DE112012006787T5

DE112012006787T5 - Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE112012006787T5
Application number: DE112012006787.8T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Yamashita; Sho KATO; Hisanori Yamasaki; Ryo Yokozutsumi; Yuruki Okada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2015-07-16
Also published as: JP5777814B2; JPWO2014024285A1; WO2014024285A1; US9762165B2; US20150194918A1

Abstract

Ein Widerstands-Berechnungsaktivator (8) bestimmt, ob oder ob nicht ein Elektrofahrzeug angehalten hat, und zwar auf der Basis eines Fahrbefehl-Signals und eines externen Signals, und er aktiviert einen Widerstands-Rechner (9), falls ein Energieversorgungs-Befehl als Fahrbefehl eingegeben wird, falls bestimmt worden ist, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat. Der aktivierte Widerstands-Rechner (9) berechnet innerhalb eines Widerstands-Berechnungszeitraums einen Widerstandswert eines Wechselstrommotors (5), welcher die Antriebskraft für das Elektrofahrzeug erzeugt, und zwar auf der Basis eines d-Achsen-Spannungsbefehlswerts und eines d-Achsen-Stromwerts, die dem Wechselstrommotor (5) zugeführt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, welche einen Energieumsetzer zum Antreiben eines Wechselstrommotors (AC-Motors) steuert, der die Antriebsleistung für ein Fahrzeug erzeugt, und welche einen Widerstandswert des Wechselstrommotors berechnet.
Stand der Technik
Der Widerstandswert des Wechselstrommotors ändert sich entsprechend der Temperatur. Falls sich der Widerstandswert ändert und ein Fehler zwischen dem auf der Steuerungsseite konfigurierten Widerstandswert und dem tatsächlichen Widerstandswert erzeugt wird, kann möglicherweise das gewünschte Ausgangs-Drehmoment in einigen Fällen nicht erhalten werden, und ein gewünschtes Steuerungs-Ansprechverhalten kann möglicherweise in einigen Fällen nicht erzielt werden. Demgemäß ist es notwendig, den Widerstandswert eines Wechselstrommotors richtig zu berechnen.
Bei der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Technologie wird eine Gleichspannung (DC-Spannung) angelegt, und der Stromwert wird in einem Zeitraum von eingestellter Länge gemessen, und zwar unmittelbar nach der Aktivierung eines Induktionsmotors, und die Schwankungen eines primären Widerstandswerts und eines sekundären Widerstandswerts werden auf der Basis des gemessenen Stromwerts und des Stromwerts bei Standardtemperatur berechnet.
Bei der in der Patentliteratur 2 offenbarten Motor-Steuerungsvorrichtung wird Test-Energie einem Wechselrichter zugeführt, dem Wechselrichter wird ein Spannungsbefehl auf einer Frequenz gegeben, so dass ein Mehrphasen-Induktionsmotor nicht zu rotieren beginnt, und ein sekundärer Widerstandswert wird auf der Basis eines primären Widerstandswerts des Mehrphasen-Induktionsmotors berechnet, welcher im Voraus gemessen wird.
Mit der in der Patentliteratur 1 und 2 beschriebenen Technologie wird nicht bestimmt, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor rotiert. Falls der Wechselstrommotor rotiert, hat der Wechselstrommotor komplexe Impedanzkennlinien, die von der Drehzahl abhängen, und es ist schwierig, einen primären Widerstandswert und einen sekundären Widerstandswert aus den Antwortkennlinien des Stromwerts in Bezug auf die an den Wechselstrommotor angelegte Spannung abzuschätzen. Aus diesem Grund ist dann, wenn der Wechselstrommotor rotiert, eine richtige Berechnung des primären Widerstandswerts und des sekundären Widerstandswerts des Wechselstrommotors schwierig.
Demgemäß berechnet die in der Patentliteratur 3 offenbarte Energieumsetzervorrichtung die Winkelgeschwindigkeit eines Wechselstrommotors auf der Basis eines Fahrbefehls sowie die Spannung und den Strom in einem rotierenden Koordinatensystem, das synchron mit einem rotierenden Magnetfeld rotiert, welches in dem Wechselstrommotor erzeugt wird, und sie berechnet den Widerstandswert des Wechselstrommotors, falls die Winkelgeschwindigkeit 0 ist.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung (Kokai) JP H4-364 384 A
Patentliteratur 2: Japanisches Patent Nr. 3 771 239
Patentliteratur 3: Japanisches Patent Nr. 4 738 549

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Die in der Patentliteratur 3 offenbarte Energieumsetzervorrichtung berechnet den Widerstandswert eines Wechselstrommotors, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 0 (Null) ist, aber streng genommen erreicht die Winkelgeschwindigkeit nicht 0. Aus diesem Grund ist es notwendig, den Widerstandswert des Wechselstrommotors zu berechnen, indem bestimmt wird, dass die Winkelgeschwindigkeit 0 beträgt, wenn sich die Winkelgeschwindigkeit in einem eingestellten Bereich befindet, der 0 einschließt. Sogar innerhalb dieses Bereichs gilt Folgendes: Falls der Wechselstrommotor rotiert, ist es schwierig, den primären Widerstandswert und den sekundären Widerstandswert des Wechselstrommotors richtig zu berechnen.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Umstände konzipiert, und es ist ihre Aufgabe, die Genauigkeit beim Berechnen des Widerstandswerts eines Wechselstrommotors zu verbessern.
Lösung des Problems
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, weist eine Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung Folgendes auf: einen Energieumsetzer, eine Steuerung, einen Stromdetektor, einen Widerstands-Rechner und einen Widerstands-Berechnungsaktivator. Der Energieumsetzer treibt einen Wechselstrommotor an, welcher die Antriebskraft für ein Fahrzeug erzeugt. Die Steuerung gibt einen Spannungsbefehlswert aus, welcher ein Befehlswert einer Spannung ist, die von dem Energieumsetzer ausgegeben wird. Der Stromdetektor detektiert einen Stromwert, welchen der Energieumsetzer dem Wechselstrommotor zuführt.
Der Widerstands-Rechner berechnet einen Widerstandswert des Wechselstrommotors auf der Basis des Spannungsbefehlswerts und des Stromwerts in einem eingestellten Zeitraum, nachdem er aktiviert worden ist. Der Widerstands-Berechnungsaktivator bestimmt, ob der Wechselstrommotor rotiert oder aufgehört hat, zu rotieren, und zwar auf der Basis eines externen Signals, welches eine Bestimmung des Anhaltens des Fahrzeugs ermöglicht, und eines Fahrbefehls, und er aktiviert den Widerstands-Rechner, falls ein Energieversorgungs-Befehl als Fahrbefehl eingegeben wird, wenn bestimmt wird, dass der Wechselstrommotor aufgehört hat, zu rotieren.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts eines Wechselstrommotors zu verbessern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
2 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht;
3 ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 1, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt;
4 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
5 ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 2, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt;
6 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
7 ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 3, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt;
8 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
9 ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 4, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt;
10 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
11 ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 5, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt;
12 ein Blockdiagramm, das eine andersartige beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 5 veranschaulicht;
13 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
14 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
15 ein Diagramm, das eine Veränderung der Amplitude der Abweichungsspannung bei der Ausführungsform 7 veranschaulicht;
16 ein Blockdiagramm, das eine andersartige beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 7 veranschaulicht;
17 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
18A ein Diagramm, das Phasenströme bei der Ausführungsform 8 veranschaulicht;
18B ein Diagramm, das Phasenströme bei der Ausführungsform 8 veranschaulicht;
19 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
20 ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 9 veranschaulicht; und
21 ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 9, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt.
Beschreibung der Ausführungsformen
Nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei angemerkt, dass in den Zeichnungen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Teilen zugewiesen sind.
Ausführungsform 1
1 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht: Die Steuerungsvorrichtung 1 treibt einen Wechselstrommotor 5 an, welcher eine Antriebskraft für ein Fahrzeug erzeugt.
Die Steuerungsvorrichtung 1 ist mit Folgendem ausgestattet: einer Steuerung 2, einem Direktquadratur-/Dreiphasenumsetzer (dq-/Dreiphasenumsetzer) 3, einem Energieumsetzer 4, einem Wechselstrommotor 5, Stromdetektoren 6a, 6b und 6c, einem Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7, einem Widerstands-Berechnungsaktivator 8 und einem Widerstands-Rechner 9, der den Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 berechnet.
Ein Fahrzeug, welches die Steuerungsvorrichtung 1 und den Wechselstrommotor 5 an Bord hat, wird als Elektrofahrzeug bezeichnet, und die Steuerungsvorrichtung 1 wird auch als Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug bezeichnet.
Wenn die Steuerungsvorrichtung 1 in einem Elektrofahrzeug verwendet wird, ist ein Fahrbefehl-Signal S1 ein Befehlssignal aus der Fahrerkabine. Der Inhalt des Fahrbefehl-Signals S1 schwankt gemäß dem Fahrbetrieb, der von dem Fahrer in der Fahrerkabine durchgeführt wird. Ein externes Signal S2 ist ein Signal, das verwendet wird, um das Elektrofahrzeug auf der Außenseite der Steuerungsvorrichtung 1 zu steuern, und es ist ein Signal, das verwendet werden kann, um zu bestimmen, ob oder ob nicht das Elektrofahrzeug angehalten hat.
In der nachfolgenden Beschreibung wird ein dreiphasiger Induktionsmotor als Wechselstrommotor 5 verwendet. Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung auch auf Wechselstrommotoren Anwendung finden kann, die sich von einem dreiphasigen Induktionsmotor unterscheiden.
Die Steuerung 2 verwendet eine Technologie des verwandten Standes der Technik, wie z. B. in der Patentliteratur 3 beschrieben, um einen d-Achsen-Strombefehlswert Id* und einen q-Achsen-Strombefehlswert Iq* in einem rotierenden Koordinatensystem zu erzeugen, und zwar auf der Basis des Fahrbefehl-Signals S1. Die rotierende Koordinate ist eine Koordinate, welche synchron mit einem rotierenden Magnetfeld rotiert, das in dem Wechselstrommotor 5 erzeugt wird.
Die d-Achse hat die gleiche Richtung wie der magnetische Hauptfluss des rotierenden Magnetfelds, während die q-Achse die zur d-Achse orthogonale Richtung aufweist. Wie in der nachstehenden Formel (1) ausgedrückt, erzeugt die Steuerung 2 einen d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* und einen q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* und sendet diese an den dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3, welche Befehlswerte der von dem Energieumsetzer 4 ausgegebenen Spannung sind, und zwar in dem rotierenden Koordinatensystem und auf der Basis des d-Achsen-Strombefehlswerts Id*, des q-Achsen-Strombefehlswerts Iq* sowie des d-Achsen-Stromwerts Id und des q-Achsen-Stromwerts Iq, die von dem Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7 ausgegeben werden, um so die Abweichung zwischen dem d-Achsen-Strombefehlswert Id* und dem d-Achsen-Stromwert Id sowie die Abweichung zwischen dem q-Achsen-Strombefehlswert Iq* und dem q-Achsen-Stromwert Iq zu beseitigen. In der nachstehenden Formel (1) ist s der Differentialoperator. Formel 1
Die proportionale Verstärkung k_cp und die Zeitkonstante ω_cpi in der obigen Formel (1) sind in der nachstehenden Formel (2) ausgedrückt. In der nachstehenden Formel (2) ist ω_cc ein Stromantwort-Sollwert, der während des Entwurfs der Antwort des d-Achsen-Stromwerts Id und des q-Achsen-Stromwerts Iq bestimmt wird, welche von der Steuerung 2 gesteuert werden, und er wird bestimmt, während auch die Trägerfrequenz des (später erläuterten) Energieumsetzers 4 und die erforderlichen Spezifikationen zum Steuern des Wechselstrommotors 5 berücksichtigt werden.
Für den Fall beispielsweise, dass der Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 berechnet wird, während der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, wie in der vorliegenden Ausführungsform 1, ist es ausreichend, ca. ω_cpi = 500 rad/s zu konfigurieren. In der nachstehenden Formel (2) ist außerdem Ls die primäre Induktivität des Wechselstrommotors 5, und es ist die Summe der Gegeninduktivität und der primären Streuinduktivität des Wechselstrommotors 5. Formel 2
Der dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 führt eine Koordinaten-Umsetzung des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* von dem rotierenden Koordinatensystem in ein Antriebskoordinatensystem durch, welches eine Koordinate zum Antreiben des Wechselstrommotors 5 ist, und er erzeugt einen Spannungsbefehlswert in dem Antriebskoordinatensystem und sendet ihn zum Energieumsetzer 4.
