44 beeinträchtigt, erzeugt wird, werden vorzugsweise zwei Werte der Modulationsrate m bestimmt, die die Grenze des Modulationsratebereichs derart bestimmen, dass die Differenz zwischen den Werten klein wird.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die Modulationsratebereiche wie oben beschrieben bestimmt, ein Schaltpunkt zwischen dem Dreiphasen-Modulations-PWM-Steuerungsverfahren und dem Zweiphasen-Modulation-PWM-Steuerungsverfahren ist gleich der Grenze zwischen dem fünften Modulationsratebereich und dem sechsten Modulationsratebereich gleich, und ein Schaltpunkt zwischen dem Zweiphasen-Modulations-PWM-Steuerungsverfahren und dem Rechteckwellensteuerungsverfahren ist gleich der Grenze zwischen dem sechsten Modulationsratebereich und dem siebenten Modulationsratebereich gleich. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird folglich die Korrekturinformation in Verbindung mit den Modulationsraten m gespeichert, wodurch die Korrekturinformation auch in Verbindung mit den Steuerungsverfahren des Wechselrichters 6 gespeichert wird.
  • Wie schematisch in 3 gezeigt sind die Korrekturwertkarten jeweils den sieben Modulationsratebereichen, die wie oben beschrieben bestimmt sind, zugeordnet. Spezieller ist eine erste Korrekturwertkarte M1 dem ersten Modulationsratebereich zugeordnet, eine zweite Korrekturwertkarte M2 ist dem zweiten Modulationsratebereich zugeordnet, eine dritte Korrekturwertkarte M3 ist dem dritten Modulationsratebereich zugeordnet, eine vierte Korrekturwertkarte M4 ist dem vierten Modulationsratebereich zugeordnet, eine fünfte Korrekturwertkarte M5 ist dem fünften Modulationsratebereich zugeordnet, eine sechste Korrekturwertkarte M6 ist dem sechsten Modulationsratebereich zugeordnet, und eine siebente Korrekturwertkarte M7 ist dem siebenten Modulationsratebereich zugeordnet. Jede dieser Korrekturwertkarten M1 bis M7 ist eine Karte, die den Korrekturwert Δθ bezüglich des Detektionswinkels θ des Resolvers 44 definiert. Zur Verdeutlichung ist jede dieser Korrekturwertkarten durch ein Diagramm gezeigt, bei dem die Abszisse den Detektionswinkel θ angibt, und bei dem die Ordinate den Korrekturwert Δθ angibt. Man beachte, dass die Diagramme, die jeweils die Korrekturwertkarten zeigen, basierend auf den Resultaten der Tests, die tatsächlich von den Erfindern durchgeführt wurden, erzeugt wurden.
  • Die erste Korrekturwertkarte M1, wie in 3 gezeigt, ist im Wesentlichen gleich einer Korrekturwertkarte (nicht gezeigt) zum Korrigieren des Detektionswinkels θ des Resolvers 44 für den Fall, dass kein Fehler aufgrund des Schaltrauschens vorliegt, sondern nur ein Fehler aufgrund der Struktur und der Charakteristiken des Resolvers 44. In diesem Fall nimmt also der Einfluss des Schaltrauschens auf das Detektionssignal des Resolvers 44 in dem ersten Modulationsratebereich ab, der die erste Korrekturwertkarte M1 verwendet.
  • 3 zeigt dagegen, dass die jeweiligen Wellenformen der zweiten Korrekturwertkarte M2, der dritten Korrekturwertkarte M3, der vierten Korrekturwertkarte M4 und der fünften Korrekturwertkarte M5 in einem größeren oder kleineren Ausmaß gestört sind, verglichen mit der Wellenform der ersten Korrekturwertkarte M1. Eine derartige Störung der Wellenformen gibt an, dass der Einfluss des Schaltrauschens auf das Detektionssignal des Resolvers 44 in dem zweiten Modulationsratebereich, dem dritten Modulationsratebereich, dem vierten Modulationsratebereich und dem fünften Modulationsratebereich zunimmt, die jeweils diese Korrekturwertkarten verwenden, verglichen mit dem ersten Modulationsratebereich. Ein Vergleich zwischen der zweiten Korrekturwertkarte M2, der dritten Korrekturwertkarte M3, der vierten Korrekturwertkarte M4 und der fünften Korrekturwertkarte M5 zeigt, dass die Wellenformverformung mit zunehmender Modulationsrate m zunimmt.
