DE112018003589T5 - Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor und sie verwendende elektrische Servolenkung - Google Patents

Abstract

Es werden eine Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor, mit der eine Stellungsdetektionsgenauigkeit eines Rotors verbessert werden kann, wenn ein Dreiphasensynchronmotor durch mehrere Wechselrichter angesteuert wird, und eine elektrische Servolenkung, die sie verwendet, geschaffen.Eine Steuereinrichtung 3 für einen Dreiphasensynchronmotor enthält Folgendes: einen Dreiphasensynchronmotor, der eine erste Dreiphasenwicklung 41 und eine zweite Dreiphasenwicklung 42 enthält; einen ersten Wechselrichter 31, der mit der ersten Dreiphasenwicklung verbunden ist; einen zweiten Wechselrichter 32, der mit der zweiten Dreiphasenwicklung verbunden ist; eine erste Steuereinrichtung, die den ersten Wechselrichter auf der Grundlage einer Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; und eine zweite Steuereinrichtung, die den zweiten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert. Die erste Steuereinrichtung schätzt die Rotorstellung auf der Grundlage eines Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung und eines Neutralpunktpotentials der zweiten Dreiphasenwicklung.

Description

• Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor, die einen Dreiphasensynchronmotor auf der Grundlage einer Stellung eines Rotors steuert, und eine elektrische Servolenkung, die sie verwendet.
• Technischer Hintergrund
• Kleine und hocheffiziente Dreiphasensynchronmotoren (Permanentmagnetsynchronmotoren) werden in verschiedenen Gebieten wie z. B. Industrie, Heimanwendungen und Automobilen häufig verwendet. Insbesondere im Gebiet der Automobilausrüstung wie z. B. einer elektrischen Servolenkung wird ein Permanentmagnetsynchronmotor, der hinsichtlich Miniaturisierung und hohem Wirkungsgrad ausgezeichnet ist, häufig verwendet.
• In einem Permanentmagnetsynchronmotor wird im Allgemeinen eine Drehstellung eines Rotors, der mit einem Magneten versehen ist, durch ein Magnetdetektionselement wie z. B. eine integrierte Hall-Schaltung detektiert und wird auf der Grundlage des Detektionsergebnisses eine Ankerspule auf der Statorseite sequenziell erregt, um den Rotor zu drehen. Zusätzlich ist es unter Verwendung eines Drehgebers, eines Codierers, eines GMR-Sensors (GMR: Riesenmagnetowiderstandswirkung), der ein Präzisionsdrehstellungsdetektor ist, oder dergleichen möglich, mit einem sinusförmigen Strom anzusteuern und eine Schwingung und Rauschen von Drehmomentwelligkeit oder dergleichen zu verringern. In den letzten Jahren hat sich eine sensorlose Drehstellungssteuerung, die die Drehzahl und das Drehmoment des Motors steuert, ohne diesen Drehstellungssensor vorzusehen, weit verbreitet.
• Durch praktisches Anwenden der sensorlosen Drehstellungssteuerung ist es möglich, die Kosten (die Kosten des Sensors selbst, die Kosten der Sensorverdrahtung und dergleichen) des Stellungssensors und die Größe der Vorrichtung zu verringern. Ferner besteht, da der Sensor nicht benötigt wird, der Vorteil, dass der Motor in einer für den Sensor schlechten Umgebung gesteuert werden kann.
• Gegenwärtig wird ein Verfahren zum direkten Detektieren der induzierten Spannung (elektromotorische Drehzahlspannung), die durch die Drehung des Rotors, der mit einem Magneten versehen ist, erzeugt wird und den Permanentmagnetsynchronmotor ansteuert, als Rotorstellungsinformation, ein Stellungsschätzverfahren zum Schätzen und Berechnen der Rotorstellung aus einem mathematischen Modell des Zielmotors oder dergleichen als eine sensorlose Drehstellungssteuerung des Permanentmagnetsynchronmotors angewendet.
