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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wechselrichtersteuervorrichtung, die in einem Fahrzeug montiert ist, und insbesondere auf ein Verfahren zum Reduzieren einer Rechenlast einer Steuervorrichtung zum Steuern von Wechselrichtern und Motoren mehrerer Kanäle.
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Stand der Technik
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In den letzten Jahren ist die Entwicklung von autonomen Fahrzeugen rasch vorangetrieben worden und funktionale Sicherheitsstandards, die für elektrische Teile erforderlich sind, nehmen zu. Zum Beispiel ist in einer Wechselrichtersteuervorrichtung, die in einer elektrischen Lenkhilfevorrichtung für ein autonomes Fahrzeug verwendet wird, eine Technik zum Sicherstellen der Sicherheit durch Duplizieren des Systems in der Technik bekannt.
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JP 2012-76644 A (PTL 1) offenbart eine Technik zum Addieren eines Stromdetektionswerts eines ersten Wechselrichters und eines Stromdetektionswerts eines zweiten Wechselrichters und zum Erzeugen eines Spannungsbefehls auf der Basis des addierten Stromdetektionswerts und eines Strombefehlswerts.
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Entgegenhaltungsliste
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Patentdokument(e)
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In dem in PTL 1 erörterten Verfahren ist es notwendig, so viele Stromstärkewerte wie die Anzahl der in dem System enthaltenen Kanäle zu detektieren. Im Falle eines Systems, das einen Gleichstrombus-Strom des Wechselrichters oder eine Stromstärke, die zwischen einem unteren oder oberen Zweig jeder Phase des Wechselrichters und einem Gleichstrombus fließt, (im Folgenden als „Drei-Nebenschluss-Strom“ bezeichnet) detektiert wird, ist es notwendig, so oft wie die Anzahl der in dem System enthaltenen Kanäle einen Prozess zum Berechnen eines Dreiphasen-Wechselstroms, der zu einer Motorspule fließt, auf der Basis des detektierten Gleichstrombus-Stroms oder Drei-Nebenschluss-Stroms und einen Prozess zum Transformieren des berechneten Dreiphasen-Wechselstroms in einen dq-Achsen-Strom, hinzuzufügen. Zusätzlich ist es in dem Fall eines Systems, das einen Dreiphasen-Wechselstrom detektiert, der zu der Motorspule fließt, notwendig, so oft wie die Anzahl der in dem System enthaltenen Kanäle einen Prozess zum Transformieren des detektierten Dreiphasen-Wechselstroms in den dq-Achsen-Strom hinzuzufügen.
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Auf diese Weise ist es in dem in PTL 1 erörterten Verfahren schwierig, eine Rechenlast in einer Steuervorrichtung für ein System, das Wechselrichter und Motoren mehrerer Kanäle enthält, zu reduzieren. Diesbezüglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rechenlast der Steuervorrichtung zu reduzieren, ohne die Reaktionsfähigkeit der Stromsteuerung (Drehmomentsteuerung) zu reduzieren.
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Lösung für das Problem
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Wechselrichtersteuervorrichtung, die mindestens einen ersten und einen zweiten Wechselrichter enthält, Folgendes: einen Stromdetektor, der einen Strom detektiert, die durch eine Hauptschaltung des ersten Wechselrichters fließt; eine Stromsteuerung, die einen Spannungsbefehlswert des ersten Wechselrichters auf der Basis eines detektierten Stroms und eines Strombefehls erzeugt; und einen Spannungsbefehls-Prädiktor, der einen Spannungsbefehlswert des zweiten Wechselrichters auf der Basis einer Variation des Spannungsbefehlswerts des ersten Wechselrichters erzeugt.
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Vorteilhafte Effekte der Erfindung
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Da die vorliegende Erfindung die oben erwähnten Konfigurationen aufweist, ist es möglich, eine Rechenlast der Steuervorrichtung zu reduzieren, ohne die Reaktionsfähigkeit der Stromsteuerung (Drehmomentsteuerung) zu reduzieren.
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Figurenliste
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- [1(a)] 1(a) ist eine Darstellung, die eine elektrische Lenkhilfevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
- [1(b)] 1(b) ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Steuervorrichtung 280 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
- [2] 2 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines Dreiphasen-Wechselstrom-Rechners 300 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
- [3] 3 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem PWM-Signal, einem Dreiphasen-Wechselstrom und einem Gleichstrombus-Strom darstellt.
- [4(a)] 4(a) ist eine Darstellung, die einen Stromweg unter einem Schaltmodus 1 von 3 darstellt.
- [4(b)] 4(b) ist eine Darstellung, die einen Stromweg unter einem Schaltmodus 2 von 3 darstellt.
- [4(c)] 4(c) ist eine Darstellung, die einen Stromweg unter einem Schaltmodus 3 von 3 darstellt.
- [4(d)] 4(d) ist eine Darstellung, die einen Stromweg unter einem Schaltmodus 4 von 3 darstellt.
- [5] 5 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines abc-zu-dq-Transformators 310 zeigt.
- [6] 6 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines Strombefehls-Generators 330 darstellt.
- [7] 7 ist eine Darstellung, die ein Kennfeld für den ersten d-Achsen-Strombefehl und ein Kennfeld für den ersten q-Achsen-Strombefehl darstellt.
- [8] 8 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines Strom-Controllers 320 darstellt.
- [9] 9 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines dq-zu-abc-Transformators 350 darstellt.
- [10] 10 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines PWM-Modulators 370 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
- [11] 11 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines Spannungsbefehls-Prädiktors 340 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
- [12] 12 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines dq-zu-abc-Transformators 360 darstellt.
- [13] 13 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz des PWM-Modulators 380 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
- [14(a)] 14(a) ist eine Darstellung, die eine elektrische Lenkhilfevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
- [14(b)] 14(b) ist eine Darstellung, die eine Konfiguration einer Steuervorrichtung 280 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
- [15] 15 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines Dreiphasen-Wechselstrom-Rechners 300 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
- [16] 16 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines Anomaliendetektors 295 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
- [17] 17 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen einem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA und einem ersten Massestrom igA darstellt.
- [18] 18 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz eines Spannungsbefehls-Prädiktors 340 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
- [19] 19 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz des PWM-Modulators 370 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
- [20] 20 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz des PWM-Modulators 380 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ein Fall, in dem eine Wechselrichtersteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf eine elektrische Lenkhilfevorrichtung angewendet wird, wird nun beschrieben. Es ist zu beachten, dass in jeder Zeichnung gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und diese nicht wiederholt beschrieben werden.
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Erste Ausführungsform
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(Überblick über die elektrische Lenkhilfevorrichtung)
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1(a) ist eine Darstellung, die eine elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
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Die elektrische Servolenkungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform umfasst eine Batterie 10, einen ersten Wechselrichter 20, einen Nebenwiderstand 90, einen Verstärker 100, eine Gate-Ansteuerschaltung 390 des ersten Wechselrichters 20, einen zweiten Wechselrichter 120, eine Gate-Ansteuerschaltung 400 des zweiten Wechselrichters 120, eine Steuervorrichtung 280, einen Motors 110, einen Winkeldetektor 190, eine Ausgabewelle 200 des Motors 110, ein Getriebe 210, ein Handlenkgetriebe 250, Spurstangen 260, Fahrzeugräder 270, eine Stange 220, einen Drehmomentsensor 230 und eine fahrerbetätigte Lenkung 240. Der Nebenwiderstand 90 gemäß der ersten Ausführungsform ist vorgesehen, um einen Gleichstrombus-Strom IdcA (nachstehend als ein erster Gleichstrombus-Strom IdcA bezeichnet) des ersten Wechselrichters 20 zu detektieren. Der Verstärker 100 ist vorgesehen, um eine Spannung zwischen beiden Enden des Nebenwiderstands 90 zu verstärken. Der Winkeldetektor 190 ist vorgesehen, um eine Magnetpolposition eines Rotors des Motors 110 zu detektieren.
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Die elektrische Lenkhilfevorrichtung ist dazu ausgelegt, eine Motorantriebsvorrichtung auf die Lenkvorrichtung anzuwenden, um eine Betätigungslast eines Fahrers für die Lenkung 240 zu reduzieren (zu unterstützen). Wenn ein Fahrer die Lenkung 240 dreht, wird ein Drehmoment durch die Stange 220 und das Getriebe 210 auf das Handlenkgetriebe 250 übertragen. Das auf das Handlenkgetriebe 250 übertragene Drehmoment wird durch ein in dem Motor 110 erzeugtes Drehmoment kompensiert und wird durch die linke und die rechte Spurstange 260 auf das linke und das rechte Fahrzeugrad 270 übertragen. Als Ergebnis werden das linke und das rechte Fahrzeugrad 270 gelenkt.
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Die Batterie 10 ist mit Gleichstrom-Seiten des ersten und des zweiten Wechselrichters 20 und 120 verbunden, um eine Gleichspannung an den ersten und den zweiten Wechselrichter 20 und 120 zu liefern. Eine negative Elektrodenseite der Batterie 10 und ein niederpotentialseitiger Bus der Gleichstrom-Seite des ersten Wechselrichters 20 sind durch den Nebenwiderstand 90 miteinander verbunden. Obwohl hier angenommen wird, dass der Nebenwiderstand 90 mit der negativen Elektrodenseite der Batterie 10 und dem niederpotentialseitigen Bus des ersten Wechselrichters 20 verbunden ist, kann der Nebenwiderstand auch zwischen einer positiven Elektrodenseite der Batterie 10 und einem hochpotentialseitigen Bus der Gleichstrom-Seite des ersten Wechselrichters 20 angeschlossen sein. Alternativ kann der Nebenwiderstand auch zwischen der positiven Elektrodenseite (negativen Elektrodenseite) der Batterie 10 und dem hochpotentialseitigen Bus (niederpotentialseitigen Bus) der Gleichstrom-Seite des zweiten Wechselrichters 120 angeschlossen sein. Alternativ kann der Nebenwiderstand jeweils zwischen irgendeinem der oberen Zweige jeder Phase (unteren Zweige jeder Phase) des ersten und des zweiten Wechselrichters 20 und 120 und dem hochpotentialseitigen Bus (niederpotentialseitigen Bus) angeschlossen sein. Alternativ kann ein Hall-Stromsensor auf der Wechselstrombus-Seite jeder Phase in einem des ersten und des zweiten Wechselrichters 20 und 120 vorgesehen sein.