  • Die sechste Korrekturwertkarte M6 und die siebente Korrekturwertkarte M7 sind im Wesentlichen gleich der ersten Korrekturwertkarte M1. In diesem Beispiel nimmt also der Einfluss des Schaltrauschens auf das Ausgangssignal des Resolvers 44 in dem sechsten Modulationsratebereich, der die sechste Korrekturwertkarte M6 verwendet, und dem siebenten Modulationsratebereich, der die siebente Korrekturwertkarte M7 verwendet, ab.
  • Wie oben beschrieben ändert sich die Wellenform der Korrekturwertkarte gemäß der Modulationsrate m, und die Störung der Wellenform nimmt zu, wenn die Modulationsrate m von 0 in Richtung 0,61 zunimmt. Dies liegt daran, dass, wenn die Modulationsrate m von 0 bis 0,61 zunimmt, die Ein/Aus-Zeitgebung der Schaltvorrichtungen E1 bis E6 sich ändert, und der Einfluss des Schaltrauschens auf den Detektionswert des Resolvers 44 zunimmt. Dagegen nimmt die Störung der Wellenform ab, wenn die Modulationsrate m gleich oder größer als 0,61 ist. Dies liegt daran, dass in der Region, wo die Modulationsrate m gleich oder größer als 0,61 ist, eine Zweiphasen-Modulations-PWM-Steuerung und die Rechteckwellensteuerung durchgeführt werden, und folglich die Anzahl an Zeitpunkten, zu denen die Schaltvorrichtungen E1 bis E6 ein/aus-geschaltet werden, reduziert wird, wodurch der Einfluss des Schaltrauschens auf den Detektionswert des Resolvers 44 reduziert wird. Wie oben beschrieben enthalten die Korrekturwertkarten Information zum Korrigieren eines Fehlers des Detektionswinkels θ des Resolvers 44, der mit einer Zunahme des Schaltrauschens der Schaltvorrichtungen E1 bis E6 des Wechselrichters 6 zunimmt. Ein Fehler aufgrund des Schaltrauschens kann folglich geeignet korrigiert werden.
  • Man beachte, dass derartige Korrekturwertkarten durch Tests, Simulationen und dergleichen erzeugt werden können, und sie können beispielsweise in dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 gespeichert werden, wenn die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 hergestellt wird. Die Prozeduren zum Erzeugen der Korrekturwertkarten durch Tests werden unter Bezugnahme auf 4 im Folgenden beschrieben.
  • 4 zeigt ein Diagramm, das das Ergebnis der Tests zum Erzeugen der Korrekturwertkarten zeigt. In dem Diagramm gibt die Abszisse die Drehzahl an, und die Ordinate gibt das Drehmoment an. Gestrichelte Linien in 4 geben gleiche Modulationsratekurven an, die diejenigen Betriebspunkte verbinden, die die gleiche Modulationsrate m haben. Die Diagramme (Testergebnisse L1 bis L5), die entlang der gleichen Modulationsratekurve gezeigt sind, die der Modulationsrate m von „0,2” entspricht, zeigen jeweils Testergebnisse des Korrekturwerts Δθ bei fünf Betriebspunkten, wo die Modulationsrate m die gleiche ist („0,2” in diesem Beispiel), und wo die Drehzahl und das Drehmoment verschieden sind. Man beachte, dass die Testergebnisse L1 bis L5 basierend auf den Ergebnissen der Tests, die tatsächlich von den Erfindern durchgeführt wurden, erzeugt wurden. Man beachte, dass derartige Tests in dem Zustand durchgeführt wurden, bei dem der wahre elektrische Winkel θr des Sensorrotors des Resolvers 44 zwischen Z-Phasenpulsen gewonnen wird, wie z. B. wenn der Rotor des Elektromotors 4 mit konstanter Drehzahl dreht, wie beispielsweise in 2 gezeigt, oder wenn die Drehzahl des Rotors des Elektromotors 4 mit konstanter Rate zu- oder abnimmt. Der Korrekturwert Δθ für den Detektionswinkel θ des Resolvers 44, der durch Tests gewonnen wird, kann gewonnen werden, indem der Detektionswinkel θ mit dem wahren elektrischen Winkel θr verglichen wird. In 4 ist der Korrekturwert Δθ, der in dieser Art und Weise erhalten wird, durch Diagramme gezeigt, wobei die Abszisse den Detektionswinkel θ angibt und die Ordinate den Korrekturwert Δθ angibt, wie in dem Fall der obigen Korrekturwertkarten.