• Bei diesen sensorlosen Drehstellungssteuerungen bestehen auch viele Probleme. Ein Problem, das häufig beschrieben wird, ist im Allgemeinen ein Stellungsdetektionsverfahren, wenn die Drehzahl des Motors niedrig ist. Die meisten sensorlosen Drehstellungssteuerungen, die aktuell in praktischer Verwendung sind, verwenden als Grundlage eine induzierte Spannung (elektromotorische Drehzahlspannung), die durch die Drehung des Permanentmagnetsynchronmotors erzeugt wird. Deshalb wird in einem Stopp- und Niederdrehzahlbereich, in dem die induzierte Spannung klein ist, die Empfindlichkeit verringert und die Stellungsinformation kann im Rauschen verborgen sein. Als eine Lösung für dieses Problem sind die Techniken, die in PTL 1 bis PTL 4 beschrieben sind, bekannt.
• In der Technik, die in PTL 1 beschrieben wird, wird ein Hochfrequenzstrom in einen Permanentmagnetsynchronmotor eingeleitet und wird eine Rotorstellung aus einer Stromoberschwingung, die zu dieser Zeit erzeugt wird, und einem mathematischen Modell des Permanentmagnetsynchronmotors detektiert. In dieser Technik ist eine Stellungsdetektion unter Verwendung der Stromoberschwingung, die durch die Ausprägung des Rotors des Permanentmagnetsynchronmotors erzeugt wird, möglich.
• Die Technik, die in PTL 2 beschrieben wird, verwendet als Grundlage ein 120 Grad-Erregungsverfahren, das zwei Phasen unter den Dreiphasenstatorwicklungen des Permanentmagnetsynchronmotors wählt und erregt, wobei die Stellung des Rotors auf der Grundlage einer elektromotorischen Spannung (der elektromotorischen Kraft aufgrund des Induktivitätsungleichgewichts anstatt der elektromotorischen Kraft, die der Drehzahl zugeordnet ist), die in einer Nichterregungsphase erzeugt wird, detektiert wird. In dieser Technik kann, da eine elektromotorische Spannung, die gemäß einer Stellung erzeugt wird, verwendet wird, die Stellungsinformation selbst in einem vollständigen Stoppzustand erfasst werden.
• In den Techniken, die in PTL 3 und PTL 4 beschrieben werden, wird das „Neutralpunktpotential“, d. h. das Potential des Verbindungspunkts der Dreiphasenstatorwicklung, detektiert, um die Stellungsinformation zu erhalten. Zu dieser Zeit kann durch Detektieren des Neutralpunktpotentials synchron mit der PWM-Schwingung (Pulsbreitenmodulationsschwingung) des Wechselrichters wie in der Technik von PTL 2 die elektromotorische Spannung aufgrund eines Induktivitätsungleichgewichts detektiert werden und als ein Ergebnis kann die Stellungsinformation des Rotors erhalten werden. Darüber hinaus ist es mit der Technik von PTL 3 möglich, die Ansteuerwellenform als einen ideal sinusförmigen Strom zu gestalten.
• Unter den Techniken von PTL 1 bis PTL 4 sind die Techniken von PTL 3 und PTL 4 als eine Stellungsdetektionseinheit während der niedrigen Drehzahl des Motors nützlich, was eines der Probleme der sensorlosen Drehstellungssteuerung ist.
• Darüber hinaus kann dann, wenn die Kombination einer Permanentmagnetsynchronmotorwicklung und eines Wechselrichters, die in einer eindeutigen Weise verbunden sind, ein System ist und die Anzahl von Systemen, die aus Kombinationen von Wicklungen und Wechselrichtern gebildet sind, für einen Permanentmagnetsynchronmotor zwei oder mehr ist, obwohl ein System ausfällt, ein weiteres System den Betrieb fortsetzen. Allerdings ist es selbst in einem Ansteuersystem eines Mehrsystem-Permanentmagnetsynchronmotors nötig, die Stellungsinformation des Rotors des Permanentmagnetsynchronmotors für jedes System zu erhalten.
