DE112015003815B4

DE112015003815B4 - Steuervorrichtung für Elektromotor im Fahrzeug

Info

Publication number: DE112015003815B4
Application number: DE112015003815.9T
Authority: DE
Inventors: Shinji Nakamoto; Koji Sakai
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2023-05-17
Anticipated expiration: 2035-08-04
Also published as: US10158318B2; JP2016046870A; CN106575938B; WO2016027427A1; JP6365112B2; DE112015003815T5; US20170163201A1; CN106575938A

Abstract

Steuervorrichtung für einen Elektromotor (2) im Fahrzeug, die eine Antriebsschaltung (10) steuert, die den Elektromotor im Fahrzeug basierend auf einer Ausgangsspannung einer Gleichspannungsquelle (3) antreibt, wobei: ein Kondensator (20) zum Stabilisieren der Ausgangsspannung, die von der Gleichspannungsquelle an die Antriebsschaltung ausgegeben wird, zwischen der Gleichspannungsquelle und der Antriebsschaltung angeordnet ist; und ein Relaisschalter (50) zum Verbinden oder Trennen zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Kondensator zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Kondensator angeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung umfasst:eine Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung (64), die bestimmt, ob eine Unregelmäßigkeit in einem Fahrzeug auftritt; undeine Entladungssteuervorrichtung (63), die die Antriebsschaltung steuert, um basierend auf einer Ausgansspannung des Kondensators in einem Zustand, in dem der Relaisschalter zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Kondensator trennt, ein Drehmoment an dem Elektromotor zu erzeugen, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass in dem Fahrzeug die Unregelmäßigkeit auftritt, wobei:der Elektromotor umfasst: eine Statorspule (80), die gemäß einem Ausgangsstrom von der Antriebsschaltung ein Magnetfeld erzeugt; und einen Rotor (84), der sich gemäß dem von der Statorspule erzeugten Magnetfeld dreht; unddie Steuervorrichtung ferner umfasst:eine Schätzvorrichtung (63), die eine Position des Rotors schätzt, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Unregelmäßigkeit in dem Fahrzeug auftritt;dadurch gekennzeichnet, dassdie Entladungssteuervorrichtung die Antriebsschaltung steuert, um das Magnetfeld an der Statorspule zum Erzeugen des Drehmoments zu erzeugen, das den Rotor aus der Position des Rotors, die von der Schätzvorrichtung in einem Zustand geschätzt wird, in dem der Relaisschalter zwischen der Gleichstromquelle und dem Kondensator trennt, um einen vorgegebenen Winkel dreht, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Unregelmäßigkeit in dem Fahrzeug auftritt.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-167830 , eingereicht am 20. August 2014, deren Offenbarung hier per Referenz eingebunden ist.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Elektromotor im Fahrzeug.
Hintergrundtechnik
Einige herkömmliche Arten von Steuersystemen für einen Elektromotor für die Verwendung in einem Fahrzeug umfassen eine Inverterschaltung und einen Kondensator. Die Inverterschaltung gibt auf der Basis einer Ausgangsspannung von einer Gleichspannungsquelle einen Wechselstrom an den Elektromotor aus. Der Kondensator stabilisiert die Ausgangsspannung von der Gleichspannungsquelle an die Inverterschaltung (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1)
In einem derartigen Steuersystem speichert ein Entladungsstartwinkelspeicher ansprechend auf eine Anforderung für das Entladen des Kondensators einen aktuellen Drehwinkel des Rotors als Startwinkel θ0 vor dem Start der Entladungssteuerung durch die Energiespeisung des Motors. Eine Befehlsstrom-Bestimmungsschaltung bestimmt Befehlsströme idr und iqr, mit denen erwartet wird, dass das Drehmoment des Motors null ist. Eine Befehlsstromkorrektureinrichtung führt eine Drehungskorrektur der Phasen der Befehlsströme idr und iqr um eine Winkeldifferenz Δθ zwischen dem Startwinkel θ0 und dem aktuellen Drehwinkel θ durch. Eine Rückkopplungsregelung wird für den Strom des Motors durchgeführt, so dass die Befehlsströme idr und iqr die korrigierten Phasen haben. Dies steuert den Motor, so dass unterbunden wird, dass der Motor ansprechend auf eine Anforderung, den Kondensator zu entladen, davon abgehalten wird, ein Drehmoment zu erzeugen.
Patentliteratur 2 offenbart eine Steuervorrichtung für einen Elektromotor im Fahrzeug mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Literatur des bisherigen Stands der Technik Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2011 - 200 105 A
Patentliteratur 2: US 2004 / 0 008 530 A1

Zusammenfassung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Steuervorrichtung für einen Elektromotor im Fahrzeug bereitzustellen, wobei die Steuervorrichtung bewirkt, dass ein Kondensator ansprechend auf das Auftreten eines unnormalen Fahrzeugzustands in einer verkürzten Zeitspanne entladen wird.
Die Aufgabe wird mit einer Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung bewirkt, dass der Elektromotor ein Drehmoment erzeugt, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass es eine Unregelmäßigkeit des Fahrzeugs gibt, wodurch zugelassen wird, dass die Ladung des Kondensators in einer verkürzten Zeitspanne im Übermaß verbraucht wird. Folglich kann die Spannung zwischen den Elektroden des Kondensators verringert werden, so dass sie in einer verkürzten Zeitspanne kleiner oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist. Folglich kann der Kondensator in einer verkürzten Zeitspanne entladen werden, wenn es einen Fahrzeugunregelmäßigkeitszustand gibt.
Figurenliste
Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlicher, die unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird. In den Zeichnungen:

1 ist ein elektrisches Schaltbild eines elektrischen Gesamtaufbaus eines Leitungswandlungssystems im Fahrzeug gemäß einer nicht beanspruchten ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
2 ist ein Diagramm eines Aufbaus eines Dreiphasen-Wechselstrommotors in 1;
3 ist ein Flussdiagramm einer Invertersteuerverarbeitung in 1;
4 ist ein Diagramm von Schaltmustern von Transistoren einer Inverterschaltung in 1;
5 ist ein Diagramm von Schaltmustern der Transistoren der Inverterschaltung in einer Modifikation der ersten Ausführungsform;
6 ist ein Flussdiagramm der Invertersteuerverarbeitung einer Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
7 ist ein Diagramm von Schaltmustern der Transistoren für die Verwendung in der Inverterschaltung in der zweiten Ausführungsform;
8 ist ein Diagramm von Schaltmustern von Transistoren für die Verwendung in der Invertersteuerverarbeitung in einer Modifikation der zweiten Ausführungsform;
9 ist ein Flussdiagramm der Invertersteuerverarbeitung einer Steuerverarbeitung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung; und
10 ist ein Flussdiagramm der Invertersteuerverarbeitung einer Steuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die gegenwärtigen Erfinder haben die Verwendung des in der Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahrens für eine Steuervorrichtung, die einen Motor eines elektrischen Kompressors im Fahrzeug antreibt, überlegt. Die überlegte Verwendung dient dazu, die Steuervorrichtung in die Lage zu versetzen, zu bewirken, dass ein Kondensator sich, wie vorstehend beschrieben, in einem Zustand entlädt, in dem der Durchgang zwischen einer Gleichspannungsquelle und dem Kondensator in dem Fall des Auftretens eines unnormalen Zustands, wie etwa einer Kollision eines Fahrzeugs, durch eine Relaiseinheit unterbrochen wird.
In dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren wird der Motor derart gesteuert, dass ansprechend auf eine Anforderung, den Kondensator zu entladen, unterbunden wird, dass er ein Drehmoment erzeugt. Eine derartige Steuerung führt zu einer Situation, in der die Ladung des Kondensators lediglich durch den Schaltverlust von Schaltelementen, die in der Inverterschaltung enthalten sind, und durch die Erzeugung von Wärme in einer Statorspule des Motors verbraucht wird, wodurch verhindert wird, dass der Kondensator ausreichend Ladung abführt. Entsprechend wird ein Problem erzeugt, dass eine lange Zeit von dem Start des Kondensatorentladens ansprechend auf das Auftreten eines unnormalen Fahrzeugzustands benötigt wird, bis die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Kondensators (worauf hier nachstehend als eine Zwischenelektrodenspannung Bezug genommen wird) kleiner oder gleich einer vorgegebenen Spannung wird.