  • Wie in 4 gezeigt, wenn die Modulationsrate m die gleiche ist, werden die Diagramme, die den Korrekturwert Δθ zeigen, ähnlich, obwohl nicht identisch, selbst wenn die Drehzahl und das Drehmoment verschieden sind. Dies gibt an, dass, wenn die Modulationsrate m die gleiche ist, die Zustände des Schaltrauschens, das das Detektionssignal des Resolvers 44 beeinträchtigt, ähnlich werden, selbst wenn die Drehzahl und das Drehmoment verschieden sind. Man beachte, obwohl nicht in der Figur gezeigt, dass die Erfinder Tests mit geänderter Drehzahl und Drehmoment bei der Modulationsrate m, die eine andere als „0,2” war, durchgerührt haben. Als Ergebnis haben die Erfinder in dem gesamten möglichen Wertbereich der Modulationsrate m bestätigt, dass, wenn die Modulationsrate m die gleiche ist, die Diagramme, die den Korrekturwert Δθ zeigen, ähnlich werden, obwohl nicht identisch, selbst wenn die Drehzahl und das Drehmoment verschieden sind.
  • Durch Verwendung der Testergebnisse für die gleiche Modulationsrate m, die wie oben beschrieben gewonnen wird, wird ein Durchschnittswert der Korrekturwerte Δθ für jeden Detektionswinkel θ berechnet, wodurch eine Korrekturwertkarte erzeugt wird, die der Modulationsrate m entspricht. Man beachte, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die sieben Modulationsratebereiche wie oben beschrieben bestimmt werden, und wenn die Korrekturwertkarten erzeugt werden, ein Durchschnittswert der Korrekturwerte Δθ für jeden Detektionswinkel θ berechnet wird, indem die Testergebnisse für die Modulationsrate m verwendet werden, die in diesen Modulationsratebereichen enthalten ist. Beispielsweise werden die Korrekturwerte Δθ, die basierend auf den Testergebnissen L1 bis L5 für die Modulationsrate m von 0,2 gewonnen worden sind, wie in 4 gezeigt, verwendet, um die dritte Korrekturwertkarte M3 in 3 zu erzeugen. Man beachte, dass, obwohl ein Beispiel zum Erzeugen der Korrekturwertkarten durch Tests im Vorangegangenen beschrieben wurde, die Korrekturwertkarten durch Simulationen erzeugt werden können, indem ein ähnliches Verfahren verwendet wird.
  • Ferner kann die Korrekturinformation während des Betriebs der Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 gelernt werden, so dass die Korrekturwertkarten, die im Voraus in dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 gespeichert worden sind, aktualisiert werden, oder so dass neue Korrekturwertkarten erzeugt werden. Wie oben beschrieben, wenn der Elektromotor 4 in dem Zustand betrieben wird, bei dem der wahre elektrische Winkel θr des Sensorrotors des Resolvers 44 gewonnen wird, kann der Korrekturwert Δθ gewonnen werden, indem der Detektionswinkel θ des Resolvers 44 und der wahre elektrische Winkel θr verglichen werden. Wenn der Elektromotor 4 als eine Antriebsleistungsquelle in einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug oder dergleichen bereitgestellt wird, wird der wahre elektrische Winkel θr zwischen den Z-Phasenpulsen gewonnen, wenn das Fahrzeug mit konstanter Geschwindigkeit fährt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich mit konstanter Beschleunigung oder Verzögerung ändert, und dergleichen. Wenn der Elektromotor 4 in einem derartigen Zustand betrieben wird, wird der Korrekturwert Δθ in einer Art und Weise gewonnen, die ähnlich ist zu den obigen Tests, wodurch die Korrekturwertkarte, die der Modulationsrate m zu dem Zeitpunkt, zu dem der Korrekturwert Δθ gewonnen worden ist, entspricht, aktualisiert werden kann, oder eine neue Korrekturwertkarte erzeugt werden kann. Eine derartige Struktur des Lernens der Korrekturinformation während des Betriebs der Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 ist speziell effektiv für den Fall, bei dem beispielsweise Teile des Resolvers 44, des R/D-Wandlers 30, der Steuerungsvorrichtung 2 und dergleichen einem Alterungsverschleiß oder dergleichen unterworfen werden.