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Die Dreiphasen-Wechselstrombus-Seite des ersten Wechselrichters 20 ist mit einer ersten Dreiphasen-Spule verbunden, die um einen Stator des Motors 110 gewickelt ist. Die Dreiphasen-Wechseistrombus-Seite des zweiten Wechselrichters 120 ist mit der zweiten Dreiphase-Spule verbunden, die um den Stator des Motors 110 gewickelt ist.
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Die Schaltelemente 30 bis 80 des oberen und des unteren Zweigs jeder Phase des ersten Wechselrichters 20 werden auf der Grundlage der ersten PWM-Signale SupA, SunA, SvpA, SvnA, SwpA und SwnA, die von der Steuervorrichtung 280 erzeugt werden , ein- oder ausgeschaltet, um die von der Batterie 10 gelieferte Gleichspannung in eine Dreiphasen-Wechselspannung umzusetzen, die eine variable Spannung und eine variable Frequenz aufweist. In ähnlicher Weise werden die Schaltelemente 130 bis 180 des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des zweiten Wechselrichters 120 auf der Grundlage der zweiten PWM-Signale SupB, SunB, SvpB, SvnB, SwpB und SwnB, die von der Steuervorrichtung 280 erzeugt werden, ein- oder ausgeschaltet, um die von der Batterie 10 gelieferte Gleichspannung in eine Dreiphasen-Wechselspannung umzusetzen, die eine variable Spannung und eine variable Frequenz aufweist. Zudem legen der erste und der zweite Wechselrichter 20 und 120 die transformierte Dreiphasen-Wechselspannung an die erste und die zweite Dreiphasen-Spule, die um den Stator des Motors 110 gewickelt sind, an, um den Dreiphasen-Wechselstrom jeweils in der ersten und der zweiten Dreiphasen-Spule zu erzeugen.
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Der Motor 110 erzeugt ein rotierendes Magnetfeld in Abhängigkeit von dem Dreiphasen-Wechselstrom, der zu der ersten und der zweiten Dreiphasen-Spule, die um den Stator gewickelt sind, fließt, und erzeugt ein Drehmoment zum Beschleunigen oder Verzögern eines Rotors (nicht dargestellt) auf der Basis des erzeugten rotierenden Magnetfelds. Zusätzlich gibt der Motor 110 das erzeugte Drehmoment an die Ausgabewelle 200 aus und liefert das Drehmoment über das Getriebe 210 an das Handlenkgetriebe 250.
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Eine Hauptschaltung des ersten Wechselrichters 20 gemäß der ersten Ausführungsform weist Schaltelemente 30 bis 80 auf. Die Schaltelemente 30 bis 80 sind durch Kombinieren eines Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET) oder eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT) und einer Diode ausgebildet. Eine Schaltungskonfiguration des ersten Wechselrichters 20 gemäß der ersten Ausführungsform ist ähnlich derjenigen des Standes der Technik und wird hier nicht im Einzelnen beschrieben.
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Das Schaltelement 30 des oberen U-Phasen-Zweigs des ersten Wechselrichters 20 wird auf der Basis des ersten PWM-Signals SupA, das durch die Gate-Ansteuerschaltung 390 spannungsverstärkt wird, ein- oder ausgeschaltet. In ähnlicher Weise werden die Schaltelemente 40, 50, 60 70 und 80 des ersten Wechselrichters 20 auf der Basis der ersten PWM-Signale SunA, SvpA, SvnA, SwpA bzw. SwnA, die durch die Gate-Ansteuerschaltung 390 spannungsverstärkt werden, ein- oder ausgeschaltet.
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Die Hauptschaltung des zweiten Wechselrichters 120 ist auch ähnlich zu der des ersten Wechselrichters 20 ausgebildet. Das Schaltelement 130 des oberen U-Phasen-Zweigs des zweiten Wechselrichters 120 wird auf der Basis des zweiten PWM-Signals SupB ein- oder ausgeschaltet. In ähnlicher Weise werden die Schaltelemente 140, 150, 160, 170 und 180 des zweiten Wechselrichters 120 auf der Basis der zweiten PWM-Signale SunB, SvpB, SvnB, SwpB bzw. SwnB, die durch die Gate-Ansteuerschaltung 400 spannungsverstärkt werden, ein- oder ausgeschaltet.
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(Verarbeitung der Steuervorrichtung 280)
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Eine Konfiguration und Verarbeitungseinzelheiten der Steuervorrichtung 280 werden unter Bezugnahme auf 1(b) beschrieben. Die Steuervorrichtung 280 umfasst einen Trägergenerator 290, einen Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300, einen abc-zu-dq-Transformator 310, einen Strom-Controller 320, einen Strombefehls-Generator 330, einen Spannungsbefehls-Prädiktor 340, dq-zu-abc Transformatoren 350 und 360 und PWM-Modulatoren 370 und 380. Wie in 1(a) gezeigt empfängt die Steuervorrichtung 280 einen ersten Gleichstrombus-Strom IdcA, der durch den Nebenwiderstand 90 und den Verstärker 100 detektiert wird, eine Magnetpolposition θ des Rotors des Motors 110, die durch den Winkelsensor 190 detektiert wird, und ein Drehmoment Ts, das durch den Drehmomentsensor 230 detektiert und von der Lenkung 240 auf die Stange 220 übertragen wird.
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Der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 erfasst den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA, der zu dem ersten Wechselrichter 20 fließt, zu der Zeitvorgabe, die auf der Basis einer Beziehung zwischen einem Dreieckschwingungsträger Träger und den ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehlen vuA*, vvA* und vwA* bestimmt wird. Dieser Dreieckschwingungsträger Träger wird in dem Trägergenerator 290 erzeugt und die ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA* werden in einem unten beschriebenen dq-zu-abc-Transformator 350 erzeugt. Zusätzlich berechnet der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA, die zu der ersten Dreiphasen-Spule des Motors 110 fließen, auf der Grundlage des detektierten ersten Gleichstrombus-Stroms IdcA.
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Der abc-zu-dq-Transformator 310 berechnet einen ersten d-Achsen-Strom idA, der zu der d-Achse des Motors 110 fließt, und einen ersten q-Achsen-Strom iqA, der zu der q-Achse fließt, auf der Grundlage der ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA und der Magnetpolposition θ des Rotors des Motors 110. Der Strombefehls-Generator 330 erzeugt einen ersten d-Achsen-Strombefehl idA* und einen ersten q-Achsen-Strombefehl iqA* des Motors 110 auf der Basis der Magnetpolposition θ und des Drehmoments Ts des Rotors des Motors 110. Der Strom-Controller 320 erzeugt einen ersten d-Achsen-Spannungsbefehl vdA* und einen ersten q-Achsen-Spannungsbefehl vqA* unter Verwendung einer Proportional-plus-Integral-Steuerung oder dergleichen derart, dass der erste d-Achsen-Strom idA und der erste q-Achsen-Strom iqA mit dem ersten d-Achsen-Strombefehl idA* bzw. dem ersten q-Achsen-Strombefehl iqA* übereinstimmen.
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Der dq-zu-abc-Transformator 350 berechnet die ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA* auf der Basis des ersten d-Achsen-Spannungsbefehls vdA*, des ersten q-Achsen-Spannungsbefehls vqA* und der Magnetpolposition θ des Rotors des Motors 110. Der PWM-Modulator 370 erzeugt die ersten PWM-Signale SupA, SunA, SvpA, SvnA, SwpA und SwnA des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des ersten Wechselrichters 20 auf der Basis der ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA* und des Dreieckschwingungsträgers Träger.
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Der Spannungsbefehls-Prädiktor 340 sagt einen zweiten d-Achsen-Spannungsbefehl vdB* und einen zweiten q-Achsen-Spannungsbefehl vqB* auf der Basis des ersten d-Achsen-Spannungsbefehls vdA* und des ersten q-Achsen-Spannungsbefehls vqA* voraus. Der dq-zu-abc-Transformator 360 erzeugt zweite Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuB*, vvB* und vwB* auf der Grundlage des zweiten d-Achsen-Spannungsbefehls vdB* und des zweiten q-Achsen-Spannungsbefehls vqB*. Der PWM-Modulator 380 erzeugt PWM-Signale SupB, SunB, SvpB, SvnB, SwpB und SwnB des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des zweiten Wechselrichters 120 auf der Basis der zweiten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuB*, vvB*, und vwB* und des Dreieckschwingungsträgers Träger.
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In der ersten Ausführungsform sagt der Spannungsbefehls-Prädiktor 340 den zweiten d-Achsen-Spannungsbefehl vdB* und den zweiten q-Achsen-Spannungsbefehl vqB* auf der Basis des ersten d-Achsen-Spannungsbefehls vdA* und des ersten q-Achsen-Spannungsbefehls vqA* voraus. Alternativ können die zweiten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuB*, vvB* und vwB* auf der Grundlage der ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA* vorhergesagt werden.
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Auf diese Weise ist es im Vergleich zu einem Verfahren des Detektierens der Gleichstrombus-Ströme aller Kanäle durch Erzeugen des Spannungsbefehls des Wechselrichters des zweiten Kanals und Erzeugen des Spannungsbefehls des Wechselrichters aller Kanäle auf der Basis einer Stromsteuerung wie etwa einer Proportionalkomponentensteuerung möglich, Verarbeitungslasten für einen Stromdetektionsprozess, einen Dreiphasen-Wechselstrom-Berechnungsprozess, einen abc-zu-dq-Transformationsprozess und einen Stromsteuerungsprozess merklich zu reduzieren. Das heißt, es ist möglich, einen Berechnungsaufwand zum Steuern des zweiten Wechselrichters 120 und des Motors 110 zu reduzieren.