Die Überlegung der gegenwärtigen Erfinder zeigt auch, dass in dem Fall des elektrischen Kompressors ein derartiger plötzlicher Stopp des Motors zu einer Rückwärtsdrehung des Motors aufgrund des Drucks eines Kältemittels in dem Kompressor führen kann, wodurch bewirkt wird, dass der Motor aufgrund der Rückgewinnung elektrische Leistung erzeugt. In einem derartigen Fall lädt die elektrische Leistung, die aufgrund der Rückgewinnung erzeugt wurde, den Kondensator auf, was die Zeitspanne, in welcher der Kondensator sich entlädt, weiter verlängert, so dass die Zwischenelektrodenspannung kleiner oder gleich der vorgegebenen Spannung wird. Somit benötigt das Entladen eines Kondensators eine verlängerte Zeitspanne.
Eine Steuervorrichtung für die Verwendung mit einem Elektromotor im Fahrzeug, die bewirkt, dass ein Kondensator sich in dem Fall des Auftretens eines unnormalen Fahrzeugzustands in einer verkürzten Zeitspanne entlädt, wird nun beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist ein Diagramm eines elektrischen Aufbaus eines Leistungswandlungssystems 1 im Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Die erste Ausführungsform ist ein nicht beanspruchtes Erläuterungsbeispiel.
Das Umwandlungssystem 1 im Fahrzeug dient zum Antreiben eines Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 auf der Basis einer Ausgangsspannung einer Hochspannungsquelle 3. Der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 ist mit einer Kopplungswelle 2a mit einem Kompressionsmechanismus 2b gekoppelt. Die Hochspannungsquelle 3 ist eine Hochspannungsgleichstrombatterie. Sie ist eine Gleichstromquelle mit einer Ausgangsspannung (zum Beispiel 300 V), die höher als die einer Niederspannungsquelle (zum Beispiel 12 V) ist. Die Niederspannungsquelle liefert elektrische Leistung an eine Steuervorrichtung 60 und eine elektronische Steuereinheit 5. Der Dreiphasenwechselstrommotor 2, die Kopplungswelle 2a und der Kompressionsmechanismus 2b bilden einen elektrischen Kompressor, der ein Kältemittel komprimiert. Der elektrische Kompressor ist eine Hauptkomponente einer Kältekreislaufeinheit für die Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage im Fahrzeug, in der ein Kältemittel zirkuliert wird. Der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 kann ein synchroner Wechselstrommotor sein.
Insbesondere umfasst das Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug, wie in 1 dargestellt, eine Inverterschaltung 10, Glättungskondensatoren 20 und 30, eine Induktivität 40, eine Relaiseinheit 50 und die Steuervorrichtung 60.
Die Inverterschaltung 10 ist eine Antriebsschaltung, die auf der Basis der Ausgangsspannung der Hochspannungsquelle 3 einen Dreiphasenwechselstrom an eine Statorspule 80 des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 ausgibt (siehe 2). Die Statorspule 80 der vorliegenden Ausführungsform kann eine U-Phasenspule 81, eine V-Phasenspule 82 und eine W-Phasenspule 83 umfassen, die wie in 2 dargestellt, sterngeschaltet sind.
Die Inverterschaltung 10 ist eine wohlbekannte Art von Schaltung und umfasst Transistoren SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 und SW3 und Freilaufdioden D1, D2, D3, D4, D5 und D6. Die Transistoren SW1, SW3 und SW5 sind mit einem positiven Bus 11 verbunden. Der positive Bus 11 ist an ihrer positiven Elektrode mit einer Hochspannungsquelle 3 verbunden. Die Transistoren SW2, SW4 und SW6 sind mit einem negativen Bus 12 verbunden. Der negative Bus 12 ist an ihrer negativen Elektrode mit der Hochspannungsquelle 3 verbunden. Der positive Bus 11 und der negative Bus 12 bilden zwei Eingangselektroden der Inverterschaltung 10.
Die Transistoren SW1 und SW2 sind in Reihe zwischen den positiven Bus 11 und den negativen Bus 12 geschaltet. Die Transistoren SW3 und SW4 sind in Reihe zwischen den positiven Bus 11 und den negativen Bus 12 geschaltet. Die Transistoren SW5 und SW6 sind in Reihe zwischen den positiven Bus 11 und den negativen Bus 12 geschaltet.
Ein gemeinsamer Verbindungsanschluss T1, der zwischen den Transistoren SW1 und SW2 angeordnet ist, ist mit der U-Phasenspule 81 der Statorspule 80 des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 verbunden. Ein gemeinamer Verbindungsanschluss T2, der zwischen den Transistoren SW3 und SW4 angeordnet ist, ist mit der V-Phasenspule 82 der Statorspule 80 des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 verbunden. Ein gemeinsamer Verbindungsanschluss T3, der zwischen den Transistoren SW5 und SW6 angeordnet ist, ist mit der W-Phasenspule 83 der Statorspule 80 des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 verbunden
Die Transistoren SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 und SW6 können jeweils ein Halbleiterschaltelement, wie etwa ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) sein.
Der Glättungskondensator 20 ist zwischen der Inverterschaltung 10 und der Hochspannungsquelle 3 angeordnet. Der Glättungskondensator 20 ist zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12 der Inverterschaltung 10 angeordnet und damit verbunden und stabilisiert die Spannung, die zwischen dem positiven Bus 11 und dem negativen Bus 12 bereitgestellt ist, durch die Hochspannungsquelle 3. Mit anderen Worten stabilisiert der Glättungskondensator 20 die Spannungsausgabe von der Hochspannungsquelle 3 an die Inverterschaltung 10.
Der Glättungskondensator 30 ist zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der Hochspannungsquelle 3 angeordnet und parallel zu dem Glättungskondensator 20 geschaltet. Der Glättungskondensator 30 ist näher an der Hochspannungsquelle 3 als die Inverterschaltung 10 und der Glättungskondensator 20 an der Hochspannungsquelle 3 sind. Der Glättungskondensator 30 stabilisiert die Spannungsausgabe von der Hochspannungsquelle 3 an die Leistungseingangselektroden der elektrischen Vorrichtung 6.
Die elektrische Vorrichtung 6 bildet zum Beispiel eine Antriebsschaltung für einen Traktionsmotor. Die Antriebsschaltung für einen Traktionsmotor umfasst eine Gleichstrom-/Gleichstromwandlerschaltung, die eine Eingangsspannung erhöht (oder verringert) und eine sich ergebende Spannung ausgibt, und eine Inverterschaltung, die den Traktionsmotor antreibt.
Die Induktivität 40 ist eine normale Spule, die zwischen einer positiven Elektrode des Glättungskondensators 20 und einer positiven Elektrode des Glättungskondensators 30 angeordnet ist. Die Induktivität 40 unterbindet, dass ein Welligkeitsstrom von der Seite, auf welcher der Glättungskondensator 30 angeordnet ist, zu der Seite, auf der der Glättungskondensator 20 angeordnet ist, fließt.
Die Relaiseinheit 50 ist zwischen der Hochspannungsquelle 3 und den Glättungskondensatoren 20 und 30 angeordnet. Die Relaiseinheit 50 ist näher an der Hochspannungsquelle 3 als die Inverterschaltung 10, die Glättungskondensatoren 20 und 30 und die Induktivität 40 an der Hochspannungsquelle 3 angeordnet sind. Die Relaiseinheit 50 unterbricht oder erreicht den Durchgang von der Hochspannungsquelle 3 zu der Inverterschaltung 10 und den Glättungskondensatoren 20 und 30.
Insbesondere umfasst die Relaiseinheit 50 Relais 51, 52 und 53 und ein Widerstandselement 54. Die Relais 51 und 52 sind Relaisschalter, die zwischen der positiven Elektrode der Hochspannungsquelle 3 und der positiven Elektrode des Glättungskondensators 30 parallel zueinander angeordnet sind. Das Relais 53 ist ein Relaisschalter, der zwischen der negativen Elektrode der Hochspannungsquelle und einer negativen Elektrode des Glättungskondensators 30 angeordnet ist. Die Relais 51, 52 und 53 werden von der elektronischen Steuereinheit 5 gesteuert.