• Entgegenhaltungsliste
• Patentliteratur
• PTL 1: JP 7-245981 A
• PTL 2: JP 2009-189176 A
• PTL 3: JP 2010-74898 A
• PTL 4: WO 2012/157039 A
• Zusammenfassung der Erfindung
• Technisches Problem
• In der Technik von PTL 1 ist eine Ausprägung für die Rotorstruktur des Permanentmagnetsynchronmotors erforderlich. Wenn keine oder weniger Ausprägung vorliegt, wird die Stellungsdetektionsempfindlichkeit verringert und die Stellungsschätzung wird schwierig. Ferner ist es, um mit hoher Empfindlichkeit zu detektieren, nötig, die Hochfrequenzkomponente, die eingeleitet werden soll, zu erhöhen oder die Frequenz zu verringern. Als ein Ergebnis nimmt eine Drehpulsation oder eine Schwingung und Rauschen zu und ein Oberschwingungsverlust des Permanentmagnetsynchronmotors nimmt zu.
• In der Technik von PTL 2 kann, da eine elektromotorische Spannung, die in einer Nichterregungsphase einer Dreiphasenwicklung erzeugt wird, beobachtet wird, der Permanentmagnetsynchronmotor aus einem gestoppten Zustand angesteuert werden, jedoch ist die Ansteuerstromwellenform 120 Graderregt (Rechteckschwingung). Ursprünglich ist in einem Permanentmagnetsynchronmotor ein Verfahren des Ansteuerns mit einem sinusförmigen Strom vorteilhafter, um Drehunregelmäßigkeiten und Oberschwingungsverlust zu unterdrücken. Allerdings ist es schwierig, die Technik von PTL 2 mit einer Sinusschwingung anzusteuern.
• In der Technik von PTL 3 und PTL 4 wird das „Neutralpunktpotential“, d. h. das Potential des Verbindungspunkts der Dreiphasenstatorwicklung, detektiert, um eine Stellungsinformation zu erhalten. Durch Detektieren des Neutralpunktpotentials synchron mit der Pulsspannung, die vom Wechselrichter an den Motor angelegt ist, kann eine Potentialänderung abhängig von der Rotorstellung erhalten werden. Die Stellungsinformation kann auch durch die PWM (Pulsbreitenmodulation), die durch normale sinusförmige Modulation als die Spannung, die an den Motor angelegt ist, erhalten wird, erhalten werden. Allerdings weist die Technik von PTL 3 die folgenden Probleme auf.
• 1 veranschaulicht eine PWM-Wellenform und eine Neutralpunktpotentialwellenform gemäß den Techniken von PTL 3 und PTL 4. PWM-Pulswellenformen PVu, PVv und PVw werden durch Vergleichen der Dreiphasenspannungsanweisungen Vu*, Vv* und Vw* und eines Dreieckschwingungsträgers erzeugt. Die Dreiphasenspannungsanweisungen Vu*, Vv* und Vw* besitzen eine sinusförmige Wellenform, jedoch können die Anweisungen während eines Ansteuerns mit niedriger Drehzahl als eine ausreichend niedrige Frequenz im Vergleich zum Dreieckschwingungsträger betrachtet werden. Somit können, wenn ein bestimmter Zeitpunkt erfasst wird, die Anweisungen wie in 1 als Gleichstrom betrachtet werden.
• Die PWM-Pulsschwingungen PVu, PVv und PVw werden wiederholt zu verschiedenen Zeitpunkten ein- und ausgeschaltet. Die Spannungsvektoren in den Zeichnungen werden als V(0,0,1) oder dergleichen bezeichnet, jedoch geben ihre Indizes (0,0,1) die Schaltzustände der U-Phase, der V-Phase bzw. der W-Phase an. Das heißt, V(0,0,1) gibt PVu = 0 für die U-Phase, PVv = 0 für die V Phase und PVw = 1 für die W-Phase an. Hier sind V(0,0,0) und V(1,1,1) Nullvektoren, in denen die Spannung, die an den Motor angelegt ist, null ist.
• Wie in diesen Wellenformen gezeigt ist, erzeugt eine normale PWM-Schwingung zwei Typen von Spannungsvektoren V(0,0,1) und V(1,0,1) zwischen einem ersten Nullvektor V(0,0,0) und einem zweiten Nullvektor V(1,1,1). Das heißt, das Spannungsvektorübergangsmuster „V(0,0,0) → V(0,0,1) → V(1,0,1) → V(1,1,1) → V(1,0,1) → V(0,0,1) → V(0,0,0)“ wird als ein Arbeitszyklus wiederholt. Die Spannungsvektoren, die zwischen den Nullvektoren verwendet werden, sind während des Zeitraums, in dem sich die Betragsbeziehung zwischen den Dreiphasenspannungsanweisungen Vu*, Vv* und Vw* nicht ändert, dieselben.