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(Verarbeitung des Dreiphasen-Wechselstrom-Rechners 300)
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2 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz des Dreiphasen-Wechselstrom-Rechners 300 darstellt. Wie oben in Verbindung mit 1(b) beschrieben erfasst der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA, der zu dem ersten Wechselrichter 20 fließt, zu der Zeitvorgabe, die auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Dreieckschwingungsträger Träger und den ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehlen vuA*, vvA* und vwA* bestimmt wird, und berechnet die ersten Dreiphasen-Wechselströme iUA, iVA und iWA auf der Basis des erfassten ersten Gleichstrombus-Stroms IdcA.
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In 2 ist ein erster Maximalphasen-Spannungsbefehl als ein erster X-Phasen-Wechselspannungsbefehl vxA* definiert, ein erster Zwischenphasen-Spannungsbefehl ist als ein erster Y-Phasen- Wechselspannungsbefehl vyA* definiert und ein erster Minimalphasen-Spannungsbefehl als ein erster Z-Phasen-Wechselspannungsbefehl vzA* definiert. Das heißt, die tiefgestellten Zeichen „x, y und z“ von vxA*, vyA*, vzA*, ixA, iyA und izA von 2 werden in Abhängigkeit von einer Beziehung der maximalen Phase, der Zwischenphase und der minimalen Phase der ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA* mit einem von „u, v und w“ ersetzt.
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In Schritt a-1 wird bestimmt, ob der erste X-Phasen-Wechselspannungsbefehl vxA* (erste Maximalphasen-Spannungsbefehl) höher als der Dreieckschwingungsträger Träger ist oder nicht. Wenn vxA* höher als der Träger ist, wird in Schritt a-2 bestimmt, ob der erste Y-Phasen-Wechselspannungsbefehl vyA* (erste Zwischenphasen-Spannungsbefehl) niedriger ist als der Dreieckschwingungsträger Träger oder nicht. Wenn vyA* niedriger als der Träger ist, schreitet der Prozess zu Schritt a-3 voran. Wenn vyA* nicht niedriger als der Träger ist, wird in Schritt a-8 bestimmt, ob der erste Z-Phasen-Wechselspannungsbefehl vzA* (erste Minimalphasen-Spannungsbefehl) niedriger als der Dreieckwellenträger Carrier oder nicht.
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In Schritt a-3 wird bestimmt, ob der erste Zeitzählerwert Tcnt1 größer als ein vorbestimmter Schwellenwert Tth1 ist oder nicht. Wenn Tcnt1 nicht größer als Tth1 ist, wird in Schritt a-7 Tcnt1 hochgezählt, und dann wird Schritt a-3 wiederholt. Wenn Tcnt1 größer als Tth1 ist, wird in Schritt a-4 der erste Gleichstrombus-Strom IdcA erfasst und der erste X-Phasen-Wechselstrom ixA wird auf der Grundlage von Formel (1) berechnet.
[Formel 1]
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Dann werden in Schritt a-5 der erste X-Phasen-Wechselstrom ixA und der erste Z-Phasen-Wechselstrom izA, die in Schritt a-10 berechnet werden, in Formel (2) eingesetzt, um den ersten Y-Phasen-Wechselstrom iyA zu berechnen.
[Formel 2]
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In Schritt a-6 wird der erste Zeitzählerwert Tcnt1 auf null zurückgesetzt und der Prozess kehrt zu Schritt a-1 zurück.
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Wenn in Schritt a-8 bestimmt wird, dass der erste Z-Phasen-Wechselspannungsbefehl vzA* (erste Minimalphasen-Spannungsbefehl) niedriger ist als der Dreieckschwingungsträger Träger, wird in Schritt a-9 bestimmt, ob der erste Zeitzählerwert Tcnt1 ist größer als ein vorbestimmter Schwellenwert Tth1 ist oder nicht. Wenn Tcnt1 nicht größer als Tth1 ist, wird Tcnt1 in Schritt a-11 hochgezählt und dann wird Schritt a-9 wiederholt verarbeitet. Wenn Tcnt1 größer als Tth1 ist, wird der erste Gleichstrombus-Strom IdcA in Schritt a-10 erfasst und der erste Z-Phasen-Wechselstrom izA wird auf der Grundlage von Formel (3) berechnet.
[Formel 3]
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Wenn in Schritt a-8 bestimmt wird, dass der erste Z-Phasen-Wechselspannungsbefehl vzA* (erste Minimalphasen-Spannungsbefehl) nicht niedriger als der Dreieckschwingungsträger Träger ist, schreitet der Prozess zu Schritt a-6 voran, so dass der erste der Zeitzählerwert Tcnt1 auf null zurückgesetzt wird, und dann kehrt der Prozess zu Schritt a-1 zurück. Dies gilt in ähnlicher Weise für einen Fall, in dem in Schritt a-1 bestimmt wird, dass der erste X-Phasen-Wechselspannungsbefehl vxA* (erste maximaler Phasenspannungsbefehl) nicht höher als der Dreieckschwingungsträger Träger ist.
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3 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen den PWM-Signalen SupA, SvpA und SwpA des ersten oberen Zweigs jeder Phase, den ersten Dreiphasen-Wechselströmen iuA, ivA und iwA und dem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA darstellt. Ein Prinzip zum Berechnen der ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA aus dem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA unter Verwendung des Dreiphasen-Wechselstrom-Rechners 300 wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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In 3 sind die Maximalphase, die Zwischenphase und die Minimalphase auf die U-Phase, die V-Phase bzw. die W-Phase eingestellt. Zusätzlich sind die Dreiphasen-Wechseiströme iuA, ivA und iwA als positiv definiert, wenn sie von dem ersten Wechselrichter 20 zu der Dreiphasen-Spule des Motors 110 fließen. Zusätzlich ist der erste Gleichstrombus-Strom IdcA als positiv definiert, wenn er von dem niederpotentialseitigen Bus des ersten Wechselrichters 20 zu der negativen Elektrodenseite der Batterie 10 fließt.
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Die PWM-Signale SupA, SvpA und SwpA des ersten oberen Zweigs jeder Phase werden durch Vergleichen der ersten Dreiphasen-Wechseispannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA* und des Trägers Träger erzeugt. Das heißt, das PWM-Signal SupA wird eingeschaltet, wenn vuA* höher als Träger ist, und ausgeschaltet, wenn vuA* niedriger als Träger ist. Ähnliches gilt für die PWM-Signale SvpA und SwpA.
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In den auf diese Weise erzeugten PWM-Signalen des ersten oberen Zweigs jeder Phase ist ein Schaltmodus 1 eingestellt, wenn SupA, SvpA und SwpA alle eingeschaltet sind. Außerdem ist ein Schaltmodus 2 eingestellt, wenn SupA und SvpA eingeschaltet sind und SwpA ausgeschaltet ist. Zudem ist ein Schaltmodus 3 eingestellt, wenn SupA eingeschaltet ist und SvpA und SwpA ausgeschaltet sind. Weiterhin ist ein Schaltmodus 4 eingestellt, wenn SupA, SvpA und SwpA alle ausgeschaltet sind.
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Obwohl nachstehend unter Bezugnahme auf 1 genau beschrieben, fließen wie in 4 gezeigt in dem Schaltmodus 1 die ersten d Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA, aber der erste Gleichstrombus-Strom IdcA fließt nicht. In dem Schaltmodus 2 wird der erste Gleichstrombus-Strom IdcA „-iwA“. In dem Schaltmodus 3 ist der erste Gleichstrombus-Strom IdcA gleich „iuA“. In dem Schaltmodus 4 fließen ähnlich wie in dem Schaltmodus 1 die ersten Dreiphasenwechselströme iuA, ivA und iwA, aber der erste Gleichstrombus-Strom IdcA fließt nicht.
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Daher werden die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA unter jeweiliger Verwendung der Formeln (4) bis (6) auf der Basis der Verarbeitungssequenz von Fig. 2und des ersten Gleichstrombus-Stroms IdcA, der in den Schaltermodi 2 und 3 detektiert wird, berechnet.
[Formel 4]
[Formel 5]
[Formel 6]
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4 ist eine Darstellung, die einen Stromweg der ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA und des ersten Gleichstrombus-Stroms IdcA, der dem Schaltmodus von 3 entspricht, darstellt. 4(a) veranschaulicht den Schaltmodus 1, 4(b) veranschaulicht den Schaltmodus 2, 4(c) veranschaulicht den Schaltmodus 3 und 4(d) veranschaulicht den Schaltmodus 4.
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In dem Schaltmodus 1 fließen die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA nur zwischen den Schaltelementen 30, 50 und 70 des oberen Zweigs jeder Phase und der Dreiphasen-Spule (nicht dargestellt) des Motors 110. Da daher kein Strom zu dem Nebenwiderstand 90 fließt, wird der erste Gleichstrombus-Strom Idc null.
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In dem Schaltmodus 2 fließt der erste W-Phasen-Wechselstrom iwA durch das Schaltelement 80 des unteren W-Phasen-Zweigs und den Nebenwiderstand
90 zu der negativen Elektrodenseite der Batterie
10. Zusätzlich wird der erste W-Phasen-Wechselstrom iwA, der aus der positiven Elektrodenseite der Batterie
10 fließt, mit dem ersten V-Phasen-Wechselstrom ivA, der aus dem Schaltelement 50 des oberen V-Phasen-Zweigs fließt, in der U-Phasenrichtung gemischt, um den ersten U-Phasen-Wechselstrom iuA zu bilden, und der U-Phasen-Wechselstrom iuA fließt durch das Schaltelement 30 des oberen U-Phasen-Zweigs zu der (nicht dargestellten) U-Phasen-Spule des Motors
110. Daher wird in dem Schaltmodus 2, da der erste W-Phasen-Wechselstrom iwA zu dem Nebenwiderstand
90 fließt, der erste Gleichstrombus-Strom Idc der erste W-Phasen-Wechselstrom iwA. Zu dieser Zeit weist jedoch der erste Gleichstrombus-Strom IdcA eine positive Richtung auf und der erste W-Phasen-Wechselstrom iwA eine negative Richtung auf. Daher ist eine Beziehung zwischen dem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA und dem ersten W-Phasen-Wechselstrom iwA als Formel (7) ausgedrückt. Formel (7) ist äquivalent zu der oben beschriebenen Formel (4).