Falls der Wechselstrommotor 5 ein dreiphasiger Induktionsmotor ist, dann ist die Antriebskoordinate eine dreiphasige Koordinate mit einer U-Phasenachse, einer V-Phasenachse und einer W-Phasenachse, die jeweils eine gegenseitige Winkeldifferenz von 120° haben. In dem Beispiel gemäß 1 setzt der dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 die Koordinaten des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* in dem rotierenden Koordinatensystem in Phasen-Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* um.
Der dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 setzt die Koordinaten des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* um, indem er θ1 als die Phase der d-Achse in Bezug auf die U-Phasenachse annimmt. Die d-Achse kann in einer beliebigen Richtung konfiguriert sein, und der Wert von θ1 ist ein Wert, der von der Richtung der d-Achse abhängt.
Der dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 sendet die Phasen-Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* an den Energieumsetzer 4. Auf der Basis der Phasen-Spannungswerte Vu*, Vv* und Vw* setzt der Energieumsetzer 4 Energie, welche von einer nicht dargestellten Energiequelle zugeführt wird, in dreiphasigen Wechselstrom um, um den Wechselstrommotor 5 zu versorgen, und er treibt den Wechselstrommotor 5 an.
Die Stromdetektoren 6a, 6b und 6c sind Stromwandler (current transformers, CTs), welche einen Stromwert detektieren, welcher durch die Verdrahtung zwischen dem Energieumsetzer 4 und dem Wechselstrommotor 5 fließt. Die Stromdetektoren 6a, 6b und 6c detektieren jeweils Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw, welche der Energieumsetzer 4 dem Wechselstrommotor 5 zuführt, und sie senden die detektierten Werte an den Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7. Die Stromdetektoren 6a, 6b und 6c sind nicht auf CTs beschränkt.
Da die Phasen-Stromwerte den Zusammenhang Iu + Iv + Iw = 0 erfüllen, kann der Stromdetektor 6c beispielsweise auch weggelassen werden, und der Phasen-Stromwert Iw kann aus den Phasen-Stromwerten Iu und Iv berechnet werden, die von den Stromdetektoren 6a bzw. 6b detektiert werden. Der Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7 setzt die Koordinaten der Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw um, und er erzeugt den d-Achsen-Stromwert Id und den q-Achsen-Stromwert Iq im rotierenden Koordinatensystem und sendet diese an die Steuerung 2 und den Widerstands-Rechner 9.
Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8 bestimmt, ob der Wechselstrommotor 5 rotiert oder aufgehört hat, zu rotieren, und zwar auf der Basis des Fahrbefehl-Signals S1 und des externen Signals S2, und falls ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, wenn bestimmt wird, dass der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, sendet der Widerstands-Berechnungsaktivator 8 ein Widerstands-Berechnungssignal S3, das den Start der Widerstandsberechnung anzeigt, an den Widerstands-Rechner 9.
Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8 bestimmt, ob oder ob nicht das Elektrofahrzeug angehalten hat, und zwar auf der Basis des Fahrbefehl-Signals S1 und des externen Signals S2, und falls ein Energieversorgungs-Befehl als ein Fahrbefehl eingegeben wird, wenn festgestellt wird, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat, dann bestimmt der Widerstands-Berechnungsaktivator 8 eine Startzeit eines Zeitraums, in welchem die Widerstandsberechnung möglich ist.
Der Zeitraum, in welchem die Widerstandsberechnung möglich ist, beginnt bei der Startzeit, die von dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8 bestimmt worden ist, und wird als Widerstands-Berechnungszeitraum bezeichnet. Die Länge des Widerstands-Berechnungszeitraums wird während des Entwurfsvorgangs bestimmt. Die Länge des Widerstands-Berechnungszeitraum beträgt z. B. 400 ms.
Das Widerstands-Berechnungssignal S3 ist ein Signal auf gehalten hohem (H) Pegel während des Widerstands-Berechnungszeitraums. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8 aktiviert den Widerstands-Rechner 9, indem er das Widerstands-Berechnungssignal S3 auf H-Pegel an den Widerstands-Rechner 9 ausgibt.
Es sei angemerkt, dass der Widerstands-Berechnungsaktivator 8 auch dazu konfiguriert sein kann, den Widerstands-Rechner 9 von der Startzeit des Widerstands-Berechnungszeitraums in Kenntnis zu setzen, und der Widerstands-Rechner 9 kann dazu konfiguriert sein, die Endzeit des Widerstands-Berechnungszeitraums zu bestimmen.
Nachdem er von der Eingabe des Widerstands-Berechnungssignals S3 auf H-Pegel aktiviert worden ist, berechnet der Widerstands-Rechner 9 den Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 auf der Basis des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* und des d-Achsen-Stromwerts Id in zumindest einem Teilzeitraum des Widerstands-Berechnungszeitraums. Der Widerstands-Berechnungszeitraum ist ein gesetzter Zeitraum, nachdem der Widerstands-Rechner 9 aktiviert worden ist. Es sei angemerkt, dass das Verfahren zum Berechnen des Widerstandswerts des Wechselstrommotors 5 nicht auf das oben erläuterte Beispiel beschränkt ist.
Es ist ausreichend, dass der Widerstands-Rechner 9 den Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 unter Verwendung eines Spannungsbefehlswerts für den Energieumsetzer 4 und eines Stromwerts berechnet, der von dem Energieumsetzer 4 während eines gesetzten Zeitraums ausgegeben wird, nachdem der Widerstands-Rechner 9 aktiviert worden ist. Der Widerstands-Rechner 9 kann beispielsweise auch den Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 auf der Basis des U-Phasen-Spannungsbefehlswerts Vu* und des U-Phasen-Stromwerts Iu berechnen.
Der Widerstands-Rechner 9 verwendet eine Technologie des bisherigen Standes der Technik, wie z. B. in der Patentliteratur 2 und Patentliteratur 3 beschrieben, um einen primären Widerstandswert Rs und einen sekundären Widerstandswert Rr des Wechselstrommotors 5 zu berechnen. Für den Fall beispielsweise, dass eine Stufenspannung an den Wechselstrommotor 5 angelegt wird, teilt während eines Zeitraums mit vorbestimmter Länge unmittelbar nach dem Start des Widerstands-Berechnungszeitraums der Widerstands-Rechner 9 den d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* durch den d-Achsen-Stromwert Id, um die Summe des primären Widerstandswerts Rs und des sekundären Widerstandswerts Rr zu berechnen.
Nachdem der Zeitraum mit der vorbestimmten Länge verstrichen ist, teilt der Widerstands-Rechner 9 den d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* durch den d-Achsen-Stromwert Id, um den primären Widerstandswert Rs zu berechnen. Anschließend wird der primäre Widerstandswert Rs von der Summe des primären Widerstandswerts Rs und des sekundären Widerstandswerts Rr abgezogen, um den sekundären Widerstandswert Rr zu berechnen. Der Zeitraum von vorbestimmter Länge unmittelbar nach dem Start des Widerstands-Berechnungszeitraums wird als ein Zeitraum genommen, der signifikant kürzer ist als der Widerstands-Berechnungszeitraum, wie z. B. 50 ms.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht. Ein Energieversorgungs-Befehlssignal P und ein Bremsbefehlssignal B, die Fahrbefehlssignale S1 sind, und ein (später erläutertes) Geschwindigkeitssignal Vel, das ein externes Signal S2 ist, werden in den Widerstands-Berechnungsaktivator 8 eingegeben.
Wenn bestimmt werden kann, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat, gilt Folgendes: Falls ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, während ein Bremsbefehl eingegeben wird, oder falls ein Energieversorgungs-Befehl in einem vorbestimmten Zeitraum Ta eingegeben wird, der ein Zeitraum mit vorbestimmter Länge ist, der beginnt, nachdem der Bremsbefehl aufgehoben wird, dann gibt der Widerstands-Berechnungsaktivator 8 das Widerstands-Berechnungssignal S3 während des Widerstands-Berechnungszeitraums aus, der beginnt, wenn der Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird.
In dieser Beschreibung bezeichnet „vorbestimmt” etwas, das im Voraus bestimmt wird, oder etwas, das durch eine Formel unter Verwendung eine Variable oder dergleichen ausgedrückt wird, mit einem Wert, der bestimmt wird, bevor der Wert verwendet wird.
Wenn ein Energieversorgungs-Befehl als ein Fahrbefehl eingegeben wird, dann geht das Energieversorgungs-Befehlssignal P auf H-Pegel, und wenn der Energieversorgungs-Befehl aufgehoben wird, dann geht das Energieversorgungs-Befehlssignal P auf niedrigen Pegel (L-Pegel). Auf ähnliche Weise gilt Folgendes: Wenn ein Bremsbefehl als ein Fahrbefehl eingegeben wird, dann geht das Bremsbefehlssignal B auf H-Pegel, und wenn der Bremsbefehl aufgehoben wird, dann geht das Bremsbefehlssignal auf L-Pegel.
Das Bremsbefehlssignal B wird einem Ausschaltverzögerungsglied 81 zugeführt. Das Ausschaltverzögerungsglied 81 detektiert die fallende Flanke des Eingangssignals und gibt die fallende Flanke aus, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum Ta verstrichen ist, nachdem die fallende Flanke erkannt worden ist. Die Länge des vorbestimmten Zeitraums Ta ist ein Zeitraum, der bestimmt wird auf der Basis der Zeit von dem Zeitpunkt, zu dem ein Bremsbefehl aufgehoben wird, bis zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Bremskraft, die auf die Räder des Elektrofahrzeugs wirkt, durch den Vorgang einer mechanischen Bremseinrichtung gelöst wird, und wird beispielsweise auf 1 Sekunde gesetzt.
Es sei angemerkt, dass dann, wenn das Elektrofahrzeug an einer Station oder dergleichen angehalten wird, der Energieumsetzer 4 nicht arbeitet, und außerdem die Räder des Elektrofahrzeugs mittels der mechanischen Bremseinrichtung blockiert werden. Wenn der Bremsbefehl in solch einem Zustand aufgehoben wird, dann löst die mechanische Bremseinrichtung die Bremskraft, die auf die Räder des Elektrofahrzeugs wirkt. Da das Lösen der Bremskraft mittels der mechanischen Bremseinrichtung eine mechanische Betätigung begleitet, wird die Bremskraft allmählich gelöst.
Da die Räder des Elektrofahrzeugs während des Zeitraums blockiert sind, in welchem zumindest ein gewisser Grad von Bremskraft an die Räder angelegt wird, kann bestimmt werden, dass der Wechselstrommotor 5 angehalten worden ist. Die Zeit, die für eine solche mechanische Betätigung benötigt wird, unterscheidet sich in Abhängigkeit von der Betätigungskennlinie der mechanischen Bremseinrichtung, aber sie ist grundsätzlich ungefähr 1 Sekunde. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Länge des vorbestimmten Zeitraums Ta auf 1 Sekunde gesetzt, wie oben beschrieben.
Das Geschwindigkeitssignal Vel ist ein Signal, das die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs angibt, und es wird in eine Geschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung 82 eingegeben. Für das Geschwindigkeitssignal Vel kann beispielsweise die Geschwindigkeitsinformation einer automatischen Antriebssteuerung (ATC) verwendet werden.
Die Geschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung bestimmt, ob oder ob nicht das Elektrofahrzeug angehalten worden ist, und zwar auf der Basis, ob oder ob nicht die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs, die von dem Geschwindigkeitssignal Vel angegeben wird, kleiner als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert ist.
Die Geschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung 82 gibt ein Signal auf H-Pegel für den Fall aus, dass sie imstande ist, zu bestimmen, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat. Sie gibt es auf L-Pegel für den Fall aus, dass sie nicht imstande ist, zu bestimmen, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat.
Es sei angemerkt, dass die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs, die von dem Geschwindigkeitssignal Vel angegeben wird, berechnet wird, indem Impulse gezählt werden, die von einem Impulsgenerator (PG) ausgegeben werden, der an der Radachse des Elektrofahrzeugs befestigt ist. Der PG gibt eine vorbestimmte Anzahl von Impulsen für jede Umdrehung der Radachse aus. Ein PG, der typischerweise in Elektrofahrzeugen verwendet wird, gibt ungefähr 10 Impulse für jede Umdrehung der Radachse aus.