Das Widerstandselement 54 ist zwischen der positiven Elektrode der Hochspannungsquelle 3 und der positiven Elektrode des Glättungskondensators 30 angeordnet und in Reihe zu dem Relais 52 geschaltet. Das Widerstandselement 54 verhindert, dass ein Einschaltstoßstrom von der Hochspannungsquelle 3 durch die Glättungskondensatoren 20 und 30 fließt, wenn die positive Elektrode der Hochspannungsquelle 3 durch das Relais 52 mit der positiven Elektrode des Glättungskondensators 30 verbunden ist.
Die Steuervorrichtung 60, die einen Mikrocomputer und einen Speicher umfasst, führt die Invertersteuerverarbeitung durch, um die Inverterschaltung 10 auf der Basis eines Werts, der von einem Spannungssensor 70 erfasst wird, einem Wert, der von einem Stromsensor 71 erfasst wird, und einem Steuersignal, das von der elektronischen Steuerschaltung 5 eingegeben wird, durchführt.
Der Spannungssensor 70 erfasst eine Spannung zwischen der positiven Elektrode und einer negativen Elektrode des Glättungskondensators 20. Der Stromsensor 71 erfasst einen Dreiphasenwechselstrom, der von der Inverterschaltung 10 an die Statorspule 80 des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 ausgegeben wird.
Das Steuersignal, das von der elektronischen Steuereinheit 5 ausgegeben wird, umfasst einen Kollisionsmarker, einen Befehlswert und einen Startbefehl.
Der Kollisionsmarker zeigt gemäß einem von einem Beschleunigungssensor 72 erfassten Wert das Bestimmungsergebnis durch die elektronische Steuereinheit 5 bezüglich dessen an, ob es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt. Der Beschleunigungssensor 72 erfasst die Beschleunigung des Fahrzeugs. Die elektronische Steuereinheit 5 bestimmt wiederholt gemäß einem von dem Beschleunigungssensor 72 erfassten Wert, ob es eine Kollision des Fahrzeugs gibt.
Insbesondere bestimmt die elektronische Steuereinheit 5, dass es eine Kollision des Fahrzeugs gibt, wenn ein von dem Beschleunigungssensor 72 erfasster Wert größer oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, und gibt einen Kollisionsmarker, der das Ergebnis der Bestimmung anzeigt, dass es eine Fahrzeugkollision gibt, an die Steuervorrichtung 60 aus. Die elektronische Steuereinheit 5 bestimmt, dass es keine Kollision des Fahrzeugs gibt, wenn ein von dem Beschleunigungssensor 72 erfasster Wert kleiner als der vorgegebene Wert ist, und gibt einen Kollisionsmarker, der das Ergebnis der Bestimmung anzeigt, dass es keine Kollision des Fahrzeugs gibt, an die Steuereinheit 60 aus.
Der Befehlswert ist eine Information, die einen Zielwert für die Drehzahl des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 anzeigt. Der Startbefehl ist ein Signal, das anzeigt, dass ein Fahrzeugklimaanlagenschalter 90 eingeschaltet ist. Der Fahrzeugklimaanlagenschalter 90 wird von einem Benutzer eingeschaltet, um eine Fahrzeugklimaanlage zu starten.
Die Steuervorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Antriebseinheit 61, eine normale Steuereinheit 62, eine Entladungssteuereinheit 63 und eine Bestimmungseinheit 64.
Die Invertersteuerverarbeitung der Steuervorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
Die Steuervorrichtung 60 führt ein Computerprogramm gemäß dem Flussdiagramm in 3 aus. 3 ist ein Flussdiagramm der Invertersteuerverarbeitung. Die Invertersteuerverarbeitung dient dazu, zu bewirken, dass der Glättungskondensator 20 seine Ladung in dem Fall einer Kollision oder ähnlichem eines Fahrzeugs entlädt. Die vorliegende Ausführungsform nimmt an, dass das Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug nach einer Kollision des Fahrzeugs normal arbeitet. Die Steuervorrichtung 60 startet die Durchführung der Invertersteuerverarbeitung nach Empfang eines Startsignals von der elektronischen Steuereinheit 5. Wenn der Fahrzeugklimaanlagenschalter 90 eingeschaltet wird, wird das Startsignal von dem Fahrzeugklimaanalgenschalter 90 ausgegeben und durch die elektronische Steuereinheit 5 an die Steuervorrichtung 60 ausgegeben.
In Schritt 100 wird bestimmt, ob die Entladungssteuerung durchgeführt wird. Die Entladungssteuerung dient dazu, zu bewirken, dass der Kondensator 20, wie später beschrieben, seine Ladung entlädt. Wenn die Entladungssteuerung nicht durchgeführt wird, wird Nein ausgewählt.
Dann wird in Schritt 110 basierend auf einem Kollisionsmarker, der von der elektronischen Steuereinheit 5 empfangen wird, bestimmt, ob es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt. Wenn der von der elektronischen Steuereinheit 5 empfangene Kollisionsmarker keine Kollision des Fahrzeugs angibt, wird bestimmt, dass es keine Kollision des Fahrzeugs gibt, und Nein wird ausgewählt.
Dann wird in Schritt 120 die Normalbetriebssteuerung durchgeführt. Insbesondere wird die Inverterschaltung 10 derart gesteuert, dass die tatsächliche Drehzahl des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 sich einem Befehlswert nähert, der von der elektronischen Steuereinheit 5 eingegeben wird. Dies bewirkt, dass über die gemeinsamen Verbindungsanschlüsse T1, T2 und T3 der Inverterschaltung 10 ein Dreiphasenwechselstrom durch die Statorspule 80 fließt. Als ein Ergebnis erzeugt die Statorspule 80 ein sich drehendes Magnetfeld. Ein Rotor 84 wird synchron mit dem sich drehenden Magnetfeld gedreht. Auf diese Weise nähert sich die tatsächliche Drehzahl des Rotors 84 dem Befehlswert, der von der elektronischen Steuereinheit 5 eingegeben wird.
Dann kehrt das Flussdiagramm zu Schritt 100 zurück. Wenn in Schritt 100 bestimmt wird, dass die Entladungssteuerung nicht durchgeführt wird, wird Nein ausgewählt. Wenn dann in Schritt 100 auf der Basis eines Kollisionsmarkers, der von der elektronischen Steuereinheit 5 empfangen wird, bestimmt wird, dass es keine Kollision des Fahrzeugs gibt, wird Nein ausgewählt. Dann wird in Schritt 120 die normale Betriebssteuerung durchgeführt. Als ein Ergebnis werden die Auswahl von Nein in Schritt 100, die Auswahl von Nein in Schritt 110 und die Normalbetriebssteuerung (in Schritt 120) wiederholt, wenn es keine Kollision des Fahrzeugs gibt. Dieser Betrieb ermöglicht, dass die Drehzahl des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 dem von der elektronischen Steuereinheit 5 eingegebenen Befehlswert folgt. Das Verfahren ermöglicht dadurch, dass der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 den Kompressionsmechanismus 2b antreibt, so dass der Kompressionsmechanismus 2b ein Kältemittel ansaugt und komprimiert und das sich ergebende Kältemittel abgibt. Das heißt, die Kältekreislaufeinheit für die Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage kann betrieben werden.
Wenn anschließend eine Kollision des Fahrzeugs stattfindet, wird ein von dem Beschleunigungssensor 72 erfasster Wert größer oder gleich dem vorgegebenen Wert. Dann bestimmt die elektronische Steuereinheit 5 auf der Basis des von dem Beschleunigungssensor 72 erfassten Werts, dass es eine Kollision des Fahrzeugs gibt, und steuert die Relais 51, 52 und 53 der Relaiseinheit 50, so dass der Durchgang zwischen der Hochspannungsquelle 3 und den Glättungskondensatoren 20 und 30 unterbrochen wird. Die elektronische Steuereinheit 5 gibt auch einen Kollisionsmarker 60, der das Ergebnis der Bestimmung angibt, dass es eine Kollision des Fahrzeugs gibt, an die Steuervorrichtung 60 aus.