[Formel 7]
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In dem Schaltmodus 3 fließt der erste U-Phasen-Wechselstrom iuA durch die Batterie
10 und das Schaltelement 30 des oberen U-Phasen-Zweigs zu der U-Phasen-Spule (nicht dargestellt) des Motors
110. Der erste U-Phasen-Wechselstrom iuA, der zu der U-Phasen-Spule (nicht dargestellt) fließt, wird in die V-Phasen-Spule (nicht dargestellt) und die W-Phasen-Spule (nicht dargestellt) des Motors
110 als der erste V- Phasen-Wechselstrom ivA und der erste W-Phasen-Wechselstrom iwA verzweigt. Zudem wird der erste V-Phasen-Wechselstrom ivA, der von der (nicht dargestellten) V-Phasen-Spule zu dem Schaltelement 60 des unteren V-Phasen-Zweigs fließt, mit dem ersten W-Phasen-Wechselstrom iwA, der von der W-Phasen-Spule (nicht dargestellt) zu dem Schaltelement 80 des unteren W-Phasen-Zweigs fließt, gemischt, um den ersten U-Phasen-Wechselstrom iuA zu bilden, und der erste U-Phasen-Wechselstrom iuA fließt zu dem Nebenwiderstand
90. Daher wird in dem Schaltmodus 3, weil der erste U-Phasen-Wechselstrom iuA zu dem Nebenwiderstand
90 fließt, der erste Gleichstrombus-Strom Idc zu dem ersten U-Phasen-Wechselstrom iuA. Zu dieser Zeit hat der erste Gleichstrombus-Strom eine positive Richtung. Daher wird eine Beziehung zwischen dem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA und dem ersten U-Phasen-Wechselstrom iuA als Formel (8) ausgedrückt. Formel (8) entspricht der oben beschriebenen Formel (5).
[Formel 8]
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In dem Schaltmodus 4 fließen die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA nur zwischen den Schaltelementen 40, 60 und 80 des unteren Zweigs jeder Phase und der Dreiphasen-Spule (nicht dargestellt). Da daher kein Strom zu dem Nebenwiderstand 90 fließt, wird der erste Gleichstrombus-Strom Idc null.
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Gemäß der ersten Ausführungsform werden auf der Grundlage einer solchen Beziehung die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA unter Verwendung des ersten Gleichstrombus-Stroms IdcA, der zu dem Nebenwiderstand 90 fließt, berechnet.
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(Verarbeitung des abc-zu-dq Transformators 310)
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5 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Berechnen des ersten d-Achsen-Stroms idA und des ersten q-Achsen-Stroms iqA unter Verwendung des abc-zu-dq-Transformators 310 zeigt.
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In Schritt b-1 werden die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA, die von dem Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner
300 berechnet werden, erfasst. In Schritt b-2 wird die durch den Winkelsensor
190 detektierte Magnetpolposition θ des Rotors des Motors
110 erfasst. In Schritt b-3 werden die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA und die Magnetpolposition θ des Rotors des Motors
110 in Formel (9) eingesetzt, um den ersten d-Achsen-Strom idA und den ersten q-Achsen-Strom iqA zu berechnen.
[Formel 9]
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(Verarbeitung des Strombefehls-Generators 330)
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6 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Erzeugen des ersten d-Achsen-Strombefehls idA* und des ersten q-Achsen-Strombefehls iqA* unter Verwendung des Strombefehls-Generators 330 veranschaulicht.
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In Schritt c-1 wird das von dem Drehmomentsensor
230 detektierte Drehmoment Ts erfasst. In Schritt c-2 wird die durch den Winkelsensor
190 detektierte Magnetpolposition θ des Rotors des Motors
110 erfasst. In Schritt c-3 wird eine elektrische Winkelgeschwindigkeit ω des Rotors des Motors
110 auf der Grundlage von Formel (10) berechnet.
[Formel 10]
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In Schritt c-4 werden der erste d-Achsen-Strombefehl idA* und der erste q-Achsen-Strombefehl iqA* entsprechend dem Drehmoment Ts und der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω eingestellt. Ein spezifisches Beispiel der Verarbeitung wird unter Bezugnahme auf 7 beschrieben.
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7 zeigt ein Kennfeld des ersten d-Achsen-Strombefehls und ein Kennfeld des ersten q-Achsen-Strombefehls, die durch Einstellen des Drehmoments Ts und der elektrischen Winkelgeschwindigkeit ω auf der Ordinate bzw. der Abszisse erhalten werden. Diese Kennfelder werden im Voraus in einem Speicher (nicht dargestellt) des Strombefehls-Generators 330 gespeichert und der erste d-Achsen-Strombefehl idA*(x, y) und der erste q-Achsen-Strombefehl iqA*(x, y) in einem Array (x, y), das dem in Schritt c-1 erfassten Drehmoment Ts und der in Schritt c-3 berechneten elektrischen Winkelgeschwindigkeit entspricht, werden aus dem Speicher abgerufen.
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(Verarbeitung des Strom-Controllers 320)
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8 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Erzeugen des ersten d-Achsen-Spannungsbefehls vdA* und des ersten q-Achsen-Spannungsbefehls vqA* unter Verwendung des Strom-Controllers 320 darstellt.
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In Schritt d-1 werden die ersten dq-Achsen-Strombefehle idA* und iqA*, die durch den Strombefehls-Generator
330 eingestellt werden, erfasst. In Schritt d-2 werden die ersten dq-Achsenströme idA und iqA, die durch den abc-zu-dq-Transformator 310 berechnet werden, erfasst. In Schritt d-3 werden die ersten dq-Achsen-Stromdifferenzen ΔidA und ΔiqA auf der Grundlage von Formel (11) berechnet.
[Formel 11]
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Weiterhin werden in Schritt d-4 die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* auf der Basis der in Schritt d-3 berechneten ersten dq-Achsen-Stromdifferenzen ΔidA und ΔiqA und Formel (12) berechnet. Hierbei werden dq-Achsen-Proportionalverstärkungen Kpd und Kpq und dq-Achsen-Integralverstärkungen Kid und Kiq im Voraus in dem Speicher (nicht dargestellt) des Strom-Controllers
320 gespeichert.
[Formel 12]
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Verarbeitung des dq-zu-abc Transformators 350)
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9 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Berechnen der ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA* unter Verwendung des dq-zu-abc-Transformators 350 darstellt.
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In Schritt e-1 werden die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA*, die von dem Strom-Controller
320 berechnet werden, erfasst. In Schritt e-2 wird die durch den Winkelsensor
190 detektierte Magnetpolposition θ des Rotors des Motors
110 erfasst. In Schritt e-3 werden die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA*, die in Schritt e-1 erfasst werden, und die Magnetpolposition θ des Rotors des Motors
110, die in Schritt e-2 erfasst werden, in Formel (13) eingesetzt, um die ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA* zu berechnen.
[Formel 13]
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(Verarbeitung des PWM-Modulators 370)
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10 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Erzeugen der ersten PWM-Signale SupA, SunA, SvpA, SvnA, SwpA und SwnA des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des ersten Wechselrichters 20 unter Verwendung des PWM-Modulators 370 darstellt.
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In Schritt f-1 werden die ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA*, die durch den dq-zu-abc-Transformator 350 berechnet werden, erfasst. Anschließend wird in Schritt f-2 bestimmt, ob der erste U-Phasen-Wechselspannungsbefehl vuA*, der in Schritt f-1 erfasst wird, größer oder gleich dem Dreieckschwingungsträger Träger ist oder nicht.
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Wenn vuA* in Schritt f-2 größer oder gleich Träger ist, wird das PWM-Signal SunA des ersten unteren U-Phasen-Zweigs in Schritt f-3 auf AUS gesetzt und dann wird das PWM-Signal SupA des ersten oberen U-Phasen-Zweigs in Schritt f-4 auf EIN gesetzt. Andernfalls wird dann, wenn vuA* in Schritt f-2 nicht größer oder gleich Träger ist, das PWM-Signal SupA des ersten oberen U-Phasen-Zweigs in Schritt f-5 auf AUS gesetzt und dann wird das PWM-Signal SunA des ersten unteren U-Phasen-Zweigs in Schritt f-6 auf EIN gesetzt.
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In Schritt f-7 wird bestimmt, ob der erste V-Phasen-Wechselspannungsbefehl vvA*, der in Schritt f-1 erfasst wird, größer oder gleich dem Dreieckschwingungsträger Träger ist oder nicht. Wenn vvA* größer oder gleich Träger ist, wird das PWM-Signal SvnA des ersten unteren V-Phasen-Zweigs in Schritt f-8 auf AUS gesetzt und dann wird das PWM-Signal SvpA des ersten oberen V-Phasen-Zweigs in Schritt f-9 auf EIN gesetzt. Andernfalls wird dann, wenn vvA* nicht größer oder gleich Träger ist, das PWM-Signal SvpA des ersten oberen V-Phasen-Zweigs in Schritt f-10 auf AUS gesetzt und dann wird das PWM-Signal SvnA des ersten unteren V-Phasen-Zweigs in Schritt f-11 auf EIN gesetzt.