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel speichert der Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 die Korrekturinformation in Verbindung mit der Systemspannung Vdc zusätzlich zu der Modulationsrate m. Der Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 hat also eine derartige Mehrzahl von Korrekturwertkarten, wie schematisch in 3 gezeigt, in Verbindung mit der Systemspannung Vdc. Man beachte, dass der Grund, warum die Korrekturinformation in Verbindung mit der Systemspannung Vdc gespeichert wird, der ist, dass, wenn die Systemspannung Vdc verschieden ist, das Ausmaß des Schaltrauschens, das erzeugt wird, anders ist, und dass folglich der Einfluss des Schaltrauschens auf das Detektionssignal des Resolvers 44 anders ist, selbst wenn die Ein/Aus-Zeitgebung der Schaltvorrichtungen E1 bis E6 die gleiche ist.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein möglicher Wertbereich der Systemspannung Vdc in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt, um eine Mehrzahl von Systemspannungsbereiche zu bestimmen. 5 zeigt einen Teil der bestimmten Mehrzahl von Systemspannungsbereichen anhand eines Beispiels. Die sieben Modulationsratebereiche sind für jeden Systemspannungsbereich bereitgestellt, und eine eindeutige Identifikation (ID) wird jedem Betriebszustand des Elektromotors 4 zugeordnet, der durch den Systemspannungsbereich und den Modulationsratebereich bestimmt ist. Jede ID wird einer entsprechenden der Korrekturwertkarten zugeordnet, und der Detektionswinkelkorrekturbereich 28, wie im Folgenden beschrieben, ist aufgebaut, um den notwendigen Korrekturwert Δθ zu gewinnen, indem eine ID ausgewählt wird, die dem Betriebszustand des Elektromotors 4 entspricht (in diesem Beispiel die Modulationsrate m und die Systemspannung Vdc) zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ erlangt, und eine Korrekturwertkarte, die zu der ID gehört, erlangt.
  • Man beachte, dass in diesem Beispiel sieben Modulationsratebereiche für jeden Systemspannungsbereich bereitgestellt sind. Eine Mehrzahl von (beispielsweise sieben) Modulationsratebereichen kann jedoch für jede von einer Mehrzahl von Systemspannungen Vdc bereitgestellt werden, die zu vorbestimmten Intervallen bereitgestellt sind. In diesem Fall, wenn die Systemspannung Vdc zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ erlangt, nicht mit irgendeiner der Systemspannungen Vdc, die bei den vorbestimmten Intervallen bereitgestellt sind, übereinstimmt, kann der nachfolgend beschriebene Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 einen Korrekturwert Δθ gewinnen durch lineare Interpolation oder dergleichen, indem eine Korrekturwertkarte verwendet wird, die einer Systemspannung Vdc entspricht, die einen Wert aufweist, der nahe dieser Systemspannung Vdc ist, oder indem Korrekturwertkarten verwendet werden, die jeweils einer Mehrzahl von (beispielsweise zwei) Systemspannungen Vdc entsprechen, die jeweils einen Wert aufweisen, der nahe dieser Systemspannung Vdc ist.
  • 2-4. Detektionswinkelkorrekturabschnitt
  • Der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 ist ein funktionales Teil zum Gewinnen von Korrekturinformation von dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25, basierend auf der Modulationsrate m und der Systemspannung Vdc zu dem Zeitpunkt, bei dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ des Resolvers 44 erlangt, und zum Korrigieren des Detektionswinkels θ des Resolvers 44 basierend auf der Korrekturinformation. Wie oben beschrieben werden der Detektionswinkel θ des Resolvers 44, der durch den Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 gewonnen wird, und die Systemspannung Vdc, die durch den Systemspannungsgewinnungsabschnitt 26 gewonnen wird, auf den Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 angewendet. Der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 ist aufgebaut, um die Modulationsrate m zu erlangen. Folglich erlangt der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 den Detektionswinkel θ des Resolvers 44, die Modulationsrate m zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ erlangt, und die Systemspannung Vdc zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ erlangt.