• Wenn eine Spannung außer dem Nullvektor angelegt ist, wird eine elektromotorische Spannung, die der Rotorstellung entspricht, beim Neutralpunktpotential erzeugt. In der Technik von PTL 3 wird die Rotorstellung unter deren Verwendung geschätzt.
• Allerdings besteht in der Praxis ein Problem, wenn eine sensorlose Drehstellungssteuerung unter Verwendung eines Neutralpunktpotentials bei der Drehzahl null oder bei einer extrem niedrigen Drehzahl für eine Motorsteuereinrichtung, die einen Permanentmagnetsynchronmotor mit zwei oder mehr Wechselrichtern ansteuert, angewendet wird. Als ein Beispiel wird ein Fall beschrieben, in dem ein Permanentmagnetsynchronmotor durch zwei Wechselrichter angesteuert wird.
• 2 veranschaulicht ein Beispiel eines Permanentmagnetsynchronmotors, der mehrere Systeme besitzt, und die Verbindung zwischen Wicklungen eines Motors und Wechselrichtern. Dieser Motor ist ein 8-Pol/12-Schlitz-Motor, der 8 Pole und 12 Schlitze besitzt. In einem Schlitz eines Permanentmagnetsynchronmotors 4, was Rillen sind, die in einem Statorkern, der aus laminierten elektromagnetischen Stahlplatten hergestellt ist, vorgesehen sind, sind U-Phasen-, V-Phasen- und W-Phasenwicklungen um die elektromagnetischen Stahlplatten gewickelt. In einem System 1 sind ein Wechselrichter 1 und Dreiphasenwicklungen 41 (U1, U2, V1, V2, W1, W2) verbunden und in einem System 2 sind ein Wechselrichter 2 und Dreiphasenwicklungen 42 (U3, U4, V3, V4, W3, W4) verbunden. Die sensorlose Drehstellungssteuerung wird unter Verwendung eines Neutralpunktpotentials Vnm des Systems 1 und eines Neutralpunktpotentials Vn-s des Systems 2 durchgeführt.
• Zu dieser Zeit sind die Dreiphasenwicklung 41 des Systems 1 und die Dreiphasenwicklung 42 des Systems 2 um dieselbe elektromagnetische Stahlplatte gewickelt. Somit können das System 1 und das System 2 als magnetisch gekoppelt betrachtet werden. Wenn der Wechselrichter 1, der mit der Dreiphasenwicklung 41 verbunden ist, und der Wechselrichter 2, der mit der Dreiphasenwicklung 42 verbunden ist, nicht denselben Spannungspuls synchron ausgeben, fluktuieren aufgrund magnetischer Interferenz zwischen den Systemen das Neutralpunktpotential Vn-m des Systems 1 und das Neutralpunktpotential Vn-s des Systems 2 um die Spannung, die durch den jeweiligen Wechselrichter angelegt ist, und es wird unmöglich, einen Wert zu detektieren, der zum Erhalten einer Stellungsinformation als das Neutralpunktpotential erforderlich ist.
• 3 ist ein Beispiel des Messergebnisses des Neutralpunktpotentials Vn-m der Dreiphasenwicklung 41, die mit dem Wechselrichter 1 verbunden ist. In den Zeichnungen sind das Neutralpunktpotential Vn-m (schwarze Linie) der Dreiphasenwicklung 41, wenn der Wechselrichter 2 keine Spannung anlegt, und das Neutralpunktpotential Vnm (graue Linie) der Dreiphasenwicklung 41, wenn der Wechselrichter 2 eine Spannung anlegt, veranschaulicht. Wie in 3 veranschaulicht ist, fluktuiert das Neutralpunktpotential Vn-m der Dreiphasenwicklung 41, wenn der Wechselrichter 2 eine Spannung anlegt, und das tatsächliche Neutralpunktpotential ist unbekannt.