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In Schritt f-12 wird bestimmt, ob der erste W-Phasen-Wechselspannungsbefehl vwA*, der in Schritt f-1 erfasst wird, größer oder gleich dem Dreieckschwingungsträger Träger ist oder nicht. Wenn vwA* größer oder gleich Träger ist, wird das PWM-Signal SwnA des ersten unteren W-Phasen-Zweigs in Schritt f-13 auf AUS gesetzt und dann wird das PWM-Signal SwpA des ersten oberen W-Phasen-Zweigs in Schritt f-14 auf EIN gesetzt. Andernfalls wird dann, wenn vwA* nicht größer oder gleich Träger ist, das PWM-Signal SwpA des ersten oberen W-Phasen-Zweigs in Schritt f-15 auf AUS gesetzt und dann wird das PWM-Signal SwnA der ersten unteren W-Phasen-Zweigs in Schritt f-16 auf EIN gesetzt.
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Durch Erzeugen der PWM-Signale SupA, SunA, SvpA, SvnA, SwpA und SwnA des ersten oberen und unteren Zweigs jeder Phase auf diese Weise ist es möglich, zu ermöglichen, dass ein Durchschnittswert der PWM-Spannung der UVW-Phase, die von dem ersten Wechselrichter 20 ausgegeben wird, mit den ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehlen vuA*, vvA* und vwA* übereinstimmt. Ein derartiges Verfahren zum Erzeugen der PWM-Signale ist allgemein als ein Dreieckschwingungsvergleichsverfahren bekannt. Alternativ können, ohne das Dreieckschwingungsvergleichsverfahren zu beschränken, auch andere Verfahren wie etwa ein Raumvektormodulationsverfahren auch als Verfahren zum Erzeugen der PWM-Signale verwendet werden.
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(Betrieb der Gate-Ansteuerschaltung 390)
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Die Gate-Ansteuerschaltung 390 verstärkt Spannungen der PWM-Signale SupA bis SwnA des ersten oberen und unteren Zweigs jeder Phase, die durch den PWM-Modulator 370 erzeugt werden, und gibt die verstärkten Spannungen an die Gates der Schaltelemente 30 bis 80 des oberen und des unteren Zweige jeder Phase des ersten Wechselrichters 20 aus.
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Im Ergebnis werden die Schaltelemente 30 bis 80 der oberen und unteren Zweige jeder Phase des ersten Wechselrichters 20 abhängig von den PWM-Signalen SupA bis SwnA des ersten oberen und unteren Zweigs jeder Phase ein- oder ausgeschaltet.
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(Verarbeitung des Spannungsbefehlsvorhersagers 340)
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11 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Vorhersagen des zweiten d-Achsen-Spannungsbefehls vdB* und des zweiten q-Achsen-Spannungsbefehls vqB* auf der Grundlage des ersten d-Achsen-Spannungsbefehls vdA* und des ersten q-Achsen-Spannungsbefehls vqA* unter Verwendung des Spannungsbefehls-Prädiktors 340 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
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In Schritt g-1 werden die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA*, die von dem Strom-Controller
320 berechnet werden, erfasst. In Schritt g-2 werden die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA*, die in Schritt g-1 erfasst werden, und vorherige Werte vdAold* und vqAold* der ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle, die in Schritt g-4 gesetzt werden, in Formel (14) eingesetzt, um die ersten Spannungsdifferenzen ΔvdA* und ΔvqA* zu berechnen.
[Formel 14]
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In Schritt g-3 werden die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehlsdifferenzen ΔvdA* und ΔvqA*, die in Schritt g-2 berechnet werden, und vorherige Werte vdBold* und vqBold* der zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle, die im unten beschriebenen Schritt g-4 gesetzt werden, in Formel (15) eingesetzt, um die zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* zu erzeugen.
[Formel 15]
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In Schritt g-4 werden die in Schritt g-1 erfassten ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* und die in Schritt g-3 erzeugten zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* in Formel (16) eingesetzt, um die vorherigen Werte vdAold* und vqAold* der ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle und die vorherigen Werte vdBold* und vqBold* der zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle zu setzen.
[Formel 16]
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Durch Erzeugen der zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* auf diese Weise ist es möglich, Verarbeitungslasten für einen Stromdetektionsprozess, einen Dreiphasen-Wechselstrom-Berechnungsprozess, einen abc-zu-dq-Transformationsprozess und einen Stromsteuerprozess im Vergleich zu einem Verfahren des Detektierens der Gleichstrombus-Ströme aller Kanäle und des Erzeugens der Spannungsbefehle der Wechselrichter aller Kanäle unter Verwendung einer Stromsteuerung wie etwa einer Proportionalkomponentensteuerung merklich zu reduzieren. Das heißt, es ist möglich, einen Rechenaufwand zum Steuern des zweiten Wechselrichters 120 und des Motors 110 zu reduzieren.
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Gemäß der ersten Ausführungsform werden als eine Konfiguration des Spannungsbefehls-Prädiktors 340 die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehlsdifferenzen ΔvdA* und ΔvqA* direkt zu den vorherigen Werten vdBold* und vqBold* der zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle addiert, wie es in Formel (15) ausgedrückt ist. Alternativ kann zum Beispiel durch Multiplizieren von ΔvdA* und ΔvqA* mit einem vorbestimmten Koeffizienten und anschließendes Addieren derer zu vdBold* und vqBold* eine Differenz des Schaltungsparameters oder dergleichen zwischen dem ersten und dem zweiten Wechselrichter 20 und 120 kompensiert werden.
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Alternativ kann der Spannungsbefehls-Prädiktor 340 zum Beispiel unter Verwendung eines Verfahrens zum Berechnen der zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* durch Erhalten eines Verhältnisses zwischen den ersten dq-Achsen-Spannungsbefehlen vdA* und vqA* und den vorherigen Werten vdAold* und vqAold* der ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle und Multiplizieren dieses Verhältnisses mit den vorherigen Werten vdBold* und vqBold* der zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle ausgelegt sein. Ein solches Verfahren weicht nicht vom Gegenstand der Erfindung ab, das heißt, der Spannungsbefehlswert des zweiten Wechselrichters wird auf der Grundlage einer Variation des Spannungsbefehlswerts des ersten Wechselrichters erzeugt.
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(Verarbeitung des dq-zu-abc Transformators 360)
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12 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Erzeugen der zweiten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuB*, vvB* und vwB* auf der Basis des zweiten d-Achsen-Spannungsbefehls vdB* und des zweiten q-Achsen-Spannungsbefehls vqB* unter Verwendung des dq-zu-abc-Transformators 360 veranschaulicht. Ein grundlegender Betrieb ist dem Betrieb des dq-zu-abc-Transformators 350 von
9 ähnlich. Das heißt, die in Schritt h-1 erfassten zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* und die in Schritt h-2 erfasste Magnetpolposition θ des Rotors des Motors
110 werden in Formel (17) eingesetzt. um die zweiten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuB*, vvB* und vwB* zu berechnen.
[Formel 17]
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(Verarbeitung des PWM-Modulators 380)
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13 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Erzeugen der zweiten PWM-Signale SupB, SunB, SvpB, SvnB, SwpB und SwnB des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des zweiten Wechselrichters 20 unter Verwendung des PWM-Modulators 380 darstellt. Das Grundkonzept ist ähnlich wie in 10, und wird hier nicht im Einzelnen beschrieben.
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(Betrieb der Gate-Ansteuerschaltung 400)
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Die Gate-Ansteuerschaltung 400 verstärkt Spannungen der PWM-Signale SupB bis SwnB des zweiten oberen und unteren Zweigs jeder durch den PWM-Modulator 380 erzeugten Phase und gibt die verstärkten Spannungen in die Gates der Schaltelemente 130 bis 180 des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des zweiten Wechselrichters 120 ein.
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Im Ergebnis werden die Schaltelemente 130 bis 180 des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des zweiten Wechselrichters 120 in Abhängigkeit von den PWM-Signalen SupB bis SwnB des zweiten oberen und unteren Zweigs jeder Phase ein- oder ausgeschaltet.
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Zweite Ausführungsform
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(Überblick über die elektrische Lenkhilfevorrichtung)
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14(a) ist eine Darstellung, die eine elektrische Lenkhilfevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
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Die elektrische Lenkhilfevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine Konfiguration auf, die sich von der der ersten Ausführungsform wie nachstehend beschrieben unterscheidet. Die elektrische Lenkhilfevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform weist einen Nebenwiderstand 95 zum Detektieren eines Gleichstrombus-Stroms IdcB (im Folgenden als „zweiter Gleichstrombus-Strom IdcB“ bezeichnet) des zweiten Wechselrichters 120 und einen Verstärker 105 zum Verstärken einer Spannung zwischen beiden Enden des Nebenwiderstands 95 auf. Die Steuervorrichtung 280 empfängt einen ersten und zweiten Gleichstrombus-Strom IdcA bzw. IdcB. Zusätzlich weist die Steuervorrichtung 280 gemäß der zweiten Ausführungsform wie unten in Verbindung mit 14(b) beschrieben einen Detektionsstrom-Selektor 285, der einen beliebigen aus dem ersten und dem zweiten Gleichstrombus-Strom IdcA und IdcB als einen Detektionsstrom auswählt, und einen Anomaliendetektor 295 auf. Mit Hilfe soleher Teile ist es möglich, jede Anomalie wie etwa einen Massefehler oder Überstrom in jedem Kanal mit hoher Genauigkeit zu detektieren und eine Ausfallsicherungsfunktionalität zu verbessern.
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In der elektrischen Lenkhilfevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform werden die Gleichstrombus-Ströme jedes Kanals sequentiell umschaltend detektiert. Der Spannungsbefehl des Wechselrichters des Kanals, in dem der Gleichstrombus-Stroms detektiert wird, wird durch eine Stromsteuerung wie etwa die Proportional-Integral-Steuerung erzeugt. Der Spannungsbefehl des Wechselrichters des Kanals, in dem der Gleichstrombus-Stroms nicht detektiert wird, wird durch Addieren einer Differenz zwischen dem vorherigen Wert und dem letzten Wert des Spannungsbefehls des Wechselrichters, an dem der Gleichstrombus-Strom detektiert wird, zu dem Spannungsbefehl einen Berechnungszyklus vorher des Wechselrichters des Kanals, an dem der Gleichstrombus-Strom nicht detektiert wird, erzeugt.