  • Der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 erlangt Korrekturinformation von dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 basierend auf der gewonnenen Systemspannung Vdc und der gewonnenen Modulationsrate m. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie oben beschrieben, werden die Korrekturwertkarten, die Korrekturinformation enthalten, für jeden Systemspannungsbereich gespeichert, um jeweils den Modulationsratebereichen, die für diesen Systemspannungsbereich bereitgestellt sind, zu entsprechen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erlangt also der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 Korrekturinformation zum Korrigieren des Detektionswinkels θ des Resolvers 44 von der Korrekturwertkarte, die einem derartigen Modulationsratebereich entspricht, der einem Systemspannungsbereich entspricht, der die Systemspannung Vdc zu dem Zeitpunkt enthält, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ des Resolvers 44 erlangt, und der die Modulationsrate m zu dem Zeitpunkt enthält, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ des Resolvers 44 erlangt. Spezieller, wie in 5 gezeigt, wählt der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 eine ID aus, die dem Betriebszustand entspricht, basierend auf der Systemspannung Vdc und der Modulationsrate m, erlangt einen Korrekturwert Δθ aus der Korrekturwertkarte, die der ausgewählten ID entspricht, und korrigiert den Detektionswinkel θ. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Korrekturwert Δθ definiert, um einen negativen Wert aufzuweisen, wenn der Detektionswinkel θ größer ist als der wahre elektrische Winkel θr. Folglich kann ein korrigierter Detektionswinkel θc gewonnen werden, indem der Korrekturwert Δθ mit dem Detektionswinkel θ addiert wird.
  • 3. Prozeduren zum Korrigieren des Detektionswinkels
  • Prozeduren zum Korrigieren des Detektionswinkels (ein Verfahren zum Korrigieren des Detektionswinkels), die in der Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels durchgeführt werden, werden unter Bezugnahme auf 6 nachfolgend beschrieben. Die Prozeduren zum Korrigieren des Detektionswinkels, die nachfolgend beschrieben werden, werden von Hardware und/oder Software (Programme) von funktionalen Teilen (dem Detektionswinkelgewinnungsbereich 27, dem Systemspannungsgewinnungsbereich 26 und dem Detektionswinkelkorrekturbereich 28) der oben beschriebenen Steuerungsvorrichtung 2 durchgeführt. In dem Fall, bei dem diese funktionalen Teile durch Programme gebildet sind, arbeitet ein Prozessor, der in der Steuerungsvorrichtung 2 enthalten ist, als ein Computer zum Ausführen der Programme der funktionalen Teile.
  • Zuerst erlangt der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ des Resolvers 44 (Schritt #01), der Systemspannungsgewinnungsabschnitt 26 erlangt die Systemspannung Vdc (Schritt #02), und der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 erlangt die Modulationsrate m (Schritt #03). Da die Information bezüglich des Detektionswinkels θ und der Systemspannung Vdc an den Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 gesendet wird, kann der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 den Detektionswinkel θ des Resolvers 44 die Modulationsrate m zu dem Zeitpunkt, bei dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ erlangt, und die Systemspannung Vdc zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ erlangt, gewinnen. Der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 wählt eine ID, die dem Betriebszustand entspricht, basierend auf der Systemspannung Vdc und der Modulationsrate m (Schritt #04), und erlangt einen Korrekturwert Δθ von der Korrekturwertkarte, die der ausgewählten ID entspricht (Schritt #05). Dann addiert der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 den Korrekturwert Δθ zu dem Detektionswinkel θ, um den Detektionswinkel θ zu korrigieren (Schritt #06).
  • Man beachte, dass die Prozeduren zum Korrigieren des Detektionswinkels nicht auf diejenigen, die in der Reihenfolge gemäß 6 gezeigt sind, beschränkt sind, sondern vorzugsweise wird auch der Schritt #01 zwischen den Schritten #04 und #05 durchgeführt. In diesem Fall wird eine ID vorzugsweise gemäß dem Betriebszustand des Elektromotors 4 im Voraus ausgewählt (in diesem Beispiel die Modulationsrate m und die Systemspannung Vdc) (Schritt #02, #03 und #04), und die Schritte #01, #05 und #06 werden vorzugsweise durchgeführt ohne dass die Schritte #02, #03 und #04 durchgeführt werden, so lange sich der Betriebszustand nicht derart ändert, dass die ID nicht geändert werden muss.