Da die Geschwindigkeits-Auflösung vergleichsweise niedrig ist für die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs, die gemäß der obigen Berechnung berechnet worden ist, gilt Folgendes: Falls sich der Wechselstrommotor 5 im Vorgang des Anhaltens befindet, oder falls der Wechselstrommotor 5 aus dem angehaltenen Zustand zu rotieren beginnt, ist es schwierig, nur unter Verwendung des Geschwindigkeitssignals Vel richtig zu bestimmen, dass der Wechselstrommotor aufgehört hat, zu rotieren.
Ein erstes UND-Gatter 83 gibt die logische UND-Verknüpfung des Ausgangs aus dem Ausschaltverzögerungsglied 81 und des Ausgangs der Geschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung 82 an ein Einschaltverzögerungsglied 84 aus. Das Einschaltverzögerungsglied 84 detektiert die steigende Flanke des Eingangssignals, und es gibt die steigende Flanke aus, nachdem einem vorbestimmter Zeitraum Tb verstrichen ist, nachdem die steigende Flanke erkannt worden ist.
Bei der fallenden Flanke des Eingangssignals gibt das Einschaltverzögerungsglied 84 auch die fallende Flanke aus. Das Einschaltverzögerungsglied 84 ist vorgesehen, um Störungen zu entfernen und Prellen bzw. Flattern zu verhindern. Beispielsweise wird die Länge des vorbestimmten Zeitraums Tb des Einschaltverzögerungsglieds 84 auf 5 Sekunden gesetzt.
Ein zweites UND-Gatter 85 sendet die logische UND-Verknüpfung des Energieversorgungs-Befehlssignals P und des Ausgangs aus dem Einschaltverzögerungsglied 84 an einen Widerstands-Berechnungssignalgenerator 86. Für den Fall, dass er die steigende Flanke des Eingangssignals detektiert, gibt der Widerstands-Berechnungssignalgenerator 86 das Widerstands-Berechnungssignal S3 auf gehalten hohem Pegel während eines Widerstands-Berechnungszeitraums von vorbestimmter Länge aus, der bei der steigenden Flanke beginnt.
3 ist ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 1, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt. 3 veranschaulicht die Eingabe des Energieversorgungs-Befehls und die Aufhebung des Bremsbefehls, Veränderungen des Bremsdrucks des Elektrofahrzeugs, das Drehmoment des Wechselstrommotors 5 und die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs, und Veränderungen der Eingaben und Ausgaben von vorbestimmten Elementen, die in dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8 vorgesehen sind. 2 und 3 werden verwendet, um den Betrieb des Widerstands-Berechnungsaktivators 8 zu beschreiben, der den Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt.
In dem Beispiel gemäß 3 gilt Folgendes: Die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs nimmt allmählich ab, während der Bremsbefehl eingegeben wird, und zum Zeitpunkt T1 nimmt sie einen Zustand an, in welchem bestimmt werden kann, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat. Danach wird zum Zeitpunkt T3 der Bremsbefehl aufgehoben, und zum Zeitpunkt T4 wird ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben. Nachdem der Bremsbefehl zum Zeitpunkt T3 aufgehoben worden ist, nimmt die Bremskraft allmählich ab.
Nachdem der Energieversorgungs-Befehl zum Zeitpunkt T4 innerhalb des vorbestimmten Zeitraums Ta vom Zeitpunkt T3 eingegeben worden ist, gilt Folgendes: Falls das Drehmoment zum Zeitpunkt T6 beginnt, zuzunehmen, wenn der Widerstands-Berechnungszeitraum endet, wie später noch erläutert, dann beginnt der Wechselstrommotor 5 zu rotieren, das Elektrofahrzeug beginnt, sich zu bewegen, und die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs nimmt allmählich zu.
Der Ausgang des Ausschaltverzögerungsglieds 81 geht auf L-Pegel zum Zeitpunkt T5, nachdem der vorbestimmte Zeitraum Ta vom Zeitpunkt T3 verstrichen ist, wenn der Bremsbefehl aufgehoben wird. Während des Zeitraums von dem Zeitpunkt T1, wenn das Elektrofahrzeug anhält, bis zum Zeitpunkt T6, wenn das Elektrofahrzeug beginnt, sich zu bewegen, ist der Wert des Geschwindigkeitssignals Vel kleiner als oder gleich einem Schwellenwert, und folglich ist der Ausgang der Geschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung 82 vom Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T6 auf H-Pegel.
Der Ausgang aus dem ersten UND-Gatter 83 ist auf H-Pegel, und zwar vom Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T5. Der Ausgang des Einschaltverzögerungsglieds 84 geht auf H-Pegel zum Zeitpunkt T2, nachdem der vorbestimmte Zeitraum Tb vom Zeitpunkt T1 verstrichen ist, und geht auf L-Pegel zum Zeitpunkt T5.
Das Energieversorgungs-Befehlssignal P geht auf H-Pegel zum Zeitpunkt T4, wenn der Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, und der Ausgang des Einschaltverzögerungsglieds 84 ist auf H-Pegel vom Zeitpunkt T2 bis zum Zeitpunkt T5. Infolgedessen ist der Ausgang des zweiten UND-Gatters 85 auf H-Pegel vom Zeitpunkt T4 bis zum Zeitpunkt T5. Das Widerstands-Berechnungssignal S3 ist auf H-Pegel vom Zeitpunkt T4 bis zum Zeitpunkt T6, nachdem der Widerstands-Berechnungszeitraum verstrichen ist.
Sogar dann, wenn der Energieversorgungs-Befehl zum Zeitpunkt T4 in einem Zustand eingegeben wird, in welchem der Bremsbefehl eingegeben wird, gibt – ähnlich zu dem oben erläuterten Beispiel – der Widerstands-Berechnungsaktivator 8 ein Widerstands-Berechnungssignal S3 auf gehaltenem H-Pegel während des Widerstands-Berechnungssignals aus.
Dies trifft auf ähnliche Weise auf die nachfolgenden Ausführungsformen zu. Wie oben erläutert, kann dadurch, dass der primäre Widerstandswert Rs und der sekundäre Widerstandswert Rr verwendet werden, die berechnet werden, wenn bestimmt wird, dass der Wechselstrommotor 5 angehalten ist, ein stabileres gewünschte Ausgangs-Drehmoment des Wechselstrommotors 5 erzielt wird.
Wie oben beschrieben, gilt bei der Ausführungsform 1 Folgendes: Ein Energieversorgungs-Befehlssignal P, ein Bremsbefehlssignal B und ein Geschwindigkeitssignal Vel, das die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs angibt, werden verwendet, um zu bestimmen, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und ein Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 wird berechnet, während der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren.
Infolgedessen wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts zu verbessern. Da es nicht notwendig ist, einen Geschwindigkeits-Rechner vorzusehen, der die Winkelgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 5 detektiert, um zu bestimmen, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, wird außerdem eine Vereinfachung der Konfiguration möglich.
Ausführungsform 2
4 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8A gemäß Ausführungsform 2 bestimmt, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und zwar auf der Basis des Energieversorgungs-Befehlssignals P, das ein Fahrbefehl-Signal S1 ist, sowie des Geschwindigkeitssignals Vel und eines Bremsdrucksignals BP, die externe Signale S2 sind.
Wenn festgestellt werden kann, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat und der Bremsdruck niedriger als oder gleich einem Schwellenwert ist, gilt Folgendes: Falls ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, während ein Bremsbefehl eingegeben wird, oder falls ein Energieversorgungs-Befehl in einem Zeitraum eingegeben wird, während dessen der Bremsdruck gleich groß wie oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, nachdem der Bremsbefehl aufgehoben wird, dann bestimmt der Widerstands-Berechnungsaktivator 8A die Startzeit des Widerstands-Berechnungszeitraums.
Innerhalb zumindest des Widerstands-Berechnungszeitraums, nachdem ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben worden ist, während er sich in dem obigen Zustand befindet, kann bestimmt werden, dass der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und das Berechnen des Widerstandswerts des Wechselstrommotors 5 ist möglich. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8A gemäß Ausführungsform 2 ist mit einer Druck-Bestimmungseinrichtung 87 anstelle des Ausschaltverzögerungsglieds 81 versehen, die in dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8 gemäß Ausführungsform 1 vorgesehen ist.
Das Bremsdrucksignal BP ist ein Signal, das den Bremsdruck angibt, und es wird in die Druck-Bestimmungseinrichtung 87 eingegeben. Die Druck-Bestimmungseinrichtung 87 bestimmt, ob oder ob nicht der Bremsdruck gleich groß wie oder größer ist als ein Schwellenwert. Angenommen sei beispielsweise, dass die Druck-Bestimmungseinrichtung 87 ein Signal auf H-Pegel ausgibt, wenn der Bremsdruck gleich groß wie oder größer als der Schwellenwert ist, und dass sie ein Signal auf L-Pegel ausgibt, wenn der Bremsdruck niedriger ist als der Schwellenwert. Ein erstes UND-Gatter 83A gibt die logische UND-Verknüpfung des Ausgangs aus der Druck-Bestimmungseinrichtung 87 und des Ausgangs der Geschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung 82 an das Einschaltverzögerungsglied 84 aus.
5 ist ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 2, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt. 4 und 5 werden verwendet, um den Betrieb des Widerstands-Berechnungsaktivators 8A zu beschreiben, der den Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt.
Die Zeitpunkte, zu welchen der Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird und der Bremsbefehl aufgehoben wird, sowie die Veränderungen des Bremsdrucks, des Drehmoments des Wechselstrommotors 5 und der Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs sind ähnlich zu Ausführungsform 1.
Wenn der Bremsdruck niedriger wird als der Schwellenwert zum Zeitpunkt T5 nach dem Zeitpunkt T4, wenn der Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, geht der Ausgang der Druck-Bestimmungseinrichtung 87 auf den H-Pegel zum Zeitpunkt T5. Der Betrieb der Geschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung 82 ist ähnlich zu Ausführungsform 1. Der Ausgang des ersten UND-Gatters 83A ist auf H-Pegel vom Zeitpunkt T1 zum Zeitpunkt T5, ähnlich wie bei der Ausführungsform 1.
Der Betrieb des Einschaltverzögerungsglieds 84, des zweiten UND-Gatters 85 und des Widerstands-Berechnungssignalgenerators 86 ist ähnlich zu Ausführungsform 1. Das Widerstands-Berechnungssignal S3 ist auf H-Pegel vom Zeitpunkt T4 bis zum Zeitpunkt T6, nachdem der Widerstands-Berechnungszeitraum verstrichen ist.
Wie oben beschrieben, gilt bei der Ausführungsform 2 Folgendes: Ein Energieversorgungs-Befehlssignal P, ein Bremsdrucksignal BP und ein Geschwindigkeitssignal Vel, das die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs angibt, werden verwendet, um zu bestimmen, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und ein Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 wird berechnet, wenn der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren. Infolgedessen wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts zu verbessern.
Ausführungsform 3
6 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8B gemäß Ausführungsform 3 bestimmt, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und zwar auf der Basis des Energieversorgungs-Befehlssignals P und eines Bremsbefehlssignals B, die Fahrbefehlssignale S1 sind, sowie eines Türöffnungs-/Schließsignals D, das ein externes Signal S2 ist. Nachdem die Tür des Elektrofahrzeugs geöffnet und geschlossen wird, gilt Folgendes.
Falls ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, während ein Bremsbefehl eingegeben wird, oder falls ein Energieversorgungs-Befehl innerhalb des vorbestimmten Zeitraums Ta eingegeben wird, nachdem der Bremsbefehl eingegeben worden ist, bestimmt der Widerstands-Berechnungsaktivator 8B die Startzeit des Widerstands-Berechnungszeitraums.
Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8B gemäß Ausführungsform 3 ist mit einem Zwischenspeicher (latch) 88 anstelle der Geschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung 82 versehen, die in dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8 gemäß Ausführungsform 1 vorgesehen ist.
Das Türöffnungs-/Schließsignal D, das in den Zwischenspeicher 88 eingegeben wird, ist ein Signal auf H-Pegel, wenn die Tür geöffnet ist, und auf L-Pegel, wenn die Tür geschlossen ist. Der Zwischenspeicher 88 gibt das Signal auf H-Pegel aus, wenn sich das eingegebene Türöffnungs-/Schließsignal D auf H-Pegel befindet, er gibt das Signal auf L-Pegel aus, wenn sich das eingegebene Türöffnungs-/Schließsignal auf L-Pegel befindet, und er hält den ausgegebenen Zustand, wenn sich das Türöffnungs-/Schließsignal D sowie das Energieversorgungs-Befehlssignal P beide auf L-Pegel befinden.