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Durch Erzeugen des Spannungsbefehls des Wechselrichters jedes Kanals auf diese Weise ist es möglich, die Verarbeitungslasten für einen Stromdetektionsprozess, einen Dreiphasen-Wechselstrom-Berechnungsprozess, einen abc-zu-dq-Transformationsprozess und einen Stromsteuerungsprozess im Vergleich zu einem Verfahren des Detektierens der Gleichstrombus-Ströme aller Kanäle und des Erzeugens der Spannungsbefehle der Wechselrichter aller Kanäle unter Verwendung einer typischen Stromsteuerung wie etwa einer Proportional-Integral-Steuerung merklich zu reduzieren.
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(Verarbeitung der Steuervorrichtung 280)
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Eine Konfiguration und Verarbeitungsdetails der Steuervorrichtung 280 gemäß der zweiten Ausführungsform werden mit Bezug auf 14(b) beschrieben. Die Steuervorrichtung 280 umfasst einen Detektionsstrom-Selektor 285, einen Trägergenerator 290, einen Anomaliendetektor 295, einen Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300, einen abc-zu-dq-Transformator 310, einen Strom-Controller 320, einen Strombefehls-Generator 330, einen Spannungsbefehls-Prädiktor 340, dq-zu-abc-Transformatoren 350 und 360 und PWM-Modulatoren 370 und 380.
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Der Detektionsstrom-Selektor 285 wählt irgendeinen aus dem ersten und dem zweiten Gleichstrombus-Strom IdcA und IdcB als einen Detektionsstrom aus. Hierbei wird angenommen, dass der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten und den zweiten Gleichstrombus-Strom IdcA und IdcB zu jeder vorbestimmten Zeitvorgabe sequentiell umschaltend auswählt.
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Wenn der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt, erfasst der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA zu einem Zeitpunkt, der auf der Basis einer Beziehung zwischen dem Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle Dreieckschwingungsträger Träger und dem ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehlen vuA*, vvA* und vwA* bestimmt wird. Der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 berechnet die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA, die zu der ersten Dreiphasen-Spule des Motors 110 fließen, auf der Grundlage des erfassten ersten Gleichstrombus-Stroms IdcA. Zusätzlich legt der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 die berechneten ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA als die Dreiphasen-Wechselströme iu, iv und iw für einen einzelnen Kanal fest.
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In diesem Fall erfasst der Anomaliendetektor 295 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA und die Dreiphasen-Wechselströme iu, iv und iw für einen einzelnen Kanal (d. h. die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA), die durch den Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 berechnet werden, zu der Zeitvorgabe, die auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Dreieckschwingungsträger Träger und den ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehlen vuA*, vvA* und vwA* bestimmt wird. Der Anomaliendetektor 295 bestimmt auf der Basis des erfassten ersten Gleichstrombus-Stroms IdcA und des ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA, ob eine Anomalie (wie z. B. ein Massefehler oder Überstrom) in dem Kanal mit dem ersten Wechselrichter 20 und dem Motor 110 vorliegt.
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Wenn der Detektionsstrom-Selektor 285 den zweiten Gleichstrombus-Strom IdcB auswählt, erfasst der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 den zweiten Gleichstrombus-Stroms IdcB zu der Zeitvorgabe, die auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Dreieckschwingungsträger Träger und den zweiten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehlen vuB*, vvB und vwB* bestimmt wird. Der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 berechnet die zweiten Dreiphasen-Wechselströme iuB, ivB und iwB, die zu der zweiten Dreiphasen-Spule des Motors 110 fließen, auf der Grundlage des erfassten zweiten Gleichstrombus-Stroms IdcB. Zusätzlich legt der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 die berechneten zweiten Dreiphasen-Wechselströme iuB, ivB und iwB als die Dreiphasen-Wechselströme iu, iv und iw für einen einzelnen Kanal fest.
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In diesem Fall erfasst der Anomaliendetektor 295 den zweiten Gleichstrombus-Strom IdcB und die Dreiphasen-Wechselströme iu, iv und iw für einen einzelnen Kanal (d. h. die zweiten Dreiphasen-Wechselströme iuB, ivB und iwB) , die durch den Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 berechnet werden, zu der Zeitvorgabe, die auf der Grundlage einer Beziehung zwischen dem Dreieckschwingungsträger Träger und den zweiten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehlen vuB*, vvB* und vwB* bestimmt wird. Der Anomaliendetektor 295 bestimmt auf der Grundlage des erfassten zweiten Gleichstrombus-Stroms IdcB und der zweiten Dreiphasen-Wechselströme iuB, ivB und iwB, ob in dem Kanal mit dem zweiten Wechselrichter 120 und dem Motor 110 eine Anomalie (wie beispielsweise ein Massefehler oder Überstrom) vorliegt.
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Der abc-zu-dq-Transformator 310 berechnet den d-Achsen-Strom id, der zu der d-Achse fließt, und den q-Achsen-Strom iq, der zu der q-Achse fließt, für einen einzelnen Kanal des Motors 110 auf der Grundlage der Dreiphasen-Wechselströme iu, iv und iw für einen einzelnen Kanal und der Magnetpolposition θ des Rotors des Motors 110.
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Der Strombefehls-Generator 330 erzeugt den d-Achsen-Strombefehl id* und den q-Achsen-Strombefehl iq* für einen einzelnen Kanal des Motors 110 auf der Grundlage der Magnetpolposition θ und des Drehmoments Ts des Rotors des Motors 110.
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Der Strom-Controller 320 erzeugt den d-Achsen-Spannungsbefehl vd* und den q-Achsen-Spannungsbefehl vq* für einen einzelnen Kanal derart, dass der d-Achsen-Strom id und der q-Achsen-Strom iq für einen einzelnen Kanal mit dem d-Achsen-Strombefehls id* und dem q-Achsen-Strombefehl iq* für einen einzelnen Kanal übereinstimmen.
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Wenn der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt, setzt der Spannungsbefehls-Prädiktor 340 die dq-Achsen-Spannungsbefehle vd* und vq* für einen einzelnen Kanal als die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* und berechnet die zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* durch Addieren der Differenzen ΔvdA* und ΔvqA* zwischen den letzten ersten dq-Achsen-Spannungsbefehlen vdA* und vqA* und den ersten dq-Achsen-Spannungsbefehlen vdAold* und vqAold* vor einem einzelnen Berechnungszyklus zu den zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehlen vdBold* und vqBold* vor einem einzelnen Berechnungszyklus.
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Wenn der Detektionsstrom-Selektor 285 den zweiten Gleichstrombus-Strom IdcB auswählt, setzt der Spannungsbefehls-Prädiktor 340 die dq-Achsen-Spannungsbefehle vd* und vq* für einen einzelnen Kanal als die zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* und berechnet die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* durch Addieren der Differenzen ΔvdB* und ΔvqB* zwischen den letzten zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehlen vdB* und vqB* und den zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehlen vdBold* und vqBold* vor einem einzelnen Berechnungszyklus zu den ersten dq-Achsen-Spannungsbefehlen vdAold* und vqAold* vor einem einzelnen Berechnungszyklus.
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Der dq-zu-abc-Transformator 350 berechnet den ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehl vuA*, vvA* und vwA* auf der Grundlage des ersten d-Achsen-Spannungsbefehls vdA*, des ersten q-Achsen-Spannungsbefehls vqA* und der Magnetpolposition θ des Rotors des Motors 110. Der PWM-Modulator 370 erzeugt die ersten PWM-Signale SupA, SunA, SvpA, SvnA, SwpA und SwnA des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des ersten Wechselrichters 20 auf der Grundlage der ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA*, des Dreieckschwingungsträgers Träger und eines ersten Massefehler-Bestimmungsmerkers FehlerAl und eines ersten Überstrom-Bestimmungsmerkers FehlerA2, die von dem Anomaliendetektor 295 erzeugt werden.
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Der dq-zu-abc-Transformator 360 berechnet die zweiten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuB*, vvB* und vwB* auf der Grundlage des zweiten d-Achsen-Spannungsbefehls vdB*, des zweiten q-Achsen-Spannungsbefehls vqB* und der Magnetpolposition θ des Rotors des Motors 110. Der PWM-Modulator 380 erzeugt die zweiten PWM-Signale SupB, SunB, SvpB, SvnB, SwpB und SwnB des oberen und des unteren Zweigs jeder Phase des zweiten Wechselrichters 120 auf der Basis der zweiten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuB*, vvB* und vwB*, des Dreieckschwingungsträgers Träger und eines zweiten Massefehler-Bestimmungsmerkers FehlerB1 und eines zweiten Überstrom-Bestimmungsmerkers FehlerB2, die durch den Anomaliendetektor 295 erzeugt werden.
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Der Trägergenerator 290, der abc-zu-dq-Transformator 310, der Strombefehls-Generator 330, der Strom-Controller 320 und die dq-zu-abc-Transformatoren 350 und 360 sind ähnlich denen der ersten Ausführungsform und werden nicht wiederholt im Einzelnen beschrieben.
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(Verarbeitung des Detektionsstrom-Selektors 285)
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Wie oben beschrieben, wählt der Detektionsstrom-Selektor 285 sequentiell einen beliebigen aus dem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA und dem zweiten Gleichstrombus-Strom IdcB zu einer vorbestimmten Zeitvorgabe aus. Zudem legt der Detektionsstrom-Selektor 285 irgendeinen aus dem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA und dem zweiten Gleichstrombus-Strom IdcB als den Gleichstrombus-Strom Idc für einen einzelnen Kanal fest.
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Hierbei kann die Zeitvorgabe zum Umschalten der Auswahl zwischen dem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA und dem zweiten Gleichstrombus-Strom IdcB auf ein vorbestimmtes Zeitintervall eingestellt werden. Vorzugsweise wird die Zeitvorgabe zum Umschalten der Auswahl auf eine Zeitperiode, in der alle oberen Zweige jeder Phase der Wechselrichter eingeschaltet sind und alle unteren Zweige jeder Phase ausgeschaltet sind, oder eine Zeitperiode, in der alle unteren Zweige jeder Phase eingeschaltet sind und alle oberen Zweige jeder Phase ausgeschaltet sind, eingestellt.