Dann bestimmt die Steuervorrichtung 60 basierend auf dem Kollisionsmarker, der von der elektronischen Steuereinheit 5 empfangen wird, dass es eine Kollision des Fahrzeugs gibt, und wählt in Schritt 110 Ja. Dann wird in Schritt 130 die Entladungssteuerverarbeitung für den Kondensator 20 durchgeführt.
Dann kehrt das Flussdiagramm zu Schritt 100 zurück, in dem bestimmt wird, dass die Entladungssteuerverarbeitung für den Kondensator 20 durchgeführt wird, und es wird Ja ausgewählt. Dies bewirkt, dass das Flussdiagramm weiter zu Schritt 130 (der Entladungssteuerverarbeitung) geht. Als ein Ergebnis werden die Auswahl von Ja in Schritt 100 und Schritt 130 (die Entladungssteuerverarbeitung) in einem Zustand wiederholt, in dem der Durchgang zwischen der Hochspannungsquelle 3 und den Glättungskondensatoren 20 und 30 durch die Relaiseinheit 50 unterbrochen wird.
Die Entladungssteuerverarbeitung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun unter Bezug auf 4 im Detail beschrieben. 4 ist ein Diagramm von Schaltmustern der Transistoren SW1 bis SW6 der Inverterschaltung 10. Die Schaltmuster sind von einer 120-Grad-Energiespeisungssteuerung.
In der Entladungssteuerverarbeitung steuert die Steuervorrichtung 60 die Transistoren SW1 bis SW6 der Inverterschaltung 10, so dass die Statorspule 80 für eine vorgegebene Drehzahl ein sich drehendes Magnetfeld erzeugt.
Zum Beispiel werden die Transistoren SW1 bis SW6 derart gesteuert, dass Schaltmuster SP1, SP2, SP3, SP4, SP5, SP6 und SP1 in 4 in der dargelegten Reihenfolge ausgeführt werden.
In dem Schaltmuster SP1 werden die Transistoren SW1 und SW4 eingeschaltet und die Transistoren SW2, SW3, SW5 und SW6 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP2 werden die Transistoren SW1 und SW6 eingeschaltet und die Transistoren SW2, SW3, SW4 und SW5 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP3 werden die Transistoren SW3 und SW6 eingeschaltet und die Transistoren SW1, SW2, SW4 und SW5 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP4 werden die Transistoren SW2 und SW3 eingeschaltet und die Transistoren SW1, SW4, SW5 und SW6 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP5 werden die Transistoren SW2 und SW5 eingeschaltet und die Transistoren SW1, SW3, SW4 und SW6 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP6 werden die Transistoren SW4 und SW5 eingeschaltet und die Transistoren SW1, SW2, SW3 und SW6 werden ausgeschaltet.
Ein derartiges Schalten der Transistoren SW1 bis SW6 bewirkt, dass durch die gemeinsamen Verbindungsanschlüsse T1, T2 und T3 auf der Basis der in dem Glättungskondensator 20 angesammelten Ladung ein Dreiphasenwechselstrom an die Statorspule 80 ausgegeben wird. Die Statorspule 80 erzeugt auf diese Weise ein sich drehendes Magnetfeld mit der vorgegebenen Drehzahl. Das sich drehende Magnetfeld ermöglicht, dass der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 ein Drehmoment erzeugt, das den Rotor 84 mit der vorgegebenen Drehzahl dreht. Der Kondensator 20 kann seine angesammelte Ladung auf diese Weise entladen.
In der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird die Steuervorrichtung 60 in dem Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug verwendet. In dem Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug wird die Inverterschaltung 10, die den Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 auf der Basis der Ausgangsspannung des Glättungskondensators 20 antreibt, gesteuert. Der Glättungskondensator 20 stabilisiert die Ausgangsspannung der Hochspannungsquelle 3. Die Relaiseinheit 50, die zwischen der Hochspannungsquelle 3 und dem Glättungskondensator 20 angeordnet ist, erreicht oder unterbricht den Durchgang zwischen der Hochspannungsquelle 3 und dem Glättungskondensator 20. Wenn die Steuervorrichtung 60 bestimmt, dass es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt und somit in Schritt 110 Ja auswählt, steuert die Steuervorrichtung 60 die Inverterschaltung 10 derart, dass der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 auf der Basis der Ausgangsspannung des Glättungskondensators 20 in einem Zustand, in dem der Durchgang zwischen der Hochspannungsquelle 3 und dem Glättungskondensator 20 durch die Relaiseinheit 50 unterbrochen wird, ein Drehmoment erzeugt.
Der vorstehend beschriebene Betrieb ermöglicht, dass der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 in dem Fall einer Kollision eines Fahrzeugs ein Drehmoment erzeugt und somit die Ladung des Glättungskondensators 20 neben den Schaltverlusten der Transistoren SW1 bis SW6 und der Erzeugung von Wärme durch die Statorspule 80 durch eine derartige Erzeugung eines Drehmoments verbraucht wird. Die Ladung des Glättungskondensators 20 kann auf diese Weise in einer verkürzten Zeitspanne im Übermaß verbraucht werden. Folglich kann die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Glättungskondensators 20 verringert werden, so dass sie kleiner oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist, die eine Kollisionssicherheitsvorschrift zur Zeit des Ereignisses einer Kollision des Fahrzeugs in einer verkürzten Zeitspanne erfüllt. Folglich kann der Glättungskondensator 20 in dem Fall einer Kollision eines Fahrzeugs in einer verkürzten Zeitspanne entladen werden. Folglich kann der Glättungskondensator 20 in dem Fall einer Kollision des Fahrzeugs schnell entladen werden.
In der ersten Ausführungsform werden die Schaltmuster der 120-Grad-Energiespeisungssteuerung in der Entladungssteuerverarbeitung verwendet, um zu bewirken, dass die Statorspule 80 ein sich drehendes Magnetfeld erzeugt, wenngleich dieses Beispiel keine Einschränkung ist. Andere Schaltmuster können verwendet werden, um zu bewirken, dass die Statorspule 80 ein sich drehendes Magnetfeld erzeugt. Zum Beispiel können in der Entladungssteuerverarbeitung Schaltmuster einer 180-Grad-Energiespeisungssteuerung verwendet werden. 5 ist ein Diagramm von Schaltmustern der 180-Grad-Energiespeisungssteuerung.
Zum Beispiel werden die Transistoren SW1 bis SW6 derart gesteuert, dass Schaltmuster SP1, SP2, SP3, SP4, SP5, SP6 und SP1 in 5 in der dargelegten Reihenfolge ausgeführt werden.
In dem Schaltmuster SP1 werden die Transistoren SW1, SW4 und SW5 eingeschaltet und die Transistoren SW2, SW3 und SW6 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP2 werden die Transistoren SW1, SW4 und SW6 eingeschaltet und die Transistoren SW2, SW3 und SW5 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP3 werden die Transistoren SW1, SW3 und SW6 eingeschaltet und die Transistoren SW2, SW4 und SW5 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP4 werden die Transistoren SW2, SW3 und SW6 eingeschaltet und die Transistoren SW1, SW4 und SW5 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP5 werden die Transistoren SW2, SW3 und SW5 eingeschaltet und die Transistoren SW1, SW4 und SW6 werden ausgeschaltet. In dem Schaltmuster SP6 werden die Transistoren SW2, SW4 und SW5 eingeschaltet und die Transistoren SW1, SW3 und SW6 werden ausgeschaltet.
(Zweite Ausführungsform)
In einem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Beispiel wird bewirkt, dass die Statorspule 80 in der Entladungssteuerverarbeitung ein sich drehendes Magnetfeld mit einer vorgegebenen Drehzahl erzeugt. In einem anderen Beispiel, das in einer zweiten Ausführungsform beschrieben werden soll, wird in der Entladungssteuerung gemäß der Position eines Rotors 84 ein Drehmoment erzeugt.
Ein Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform und ein Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform unterscheiden sich voneinander in der Invertersteuerverarbeitung der Steuervorrichtung 60. Die Invertersteuerverarbeitung einer Steuervorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
Die Steuervorrichtung 60 führt die Invertersteuerverarbeitung gemäß dem Flussdiagramm in 6 anstelle dem in 3 durch.