Es sei angemerkt, dass sich das Türöffnungs-/Schließsignal D und das Energieversorgungs-Befehlssignal P niemals gleichzeitig auf H-Pegel befinden. Ein erstes UND-Gatter 83B gibt die logische UND-Verknüpfung des Ausgangs des Ausschaltverzögerungsglieds 81 und des Ausgangs des Zwischenspeichers 88 an das Einschaltverzögerungsglied 84 aus.
7 ist ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 3, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt. In dem Beispiel gemäß 7 wird der Bremsbefehl zum Zeitpunkt T5 aufgehoben, und der Energieversorgungs-Befehl wird zum Zeitpunkt T6 eingegeben, welcher innerhalb des vorbestimmten Zeitraums Ta vom Zeitpunkt T5 liegt. Nachdem der Bremsbefehl zum Zeitpunkt T5 aufgehoben worden ist, nimmt der Bremsdruck allmählich ab.
Nachdem der Energieversorgungs-Befehl zum Zeitpunkt T6 eingegeben worden ist, gilt Folgendes: Falls das Drehmoment zum Zeitpunkt T9 beginnt, zuzunehmen, dann beginnt der Wechselstrommotor 5 zu rotieren, das Elektrofahrzeug beginnt, sich zu bewegen, und die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs nimmt allmählich zu. 6 und 7 werden verwendet, um den Betrieb des Widerstands-Berechnungsaktivators 8 zu beschreiben, der den Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt.
In dem Beispiel gemäß 7 öffnet sich die Tür zum Zeitpunkt T2, und die Tür schließt sich zum Zeitpunkt T4. Der Ausgang des Zwischenspeichers 88 befindet sich auf H-Pegel während eines Zeitraums Tc vom Zeitpunkt T2, wenn sich die Tür öffnet, bis zum Zeitpunkt T6, wenn der Energieversorgungs-Befehl P ansteigt. Obwohl die Tür zum Zeitpunkt T4 schließt, der im Zeitraum Tc enthalten ist, wird der Ausgang des Zwischenspeichers 88 im Zeitraum vom Zeitpunkt T4 zum Zeitpunkt T6 auf H-Pegel gehalten.
Der Betrieb des Ausschaltverzögerungsglieds 81 ist ähnlich wie bei der Ausführungsform 1. Der Ausgang des Ausschaltverzögerungsglieds 81 geht zum Zeitpunkt T8 auf L-Pegel. Der Ausgang aus dem ersten UND-Gatter 83B ist auf H-Pegel, und zwar vom Zeitpunkt T2 bis zum Zeitpunkt T6. Der Betrieb des Einschaltverzögerungsglieds 84, des zweiten UND-Gatters 85 und des Widerstands-Berechnungssignalgenerators 86 ist ähnlich zu Ausführungsform 1.
Der Ausgang des Einschaltverzögerungsglieds 84 geht zum Zeitpunkt T3 auf H-Pegel, und zwar nachdem der vorbestimmte Zeitraum Tb vom Zeitpunkt T2 verstrichen ist, wenn der Ausgang des ersten UND-Gatters 83B auf H-Pegel geht, und der Ausgang des Einschaltverzögerungsglieds 84 geht auf L-Pegel zum Zeitpunkt T6.
Wegen des Steuerungszeitraums geht der Ausgang des Einschaltverzögerungsglieds 84 genaugenommen nicht auf L-Pegel zum Zeitpunkt T6, und der Ausgang des zweiten UND-Gatters 85 befindet sich auf H-Pegel vom Zeitpunkt T6 bis zum Zeitpunkt T7 nach einem vorbestimmten Steuerungszeitraum. Der vorbestimmte Steuerungszeitraum (Steuerungsperiode) ist ein Zeitraum, über welchen jedes Element des Widerstands-Berechnungsaktivators 8B inklusive dem zweiten UND-Gatter 85 den Steuerungsvorgang wiederholt, und er ist eine zeitliche Länge, die während des Entwurfsvorgangs bestimmt wird.
Das Widerstands-Berechnungssignal S3 ist auf H-Pegel vom Zeitpunkt T6 bis zum Zeitpunkt T9, nachdem der Widerstands-Berechnungszeitraum verstrichen ist. Um den H-Pegel-Zeitraum des Ausgangs des zweiten UND-Gatters 85 ausreichend lang zu machen, kann das Energieversorgungs-Befehlssignal P so konfiguriert sein, dass es in den Zwischenspeicher 88 über ein Einschaltverzögerungsglied eingegeben wird.
Wie oben beschrieben, gilt bei der Ausführungsform 3 Folgendes: Ein Energieversorgungs-Befehlssignal P, ein Bremsbefehlssignal B und ein Türöffnungs-/Schließsignal D werden verwendet, um zu bestimmen, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und ein Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 wird berechnet, wenn der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren. Infolgedessen wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts zu verbessern.
Ausführungsform 4
8 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8C gemäß Ausführungsform 4 bestimmt, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und zwar auf der Basis des Energieversorgungs-Befehlssignals P, das ein Fahrbefehlssignal S1 ist, sowie des Bremsdrucksignals BP und des Türöffnungs-/Schließsignals D, die externe Signale S2 sind.
Nachdem die Tür des Elektrofahrzeugs geöffnet und geschlossen worden ist, während der Bremsdruck gleich groß wie oder größer als ein Schwellenwert ist, gilt Folgendes: Falls ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, während ein Bremsbefehl eingegeben wird, oder falls ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, nachdem der Bremsbefehl aufgehoben worden ist, bestimmt der Widerstands-Berechnungsaktivator 8C die Startzeit des Widerstands-Berechnungszeitraums.
Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8C gemäß Ausführungsform 4 ist mit der Druck-Bestimmungseinrichtung 87 versehen, die im Widerstands-Berechnungsaktivator 8A gemäß Ausführungsform 2 vorgesehen ist, und zwar anstelle des Ausschaltverzögerungsglieds 81, das in dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8B gemäß Ausführungsform 3 vorgesehen ist.
9 ist ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 4, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt. 8 und 9 werden verwendet, um den Betrieb des Widerstands-Berechnungsaktivators 8C zu beschreiben, der den Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt.
Die Zeitpunkte, zu welchen der Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird und der Bremsbefehl aufgehoben wird, sowie die Veränderungen des Bremsdrucks, des Drehmoments des Wechselstrommotors 5 und der Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs sind ähnlich zu Ausführungsform 3. Der Zeitpunkt T8 ist jedoch derjenige Zeitpunkt, wenn der Bremsdruck niedriger als der Schwellenwert wird, und er ist später als der Zeitpunkt T6, wenn der Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird.
Der Betrieb der Druck-Bestimmungseinrichtung 87 ist ähnlich wie bei der Ausführungsform 2, und der Betrieb des Zwischenspeichers 88 ist ähnlich wie bei der Ausführungsform 3. Ein erstes UND-Gatter 83C gibt die logische UND-Verknüpfung des Ausgangs aus der Druck-Bestimmungseinrichtung 87 und des Ausgangs des Zwischenspeichers 88 an das Einschaltverzögerungsglied 84 aus.
Der Ausgang des ersten UND-Gatters 83C ist auf H-Pegel vom Zeitpunkt T2 zum Zeitpunkt T6, ähnlich wie bei der Ausführungsform 3. Der Betrieb des Einschaltverzögerungsglieds 84, des zweiten UND-Gatters 85 und des Widerstands-Berechnungssignalgenerators 86 ist ähnlich zu Ausführungsform 3. Das Widerstands-Berechnungssignal S3 ist auf H-Pegel vom Zeitpunkt T6 bis zum Zeitpunkt T9, der ein Zeitpunkt ist, nachdem der Widerstands-Berechnungszeitraum verstrichen ist.
Wie oben beschrieben, gilt bei der Ausführungsform 4 Folgendes: Ein Energieversorgungs-Befehlssignal P, ein Bremsdrucksignal B und ein Türöffnungs-/Schließsignal D werden verwendet, um zu bestimmen, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und ein Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 wird berechnet, wenn der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren. Infolgedessen wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts zu verbessern.
Ausführungsform 5
10 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8D gemäß Ausführungsform 5 bestimmt, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und zwar auf der Basis des Energieversorgungs-Befehlssignals P, das ein Fahrbefehlssignal S1 ist, sowie eines Hang-Anfahrtssignals G, das ein externes Signal S2 ist.
Hang-Anfahrt bezieht sich auf einen Bremsgrad, so dass sich das Elektrofahrzeug nicht rückwärts bewegt, wenn das Elektrofahrzeug auf einem ansteigenden Hang hält, um eine Rückwärtsbewegung infolge der Neigung zu verhindern, und zwar während der Zeit von dem Zeitpunkt, wenn der Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, bis das Drehmoment des Wechselstrommotors 5 einen Wert erreicht, an welchem das Elektrofahrzeug sich selbst dann nicht rückwärts bewegen wird, wenn die Bremse gelöst wird.
Der Signalpegel des Hang-Anfahrtssignals G ändert sich zum Beispiel, indem ein Hang-Anfahrtsschalter in der Fahrerkabine ein- und ausgeschaltet wird. Beispielsweise ist das Hang-Anfahrtssignal G auf H-Pegel, wenn es in einem Zustand einer Hang-Anfahrt ist, und es ist auf L-Pegel, wenn es nicht in einem Zustand einer Hang-Anfahrt ist.
Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8D bestimmt die Startzeit des Widerstands-Berechnungszeitraums, wenn ein Energieversorgungs-Befehl in einem Hang-Anfahrtszustand eingegeben wird. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8D ist mit einem ersten UND-Gatter 83D und einem Widerstands-Berechnungssignalgenerator 86 versehen. Das Energieversorgungs-Befehlssignal P und das Hang-Anfahrtssignal G werden in das erste UND-Gatter 83D eingegeben. Das erste UND-Gatter 83A gibt die logische UND-Verknüpfung des Energieversorgungs-Befehlssignals P und des Hang-Anfahrtssignals G an den Widerstands-Berechnungssignalgenerator 86 aus.
11 ist ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 5, der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt. In dem Beispiel gemäß 11 wird der Hang-Anfahrtsschalter zum Zeitpunkt T1 eingeschaltet, und der Bremsbefehl wird zum Zeitpunkt T2 aufgehoben, und der Energieversorgungs-Befehl wird zum Zeitpunkt T3 eingegeben.
Nachdem der Energieversorgungs-Befehl zum Zeitpunkt T3 eingegeben worden ist, fängt das Drehmoment an, zuzunehmen, und zwar zum Zeitpunkt T5, nachdem der Widerstands-Berechnungszeitraum vom Zeitpunkt T3 verstrichen ist, und da der Hang-Anfahrtsschalter eingeschaltet ist, bleibt das Elektrofahrzeug angehalten.
Der Bremsdruck fängt vom Zeitpunkt T6 an, abzunehmen, wenn der Hang-Anfahrtsschalter ausgeschaltet wird, und vom Zeitpunkt T7 an beginnt der Wechselstrommotor 5 zu rotieren, das Elektrofahrzeug beginnt, sich zu bewegen, und die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs nimmt allmählich zu. 10 und 11 werden verwendet, um den Betrieb des Widerstands-Berechnungsaktivators 8D zu beschreiben, der den Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt.
Das Hang-Anfahrtssignal ist auf H-Pegel vom Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T6. Der Bremsdruck wird auf einem bestimmten Wert gehalten, während der Hang-Anfahrtszustand vorliegt, und zwar sogar nachdem der Bremsbefehl zum Zeitpunkt T2 aufgehoben wird, und er nimmt allmählich ab, nachdem der Hang-Anfahrtszustand zum Zeitpunkt T6 aufhört.
Der Ausgang aus dem ersten UND-Gatter 83D ist auf H-Pegel, und zwar vom Zeitpunkt T3 bis zum Zeitpunkt T6. Der Betrieb des Widerstands-Berechnungssignalgenerators 86 ist ähnlich zu Ausführungsform 1. Das Widerstands-Berechnungssignal S3 ist auf H-Pegel vom Zeitpunkt T3 bis zum Zeitpunkt T5, nachdem der Widerstands-Berechnungszeitraum verstrichen ist.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine andersartige beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 5 veranschaulicht. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8E, der in 12 dargestellt ist, verwendet ein Halte-Bremssignal H anstelle des Hang-Anfahrtssignals G, das von dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8D verwendet wird, der in 10 gezeigt ist.
Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8E bestimmt, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und zwar auf der Basis des Energieversorgungs-Befehlssignals P, das ein Fahrbefehlssignal S1 ist, sowie des Halte-Bremssignals H, das ein externes Signal S2 ist. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8E ist mit einem ersten UND-Gatter 83E und einem Widerstands-Berechnungssignalgenerator 86 versehen. Das Energieversorgungs-Befehlssignal P und das Halte-Bremssignal H werden in das erste UND-Gatter 83E eingegeben.
Das erste UND-Gatter 83E gibt die logische UND-Verknüpfung des Energieversorgungs-Befehlssignals P und des Halte-Bremssignals H an den Widerstands-Berechnungssignalgenerator 86 aus. Verglichen mit dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8D verwendet der Widerstands-Berechnungsaktivator 8E ein andersartiges Signal als das externe Signal S2, aber der Betrieb ist der gleiche.
Die Haltebremse ist aus der Perspektive der Betriebssicherheit vorgesehen. Während das Elektrofahrzeug anhält, wird die Bremskraft kontinuierlich auf die Räder des Elektrofahrzeugs mittels eines mechanischen Bremseinrichtung ausgeübt. Nachdem ein Energieversorgungssignal eingegeben worden ist und das Drehmoment des Wechselstrommotors 5 einen vorbestimmten Wert erreicht, löst die mechanische Bremseinrichtung die Bremskraft.
Das Halte-Bremssignal H wird von der mechanischen Bremseinrichtung ausgegeben, und es ist z. B. ein Signal auf H-Pegel, falls der Halte-Bremszustand vorliegt, und es ist auf L-Pegel, falls ein Zustand vorliegt, in welchem der Halte-Bremszustand aufgehoben ist.
Andere Signale als das Hang-Anfahrtssignal G und das Halte-Bremssignal H können ebenfalls verwendet werden, und es kann bestimmt werden, dass der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, während ein mechanisches Brems-Aktivitätssignal ausgegeben wird, das ein Signal ist, welches anzeigt, dass sich die mechanische Bremseinrichtung in aktivem Betrieb befindet.
Wie oben beschrieben, gilt bei der Ausführungsform 5 Folgendes: Ein Energieversorgungs-Befehlssignal P und ein Gradient-Startsignal G oder ein Halte-Bremssignal H werden verwendet, um zu bestimmen, ob oder ob nicht der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, und ein Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 wird berechnet, wenn der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren. Infolgedessen wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts zu verbessern.
Ausführungsform 6
13 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 1F ist ähnlich wie die der Steuerungsvorrichtung 1 für den Fall der Ausführungsform 1. Das Widerstands-Berechnungssignal S3 aus dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8 wird jedoch in die Steuerung 2F eingegeben, die in der Steuerungsvorrichtung 1F bei der Ausführungsform 6 enthalten ist.
Der Energieumsetzer 4F führt eine Pulsweitenmodulations-Steuerung (PWM-Steuerung) durch, und das Widerstands-Berechnungssignal S3 von dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8 wird in den Energieumsetzer 4F eingegeben. Die PWM-Steuerung verwendet das Verfahren, das beispielsweise in „Kapitel 3: Leistungsumsetzungsschaltungen”, Theorie und tatsächlicher Entwurf von AC-Servosystemen, Hidehiko Sugimoto, Sogo Denshi Shuppan, S. 31 bis 71 beschrieben ist.
In dem Energieumsetzer 4F werden Schaltelemente, die in Reihe geschaltet sind, abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Um zu verhindern, dass die Schaltelemente gleichzeitig in den Einschaltzustand eintreten und einen Kurzschluss verursachen, ist eine Kurzschluss-Verhinderungszeit Td vorgesehen, während welcher die Schaltelemente gleichzeitig ausgeschaltet werden, und zwar wenn ein- und ausgeschaltet wird.
Wegen der Kurzschluss-Verhinderungszeit Td werden Abweichungsspannungen erzeugt, welche die Differenzen zwischen den Phasen-Spannungsbefehlswerten Vu*, Vv* und Vw* sowie den Spannungen sind, welche vom Energieumsetzer 4F ausgegeben werden. Die jeweiligen Abweichungsspannungen haben die umgekehrte Polarität und die gleiche Phase wie die Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw, die von dem Energieumsetzer 4F ausgegeben werden, und jede der Abweichungsspannungen kann als eine Rechteckspannung mit einer gewissen Amplitude betrachtet werden.
Eine Näherung der Amplitude ΔVd dieser Abweichungsspannung wird durch die nachstehende Formel (3) ausgedrückt. In der nachstehenden Formel (3) ist Fc die Trägerfrequenz, welche den Zeitraum des Pulssignals für die PWM-Steuerung bestimmt, die in dem Energieumsetzer 4F verwendet wird, und Vdc ist die Eingangs-Gleichspannung in den Energieumsetzer 4F hinein.
Formel 3

ΔVd ≈ Td·Fc·Vdc (3)

Angenommen beispielsweise, dass Td = 15 μsec, Fc = 3 kHz und Vdc = 280 V. Gemäß der obigen Formel (3) ist die Amplitude ΔVd der Abweichungsspannung 12,6 V. In Patentliteratur 3 wird angenommen, dass die Eingangsspannung Vd in den Wechselstrommotor 5 im rotierenden Koordinatensystem dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* entspricht, und der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* wird durch den d-Achsen-Stromwert Id geteilt, um den primären Widerstandswert Rs des Wechselstrommotors 5 zu berechnen.
Angenommen beispielsweise, dass der d-Achsen-Stromwert Id einen Wert von 11,1 A besitzt, welches die Amplitude des Nenn-Anregungsstroms darstellt, und angenommen, dass der primäre Widerstandswert Rs 0,407 Ω ist, dann muss der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* einen Wert von 4,518 V besitzen, um den primären Widerstandswert Rs korrekt zu berechnen. Da die Amplitude ΔVd der Abweichungsspannung 12,6 V ist, wie oben erläutert, muss der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* einen Wert von 17,1 V besitzen, um zu bewirken, dass ein Strom von 11,1 A fließt.
Aus diesem Grund wird in dem Verfahren gemäß Patentliteratur 3, die annimmt, dass die Eingangsspannung Vd dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* entspricht, ein größerer Widerstandswert berechnet, als tatsächlich vorliegt. Um die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts des Wechselstrommotors 5 zu verbessern, muss der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* korrigiert werden, um die Wirkung der Abweichungsspannung zu verringern, und um die Differenz zwischen dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* und der Eingangsspannung Vd zu senken.
Verfahren, um die Wirkung der Abweichungsspannung zu senken, beinhalten ein Verfahren, welches die proportionale Verstärkung k_cp und die Zeitkonstante ω_cpi erhöht, die in der obigen Formel (2) ausgewiesen sind, sowie ein Verfahren, welches die Ausrichtung der Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw detektiert und zu den Phasen-Spannungsbefehlswerten Vu*, Vv* und Vw* eine Spannung zum Aufheben der Abweichungsspannung gemäß der Ausrichtung des Ausgangsstroms addiert.
Die Wirkung der Abweichungsspannung korrekt zu eliminieren, ist jedoch schwierig. Bei einem Verfahren, welches die Phasen-Spannungs-Befehlswerte Vu*, Vv* und Vw* steuert, so dass Wellenformen auf der Basis der Phasen-Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* den Ausgangsspannungen des Energieumsetzers entsprechen, ist es außerdem notwendig, einen Sensor vorzusehen, welcher die Ausgangsspannungen des Energieumsetzers detektiert, und die Herstellungskosten der Steuerungsvorrichtung 1 steigen.
Außerdem wird aus der Perspektive von Angelegenheiten wie der Energieersparnis, reduzierten Wartungsarbeiten und niedrigen Störungen ein komplett geschlossener Motor als Wechselstrommotor des Elektrofahrzeugs verwendet. Um die Energieverluste zu verringern, verwendet ein komplett geschlossener Motor typischerweise einen kleinen Widerstandswert der Größenordnung von einigen zehn Milliohm.
Da die Wirkung der Abweichungsspannung größer wird, wenn der Widerstandswert des Motors kleiner wird, gilt Folgendes: Um die Genauigkeit für die Berechnung des Widerstandswerts in einem komplett geschlossenen Motor zu verbessern, muss der d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* korrigiert werden, um die Wirkung der Abweichungsspannung zu verringern, und um den Fehler zwischen dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* und der Eingangsspannung Vd zu verringern.
Infolgedessen gilt, während der Widerstands-Rechner 9 den Widerstand berechnet, oder – mit anderen Worten – wenn das Widerstands-Berechnungssignal S3 auf H-Pegel ist, Folgendes: Die Steuerung 2F konfiguriert den d-Achsen-Strombefehlswert Id* auf einen Stromwert innerhalb eines gesetzten Bereichs, welcher größer ist als die Amplitude des Nenn-Anregungsstroms des Wechselstrommotors 5. Vorzugsweise ist der gesetzte Bereich größer als die Amplitude des Nenn-Anregungsstroms und kleiner als oder gleich dem Fünffachen der Amplitude des Nenn-Anregungsstroms. Beispielsweise wird der d-Achsen-Strombefehlswert Id* auf das Fünffache des Nenn-Anregungsstroms gesetzt.
Wenn der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, dann kann die Eingangsspannung Vd berechnet werden, indem der d-Achsen-Stromwert Id mit dem primären Widerstandswert Rs multipliziert wird. Falls in einem solchen Fall der d-Achsen-Stromwert Id so behandelt wird, dass er gleich dem d-Achsen-Strombefehlswert Id* = 55,5 A ist, und falls der primäre Widerstandswert Rs 0,407 Ω beträgt, dann hat die Eingangsspannung Vd einen Wert von 22,856 V. Das Signal-Rauschverhältnis (S/N-Verhältnis) wird nennenswert verbessert im Vergleich zu dem S/N-Verhältnis der Eingangsspannung Vd in Bezug auf die Abweichungsspannung für den Fall, dass der d-Achsen-Stromwert Id* auf den gleichen Wert wie die Amplitude des Nenn-Anregungsstroms gesetzt wird.
Im Ergebnis wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts des Wechselstrommotors 5 zu verbessern. Indem für den Energieumsetzer Schaltelemente verwendet werden, welche aus Halbleitern mit großer Bandlücke gebildet sind, kann außerdem veranlasst werden, dass ein größerer Strom durch den Wechselstrommotor fließt, verglichen mit Silicium-basierten Schaltelementen. Dadurch wird eine erhöhte Berechnungsgenauigkeit des Widerstandswerts des Wechselstrommotors ermöglicht.
Der Energieumsetzer 4F schaltet die Trägerfrequenz, welche die Periode des Pulssignals für die PWM-Steuerung bestimmt, gemäß dem Bestimmungsergebnis des Widerstands-Berechnungsaktivators 8. Wenn sich das Widerstands-Berechnungssignal S3 auf H-Pegel befindet, dann wird die Trägerfrequenz auf eine Trägerfrequenz in einem gesetzten Bereich eingestellt, welche niedrige ist als die Trägerfrequenz, die für den Fall verwendet wird, in welchem der Widerstands-Berechnungsaktivator 8 bestimmt, dass der Wechselstrommotor 5 rotiert.
Wenn beispielsweise die Trägerfrequenz von 3 kHz für den Fall verwendet wird, in welchem der Wechselstrommotor 5 rotiert, dann konfiguriert der Energieumsetzer 4F bevorzugt die Trägerfrequenz auf eine Frequenz im Bereich von 300 Hz bis inklusive 700 Hz. Für den Fall beispielsweise, dass die Trägerfrequenz auf 500 Hz gesetzt wird, wird die Amplitude ΔVd der Abweichungsspannung 2,1 V, und das S/N-Verhältnis der Eingangsspannung Vd in Bezug auf die Abweichungsspannung wird nennenswert verbessert. Im Ergebnis wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts des Wechselstrommotors 5 zu verbessern.
Es sei angemerkt, dass die Steuerungsvorrichtung auch so konfiguriert sein kann, dass sie nur eines von Folgendem ausführt: Entweder verändert sie den d-Achsen-Strombefehlswert Id* in der Steuerung, oder sie verändert die Trägerfrequenz in dem Energieumsetzer.
Wie oben beschrieben, gilt bei der Ausführungsform 6 Folgendes: Indem mindestens eine entweder von einer Veränderung des d-Achsen-Strombefehlswerts Id* oder einer Veränderung der Trägerfrequenz ausgeführt wird, so wird es möglich, die Berechnungsgenauigkeit des Widerstandswerts des Wechselstrommotors 5 zu verbessern.
Ausführungsform 7
14 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Steuerungsvorrichtung 1G bei der Ausführungsform 7 ist mit einer Korrektureinrichtung 10 versehen, und zwar zusätzlich zu der Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 1F in dem Fall von der Ausführungsform 6.