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(Verarbeitung des Dreiphasen-Wechselstrom-Rechners 300)
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15 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz des Dreiphasen-Wechselstrom-Rechners 300 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Wie oben beschrieben berechnet der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300 die Dreiphasen-Wechselströme iu, iv und iw für einen einzelnen Kanal auf der Basis eines beliebigen aus dem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA und dem zweiten Gleichstrombus-Strom IdcB.
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In 15 sind ähnlich wie in 2 sind die Indizes, die der Maximalphase, der Zwischenphase und der Minimalphase entsprechen, mit „x, y und z“ bezeichnet.
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In Schritt j-1 bestimmt der Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner 300, ob der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt oder nicht.
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Wenn der Detektionsstrom-Selektor
285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt, werden durch Verarbeitung der Schritte j-2 bis j-12 die ersten Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA als die Dreiphasen-Wechselströme iu, iv und iw für einen einzelnen Kanal gesetzt. Eine Verarbeitung für diesen Fall ist im Wesentlichen ähnlich der Verarbeitungssequenz, die oben in Verbindung mit
2 in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, und wird nicht wiederholt im Einzelnen beschrieben. Die Formeln (1), (2) und (3) werden jedoch mit den Formeln (18), (19) und (
20) ersetzt.
[Formel 18]
[Formel 19]
[Formel 20]
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Wenn indessen der Detektionsstrom-Selektor
285 den zweiten Gleichstrombus-Strom IdcA in Schritt j-1 auswählt, werden die zweiten Dreiphasen-Wechselströme iuB, ivB und iwB durch die Verarbeitung der Schritte j-13 bis j-22 als die Dreiphasen-Wechselströme iu, iv und iw für einen einzelnen Kanal gesetzt. Die Verarbeitung ist in diesem Fall ebenfalls ähnlich der Verarbeitungssequenz, die oben in Verbindung mit
2 in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, und wird nicht wiederholt im Einzelnen beschrieben. Die Formeln (1), (2) und (3) werden jedoch mit den Formeln (21), (19) und (22) ersetzt.
[Formel 21]
[Formel 22]
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Durch Berechnen der Dreiphasenwechselströme auf diese Weise ist es möglich, die Dreiphasen-Wechselströme iuA, ivA und iwA, die zu der ersten Dreiphasen-Spule fließen, zu berechnen, wenn der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt. Wenn der Detektionsstrom-Selektor 285 den zweiten Gleichstrombus-Strom IdcB auswählt, ist es zudem möglich, die Dreiphasen-Wechselströme iuB, ivB und iwB, die zu der zweiten Dreiphasen-Spule fließen, zu berechnen.
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Eine Beziehung zwischen den PWM-Signalen des oberen Zweigs jeder Phase, die durch einen Vergleich zwischen dem Dreiphasen-Wechselspannungsbefehl und dem Träger erzeugt werden, dem Dreiphasen-Wechselstrom und dem Gleichstrombus-Strom ist derjenigen von 3 ähnlich und wird nicht wiederholt beschrieben. Zusätzlich sind die Stromwege des Dreiphasen-Wechselstroms und des Gleichstrombus-Stroms, die dem Schaltmodus des Wechselrichters entsprechen, ähnlich denen von 4 und werden nicht wiederholt beschrieben.
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(Verarbeitung des Anomaliendetektors 295)
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16 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Bestimmen, ob eine Anomalie (wie etwa ein Massefehler oder Überstrom) in dem Kanal vorliegt, auf der Basis des Gleichstrombus-Stroms und des Dreiphasen-Wechselstroms unter Verwendung des Anomaliendetektors 295 darstellt.
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Der Anomaliendetektor 295 bestimmt in Schritt k-1, ob der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt oder nicht.
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Wenn der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA in Schritt k-1 auswählt, wird in Schritt k-2 bestimmt, ob der erste X-Phasen-Wechselspannungsbefehl vxA* (erste Maximalphasen-Spannungsbefehl) niedriger ist als der Dreieckschwingungsträger Träger ist. Wenn vxA* niedriger als Träger ist, schreitet der Prozess zu Schritt k-3 voran. Wenn vxA* nicht niedriger als Träger ist, schreitet der Prozess zu Schritt k-7 voran.
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In Schritt k-3 wird bestimmt, ob der zweite Zeitzählerwert Tcnt2 größer als ein vorbestimmter Schwellenwert Tth2 ist oder nicht. Wenn Tcnt2 nicht größer als Tth2 ist, wird Tcnt2 in Schritt k-14 hochgezählt und dann wird Schritt k-3 wiederholt. Wenn Tcnt2 größer als Tth2 ist, wird der detektierte erste Gleichstrombus-Strom IdcA in Schritt k-4 in Formel (23) eingesetzt, um den ersten Massestrom igA zu berechnen. Der Ausdruck des ersten Massestroms igA in der Formel (23) wird nachstehend unter Bezugnahme auf
17 beschrieben.
[Formel 23]
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Dann wird in Schritt k-5 bestimmt, ob der erste Massestrom igA größer als ein vorbestimmter Schwellenwert Igth ist oder nicht. Wenn der erste Massestrom igA größer als Igth ist, wird der erste Massefehler-Bestimmungsmerker FehlerAl in Schritt k-6 auf EIN gesetzt (Auftreten eines Massefehlers), und der Prozess schreitet zu Schritt k-7 voran. Wenn igA nicht größer als Igth ist, schreitet der Prozess zu Schritt k-7 voran, ohne Schritt k-6 auszuführen.
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Wenn indessen der Detektionsstrom-Selektor
285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA in Schritt k-1 nicht auswählt, werden anstelle der Schritte k-2 bis k-6 die Schritte k-15 bis k-19 verarbeitet, so dass bestimmt wird, ob ein Massefehler in dem Wechselrichter des zweiten Kanals auftritt oder nicht. Hier wird der zweite Massestrom igB auf der Grundlage von Formel (24) berechnet.
[Formel 24]
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In Schritt k-7 wird der zweite Zeitzählerwert Tcnt2 auf null zurückgesetzt.
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Anschließend bestimmt der Anomaliendetektor 295 in den Schritten k-8 bis k-13, ob ein Überstrom auftritt oder nicht.
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In Schritt k-8 wird bestimmt, ob ein Betrag |iu| des U-Phasen-Wechselstroms iu, der durch den Dreiphasen-Wechselstromrechner 300 berechnet wird, größer als ein vorbestimmter Schwellenwert lth ist. Wenn |iu| nicht größer als der vorbestimmte Schwellenwert Ith ist, wird in Schritt k-12 bestimmt, ob der Betrag |iv| des V-Phasen-Wechselstroms iv größer als der vorbestimmte Schwellenwert Ith ist. Wenn |iv| nicht größer als der vorbestimmte Schwellenwert lth ist, wird in Schritt k-13 bestimmt, ob der Betrag |iw| des W-Phasen-Wechselstroms iw größer als der vorbestimmte Schwellenwert lth ist.
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Wenn in den Schritten k-8, k-12 und k-13 bestimmt wird, dass ein Betrag von |iu|, |ivl und |iw| größer als der vorbestimmte Schwellenwert lth ist, wird in Schritt k-9 bestimmt, ob der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt oder nicht. Wenn der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt, wird der erste Überstrom-Bestimmungsmerker FehlerA2 in Schritt k-10 auf EIN gesetzt (Auftreten eines Überstroms). Wenn der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA nicht auswählt, wird der zweite Überstrom-Bestimmungsmerker FehlerB2 in Schritt k-11 auf EIN gesetzt (Auftreten eines Überstroms).
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Indem auf diese Weise eine Anomalie (wie etwa ein Massefehler oder ein Überstrom) bestimmt wird, ist es möglich zu spezifizieren, ob eine Anomalie in dem Kanal, der den ersten Wechselrichter 20 und die erste Dreiphasen-Spule enthält, auftritt oder ob eine Anomalie in dem Kanal, der den zweiten Wechselrichter 120 und die zweite Dreiphasen-Spule enthält, auftritt oder nicht.
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Alternativ kann, obwohl der Anomaliendetektor 295 gemäß der zweiten Ausführungsform dazu ausgelegt ist, das Auftreten eines Massefehlers und eines Überstroms zu bestimmen, das Auftreten entweder eines Massefehlers oder eines Überstroms bestimmt werden.
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17 ist eine Darstellung, die eine Beziehung zwischen dem ersten Gleichstrombus-Strom IdcA und dem ersten Massestrom igA darstellt, der durch Setzen aller oberen Zweige jeder Phase auf AUS und Setzen aller unterer Zweige jeder Phase auf EIN detektiert wird, wenn ein Masseschluss zwischen der W-Phase und der Masse in dem Kanal, der den ersten Wechselrichter 20 und die erste Dreiphasen-Spule enthält, auftritt.
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17(a) stellt einen Modus dar, in dem der erste Massestrom igA von der W-Phase zu der Masseseite fließt. 17(b) stellt einen Modus dar, in dem der erste Massestrom igA von der Masse zu der W-Phasen-Seite fließt.
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Wenn kein Massefehler auftritt, wie es in Zusammenhang mit 4(d) beschrieben ist, fließt kein Strom zu dem Nebenwiderstand 90. Wenn jedoch ein Massefehler auftritt, fließt ein Massestrom igA zu dem Nebenwiderstand 90 und einem Nebenwiderstand 98, wie es in 17 gezeigt ist. Daher ist der erste Gleichstrombus-Strom IdcA, der detektiert wird, wenn alle oberen Zweige jeder Phase auf AUS gesetzt sind und alle unteren Zweige jeder Phase auf AUS gesetzt sind, der erste Massestrom igA und die Beziehung, die in der oben beschriebenen Formel (23) ausgedrückt ist, ist hergestellt.