In dem Flussdiagramm in 6 wird der Schritt 130 in 3 durch den Schritt 130A ersetzt. Die Schritte 100, 110 und 120, abgesehen von dem Schritt 130A, in dem Flussdiagramm von 6 sind identisch mit den Schritten 100, 110 und 120 in 3.
Der Schritt 130A in 6 umfasst die Schritte 131, 132 und 133.
In Schritt 131 erfasst ein Stromsensor 71 einen Dreiphasenwechselstrom I, der von einer Inverterwandlerschaltung 10 an eine Statorspule 80 eines Dreiphasenwechselstrommotors 2 ausgegeben wird. Der erfasste Dreiphasenwechselstrommotor I wird verwendet, um die Position des Rotors 84 zu schätzen (Schritt 132).
Wenn eine Referenzposition (d.h. ein Winkel mit null Grad) eine Position einer U-Phasenspule 81 ist, der Winkel des Rotors in Bezug auf die Referenzposition θ ist und ein Magnetfeld, das von einem in den Rotor 84 eingebetteten Permanentmagneten erzeugt wird, ϕ ist, wird ein nachstehender Ausdruck 1 erfüllt. $ϕ = Φ Cos θ$
Hier ist Φ ein Faktor, der den Betrag des Magnetfelds angibt, das von dem in den Rotor 84 eingebetteten Permanentmagneten erzeugt wird.
Wenn die in der Statorspule 80 erzeugte Spannung v ist und die Winkelgeschwindigkeit des Rotors 84 ω ist, wird ein nachstehender Ausdruck 2 erfüllt. $\begin{array}{l} v = d ϕ / dt \\ = - ω \times Φ sin θ \end{array}$
Wenn die Induktivität der Statorspule 80 L ist, erfüllen der Dreiphasenwechselstrom I und die Spannung v einen nachstehenden Ausdruck 3. $I = 1 / L \cdot \int v d t$
Durch die Substitution des Ausdrucks 2 in den Ausdruck 3 wird ein nachstehender Ausdruck 4 erfüllt. $I = Φ / L \cdot sin (θ - \frac{π}{2})$
Der Winkel θ des Rotors 84, das heißt, die Position des Rotors 84, kann somit auf der Basis des Faktors Φ, der Induktivität L und des Dreiphasenwechselstroms I geschätzt werden. Auf die in der vorstehend beschriebenen Weise geschätzte Position des Rotors 84 wird hier nachstehend als eine geschätzte Position des Rotors 84 Bezug genommen.
Dann wird in Schritt 133 bewirkt, dass die Statorspule 80 ein Magnetfeld erzeugt, das zum Drehen des Rotors 84 in eine Normalrichtung um einen vorgegebenen Winkel (zum Beispiel π/3) aus der geschätzten Position des Rotors 84 dient.
Insbesondere wird ein Schaltmuster, das der geschätzten Position des Rotors 84 entspricht, die in dem vorstehend beschriebenen Schritt 132 erhalten wird, aus einem Diagramm in 7 ausgewählt. 7 ist ein Diagramm von Schaltmustern, von denen jedes einer Position des Rotors 84 entspricht, um zu bewirken, dass die Statorspule 80 ein Magnetfeld erzeugt, das zum Drehen des Rotors 84 um (π/3) Grad in die Normalrichtung dient.
In dem Fall von 0 ≤ θ < π/3 werden die Transistoren S1, S3 und S6 eingeschaltet und die Transistoren S2, S4 und S5 werden ausgeschaltet. In dem Fall von π/3 ≤ θ < 2π/3 werden die Transistoren S2, S3 und S6 eingeschaltet und die Transistoren S1, S4 und S5 werden ausgeschaltet. In dem Fall von 2π/3 ≤ θ < π werden die Transistoren S2, S3 und S5 eingeschaltet und die Transistoren S1, S4 und S6 werden ausgeschaltet. In dem Fall von π ≤ θ < 4π/3 werden die Transistoren S2, S4 und S5 eingeschaltet und die Transistoren S1, S3 und S6 werden ausgeschaltet. In dem Fall von 4π/3 ≤ θ < 5π/3 werden die Transistoren S1, S4 und S5 eingeschaltet und die Transistoren S2, S3 und S6 werden ausgeschaltet. In dem Fall von 5π/3 ≤ θ < 2π werden die Transistoren S1, S4 und S6 eingeschaltet und die Transistoren S2, S3 und S5 werden ausgeschaltet.
Die Transistoren S1 bis S6 der Inverterschaltung 10 werden derart gesteuert, dass eines der Schaltmuster, das der geschätzten Position des Rotors 84 entspricht, ausgeführt wird. Dies bewirkt, dass durch gemeinsame Verbindungsansschlüsse T1, T2 und T3 auf der Basis der in einem Glättungskondensator 20 angesammelten Ladung ein Dreiphasenwechselstrom an die Statorspule 80 ausgegeben wird. Die Statorspule 80 erzeugt somit ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld ermöglicht, dass der Rotor 84 sich um (π/3) in die Normalrichtung dreht. Der Glättungskondensator 20 kann seine angesammelte Ladung auf diese Weise entladen.
Die Schaltmuster in 7 werden im Voraus in einen Speicher gespeichert, um ein Computerprogramm auszuführen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Normalrichtung die Richtung, in welcher der Rotor 84 des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 in der Normalbetriebssteuerung gedreht wird (Schritt 120).
Wenn die Steuervorrichtung 60 in der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform bestimmt, dass es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt und somit in Schritt 110 Ja auswählt, schätzt die Steuervorrichtung 60 die Position des Rotors 84 und steuert die Inverterschaltung 10, so dass in einem Zustand, in dem der Durchgang zwischen einer Hochspannungsquelle 3 und dem Glättungskondensator 20 durch eine Relaiseinheit 50 unterbrochen wird, ein Schaltmuster, das der geschätzten Position entspricht, ausgeführt wird (Schritt 130A). Dies bewirkt, dass die Statorspule 80 ein Magnetfeld erzeugt, das ein Drehmoment erzeugt, das den Rotor 84 aus der geschätzten Position des Rotors 84 um einen vorgegebenen Winkel (π/3 Grad) in die Normalrichtung dreht.
Der vorstehend beschriebene Betrieb ermöglicht die Erzeugung eines Drehmoments, das den Rotor 84 im Fall einer Kollision eines Fahrzeugs um einen vorgegebenen Winkel in die Normalrichtung dreht und dadurch ermöglicht, dass die Ladung des Glättungskondensators 20 in einer verkürzten Zeitspanne im Übermaß verbraucht wird. Folglich kann die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Glättungskondensators 20 wie in dem vorstehend beschriebenen Fall der ersten Ausführungsform verringert werden, so dass sie kleiner oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist, die in dem Fall einer Kollision des Fahrzeugs in einer verkürzten Zeitspanne eine Kollisionssicherheitsvorschrift erfüllt. Hier kann der Glättungskondensator 20 in dem Fall einer Kollision eines Fahrzeugs in einer verkürzten Zeitspanne entladen werden.
In der zweiten Ausführungsform werden die Schaltmuster in 7 in der Entladungssteuerverarbeitung für den Glättungskondensator 20 verwendet, um zu bewirken, dass die Statorspule ein Magnetfeld erzeugt, wenngleich dieses Beispiel keine Beschränkung ist. Andere Schaltmuster können verwendet werden, um zu bewirken, dass die Statorspule 80 ein Magnetfeld erzeugt.
Zum Beispiel kann der Rotor 84 in der Entladungssteuerverarbeitung für den Glättungskondensator 20 um einen vorgegebenen Winkel in eine Rückwärtsrichtung gedreht werden. Die Rückwärtsrichtung ist die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in welcher der Rotor 84 des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 in der Normalbetriebssteuerung gedreht wird (Schritt 120).
8 ist ein Diagramm mit beispielhaften Schaltmustern, von denen jedes bewirkt, dass gemäß der geschätzten Position des Rotors 84 ein Drehmoment in die Rückwärtsrichtung auf den Rotor 84 angewendet wird.