In die Korrektureinrichtung 10 werden folgende Werte/Informationen eingegeben: Der d-Achsen-Strombefehlswert Id* aus der Steuerung 2F, die Phasen-Spannungsbefehlswerte Vu*, Vv* und Vw* aus dem dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3, die Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw aus den Stromdetektoren 6 sowie Informationen, die benötigt werden, um die Abweichungsspannung zu korrigieren, wie z. B. die Kurzschluss-Verhinderungszeit Td, die Trägerfrequenz Fc und die Eingangs-Gleichspannung Vdc aus dem Energieumsetzer 4G.
Die Korrektureinrichtung 10 berechnet einen Korrekturwert zum Herabsetzen der Amplitude einer Abweichungsspannung, die als Differenz zwischen dem Spannungsbefehlswert vor der Korrektur und der Spannung berechnet wird, welche von dem Energieumsetzer ausgegeben wird, sie berechnet die Phasen-Spannungswerte Vu*, Vv* und Vw* auf der Basis des Korrekturwerts und sendet die korrigierten Spannungsbefehlswerte, welche korrigierte Phasen-Spannungsbefehlswerte sind, an den Energieumsetzer 4G.
Die Korrektureinrichtung 10 arbeitet als Befehlswert-Korrektureinrichtung, welche den Spannungsbefehlswert für den Energieumsetzer 4G korrigiert, während sie den Stromwert, der von dem Energieumsetzer 4G ausgegeben wird, und die Kennwerte des Energieumsetzers 4G in Betracht zieht, und sie sendet den korrigierten Spannungsbefehlswert an den Energieumsetzer 4G. Die Korrektureinrichtung 10 kann auch den d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* und den q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* korrigieren.
Wenn sich das Widerstands-Berechnungssignal S3 auf H-Pegel befindet und der Wert von zumindest einem von d-Achsen-Strombefehlswert Id* und Trägerfrequenz verändert wird, wie bei der Steuerungsvorrichtung 1F im Fall der Ausführungsform 6, dann steuert die Korrektureinrichtung 10 den Korrekturwert auf der Basis des veränderten Wertes.
Die obige Formel (3) liefert eine Näherung der Amplitude der Abweichungsspannung infolge des Schaltens im Energieumsetzer, aber die Abweichungsspannung, welche tatsächlich erzeugt wird, zeigt eine Stromabhängigkeit, wobei sich die Abweichungsspannung gemäß der Größe des Stroms ändert, der durch jede Phase des Wechselstrommotors fließt, wie es z. B. in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung (Kokai) JP H5-260 755 A beschrieben ist. Aus diesem Grund wird es möglich, indem die Abweichungsspannung kompensiert wird, während die Stromabhängigkeit berücksichtigt wird, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts des Wechselstrommotors 5 zu verbessern.
15 ist ein Diagramm, das eine Veränderung der Amplitude der Abweichungsspannung bei der Ausführungsform 7 veranschaulicht. Die horizontale Achse ist die Amplitude |I| des Phasenstroms, während die vertikale Achse die Amplitude der Abweichungsspannung ist. Die mit einem Punkt strichpunktierte Linie ist eine Kurve der theoretischen Werte der Amplitude der Abweichungsspannung für den Fall, dass die Trägerfrequenz auf 3 kHz gesetzt wird, während die durchgezogene Linie eine Kurve der tatsächlichen Werte ist.
Außerdem ist die mit zwei Punkten strichpunktierte Linie eine Kurve der theoretischen Werte der Amplitude der Abweichungsspannung für den Fall, dass die Trägerfrequenz auf 500 Hz gesetzt wird, während die gestrichelte Linie eine Kurve der tatsächlichen Werte ist.
Der Graph zeigt, dass der tatsächliche Wert der Amplitude der Abweichungsspannung kleiner ist als der theoretische Wert, und er zeigt eine Stromabhängigkeit, welche in Abhängigkeit von der Amplitude |I| des Phasenstroms variiert. Es ist bekannt, dass dies auftritt, und zwar wegen der Wirkungen der parasitären Kapazität der Komponenten wie z. B. der Gate-Schaltkreise der Schaltelemente, Anschlussleiter oder dergleichen, die in dem Energieumsetzer vorhanden sind.
Da die Abweichungsspannung gemäß dem d-Achsen-Stromwert Id und der Trägerfrequenz schwankt, wie oben diskutiert, steuert die Korrektureinrichtung 10 den Korrekturwert auf der Basis des Stromwerts, der von dem Energieumsetzer 4G ausgegeben wird, und der Kennwerte des Energieumsetzers 4G, wie z. B. Veränderungen des d-Achsen-Strombefehlswerts Id* und der Trägerfrequenz. Beispielsweise verringert die Korrektureinrichtung 10 den Korrekturwert, wenn die Trägerfrequenz verändert wird, von 3 kHz auf 500 Hz.
Wenn der Korrekturwert auf der Basis von Veränderungen des d-Achsen-Strombefehlswerts Id* und der Trägerfrequenz gesteuert wird, dann wird das S/N-Verhältnis der Eingangsspannung Vd in Bezug auf die Abweichungsspannung verbessert. Im Ergebnis wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts des Wechselstrommotors 5 zu verbessern.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine andersartige beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 7 veranschaulicht. Die Korrektureinrichtung 10A, die in der Steuerungsvorrichtung 1H vorgesehen ist, sendet den berechneten Korrekturwert für die Amplitude ΔV der Abweichungsspannung an den Widerstands-Rechner 9A. Der Widerstands-Rechner 9A korrigiert den d-Achsen-Strombefehlswert Vd* auf der Basis des Korrekturwerts und berechnet den Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 auf der Basis des korrigierten d-Achsen-Spannungsbefehlswerts und des d-Achsen-Stromwerts Id.
Die Korrektureinrichtung 10A und der Widerstands-Rechner 9A arbeiten kooperativ zusammen, um als Spannungs-Schätzeinrichtung zu fungieren, welche auf der Basis des Spannungsbefehlswerts eine geschätzte Spannung berechnet, deren Differenz zu der von dem Energieumsetzer 4G ausgegebenen Spannung kleiner ist als diejenige des Spannungsbefehlswerts, während sie den Stromwert, der von dem Energieumsetzer 4G ausgegeben worden ist, und die Kennwerte des Energieumsetzers 4G berücksichtigt. Der Widerstands-Rechner 9A berechnet den Widerstandswert des Wechselstrommotors 5, indem er die geschätzte Spannung anstelle des Spannungsbefehlswerts verwendet.
Es sei angemerkt, dass die Korrektureinrichtung 10A auch so konfiguriert sein kann, dass sie die geschätzte Spannung aus dem Spannungsbefehlswert und dem Korrekturwert berechnet, und der Widerstands-Rechner 9A kann so konfiguriert sein, dass er den Widerstandswert des Wechselstrommotors 5 berechnet, indem er die geschätzte Spannung verwendet, die von dem Korrekturrechner 10A gesendet worden ist, und zwar anstelle des Spannungsbefehlswerts.
In diesem Fall fungiert die Korrektureinrichtung als Spannungs-Schätzeinrichtung. Da die Differenz zwischen der von dem Energieumsetzer ausgegebenen Spannung und der geschätzten Spannung kleiner ist als die Abweichungsspannung, wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts des Wechselstrommotors zu verbessern, ähnlich zu den oben diskutierten Beispielen.
Wie oben beschrieben, gilt bei der Ausführungsform 7 Folgendes: Wenn ein Korrekturwert für die Amplitude ΔV der Abweichungsspannung auf der Basis von Veränderungen des d-Achsen-Stromwerts Id* und der Trägerfrequenz gesteuert wird, dann wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts zu verbessern.
Ausführungsform 8
17 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Steuerungsvorrichtung 1J bei der Ausführungsform 8 ist mit einer Phasen-Steuerungseinrichtung 11 versehen, und zwar zusätzlich zu der Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 1G in dem Fall von Ausführungsform 7.
Die Phasen-Steuerungseinrichtung 11 sendet die Phase θ der d-Achse in Bezug auf die U-Phasenachse an den dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 und den Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7. Das Widerstands-Berechnungssignal S3 aus dem Widerstands-Berechnungsaktivator 8 wird in die Phasen-Steuerungseinrichtung 11 eingegeben.
Während der Widerstands-Rechner 9 den Widerstand berechnet, oder – mit anderen Worten – wenn sich das Widerstands-Berechnungssignal S3 auf H-Pegel befindet, dann sendet die Phasen-Steuerungseinrichtung 11 die Phase θ, so dass die Amplituden der Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw einen gesetzten Wert oder größer annehmen. Der dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 und der Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7 führen eine Koordinaten-Umsetzung unter Verwendung der Phase θ aus, die von der Phasen-Steuerungseinrichtung 11 ausgegeben worden ist.
18A und 18B sind Diagramme, die Phasenströme bei der Ausführungsform 8 veranschaulichen. 18A ist ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem d-Achsen-Stromwert Iq, dem q-Achsen-Stromwert Iq und den Phasen-Stromwerten Iu, Iv und Iw für den Fall veranschaulicht, dass die Phase θ = 0° ist, während 18B ein Diagramm für den Fall ist, dass die Phase θ = 90° ist. Für den Fall, dass θ = 0° ist, werden die Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw durch die folgende Formel (4) ausgedrückt, während für den Fall, dass θ = 90° ist, die Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw durch die folgende Formel (5) ausgedrückt werden. Formel 4
Formel 5
Da jede der Abweichungsspannungen die entgegengesetzte Polarität der Phasenströme Iu, Iv und Iw hat, die von dem Energieumsetzer 4 ausgegeben werden, ist es notwendig, das Vorzeichen des Korrekturwerts, der von der Korrektureinrichtung 10 ausgegeben wird, angemessen zu ändern, und zwar gemäß der Richtung des Stroms, der durch den Wechselstrommotor 5 fließt. Für den Fall von θ = 90° besitzt der Phasen-Stromwert Iu den Wert 0 A.
Ein geringfügiger Phasen-Stromwert Iu wird durch einen Offset des Stromdetektors 6a oder einen Welligkeitsstrom erzeugt, der z. B. durch das Ein- und Ausschalten der Schaltelemente hervorgerufen wird, die in dem Energieumsetzer 4 vorgesehen sind, und falls sich das Vorzeichen des Phasenstroms Iu ändert, dann ändert sich das Vorzeichen des Korrekturwerts, der von der Korrektureinrichtung 10 berechnet wird. Falls sich das Vorzeichen des Korrekturwertes häufig in kurzer Zeit ändert, dann besteht das Risiko, dass die Korrektureinrichtung 10 die Abweichungsspannung erhöht.
Andererseits ändert sich für den Fall, dass θ = 0° ist, das Vorzeichen des Korrekturwerts nicht häufig, wie oben beschrieben. Infolgedessen wird durch Durchführen der Koordinaten-Umsetzung unter Verwendung einer Phase, wie z. B. θ = 0°, bei welchen die Amplituden der Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw, die dem Wechselstrommotor 5 zugeführt werden, gleich groß oder größer als ein gesetzter Wert sind, das S/N-Verhältnis der Eingangsspannung Vd in Bezug auf die Abweichungsspannung verbessert. Die Amplituden der Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw sind nicht auf das obige Beispiel beschränkt, und sie können jegliche Werte sein, so dass sich das Vorzeichen des Korrekturwerts nicht häufig ändert.
Wie oben beschrieben, gilt für Ausführungsform 8 Folgendes: Indem eine Koordinaten-Umsetzung unter Verwendung einer Phase durchgeführt wird, so dass die Amplituden der Phasen-Stromwerte Iu, Iv und Iw gleich groß wie oder größer als ein gesetzter Wert werden, wird es möglich, die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts des Wechselstrommotors zu verbessern.
Ausführungsform 9
19 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug gemäß Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Steuerungsvorrichtung 1K bei der Ausführungsform 9 ist mit Folgendem ausgestattet: einer Phasen-Steuerungseinrichtung 11, einem Geschwindigkeits-Rechner 12 und einer Speichereinrichtung 13, welche den Widerstandswert speichert, der von dem Widerstands-Rechner 9 berechnet worden ist, und zwar zusätzlich zu der Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 1 bei der Ausführungsform 1.
Die Phasen-Steuerungseinrichtung 11 sendet die Phase θ der d-Achse in Bezug auf die U-Phasenachse an den dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 und den Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7. Der dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 und der Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7 führen eine Koordinaten-Umsetzung unter Verwendung der Phase aus, die von der Phasen-Steuerungseinrichtung 11 ausgegeben worden ist.