• In dieser Hinsicht schafft die Erfindung eine Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor, mit der eine Stellungsdetektionsgenauigkeit eines Rotors verbessert werden kann, wenn ein Dreiphasensynchronmotor durch mehrere Wechselrichter angesteuert wird, und eine elektrische Servolenkung, die sie verwendet.
• Lösung des Problems
• Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, enthält eine Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor gemäß der Erfindung Folgendes: einen Dreiphasensynchronmotor, der eine erste Dreiphasenwicklung und eine zweite Dreiphasenwicklung umfasst;
• einen ersten Wechselrichter, der mit der ersten Dreiphasenwicklung verbunden ist; einen zweiten Wechselrichter, der mit der zweiten Dreiphasenwicklung verbunden ist; eine erste Steuereinrichtung, die den ersten Wechselrichter auf der Grundlage einer Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; und eine zweite Steuereinrichtung, die den zweiten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert. Die erste Steuereinrichtung schätzt die Rotorstellung auf der Grundlage eines Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung und eines Neutralpunktpotentials der zweiten Dreiphasenwicklung.
• Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, enthält eine Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor gemäß der Erfindung Folgendes: einen Dreiphasensynchronmotor, der eine erste Dreiphasenwicklung und eine zweite Dreiphasenwicklung enthält;
• einen ersten Wechselrichter, der mit der ersten Dreiphasenwicklung verbunden ist; einen zweiten Wechselrichter, der mit der zweiten Dreiphasenwicklung verbunden ist; eine erste Steuereinrichtung, die den ersten Wechselrichter auf der Grundlage einer Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; und eine zweite Steuereinrichtung, die den zweiten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert. Die erste Steuereinrichtung erfasst eine Information zu einem Ansteuerzustand des zweiten Wechselrichters und schätzt die Rotorstellung auf der Grundlage eines Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung und der Information.
• Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, enthält eine Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor gemäß der Erfindung Folgendes: einen Dreiphasensynchronmotor, der eine erste Dreiphasenwicklung und eine zweite Dreiphasenwicklung enthält; einen ersten Wechselrichter, der mit der ersten Dreiphasenwicklung verbunden ist; einen zweiten Wechselrichter, der mit der zweiten Dreiphasenwicklung verbunden ist; eine erste Steuereinrichtung, die den ersten Wechselrichter auf der Grundlage einer Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; und eine zweite Steuereinrichtung, die den zweiten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert. Die erste Steuereinrichtung steuert den ersten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung, die durch mehrere redundant vorgesehene Drehstellungsdetektoren erfasst wird, und die erste Steuereinrichtung bestimmt eine Anomalie der mehreren Drehstellungsdetektoren auf der Grundlage einer geschätzten Rotorstellung, die aus einem Neutralpunktpotential der ersten Dreiphasenwicklung und einem Neutralpunktpotential der zweiten Dreiphasenwicklung geschätzt wird.
• Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, enthält eine Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor gemäß der Erfindung Folgendes: einen Dreiphasensynchronmotor, der eine erste Dreiphasenwicklung und eine zweite Dreiphasenwicklung enthält; einen ersten Wechselrichter, der mit der ersten Dreiphasenwicklung verbunden ist; einen zweiten Wechselrichter, der mit der zweiten Dreiphasenwicklung verbunden ist; eine erste Steuereinrichtung, die den ersten Wechselrichter auf der Grundlage einer Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; eine zweite Steuereinrichtung, die den zweiten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; einen ersten Mikrocomputer, der die erste Steuereinrichtung konfiguriert; und einen zweiten Mikrocomputer, der die zweite Steuereinrichtung konfiguriert. Ein Neutralpunkt der ersten Dreiphasenwicklung und ein Neutralpunkt der zweiten Dreiphasenwicklung sind mit dem ersten Mikrocomputer und dem zweiten Mikrocomputer elektrisch verbunden.
• Darüber hinaus enthält eine elektrische Servolenkung gemäß der Erfindung, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, Folgendes: ein Lenkrad; einen Lenkmechanismus, der einen Reifen gemäß einer Betätigung des Lenkrads lenkt; eine Motorsteuereinrichtung, die ein Motordrehmoment gemäß einem Drehmoment des Lenkrads erzeugt; und einen Lenkunterstützungsmechanismus, der das Motordrehmoment an den Lenkmechanismus überträgt. Die Motorsteuereinrichtung ist eine der Steuereinrichtungen für den Dreiphasensynchronmotor gemäß der Erfindung.
• Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
• Gemäß der Erfindung wird, wenn ein Dreiphasensynchronmotor durch mehrere Wechselrichter angesteuert wird, der Einfluss des weiteren Systems beim Detektieren der Rotorstellung des Trägersystems unterdrückt. Entsprechend kann die Stellungsdetektionsgenauigkeit des Rotors verbessert werden.
• Gemäß der Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor gemäß der Erfindung werden Probleme, Konfigurationen und Wirkungen der elektrischen Servolenkung und der elektrischen Servolenkung unter ihrer Verwendung außer denen, die oben beschrieben werden, aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen deutlich werden.
• Figurenliste
• [1] 1 veranschaulicht PWM-Wellenformen und Neutralpunktpotentialwellenformen gemäß den Techniken von PTL 3 und PTL 4.
• [2] 2 veranschaulicht ein Beispiel eines Permanentmagnetsynchronmotors, der mehrere Systeme besitzt, und eine Verbindung zwischen Wicklungen eines Motors und Wechselrichtern.
• [3] 3 ist ein Beispiel eines Messergebnisses eines Neutralpunktpotentials einer Dreiphasenwicklung, die mit einem Wechselrichter 1 verbunden ist.
• [4] 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
• [5] 5 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Steuerteils von System 1.
• [6] 6 ist ein Vektordiagramm, das Schaltmuster einer Wechselrichterausgangsspannung veranschaulicht, und ein Vektordiagramm, das eine Beziehung zwischen einer Rotorstellung und einem Spannungsvektor veranschaulicht.
• [7] 7 veranschaulicht eine Beziehung zwischen einem Permanentmagnetsynchronmotor und einer virtuellen Neutralpunktschaltung, wenn ein Spannungsvektor angelegt ist.
• [8] 8 veranschaulicht ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer Spannungsanweisung, einer Neutralpunktspannung und einem PWM-Puls.
• [9] 9 veranschaulicht ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer Spannungsanweisung, einem PWM-Puls, einem Spannungsvektor und einem Neutralpunktpotential in der ersten Ausführungsform.
• [10] 10 veranschaulicht ein weiteres Beispiel der Beziehung zwischen der Spannungsanweisung, dem PWM-Puls, dem Spannungsvektor und dem Neutralpunktpotential in der ersten Ausführungsform.
• [11] 11 ist ein Ablaufplan, der einen Neutralpunktpotentialdetektionsvorgang eines Neutralpunktpotential-Detektionsteils im System 1 veranschaulicht.
• [12] 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
• [13] 13 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuerteils des Systems 1 veranschaulicht.
• [14] 14 veranschaulicht ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer Spannungsanweisung, einem PWM-Puls, einem Spannungsvektor und einem Neutralpunktpotential in einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
• [15] 15 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
• [16] 16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Drehstellungsschätzteils des Systems 1 in der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
• [17] 17 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
• [18] 18 ist ein Ablaufplan, der einen Bestimmungsvorgang einer Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit im System 1 zeigt.
• [19] 19 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuerteils des Systems 1 in einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
• [20] 20 veranschaulicht eine Konfiguration einer elektrischen Servolenkung gemäß einer sechsten Ausführungsform.
• Beschreibung der Ausführungsformen
• Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Verwendung der Zeichnungen beschrieben. Im Übrigen zeigen in jeder Zeichnung dieselben Bezugszeichen dieselben Bestandteile oder Bestandteile, die ähnliche Funktionen besitzen.
• (Erste Ausführungsform)
• 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor (die im Folgenden als „Motorsteuereinrichtung“ bezeichnet wird), die eine erste Ausführungsform der Erfindung ist, veranschaulicht.
• Eine Motorsteuereinrichtung 3 steuert einen Permanentmagnetsynchronmotor 4 als einen Dreiphasensynchronmotor an und steuert ihn. Diese Motorsteuereinrichtung 3 enthält eine Gleichstromleistungsversorgung 5, einen Wechselrichter 31 eines Systems 1, der eine Wechselrichterhauptschaltung 311 und einen Stromdetektor 312 mit einem Nebenschluss enthält, einen Wechselrichter 32 eines Systems 2, der eine Wechselrichterhauptschaltung 321 und einen Stromdetektor 322 mit einem Nebenschluss enthält, und einen Permanentmagnetsynchronmotor 4, der angesteuert werden soll.