Wenn die Position der U-Phase bei null Grad ist und der Winkel des Rotors 84 θ ist, werden in dem Fall von 0 ≤ θ < π/3 die Transistoren S1, S4 und S6 eingeschaltet und die Transistoren S2, S3 und S5 werden ausgeschaltet. In dem Fall von π/3 ≤ θ < 2π/3 werden die Transistoren S1, S3 und S6 eingeschaltet und die Transistoren S2, S4 und S5 werden ausgeschaltet. In dem Fall von 2π/3 ≤ θ < π werden die Transistoren S2, S3 und S6 eingeschaltet und die Transistoren S1, S4 und S5 werden ausgeschaltet. In dem Fall von π ≤ θ < 4π/3 werden die Transistoren S2, S3 und S5 eingeschaltet und die Transistoren S1, S4 und S6 werden ausgeschaltet. In dem Fall von 4π/3 ≤ θ < 5π/3 werden die Transistoren S2, S4 und S5 eingeschaltet und die Transistoren S1, S3 und S6 werden ausgeschaltet. In dem Fall von 5π/3 ≤ θ < 2π werden die Transistoren S1, S4 und S5 eingeschaltet und die Transistoren S2, S3 und S6 werden ausgeschaltet.
Die Transistoren S1 bis S6 der Inverterschaltung 10 werden derart gesteuert, dass eines der Schaltmuster, das der geschätzten Position des Rotors 84 entspricht, ausgeführt wird. Dies bewirkt, dass durch die gemeinsamen Verbindungsanschlüsse T1, T2 und T3 auf der Basis der in dem Glättungskondensator 20 angesammelten Ladung ein Dreiphasenwechselstrom an die Statorspule 80 ausgegeben wird. Die Statorspule 80 erzeugt somit ein Magnetfeld. Dieses Magnetfeld ermöglicht, dass der Rotor 84 sich um (π/3) Grad in die Rückwärtsrichtung dreht. Der Glättungskondensator 20 kann seine angesammelte Ladung auf diese Weise entladen.
In der zweiten Ausführungsform wird die Position des Rotors 84 auf der Basis eines Dreiphasenwechselstroms I geschätzt, der von der Inverterschaltung 10 an die Statorspule 80 ausgegeben wird, wenngleich dieses Beispiel keine Beschränkung ist. Anstatt die Position des Rotors 84 zu schätzen, kann die Position unter Verwendung früher abgebildeter Informationen auf der Basis einer Änderung des Dreiphasenwechselstroms I vor dem Anlegen einer Spannung, um ein Drehmoment zu erzeugen, identifiziert werden. Alternativ kann die Position des Rotors 84 durch ein Verfahren geschätzt werden, das den Dreiphasenwechselstrom I vor dem Anlegen einer Spannung zum Erzeugen eines Drehmoments nicht verwendet, geschätzt werden.
In der zweiten Ausführungsform wird der Rotor 84 um einen vorgegebenen Winkel von (π/3) Grad gedreht, um die Ladung des Glättungskondensators 20 zu entladen, wenngleich dieses Beispiel keine Beschränkung ist. Der vorgegebene Winkel, um welchen der Rotor 84 gedreht wird, kann ein anderer Winkel als (π/3) Grad sein. Dies gilt für die in 8 dargestellte Modifikation.
(Dritte Ausführungsform)
In einem Beispiel, das in einer dritten Ausführungsform beschrieben werden soll, wird die Entladungssteuerverarbeitung für einen Glättungskondensator 20 wie in der ersten Ausführungsform durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt und dass die Spannung zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode des Glättungskondensators 20 größer oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist.
Ein Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform und das Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform unterscheiden sich voneinander in der Invertersteuerverarbeitung der Steuervorrichtung 60. Die Invertersteuerverarbeitung einer Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
Die Steuervorrichtung 60 führt die Invertersteuerverarbeitung gemäß dem Flussdiagramm in 9 anstelle dem in 3 durch. Das Flussdiagramm in 9 umfasst neben denen des Flussdiagramms in 3 die Schritte 140, 145 und 150.
Wenn in Schritt 100 bestimmt wird, dass die Entladungssteuerung nicht durchgeführt wird, wird Nein ausgewählt. Wenn dann in Schritt 110 bestimmt wird, dass es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt, wird Ja ausgewählt. Dann erfasst in Schritt 140 ein Spannungssensor 70 die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Glättungskondensators 20.
Dann wird in Schritt 145 auf der Basis des von dem Spannungssensor 70 erfassten Werts bestimmt, ob die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Glättungskondensators 20 (auf die hier nachstehend als Zwischenelektrodenspannung Vin Bezug genommen wird) größer oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die vorgegebene Spannung zum Beispiel 60 Volt.
Wenn hier die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 größer oder gleich der vorgegebenen Spannung ist, wird in Schritt 145 Ja ausgewählt und das Flussdiagramm geht weiter zu Schritt 130, in dem die Entladungssteuerverarbeitung durchgeführt wird. Dann kehrt das Flussdiagramm zu Schritt 100 zurück. Als ein Ergebnis werden die Auswahl von Ja in Schritt 100, Schritt 140 (Verarbeitung, um die Zwischenelektrodenspannung Vin zu erfassen), die Auswahl von Ja in Schritt 145 und Schritt 130 (die Entladungssteuerverarbeitung) wiederholt, solange die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 größer oder gleich der vorgegebenen Spannung ist. Dieser Betrieb ermöglicht, dass der Glättungskondensator 20 seine Ladung kontinuierlich entlädt.
Wenn anschließend die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 kleiner als die vorgegebene Spannung wird, wird in Schritt 145 Nein ausgewählt. Dann wird eine Inverterschaltung 10 derart gesteuert, dass die Entladungssteuerverarbeitung für den Glättungskondensator 20 gestoppt wird. Das heißt, wenn in Schritt 145 Nein ausgewählt wird, werden die Transistoren SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 und SW6 ausgeschaltet. Dies ermöglicht, dass die Entladungssteuerverarbeitung für den Glättungskondensator 20 gestoppt wird, wenn die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 kleiner als die vorgegebene Spannung ist.
In der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform bewirkt die Steuervorrichtung 60, dass ein Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 ein Drehmoment erzeugt, wenn es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt und wenn die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 größer oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist, wodurch ermöglicht wird, dass die Ladung des Glättungskondensators 20 in eine verkürzten Zeitspanne im Übermaß verbraucht wird. Folglich kann die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Glättungskondensators 20 verringert werden, so dass sie kleiner oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist, die im Fall der Kollision des Fahrzeugs in einer verkürzten Zeitspanne eine Kollisionssicherheitsvorschrift erfüllt. Folglich kann der Glättungskondensator 20 in dem Fall einer Kollision eines Fahrzeugs in einer verkürzten Zeitspanne entladen werden.
(Vierte Ausführungsform)
Wenn die Relaiseinheit 50 in den ersten bis dritten Ausführungsformen den Durchgang zwischen dem Glättungskondensator 20 und der Hochspannungsquelle 3 unterbricht, so dass die Zuführung der Ausgangsspannung der Hochspannungsquelle 3 an die Inverterschaltung 3 aufhört, kann der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 aufgrund des Drucks des Kältemittels im Inneren des Kompressionsmechanismus 2 eine Normal- oder Rückwärtsdrehung durchführen. Eine derartige Drehung des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 kann eine induzierte Spannung erzeugen und kann dadurch eine Rückgewinnung bewirken, in der ein Strom durch den Glättungskondensator 20 fließt, um den Glättungskondensator 20 mit einer erhöhten Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 zu laden.
Als eine Lösung dafür wird in einem Beispiel, das in einer vierten Ausführungsform beschrieben werden soll, wie in der dritten Ausführungsform die Entladungssteuerverarbeitung für einen Glättungskondensator 20 durchgeführt, wenn bestimmt wird, dass es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt und dass die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 zunimmt.
Ein Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform und das Leistungswandlungssystem 1 im Fahrzeug gemäß der ersten Ausführungsform unterscheiden sich voneinander in der Invertersteuerverarbeitung der Steuervorrichtung 60. Die Invertersteuerverarbeitung einer Steuervorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
Die Steuervorrichtung 60 führt die Invertersteuerverarbeitung gemäß dem Flussdiagram in 10 anstatt dem in 9 durch. Das Flussdiagramm in 10 umfasst neben denen des Flussidagramms in 9 die Schritte 130B und 160.