Die Steuerungsvorrichtung 1K bei der Ausführungsform 9 der vorliegenden Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung eines Elektrofahrzeugs mit sensorloser Geschwindigkeitssteuerung, und sie aktiviert den Wechselstrommotor 5, wenn der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, oder wenn er frei rotiert, und zwar ohne die Verwendung eines Geschwindigkeits-Detektors. Für den Fall, dass der Wechselstrommotor mittels sensorloser Geschwindigkeitssteuerung gesteuert wird, dann wird der primäre Widerstandswert Rs des Wechselstrommotors in Formel (6) verwendet, welche der Betriebsausdruck ist, welcher in dem später diskutierten Geschwindigkeits-Rechner 12 verwendet wird.
Folglich zeigt dies, dass ein enges Verhältnis zwischen der Berechnungsgenauigkeit der Winkelgeschwindigkeit und der Berechnungsgenauigkeit des Widerstandswerts für einen Wechselstrommotor besteht. Indem die Steuerungsvorrichtung 1K bei der Ausführungsform 9 verwendet wird, ergibt sich die vorteilhafte Wirkung, dass die Berechnungsgenauigkeit der Winkelgeschwindigkeit und die Berechnungsgenauigkeit des Widerstandswerts gleichzeitig verbessert werden.
Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K bestimmt, ob der Wechselstrommotor 5 rotiert oder aufgehört hat, zu rotieren, und zwar auf der Basis des Fahrbefehl-Signals S1 und des externen Signals S2, und falls ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, wenn bestimmt wird, dass der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, dann sendet der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K ein Widerstands-Berechnungssignal S3, das den Beginn der Widerstandsberechnung angibt, an den Widerstands-Rechner 9.
Falls ein Energieversorgungs-Befehl in einem Zustand eingegeben wird, in welchem bestimmt wird, dass der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, dann wird ein Geschwindigkeits-Berechnungssignal S4, das den Beginn der Geschwindigkeitsberechnung angibt, an den Geschwindigkeits-Rechner 12 gesendet.
Falls ein Energieversorgungs-Befehl als Fahrbefehl eingegeben wird, während ein Zustand vorliegt, in welchem bestimmt wird, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat, und zwar auf der Basis des Fahrbefehl-Signals S1 und des externen Signals S2, dann bestimmt der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K die Startzeit des Widerstands-Berechnungszeitraums.
Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K sendet das Widerstands-Berechnungssignal S3 aufgehaltenem H-Pegel während des Widerstands-Berechnungszeitraums an den Widerstands-Rechner 9. Während sich das Widerstands-Berechnungssignal S3 auf H-Pegel befindet, berechnet der Widerstands-Rechner 9 den primären Widerstandswert Rs und den sekundären Widerstandswert Rr des Wechselstrommotors 5 und speichert die Widerstandswerte in der Speichereinrichtung 13.
Falls ein Energieversorgungs-Befehl als Fahrbefehl in dem Fall eingegeben wird, dass nicht bestimmt wird, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat, dann sendet der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K das Geschwindigkeits-Berechnungssignal S4 aufgehaltenem H-Pegel während eines Geschwindigkeits-Berechnungszeitraums von gesetzter Länge, der beginnt, nachdem der Energieversorgungs-Befehl eingegeben worden ist, an den Geschwindigkeits-Rechner 12.
20 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 9 veranschaulicht. Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K gemäß Ausführungsform 9 ist mit Folgendem versehen: einem NICHT-Gatter 89, einem dritten UND-Gatter 90 und einem Geschwindigkeits-Berechnungssignalgenerator 91, und zwar zusätzlich zu der Konfiguration des Widerstands-Berechnungsaktivators 8 gemäß Ausführungsform 1.
Der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K gemäß Ausführungsform 9 kann auch so konfiguriert sein, dass er das NICHT-Gatter 89, das dritte UND-Gatter 90 und den Geschwindigkeits-Berechnungssignalgenerator 91 zusätzlich zu der Konfiguration des oben diskutierten Widerstands-Berechnungsaktivators 8A, 8B, 8C, 8D oder 8E enthält.
Das NICHT-Gatter 89 gibt den invertierten Wert des Ausgangs aus dem Einschaltverzögerungsglied 84 aus. Das dritte UND-Gatter 90 gibt die logische UND-Verknüpfung des Energieversorgungs-Befehlssignals P und des Ausgangs aus dem NICHT-Gatter 89 an den Geschwindigkeits-Berechnungssignalgenerator 91 aus.
Für den Fall, dass er die steigende Flanke des Eingangssignals detektiert, gibt der Geschwindigkeits-Berechnungssignalgenerator 91 das Geschwindigkeits-Berechnungssignal S4 auf gehalten hohem Pegel während eines Geschwindigkeits-Berechnungszeitraums von vorbestimmter Länge aus, der bei der steigenden Flanke beginnt.
Die Länge des Geschwindigkeits-Berechnungszeitraums beträgt z. B. 200 ms. Auf diese Weise ist der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K dadurch gekennzeichnet, dass er das Widerstands-Berechnungssignal S3 an den Widerstands-Rechner 9 sendet, und dass er das Geschwindigkeits-Berechnungssignal S4 an den Geschwindigkeits-Rechner 12 sendet.
21 ist ein Zeitablaufdiagramm zum Beschreiben eines Vorgangs eines Widerstands-Berechnungsaktivators gemäß Ausführungsform 9 der einen Widerstands-Berechnungszeitraum bestimmt. In dem Fall von 21 wird zum Zeitpunkt T3 der Bremsbefehl aufgehoben, und zum Zeitpunkt T6 wird ein Energieversorgungs-Befehl eingegeben. Nachdem der Bremsbefehl zum Zeitpunkt T3 aufgehoben worden ist, nimmt der Bremsdruck allmählich ab.
Für den Fall, dass das Elektrofahrzeug beispielsweise an einer Station am steigenden Hang angehalten wird, gilt Folgendes: Wenn der Bremsdruck zum Zeitpunkt T4 auf einen Wert niedriger als ein unterer Grenzwert abnimmt, der die Rotation der Räder stoppt, dann beginnt das Elektrofahrzeug, sich rückwärts zu bewegen, und der Wechselstrommotor 5 beginnt zu rotieren.
Nachdem der Energieversorgungs-Befehl zum Zeitpunkt T6 eingegeben worden ist, gilt Folgendes: Das Drehmoment beginnt zum Zeitpunkt T7, zuzunehmen, und das Elektrofahrzeug beginnt ab dem Zeitpunkt T8, sich zu vorwärts bewegen, und die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs nimmt allmählich zu. 20 und 21 werden verwendet, um den Betrieb des Widerstands-Berechnungsaktivators 8K zu beschreiben, der den Geschwindigkeits-Berechnungszeitraum bestimmt, welcher verschieden ist von der Ausführungsform 1.
Bevor der Energieversorgungs-Befehl eingegeben wird, befindet sich das Elektrofahrzeug nicht in einem Zustand, in welchem bestimmt werden kann, dass das Elektrofahrzeug angehalten hat, und folglich geht der Ausgang des zweiten UND-Gatters 85 nicht auf H-Pegel, und das Widerstands-Berechnungssignal S3 geht ebenso nicht auf H-Pegel. Der Ausgang des dritten UND-Gatters 90 geht zum Zeitpunkt T6 auf H-Pegel. Das Geschwindigkeits-Berechnungssignal S4 befindet sich auf H-Pegel vom Zeitpunkt T6 bis zum Zeitpunkt T7, nachdem der Geschwindigkeits-Berechnungszeitraum verstrichen ist.
Falls ein Energieversorgungs-Befehl als Fahrbefehl eingegeben wird, während der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K nicht bestimmt hat, dass der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, oder – mit anderen Worten – während sich das Geschwindigkeits-Berechnungssignal S4 auf H-Pegel befindet, berechnet der Geschwindigkeits-Rechner 12 die Winkelgeschwindigkeit des Wechselstrommotors 5 auf der Basis des d-Achsen-Stromwerts Id, des q-Achsen-Stromwerts Iq, des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd*, des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* und des primären Widerstandswerts Rs, der von dem Widerstands-Rechner 9 berechnet worden ist und in der Speichereinrichtung 13 gespeichert ist.
Für die Berechnung der Winkelgeschwindigkeit kann der Geschwindigkeits-Rechner 12 Folgendes verwenden: Den letzten Wert des primären Widerstandswerts Rs, der in der Speichereinrichtung 13 gespeichert ist, einen Durchschnittswert oder einen Mittelwert einer gesetzten Zahl von zuletzt gespeicherten primären Widerstandswerten Rs, einen Wert, der erhalten wird, indem der primäre Widerstandswert Rs mit einer gesetzten Verstärkung multipliziert wird, oder dergleichen. Infolgedessen ist es möglich, die Berechnungsgenauigkeit der Geschwindigkeit zu verbessern.
Der Geschwindigkeits-Rechner 12 verwendet eine Technologie des bisherigen Standes der Technik, wie sie z. B. in der Patentliteratur 3 beschrieben ist, um die Winkelgeschwindigkeit ω des Wechselstrommotors 5 zu berechnen, und er sendet die Winkelgeschwindigkeit ω an die Phasen-Steuerungseinrichtung 11. Die Winkelgeschwindigkeit ω wird durch die folgende Formel (6) ausgedrückt. In der folgenden Formel (6) ist ϕds die d-Achsen-Komponente des Ankerflusses des Wechselstrommotors 5 und wird durch die folgende Formel (7) ausgedrückt.
Formel 6

ω = (Vq* – Rs·Iq) / ϕds (6)

Formel 7

ϕds = ∫(Vd* – Rs·Id)dt (7)

Es sei angemerkt, dass oben ein Betrieb beschrieben ist, wenn ein Energieversorgungs-Befehl als Fahrbefehl eingegeben wird, und zwar für den Fall, dass der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K nicht bestimmt hat, dass der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, oder – mit anderen Worten – während sich das Geschwindigkeits-Berechnungssignal S4 auf H-Pegel befindet. Wenn der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K bestimmt, dass der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, dann führt der Geschwindigkeits-Rechner 12 die Berechnung in der obigen Formel (6) nicht durch, und er gibt stattdessen ω = 0 an die Phasen-Steuerungseinrichtung 11 aus.
Wie bei den Ausführungsformen 6 bis 8 beschrieben, verursachen die Wirkungen der Abweichungsspannung ein dahingehendes Problem, dass die Winkelgeschwindigkeit ω des Wechselstrommotors 5, die auf der Basis der obigen Formel (6) berechnet wird, nicht 0 wird, und zwar sogar dann nicht, wenn der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren.
Demzufolge gilt bei der Ausführungsform 9 Folgendes: Wenn der Widerstands-Berechnungsaktivator 8K bestimmt, dass der Wechselstrommotor 5 aufgehört hat, zu rotieren, dann führt der Geschwindigkeits-Rechner 12 die Berechnung in der obigen Formel (6) nicht durch, und er setzt stattdessen ω = 0. Dadurch wird es möglich, den Geschwindigkeitsfehler aus der sensorlosen Geschwindigkeitssteuerung zu entfernen und die Genauigkeit der Drehmomentsteuerung zu verbessern.
Ferner zeigt das Obenstehende, dass für den Fall, dass der Wechselstrommotor 5 geringfügig rotiert, die Herabsetzung der Genauigkeit der Berechnung der Geschwindigkeit durch Gründe verursacht wird, die ähnlich zu den obenstehenden sind. In solchen Fällen ist es dadurch, dass die in den Ausführungsformen 6 bis 8 beschriebenen Verfahren während des Geschwindigkeits-Berechnungszeitraums durchgeführt werden, möglich, die Genauigkeit der Berechnung der Winkelgeschwindigkeit des Wechselstrommotors zu verbessern, und zwar ähnlich zu der Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts des Wechselstrommotors.
Die Phasen-Steuerungseinrichtung 11 nimmt die Winkelgeschwindigkeit ω aus dem Geschwindigkeits-Rechner 12 als Eingabe an, integriert die Winkelgeschwindigkeit ω, um die Phase zu berechnen, und sendet die Phase an den dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 und den Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7 als Phase θ. Falls der Widerstands-Rechner 9 den Widerstand wie bei der Ausführungsform 1 berechnet, dann sendet die Phasen-Steuerungseinrichtung 11 eine beliebige Phase θ an den dq-/Dreiphasen-Umsetzer 3 und den Dreiphasen-/dq-Umsetzer 7 als die Phase θ.