  • 4. Andere Ausführungsbeispiele
    • (1) Das obige Ausführungsbeispiel ist bezüglich eines Beispiels beschrieben worden, bei dem die Korrekturinformation die Korrekturwertkarten sind, die den Korrekturwert Δθ für den Detektionswinkel θ definieren. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise liegt auch eines der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darin, dass die Korrekturwertkarten einen Korrekturwert für einen Pulszählwert definieren, der die Anzahl von Pulsen angibt, die in dem A-Phasensignal und dem B-Phasensignal enthalten sind, die von dem R/D-Wandler 30 ausgegeben werden, und ein elektrischer Winkel berechnet wird, indem ein korrigierter Pulszählwert verwendet wird.
    • (2) Das obige Ausführungsbeispiel ist bezüglich eines Beispiels beschrieben worden, bei dem die Korrekturinformation Korrekturwertkarten sind, die jeweils gespeichert werden entsprechend der Mehrzahl von Modulationsratebereichen, die bestimmt werden, indem ein möglicher Wertbereich der Modulationsrate m in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise liegt auch eines der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darin, dass die Korrekturwertkarten jeweils entsprechend einer Mehrzahl von Modulationsraten m gespeichert werden, die bei vorbestimmten Intervallen bereitgestellt sind (beispielsweise 0,01, 0,05, 0,1 oder dergleichen), anstelle den Modulationsratebereichen zu entsprechen. In diesem Fall kann es so aufgebaut sein, dass, wenn die Modulationsrate m zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ erlangt, nicht mit irgendeiner der Modulationsraten m zusammenfällt, die bei den vorbestimmten Intervallen bereitgestellt sind, der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 einen notwendigen Korrekturwert Δθ durch lineare Interpolation oder dergleichen erlangt, indem eine Korrekturwertkarte verwendet wird, die einer Modulationsrate m entspricht, die einen Wert aufweist, der nahe dieser Modulationsrate m ist, oder indem Korrekturwertkarten verwendet werden, die jeweils einer Mehrzahl von (beispielsweise zwei) Modulationsraten m entsprechen, die einen Wert aufweisen, der nahe dieser Modulationsrate m ist. Man beachte, dass die vorbestimmten Intervalle nicht notwendigerweise feste Werte haben müssen. Vorzugsweise werden die vorbestimmten Intervalle in einer derartigen Region reduziert, bei der eine Änderung der Modulationsrate m signifikant den Zustand ändert, bei dem das Schaltrauschen, das das Detektionssignal des Resolvers 44 beeinträchtigt, erzeugt wird.
    • (3) Das obige Ausführungsbeispiel ist bezüglich eines Beispiels beschrieben worden, bei dem die Korrekturinformation Information enthält zum Korrigieren eines Fehlers des Detektionswinkels θ, der mit einer Zunahme des Schaltrauschens der Schaltvorrichtungen E1 bis E6 zunimmt. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Eines der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung liegt auch darin, dass die Korrekturinformation ferner Information enthält zum Korrigieren eines Fehlers des Detektionswinkels θ, der auftritt aufgrund der Temperatur des Resolvers 44, Alterungsverschleiß des Resolvers 44 und des R/D-Wandlers 30, Streumagnetfluss von dem Elektromotor 4 und dergleichen. In dem Fall, bei dem der Nullpunkt des elektrischen Winkels des Resolvers 44 und der Nullpunkt des elektrischen Winkels des Elektromotors 4 nicht gleich zueinander sind, enthält die Korrekturinformation ferner vorzugsweise Korrekturinformation zum Korrigieren dieser Nullpunkte.
    • (4) Das obige Ausführungsbeispiel ist bezüglich eines Beispiels beschrieben worden, bei dem die Korrekturinformation auch in Verbindung mit der Systemspannung Vdc gespeichert wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Korrekturinformation wird auch vorzugsweise in Verbindung mit nur der Modulationsrate m gespeichert, und der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 erlangt die Korrekturinformation basierend nur auf der Modulationsrate m zu dem Zeitpunkt, bei dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ erlangt, und korrigiert den Detektionswinkel θ basierend auf der gewonnenen Korrekturinformation. Dieser Aufbau wird vorzugsweise in dem Fall verwendet, bei dem die Systemspannung Vdc sich nur um eine kleine Größe ändert, und in dem Fall, bei dem der Zustand, bei dem das Schaltrauschen, das das Detektionssignal des Resolvers 44 beeinträchtigt, erzeugt wird, nicht so sehr von der Systemspannung Vdc abhängt.