Wenn in Schritt 100 bestimmt wird, dass die Entladungssteuerung nicht durchgeführt wird, wird Nein ausgewählt. Wenn dann in Schritt S110 bestimmt wird, dass es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt, wird Ja ausgewählt. Dann erfasst ein Spannungssensor 70 in Schritt 140 die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20.
Dann wird in Schritt 160 basierend auf einem von dem Spannungssensor 70 erfassten Wert bestimmt, ob die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 zunimmt.
Hier wird auf eine Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20, die von dem Spannungssensor 70 in Schritt 140 erfasst wird, der zum n-ten Mal durchgeführt wird, als eine erfasste Spannung Vin(n) Bezug genommen. Auf eine Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20, die von dem Spannungssensor 70 in Schritt 140 erfasst wird, der zum (n-1)-ten mal durchgeführt wird, wird als eine erfasste Spannung Vin(n-1) Bezug genommen.
Zum Beispiel erzeugt ein Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 nach der Unterbrechung des Durchgangs zwischen dem Glättungskondensator 20 und einer Hochspannungsquelle 3 durch eine Relaiseinheit 50 aufgrund einer Rückgewinnung wegen des Drucks eines Kältemittels im Inneren eines Kompressionsmechanismus 2b elektrische Leistung. Wenn der Glättungskondensator 20 Ladung aus der Leistung ansammelt, die aufgrund der Rückgewinnung erzeugt wurde, wird die erfasste Spannung Vin(n) größer als die erfasste Spannung Vin(n-1). Folglich wird bestimmt, dass die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 zunimmt, und somit wird Ja ausgewählt. Dann wird in Schritt 130B die Entladungssteuerverarbeitung in einer zu der Entladungssteuerverarbeitung in Schritt 130 in 3 ähnlichen Weise durchgeführt.
An diesem Punkt wird in der Entladungssteuerverarbeitung ein Drehmoment, das einen Rotor 84 in die Normalrichtung dreht, erzeugt (Schritt 130B), wenn angenommen wird, dass der Rotor 84 durch den Druck des Kältemittels im Inneren des Kompressionsmechanismus 2b nach der Unterbrechung des Durchgangs zwischen einem Glättungskondensator 30 und der Hochspannungsquelle 3 durch eine Relaiseinheit 50 aufgrund des Betriebs der elektronischen Steuereinheit 5 in die Rückwärtsrichtung gedreht wird.
Alternativ wird in der Entladungssteuerverarbeitung ein Drehmoment, das den Rotor 84 in die Rückwärtsrichtung dreht, erzeugt (Schritt 130B), wenn angenommen wird, dass der Rotor 84 durch den Druck des Kältemittels im Inneren des Kompressionsmechanismus 2b nach der Unterbrechung des Durchgangs zwischen einem Glättungskondensator 30 und der Hochspannungsquelle 3 durch die Relaiseinheit 50 aufgrund des Betriebs der elektronischen Steuereinheit 5 in die Normalrichtung gedreht wird.
Die Normalrichtung ist die Richtung, in die der Rotor 84 des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 in der Normalbetriebssteuerung gedreht wird (Schritt 120). Die Rückwärtsrichtung ist die Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in die der Rotor 84 des Dreiphasen-Wechselstrommotors 2 in der Normalbetriebssteuerung gedreht wird (Schritt 120).
Wenn die elektronische Steuereinheit 5, wie vorstehend beschrieben, bewirkt, dass die Relaiseinheit 5 den Durchgang zwischen dem Glättungskondensator 30 und der Hochspannungsquelle 3 unterbricht, wird ein Drehmoment in eine Richtung erzeugt, die verhindert, dass der Rotor 84 durch den Druck des Kältemittels im Inneren des Kompressionsmechanismus 2b gedreht wird.
Dann kehrt das Flussdiagramm zu Schritt 100 zurück, in dem Ja ausgewählt wird. Dann erfasst der Spannungssensor 70 in Schritt 140 die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20. Auf die an diesem Punkt erfasste Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 wird als eine Spannung Vin(n+1) Bezug genommen.
Wenn dann die erfasste Spannung Vin(n+1) größer als die erfasste Spannung Vin(n) ist, wird bestimmt, dass die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 zunimmt, und Ja wird ausgewählt. Dann wird in Schritt 130B die Entladungssteuerverarbeitung durchgeführt.
Anschließend werden die Auswahl von Ja in Schritt 100, Schritt 140 (die Verarbeitung, um die Zwischenelektrodenspannung Vin zu erfassen), die Auswahl von Ja in Schritt 160 und Schritt 130B (die Entladungssteuerverarbeitung) wiederholt, solange die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 zunimmt. Dieser Betrieb ermöglicht, dass der Glättungskondensator 20 seine Ladung kontinuierlich entlädt.
Dann erfasst der Spannungssensor 70 in dem Schritt 140, der zum (n+m)-ten Mal durchgeführt wird, die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20. Auf die von dem Spannungssensor 70 zu diesem Zeitpunkt erfasste Spannung wird als erfasste Spannung Vin(n+m) Bezug genommen. Auf eine Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20, die von dem Spannungssensor 70 in Schritt 140 erfasst wird, der zum (n+m-1)-ten mal durchgeführt wird, wird als eine erfasste Spannung Vin(n+m-1) Bezug genommen.
Wenn die erfasste Spannung Vin(n+m) kleiner als die erfasste Spannung Vin(n+m-1) ist, wird bestimmt, dass die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 abnimmt und in Schritt 160 wird Nein ausgewählt.
Wenn dann in Schritt 145 die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 größer oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist, wird Ja ausgewählt. Dann wird in Schritt 130 die Inverterschaltung 10 derart gesteuert, dass die Entladungssteuerverarbeitung für den Glättungskondensator 20 durchgeführt wird.
Wenn anschließend auf die Auswahl von Ja in Schritt 100 Schritt 140 (die Verarbeitung, um die Zwischenelektrodenspannung Vin zu erfassen) und die Auswahl von Nein in Schritt 160 die Auswahl von Nein in Schritt 145 folgt, wird die Inverterschaltung 10 in Schritt 150 derart gesteuert, dass die Entladungssteuerverarbeitung für den Glättungskondensator 20 gestoppt wird.
In der vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform bewirkt die Steuervorrichtung 60 in dem Fall einer Kollision eines Fahrzeugs, dass der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 ein Drehmoment in eine Richtung erzeugt, die verhindert, dass der Rotor 84 durch den Druck des Kältemittels im Inneren des Kompressionsmechanismus 2b gedreht wird, wenn es eine Kollision eines Fahrzeugs gibt und wenn bestimmt wird, dass die Zwischenelektrodenspannung Vin des Glättungskondensators 20 aufgrund von elektrischer Leistung, die von dem Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 erzeugt wird, steigt. Dies ermöglicht, dass die Ladung des Glättungskondensators 20 wie in dem Fall der ersten Ausführungsform in einer verkürzten Zeit im Überfluss verbraucht wird. Folglich kann die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Glättungskondensators 20 verringert werden, so dass sie in dem Fall einer Kollision des Fahrzeugs in einer verkürzten Zeitspanne kleiner oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist, die eine Kollisionssicherheitsvorschrift erfüllt. Folglich kann der Glättungskondensator 20 im Fall einer Kollision eines Fahrzeugs in einer verkürzten Zeitspanne entladen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform stellen n-1, n, n+1, n+m-1 und n+m jeweils eine Anzahl von Malen dar, die der Schritt durchgeführt wird.
(Andere Ausführungsformen)
In den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen kann wie in dem Fall der vierten Ausführungsform bewirkt werden, dass der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 ein Drehmoment in eine Richtung erzeugt, die verhindert, dass der Rotor 84 durch den Druck des Kältemittels im Inneren des Kompressionsmechanismus 2b gedreht wird.
In jedem der Beispiele, die in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben wurden, ist der Elektromotor der vorliegenden Offenbarung der Dreiphasen-Wechselstrommotor 2. Alternativ kann ein n(#3)-Phasen-Wechselstrommotor als der Elektromotor der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Hier ist n eine ganze Zahl, die n = 2 oder n > 4 erfüllt.
In jedem der Beispiele, die in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben wurden, ist der Elektromotor der vorliegenden Offenbarung ein synchroner Wechselstrommotor. Alternativ kann ein Induktionswechselstrommotor als der Elektromotor der vorliegenden Offenbarung verwendet werden.