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Ein Massefehler, der in dem Kanal auftritt, der den zweiten Wechselrichter 120 und die zweite Dreiphasen-Spule enthält, ist ähnlich demjenigen, der in dem Kanal auftritt, der den ersten Wechselrichter 20 und die erste Dreiphasen-Spule enthält, wie er oben beschrieben ist, und wird nicht wiederholt beschrieben.
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(Verarbeitung des Spannungsbefehls-Prädiktors 340)
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18 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz zum Berechnen der ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* und der zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* unter Verwendung des Spannungsbefehls-Prädiktors 340 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
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Der Spannungsbefehls-Prädiktor340 erfasst die dq-Achsen-Spannungsbefehle vd* und vq* für einen einzelnen Kanal, die durch den Strom-Controller 320 in Schritt I-1 berechnet werden. Zudem wird in Schritt I-2 bestimmt, ob der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt oder nicht.
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Wenn in Schritt I-2 bestimmt wird, dass der Detektionsstrom-Selektor 285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA auswählt, werden die dq-Achsen-Spannungsbefehle vd* und vq* für einen einzelnen Kanal, die in Schritt I-1 erfasst werden, in Schritt I-3 auf der Grundlage von Formel (25) als die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* gesetzt.
[Formel 25]
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Dann werden in Schritt I-4 die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* und die vorherigen Werte vdAold* und vqAold* des im unten beschriebenen Schritt I-6 gesetzten ersten dq-Achsen-Spannungsbefehls in Formel (14) eingesetzt, um die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehlsdifferenzen ΔvdA* und ΔvqA* zu berechnen. Zusätzlich werden in Schritt I-5 die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehlsdifferenzen ΔvdA* und ΔvqA* und die vorherigen Werte vdBold* und vqBold* des im unten beschriebenen Schritt I-6 gesetzten zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehls in Formel (15) eingesetzt, um die zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehlen vdB* und vqB* zu erzeugen.
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Im Schritt I-6 setzt der Spannungsbefehls-Prädiktor 340 die in Schritt I-3 berechneten ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* und die in Schritt I-5 berechneten zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vqA* und vqB* in Formel (16) ein, um vorherige Werte vdAold* und vqAold* des ersten dq-Achsen-Spannungsbefehls und vorherige Werte vdBold* und vqBold* des zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehls festzulegen.
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Wenn dagegen in Schritt I-2 bestimmt wird, dass der Detektionsstrom-Selektor
285 den ersten Gleichstrombus-Strom IdcA nicht auswählt, werden die in Schritt I-1 erfassten dq-Achsen-Spannungsbefehle vd* und vq* für einen einzelnen Kanal auf der Basis von Formel (26) in Schritt I-7 als die zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* gesetzt.
[Formel 26]
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Dann werden in Schritt I-8 die zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* und die vorherigen Werte vdBold* und vqBold* des in Schritt I-6 gesetzten zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehls in Formel (27) eingesetzt, um die zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehlsdifferenzen ΔvdB* und ΔvqB* zu berechnen.
[Formel 27]
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In Schritt I-9 werden die zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehlsdifferenzen ΔvdB* und ΔvqB* und die vorherigen Werte vdAold* und vqAold* des ersten dq-Achsen-Spannungsbefehls, die in Schritt I-6 gesetzt werden, in Formel (28) eingesetzt, um die ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* zu erzeugen.
[Formel 28]
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In Schritt I-6 setzt der Spannungsbefehls-Prädiktor340 die in Schritt I-7 berechneten zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* und die in Schritt I-9 erzeugten ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* in Formel (16) ein, um die vorherigen Werte vdAold* und vqAold* des ersten dq-Achsen-Spannungsbefehls und die vorherigen Werte vdBold* und vqBold* des zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehls zu setzen.
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Durch Erzeugen der ersten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdA* und vqA* und der zweiten dq-Achsen-Spannungsbefehle vdB* und vqB* auf diese Weise ist es möglich, Verarbeitungslasten für einen Stromdetektionsprozess, einen Dreiphasen-Wechselstrom-Berechnungsprozess, einen abc-zu-dq-Transformationsprozess und einen Stromsteuerprozess im Vergleich zu einem Verfahren des Detektierens der Gleichstrombus-Ströme aller Kanäle und des Erzeugens der Spannungsbefehle der Wechselrichter aller Kanäle unter Verwendung einer Stromsteuerung wie etwa einer Proportionalkomponentensteuerung merklich zu reduzieren. Das heißt, es ist möglich, einen Rechenaufwand zum Steuern des ersten Wechselrichters 20, des zweiten Wechselrichters 120 und des Motors 110 zu reduzieren.
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(Verarbeitung des PWM-Modulators 370)
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19 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz des PWM-Modulators 370 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
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Der PWM-Modulator 370 bestimmt in Schritt m-1, ob der erste Massefehler-Bestimmungsmerker FehlerA1, das durch den Anomaliendetektor 295 erzeugt wird, auf EIN gesetzt ist oder nicht (Auftreten eines Erdungsfehlers). Wenn der erste Massefehler-Bestimmungsmerker FehlerA1 nicht auf EIN gesetzt ist (Auftreten eines Massefehlers), wird in Schritt m-3 bestimmt, ob der erste Überstrom-Bestimmungsmerker FehlerA2, der durch den Anomaliendetektor 295 erzeugt wird, auf EIN gesetzt ist (Auftreten eines Überstroms).
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Wenn das erste Massefehler-Bestimmungsmerker FehlerAl in Schritt m-1 auf EIN gesetzt ist (Auftreten eines Massefehlers) oder wenn der erste Überstrom-Bestimmungsmerker FehlerA2 in Schritt m-3 auf EIN gesetzt ist (Auftreten eines Überstroms), setzt der PWM-Modulator 370 in Schritt m-2 alle ersten PWM-Signale SupA, SunA, SvpA, SvnA, SwpA und SwnA auf AUS.
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Wenn der erste Überstrom-Bestimmungsmerker FehlerA2 in Schritt m-3 nicht auf EIN gesetzt ist (Auftreten eines Überstroms), verarbeitet der PWM-Modulator 370 die Schritte f-1 bis f-16 von 10 in Schritt m-4.
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Durch Erzeugen der ersten PWM-Signale SupA, SunA, SvpA, SvnA, SwpA und SwnA auf diese Weise ist es möglich, das Schalten der Schaltelemente des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des ersten Wechselrichters 20 zu stoppen (Aufrechterhalten der AUS-Zustände), wenn der erste Massefehler-Bestimmungsmerker FehlerAl auf EIN gesetzt ist oder der erste Überstrom-Bestimmungsmerker FehlerA2 auf EIN gesetzt ist. Wenn sowohl der erste Massefehler-Bestimmungsmerker FehlerA1 als auch der erste Überstrom-Bestimmungsmerker FehlerA2 auf AUS gesetzt ist, kann ein Durchschnittswert der PWM-Spannung der UVW-Phase, der von dem ersten Wechselrichter 20 ausgegeben wird, auf die ersten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuA*, vvA* und vwA* eingestellt werden.
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(Verarbeitung des PWM-Modulators 380 der zweiten Ausführungsform)
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20 ist eine Darstellung, die eine Verarbeitungssequenz des PWM-Modulators 380 gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Die Verarbeitungssequenz von 20 ist im Wesentlichen ähnlich zu der Verarbeitungssequenz von 19, und wird nicht wiederholt im Einzelnen beschrieben.
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Ähnlich wie der PWM-Modulator 370 kann der PWM-Modulator 380 gemäß der zweiten Ausführungsform das Schalten (Aufrechterhalten der AUS-Zustände) das Schalten der Schaltelemente des oberen und unteren Zweigs jeder Phase des zweiten Wechselrichters 120 stoppen (Aufrechterhalten der AUS-Zustände), wenn der zweite Massefehler-Bestimmungsmerker FehlerB1 auf EIN gesetzt ist oder der zweite Überstrom-Bestimmungsmerker FehlerB2 auf EIN gesetzt ist. Wenn sowohl der zweite Massefehler-Bestimmungsmerker FehlerB1 als auch der zweite Überstrom-Bestimmungsmerker FehlerB2 auf AUS gesetzt ist, kann ein Durchschnittswert der PWM-Spannung der UVW-Phase, der von dem zweiten Wechselrichter 120 ausgegeben wird, auf die zweiten Dreiphasen-Wechselspannungsbefehle vuB*, vvB* und vwB* eingestellt werden.
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Diese Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht, das auf der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-000328 basiert, die am 5. Januar 2016 im Japanischen Patentamt eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme eingeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Batterie
- 20
- Erster Wechselrichter
- 30 bis 80
- Schaltelement des ersten Wechselrichters
- 90, 95
- Nebenwiderstand
- 98
- Massefehlerwiderstand
- 100, 105
- Verstärker
- 110
- Motor
- 120
- Zweiter Wechselrichter
- 130 bis 180
- Schaltelement des zweiten Wechselrichters
- 190
- Winkeldetektor zum Detektieren der Magnetpolposition des Rotors des Motors
- 200
- Motorausgabewelle
- 210
- Getriebe
- 220
- Stange
- 230
- Drehmomentsensor
- 240
- Lenkung
- 250
- Handlenkgetriebe
- 260
- Spurstange
- 270
- Fahrzeugrad
- 280
- Steuervorrichtung
- 285
- Detektionsstrom-Selektor
- 290
- Trägergenerator
- 295
- Anomaliendetektor
- 300
- Dreiphasen-Wechselstrom-Rechner
- 310
- abc-zu-dq-Transformator
- 320
- Strom-Controller
- 330
- Strombefehls-Generator
- 340
- Spannungsbefehls-Prädiktor
- 350, 360
- dq-zu-abc-Transformator
- 370, 380
- PWM-Modulator
- 390
- Gate-Ansteuerschaltung des ersten Wechselrichters
- 400
- Gate-Ansteuerschaltung des zweiten Wechselrichters
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012076644 A [0003, 0004]
- JP 2016000328 [0137]