    • (5) Das obige Ausführungsbeispiel wird bezüglich eines Beispiels beschrieben, bei dem die Korrekturinformation auch in Verbindung mit dem Steuerungsverfahren des Wechselrichters 6 gespeichert wird, als Folge des Speicherns der Korrekturinformation in Verbindung mit der Modulationsrate m. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt beispielsweise auch darin, dass in dem Fall, bei dem die Grenze zwischen den Modulationsratebereichen nicht mit der Grenze zusammenfällt, bei der das Steuerungsverfahren geschaltet wird, oder dergleichen, der Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 die Korrekturinformation auch in Verbindung mit dem Steuerungsverfahren speichert, und der Detektionswinkelkorrekturabschnitt 28 die Korrekturinformation basierend auf dem Steuerungsverfahren zu dem Zeitpunkt erlangt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt 27 den Detektionswinkel θ erlangt. Man beachte, dass vorzugsweise die Korrekturinformation auch nicht in Verbindung mit dem Steuerungsverfahren gespeichert wird, in dem Fall, bei dem der Zustand, bei dem das Schaltrauschen, das das Detektionssignal des Resolvers 44 beeinträchtigt, erzeugt wird, nicht so sehr von dem Steuerungsverfahren abhängt, und in dem Fall, bei dem das Steuerungsverfahren nicht geschaltet wird.
    • (6) Das obige Ausführungsbeispiel ist bezüglich eines Beispiels beschrieben worden, bei dem die Grenze, bei der das Steuerungsverfahren zwischen dem Zweiphasen-Modulations-Steuerungsverfahren und dem Dreiphasen-Modulations-Steuerungsverfahren geschaltet wird, mit der Grenze zusammenfällt, bei der das Steuerungsverfahren zwischen dem Sinus-PWM-Steuerungsverfahren und dem Übermodulations-PWM-Steuerungsverfahren geschaltet wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt und vorzugsweise fallen diese Grenzen nicht miteinander zusammen. In dem Fall, bei dem der Korrekturinformationsspeicherabschnitt 25 die Korrekturinformation auch in Verbindung mit dem Steuerungsverfahren speichert, wird bei diesem Aufbau die Korrekturinformation vorzugsweise in Verbindung mit beiden Gruppen von Steuerungsverfahren gespeichert, die die Ausgangsspannungswellenform betreffen, beispielsweise das Sinus-PWM-Steuerungsverfahren, das Übermodulations-PWM-Steuerungsverfahren und das Rechteckwellensteuerungsverfahren, und in Verbindung mit der Gruppe von Steuerungsverfahren, die den Energetisierungszustand jeder Phase betreffen, beispielsweise das Zweiphasen-Modulations-Steuerungsverfahren und das Dreiphasen-Modulations-Steuerungsverfahren.
    • (7) Das obige Ausführungsbeispiel ist bezüglich eines Beispiels beschrieben worden, bei dem die Leistungsquellenspannung der DC-Leistungsquelle 3 so wie sie ist als Systemspannung Vdc geliefert wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Eines von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt beispielsweise auch darin, dass die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung 1 einen Wandler enthält zum Erhöhen oder Reduzieren der Leistungsquellenspannung der DC-Leistungsquelle 3, und die Ausgabe des Wandlers wird als Systemspannung Vdc geliefert.