In jedem der Beispiele, die in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben wurden, wird bestimmt, dass es eine Unregelmäßigkeit eines Fahrzeugs gibt, und in Schritt 110 wird Ja ausgewählt, wenn es eine Kollision des Fahrzeugs gibt. Alternativ kann bestimmt werden, dass es eine Unregelmäßigkeit des Fahrzeugs gibt, und in Schritt 110 kann Ja ausgewählt werden, wenn anstelle einer Kollision des Fahrzeugs ein anderer Unregelmäßigkeitszustand auftritt.
In jedem der Beispiele, die in den ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben wurden, ist der Elektromotor der vorliegenden Offenbarung in einem elektrischen Kompressor enthalten. Alternativ kann der Elektromotor der vorliegenden Offenbarung eine Hilfsvorrichtung für eine elektrische Wasserpumpe, einen Ventilator zur Verwendung in einer Klimaanlage oder ähnliches bilden. Die Hilfsvorrichtung hat eine Funktion, die keinen Bezug zum Antrieb, Bremsen oder Lenken eines Fahrzeugs hat, und kann dazu gebracht werden, nach einer Kollision des Fahrzeugs für die Sicherheit des Fahrzeugs ein Drehmoment zu erzeugen.
Eine Gleichstromquelle entspricht der Hochspannungsquelle 3, ein Elektromotor entspricht dem Dreiphasen-Wechselstrommotor 2 und eine Antriebsschaltung entspricht der Inverterschaltung 10. Ein Kondensator entspricht dem Glättungskondensator 20, ein Relaisschalter entspricht der Relaiseinheit 50 und eine Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung entspricht dem Schritt 110. Eine Entladungssteuervorrichtung entspricht dem Schritt 130, eine Stromerfassungsvorrichtung entspricht dem Stromsensor 71 und eine Spannungserfassungsvorrichtung entspricht dem Spannungssensor 70. Eine erste Spannungsbestimmungsvorrichtung entspricht dem Schritt 145, eine zweite Spannungsbestimmungsvorrichtung entspricht dem Schritt 160 und Schaltelemente entsprechen den Transistoren SW1, SW2, SW3, SW4, SW5 und SW6.
Es wird bemerkt, dass ein Flussdiagramm oder die Verarbeitung des Flussdiagramms in der vorliegenden Anmeldung Abschnitte (auf die auch als Schritte Bezug genommen wird) umfasst, von denen jeder zum Beispiel als S100 dargestellt wird. Ferner kann jeder Abschnitt in mehrere Unterabschnitte unterteilt werden, während mehrere Abschnitte zu einem einzelnen Abschnitt kombiniert werden können. Außerdem kann auf jeden der auf diese Weise konfigurierten Abschnitte auch als eine Vorrichtung, ein Modul oder eine Einrichtung Bezug genommen werden.
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezug auf ihre Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Aufbauten beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen umfassen. Außerdem sind neben den verschiedenen Kombinationen und Aufbauten andere Kombinationen und Aufbauten einschließlich mehr, weniger oder nur eines einzelnen Elements ebenfalls innerhalb des durch die Patentansprüche definierten Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung.

Claims

Steuervorrichtung für einen Elektromotor (2) im Fahrzeug, die eine Antriebsschaltung (10) steuert, die den Elektromotor im Fahrzeug basierend auf einer Ausgangsspannung einer Gleichspannungsquelle (3) antreibt, wobei: ein Kondensator (20) zum Stabilisieren der Ausgangsspannung, die von der Gleichspannungsquelle an die Antriebsschaltung ausgegeben wird, zwischen der Gleichspannungsquelle und der Antriebsschaltung angeordnet ist; und ein Relaisschalter (50) zum Verbinden oder Trennen zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Kondensator zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Kondensator angeordnet ist, wobei die Steuervorrichtung umfasst: eine Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung (64), die bestimmt, ob eine Unregelmäßigkeit in einem Fahrzeug auftritt; und eine Entladungssteuervorrichtung (63), die die Antriebsschaltung steuert, um basierend auf einer Ausgansspannung des Kondensators in einem Zustand, in dem der Relaisschalter zwischen der Gleichspannungsquelle und dem Kondensator trennt, ein Drehmoment an dem Elektromotor zu erzeugen, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass in dem Fahrzeug die Unregelmäßigkeit auftritt, wobei: der Elektromotor umfasst: eine Statorspule (80), die gemäß einem Ausgangsstrom von der Antriebsschaltung ein Magnetfeld erzeugt; und einen Rotor (84), der sich gemäß dem von der Statorspule erzeugten Magnetfeld dreht; und die Steuervorrichtung ferner umfasst: eine Schätzvorrichtung (63), die eine Position des Rotors schätzt, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Unregelmäßigkeit in dem Fahrzeug auftritt; dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungssteuervorrichtung die Antriebsschaltung steuert, um das Magnetfeld an der Statorspule zum Erzeugen des Drehmoments zu erzeugen, das den Rotor aus der Position des Rotors, die von der Schätzvorrichtung in einem Zustand geschätzt wird, in dem der Relaisschalter zwischen der Gleichstromquelle und dem Kondensator trennt, um einen vorgegebenen Winkel dreht, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Unregelmäßigkeit in dem Fahrzeug auftritt.
Steuervorrichtung für einen Elektromotor im Fahrzeug gemäß Anspruch 1, wobei: die Schätzvorrichtung die Position des Rotors basierend auf einem Erfassungswert schätzt, der von einer Stromerfassungsvorrichtung (71) erfasst wird, die den Ausgangsstrom erfasst, der von der Antriebsschaltung an die Statorspule ausgegeben wird, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Unregelmäßigkeit in dem Fahrzeug auftritt.
Steuervorrichtung für einen Elektromotor im Fahrzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: die Antriebsschaltung eine Inverterschaltung ist, die ein Paar von in Reihe geschalteten Schaltelementen (SW1, SW2, ..., SW6), die in jeder Phase des Elektromotors angeordnet sind, und Paare von Schaltelementen, die zwischen einen positiven Bus (11) und einen negativen Bus (12) parallel geschaltet sind, umfasst; und die Entladungssteuervorrichtung jedes Paar von Schaltelementen in jeweiligen Phasen schaltet, um durch Ausgeben eines Wechselstroms von der Inverterschaltung an die Statorspule basierend auf der Ausgangsspannung des Kondensators das Magnetfeld an der Statorspule zu erzeugen.
Steuervorrichtung für einen Elektromotor im Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, die ferner umfasst: eine erste Spannungsbestimmungsvorrichtung (64), die basierend auf einem Erfassungswert, der von einer Spannungserfassungsvorrichtung (70) erfasst wird, die eine Spannung zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode des Kondensators erfasst, bestimmt, ob die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Kondensators größer oder gleich einer vorgegebenen Spannung ist, wobei: die Entladungssteuervorrichtung die Antriebsschaltung in einem Zustand steuert, in dem der Relaisschalter zwischen der Gleichstromquelle und dem Kondensator trennt, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Unregelmäßigkeit in dem Fahrzeug auftritt, und die erste Spannungsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Kondensators größer oder gleich der vorgegebenen Spannung ist.
Steuervorrichtung für einen Elektromotor im Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner umfasst: eine zweite Spannungsbestimmungsvorrichtung (64), die basierend auf einem Erfassungswert, der von einer Spannungserfassungsvorrichtung (70) erfasst wird, die eine Spannung zwischen einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode des Kondensators erfasst, bestimmt, ob die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Kondensators zunimmt, wobei: die Entladungssteuervorrichtung die Antriebsschaltung in einem Zustand steuert, in dem der Relaisschalter zwischen der Gleichstromquelle und dem Kondensator trennt, wenn die Unregelmäßigkeitsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Unregelmäßigkeit in dem Fahrzeug auftritt, und die zweite Spannungsbestimmungsvorrichtung bestimmt, dass die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode des Kondensators zunimmt.
Steuervorrichtung für einen Elektromotor im Fahrzeug gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: der Elektromotor einen Kompressionsmechanismus (2b) antreibt, der ein Kältemittel komprimiert.