In der Patentliteratur 2 wird die Winkelgeschwindigkeit ω berechnet, und der Widerstandswert des Wechselstrommotors wird berechnet, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω den Wert 0 besitzt. Andererseits gilt bei der Ausführungsform 9 Folgendes: Da eines von Berechnung des Widerstandswerts oder Berechnung der Winkelgeschwindigkeit des Wechselstrommotors durchgeführt wird, ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, bis die Steuerungsvorrichtung 1 die sensorlose Geschwindigkeitssteuerung des Wechselstrommotors beginnt.
Wie oben beschrieben, gilt bei der Ausführungsform 9 Folgendes: Es ist möglich, die Genauigkeit der Berechnung der Winkelgeschwindigkeit und die Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts für den Widerstandswerts gleichzeitig zu verbessern, und ferner ist es möglich, die Zeit zu verkürzen, bis die Steuerungsvorrichtung die sensorlose Geschwindigkeitssteuerung des Wechselstrommotors beginnt.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht beschränkt auf die oben diskutierten Ausführungsformen, und sie können auch so konfiguriert sein, dass beliebige verschiedene Ausführungsformen aus den oben diskutierten Ausführungsformen kombiniert werden. Der Energieumsetzer kann auch so konfiguriert sein, dass er Schaltelemente verwendet, welche von Halbleitern mit weiter Bandlücke gebildet sind, welche eine im Vergleich mit Silicium größere Bandlücke haben.
Ein Halbleiter mit weiter Bandlücke bezieht sich auf Siliciumcarbid, Galliumnitrid-basierte Materialien oder Diamant. Schaltelemente, die aus Halbleitern mit weiter Bandlücke gebildet sind, haben eine hohe Stehspannung und eine große zulässige Stromdichte.
Wie oben bei der Ausführungsform 6 diskutiert, gilt Folgendes: Indem Schaltelemente verwendet werden, welche aus Halbleitern mit weiter Bandlücke gebildet sind, kann ein größerer Strom zum Fließen durch den Wechselstrommotor veranlasst werden, und zwar verglichen mit Silicium-basierten Schaltelementen.
Dadurch wird eine verbesserte Genauigkeit der Berechnung des Widerstandswerts des Wechselstrommotors erzielt. Indem Halbleiter mit weiter Bandlücke verwendet werden, ist es außerdem möglich, die Schaltelemente kompakter auszubilden. Indem kompaktere Schaltelemente verwendet werden, wird es möglich, ein Halbleitermodul mit eingebetteten Schaltelementen kompakter auszubilden.
Da Halbleiter mit weiter Bandlücke auch eine große Wärmebeständigkeit haben, ist es möglich, die Abstrahlrippen eines Kühlkörpers kompakter zu machen, oder eine Luftkühlung anstelle einer Wasserkühlung zu verwenden, so dass es möglich wird, dass das Halbleitermodul noch kompakter wird. Da die Leistungsverluste niedrig sind, wird eine größere Effizienz in den Schaltelementen möglich, und folglich wird eine höhere Effizienz des Halbleitermoduls möglich.
Der Wechselstrommotor kann ein Induktionsmotor oder ein Drehmotor sein. Eine Konfiguration unter Verwendung eines linearen Induktionsmotors, eines linearen Synchronmotors, einer Magnetspule oder dergleichen anstelle eines Wechselstrommotors ist ebenfalls möglich.
Das Vorhergehende beschreibt einige beispielhafte Ausführungsformen zu Erläuterungszwecken. Obwohl die vorhergehende Diskussion spezifische Ausführungsformen präsentiert hat, werden Fachleute erkennen, dass Veränderungen in Form und Einzelheiten gemacht werden können, ohne von dem breiteren Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Demgemäß sind die Beschreibung und die Zeichnungen in illustrativem anstatt im einschränkenden Sinn zu verstehen. Diese detaillierte Beschreibung soll daher nicht auf einschränkende Weise verstanden werden, und der Umfang der Erfindung wird nur von den beigefügten Patentansprüchen beschrieben, nebst der vollen Breite von Äquivalenten, welchen diese Ansprüche zugänglich sind.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf angemessene Weise in einer Steuerungsvorrichtung implementiert werden, welche die Umwandlung von Energie zum Antreiben eines Motors steuert und einen Widerstandswert des Motors berechnet.
Bezugszeichenliste

1, 1F, 1G, 1H: Steuerungsvorrichtung
1J, 1K: Steuerungsvorrichtung
2, 2F: Steuerung
3: dq-/Dreiphasen-Umsetzer
4, 4F, 4G: Energieumsetzer
5: Wechselstrommotor
6a, 6b, 6c: Stromdetektor
7: Dreiphasen-/dq-Umsetzer
8, 8A, 8B, 8C: Widerstands-Berechnungsaktivator
8D, 8E, 8K: Widerstands-Berechnungsaktivator
9, 9A: Widerstands-Rechner
10, 10A: Korrektureinrichtung
11: Phasen-Steuerungseinrichtung
12: Geschwindigkeits-Rechner
13: Speichereinrichtung
81: Ausschaltverzögerungsglied
82: Geschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung
83, 83A, 83B: erstes UND-Gatter
83C, 83D, 83E: erstes UND-Gatter
84: Einschaltverzögerungsglied
85: zweites UND-Gatter
86: Widerstands-Berechnungssignalgenerator
87: Druck-Bestimmungseinrichtung
88: Zwischenspeicher
89: NICHT-Gatter
90: drittes UND-Gatter
91: Geschwindigkeits-Berechnungssignalgenerator

Claims

Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug, welche Folgendes aufweist: – einen Energieumsetzer, der einen Wechselstrommotor antreibt, welcher die Antriebskraft für ein Fahrzeug erzeugt; – eine Steuerung, die einen Spannungsbefehlswert ausgibt, welcher ein Befehlswert einer Spannung ist, die von dem Energieumsetzer ausgegeben wird; – einen Stromdetektor, der einen Stromwert detektiert, welchen der Energieumsetzer dem Wechselstrommotor zuführt; – einen Widerstands-Rechner, der einen Widerstandswert des Wechselstrommotors auf der Basis des Spannungsbefehlswerts und des Stromwerts in einem eingestellten Zeitraum berechnet, nachdem er aktiviert worden ist; und – einen Widerstands-Berechnungsaktivator, der bestimmt, ob der Wechselstrommotor rotiert oder aufgehört hat, zu rotieren, und zwar auf der Basis eines externen Signals, welches eine Bestimmung des Anhaltens des Fahrzeugs ermöglicht, und eines Fahrbefehls, und der den Widerstands-Rechner aktiviert, falls ein Energieversorgungs-Befehl als der Fahrbefehl eingegeben wird, wenn bestimmt wird, dass der Wechselstrommotor aufgehört hat, zu rotieren.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Widerstands-Berechnungsaktivator den Widerstands-Rechner aktiviert, falls das Energieversorgungssignal eingegeben wird, während ein Bremsbefehl als Fahrbefehl eingegeben wird, oder falls das Energieversorgungssignal als Fahrbefehl innerhalb einer eingestellten Zeit nach einer Aufhebung des Bremsbefehls als der Fahrbefehl eingegeben wird.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das externe Signal ein Geschwindigkeitssignal des Fahrzeugs ist, und wobei der Widerstands-Berechnungsaktivator den Widerstands-Rechner aktiviert, falls das Energieversorgungssignal eingegeben wird, während die Geschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß dem Geschwindigkeitssignal niedriger als oder gleich groß wie ein Schwellenwert ist.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das externe Signal ein Bremsdrucksignal ist, und wobei der Widerstands-Berechnungsaktivator den Widerstands-Rechner aktiviert, falls das Energieversorgungssignal eingegeben wird, während der Bremsdruck gemäß dem Bremsdrucksignal gleich groß wie oder größer als ein Schwellenwert ist.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das externe Signal ein Türöffnungs-/Schließsignal ist, und wobei der Widerstands-Berechnungsaktivator den Widerstands-Rechner aktiviert, falls das Energieversorgungssignal eingegeben wird, nachdem bestimmt worden ist, dass eine Tür des Fahrzeugs geöffnet und dann geschlossen worden ist, und zwar gemäß dem Türöffnungs-/Schließsignal.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein externes Signal ein Bremsdrucksignal und ein Türöffnungs-/Schließsignal ist, und der Widerstands-Berechnungsaktivator den Widerstands-Rechner aktiviert, falls das Energieversorgungssignal eingegeben wird, während der Bremsdruck gemäß dem Bremsdrucksignal gleich groß wie oder größer als ein Schwellenwert ist, nachdem er bestimmt hat, dass eine Tür des Fahrzeugs geöffnet und dann geschlossen worden ist, und zwar gemäß dem Türöffnungs-/Schließsignal.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein mechanisches Bremsen-Aktivsignal, das angibt, dass eine mechanische Bremse wirkt, als externes Signal verwendet wird, und wobei der Widerstands-Berechnungsaktivator den Widerstands-Rechner aktiviert, falls das Energieversorgungssignal eingegeben wird, wenn bestimmt wird, dass die mechanische Bremse wirkt, und zwar auf der Basis des mechanischen Bremsen-Aktivsignals.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 7, wobei das mechanische Brems-Aktivitätssignal ein Hang-Anfahrtssignal ist.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 7, wobei das mechanische Brems-Aktivitätssignal ein Halte-Bremssignal ist.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in dem gesetzten Zeitraum die Steuerung den Spannungsbefehl ausgibt, so dass die Amplitude des Stromwerts, welchen der Energieumsetzer dem Wechselstrommotor zuführt, ein Stromwert in einem gesetzten Bereich wird, der größer ist als die Amplitude des Nenn-Anregungsstroms des Wechselstrommotors.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in dem gesetzten Zeitraum der Energieumsetzer auf einer Trägerfrequenz in einem gesetzten Bereich arbeitet, die niedriger ist als die Trägerfrequenz, die verwendet wird, wenn der Wechselstrommotor rotiert.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Steuerungsvorrichtung ferner Folgendes aufweist: – eine Befehlswert-Korrektureinrichtung, welche den Spannungsbefehlswert korrigiert, während sie den Stromwert und die Kennwerte des Energieumsetzers berücksichtigt, so dass die Amplitude einer Abweichungsspannung, welche die Differenz zwischen einer von dem Energieumsetzer ausgegebenen Spannung und dem Spannungsbefehl ist, kleiner wird, und den korrigierten Spannungsbefehlswert an den Energieumsetzer ausgibt.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Steuerungsvorrichtung ferner Folgendes aufweist: – eine Spannungs-Schätzeinrichtung, welche den Spannungsbefehlswert korrigiert, während sie den Stromwert und die Kennwerte des Energieumsetzers berücksichtigt, und welche eine geschätzte Spannung berechnet, deren Differenz zu einer von dem Energieumsetzer ausgegebenen Spannung kleiner ist als diejenige des Spannungsbefehlswerts; – wobei der Widerstands-Rechner die geschätzte Spannung anstelle des Spannungsbefehlswerts verwendet.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Widerstands-Rechner einen Widerstandswert des Wechselstrommotors berechnet, während die Stromamplitude einer jeden Phase der Ströme, welche der Energieumsetzer dem Wechselstrommotor zuführt, gleich groß wie oder größer als ein gesetzter Wert ist.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Steuerungsvorrichtung ferner Folgendes aufweist: – einen Geschwindigkeits-Rechner, der eine Winkelgeschwindigkeit des Wechselstrommotors berechnet; – wobei der Widerstands-Berechnungsaktivator den Widerstands-Rechner aktiviert, falls der Energieversorgungs-Befehl als Fahrbefehl eingegeben wird, falls bestimmt wird, dass der Wechselstrommotor aufgehört hat, zu rotieren, und den Geschwindigkeits-Rechner aktiviert, falls der Energieversorgungs-Befehl als Fahrbefehl eingegeben wird, wenn bestimmt wird, dass der Wechselstrommotor rotiert.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 15, wobei die Steuerungsvorrichtung ferner Folgendes aufweist: – eine Speichereinrichtung, welche den Widerstandswert des Wechselstrommotors speichert, der von dem Widerstands-Rechner berechnet worden ist.
Steuerungsvorrichtung für ein Elektrofahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei der Energieumsetzer ein Schaltelement aufweist, welches aus einem Halbleiter mit weiter Bandlücke unter Verwendung von Siliciumcarbid, einem Galliumnitrid-basierten Material oder Diamant gebildet ist.