    • (8) Das obige Ausführungsbeispiel ist bezüglich eines Beispiels beschrieben worden, bei dem der AC-Elektromotor (der Elektromotor 4) ein Synchronmotor mit internem Permanentmagnet (IPMSM) ist, der durch einen Dreiphasen-Wechselstrom betrieben wird. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Synchronmotor mit Flächenpermanentmagnet (SPMSM = Surface Permanent Magnet Synchronous Motor) als AC-Elektromotor verwendet werden. Alternativ kann ein Elektromotor als AC-Elektromotor verwendet werden, der ein anderer ist als Synchronelektromotoren, beispielsweise ein Induktionselektromotor. Ein Mehrphasen-Wechselstrom, der ein anderer ist als ein Dreiphasen-Wechselstrom, beispielsweise ein Zweiphasen-Wechselstrom oder ein Vierphasenwechselstrom oder ein Wechselstrom mit noch mehr Phasen kann als Wechselstrom verwendet werden, der an einen derartigen AC-Elektromotor geliefert wird.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann vorzugsweise für Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtungen verwendet werden, die einen DC/AC-Umwandlungsabschnitt enthalten, der eine DC-Systemspannung in eine AC-Spannung umwandelt, indem ein Detektionswinkel eines Resolvers, der für einen Rotor eines AC-Elektromotors bereitgestellt ist, verwendet wird, und der die AC-Spannung an den AC-Elektromotor liefert.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung
    2
    Elektromotor (AC-Elektromotor)
    6
    Wechselrichter (DC/AC-Umwandlungsabschnitt)
    25
    Korrekturinformationsspeicherabschnitt
    26
    Systemspannungsgewinnungsabschnitt
    27
    Detektionswinkelgewinnungsabschnitt
    28
    Detektionswinkelkorrekturabschnitt
    44
    Resolver
    E1 bis E6
    Schaltvorrichtung
    Vdc
    Systemspannung
    m
    Modulationsrate
    θ
    Detektionswinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2008-76078 A [0003]
    • JP 2008-256486 A [0003]

Claims (5)

  1. Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung mit einem DC/AC-Umwandlungsabschnitt, der eine DC-Systemspannung in eine AC-Spannung umwandelt, indem ein Detektionswinkel eines Resolvers verwendet wird, der für einen Rotor eines AC-Elektromotors bereitgestellt ist, und der die AC-Spannung an den AC-Elektromotor liefert, wobei die Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung enthält: einen Detektionswinkelgewinnungsabschnitt, der den Detektionswinkel des Resolvers erlangt; einen Korrekturinformationsspeicherabschnitt, der Korrekturinformation zum Korrigieren des Detektionswinkels in Verbindung mit einer Modulationsrate speichert, die ein Verhältnis eines Effektivwerts einer Fundamentalwellenkomponente der AC-Spannung zu der Systemspannung ist; und einen Detektionswinkelkorrekturabschnitt, der die Korrekturinformation von dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt basierend auf der Modulationsrate zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt den Detektionswinkel erlangt, erlangt und den Detektionswinkel basierend auf der Korrekturinformation korrigiert.
  2. Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Korrekturinformation, die in dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt gespeichert ist, Information enthält zum Korrigieren eines Fehlers des Detektionswinkels, der mit einer Zunahme eines Schaltrauschens einer Schaltvorrichtung, die in dem DC/AC-Umwandlungsabschnitt enthalten ist, zunimmt.
  3. Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Korrekturinformationsspeicherabschnitt eine Korrekturwertkarte speichert, die einen Korrekturwert für den Detektionswinkel definiert, für jeden von einer Mehrzahl von Modulationsratebereichen, die bestimmt werden, indem ein möglicher Wertbereich der Modulationsrate in eine Mehrzahl von Regionen unterteilt wird, und der Detektionswinkelkorrekturabschnitt die Korrekturinformation aus der Korrekturwertkarte erlangt, die dem Modulationsratebereich entspricht, der die Modulationsrate zu dem Zeitpunkt enthält, bei dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt den Detektionswinkel erlangt.
  4. Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der DC/AC-Umwandlungsabschnitt aufgebaut ist, um zwischen einer Mehrzahl von Steuerungsverfahren zuschalten, die verschiedene Schaltverfahren zum Umwandeln verwenden, der Korrekturinformationsspeicherabschnitt die Korrekturinformation auch in Verbindung mit den Steuerungsverfahren speichert, und der Detektionswinkelkorrekturabschnitt die Korrekturinformation von dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt erlangt basierend auch auf dem Steuerungsverfahren zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt den Detektionswinkel erlangt.
  5. Elektromotorantriebssteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner enthaltend: einen Systemspannungsgewinnungsabschnitt, der die Systemspannung erlangt, wobei der Korrekturinformationsspeicherabschnitt die Korrekturinformation auch in Verbindung mit der Systemspannung speichert, und der Detektionswinkelkorrekturabschnitt die Korrekturinformation von dem Korrekturinformationsspeicherabschnitt erlangt, basierend auch auf der Systemspannung zu dem Zeitpunkt, zu dem der Detektionswinkelgewinnungsabschnitt den Detektionswinkel erlangt.
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