• In dieser ersten Ausführungsform wird ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) als ein Halbleiterschaltelement, das die Wechselrichterhauptschaltungen 311 und 321 konfiguriert, verwendet. Zusätzlich sind die Wechselrichter 31 und 32 Spannungstypen und im Allgemeinen ist eine Freilaufdiode mit dem Halbleiterschaltelement antiparallel verbunden. In dieser ersten Ausführungsform wird eine eingebaute Diode des MOSFET als die Freilaufdiode verwendet und deshalb ist die Freilaufdiode in 4 nicht dargestellt. Im Übrigen kann ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder dergleichen statt dem MOSFET verwendet werden. Zusätzlich kann die Freilaufdiode extern angebracht werden.
• Der Permanentmagnetsynchronmotor 4 enthält eine Dreiphasenwicklung 41 und eine Dreiphasenwicklung 42, die auf demselben Stator vorgesehen sind. Die Kombination der mehreren Pole und der mehreren Schlitze ist z. B. 8 Pole und 12 Schlitze, wie in 2 veranschaulicht ist. Im Übrigen wird, wenn derselbe Stator mit mehreren Systemen von Dreiphasenwicklungen versehen ist und ein Wechselrichter mit jeder der Dreiphasenwicklungen verbunden ist, die Kombination der mehreren Pole und der mehreren Schlitze gemäß dem gewünschten Motorleistungsverhalten eingestellt.
• Der Wechselrichter 31 des Systems 1 enthält einen Ausgangsvortreiber 313 zusätzlich zu der Wechselrichterhauptschaltung 311 und dem Stromdetektor 312 mit einem Nebenschluss.
• Die Wechselrichterhauptschaltung 311 ist eine Dreiphasenvollbrückenschaltung, die durch sechs Halbeleiterschaltelemente Sup1 bis Swn1 konfiguriert ist.
• Der Stromdetektor 312 mit einem Nebenschluss detektiert einen Versorgungsstrom I0-m (Gleichstrombusstrom) zur Wechselrichterhauptschaltung 311 des Systems 1.
• Der Ausgangsvortreiber 313 ist eine Treiberschaltung, die die Halbeleiterschaltelemente Sup1 bis Swn1 der Wechselrichterhauptschaltung 311 direkt ansteuert.
• Der Wechselrichter 32 des Systems 2 enthält einen Ausgangsvortreiber 323 zusätzlich zu der Wechselrichterhauptschaltung 321 und dem Stromdetektor 322 mit einem Nebenschluss.
• Die Wechselrichterhauptschaltung 321 ist eine Dreiphasenvollbrückenschaltung, die sechs Schaltelemente Sup2 bis Swn2 enthält.
• Der Stromdetektor 322 mit einem Nebenschluss detektiert einen Versorgungsstrom I0-s (Gleichstrombusstrom) zur Wechselrichterhauptschaltung 321 des Systems 2.
• Der Ausgangsvortreiber 323 ist ein Treiber, der die Halbleiterschaltelemente Sup2 bis Swn2 der Wechselrichterhauptschaltung 321 direkt ansteuert.
• Im Übrigen wird der Dreiphasenstrom, der durch die Dreiphasenwicklung 41 fließt, durch ein sogenanntes Verfahren mit einem Nebenschluss auf der Grundlage des Gleichstrombusstroms I0-m, der durch den Stromdetektor 312 mit einem Nebenschluss detektiert wird, gemessen. Zusätzlich wird ebenso der Dreiphasenstrom, der in der Dreiphasenwicklung 42 fließt, auf der Grundlage des Gleichstrombusstroms I0-s, der durch den Stromdetektor 312 mit einem Nebenschluss detektiert wird, gemessen. Im Übrigen wird, da das Verfahren mit einem Nebenschluss eine bekannte Technik ist, eine genaue Beschreibung unterlassen.
• Die Gleichstromleistungsversorgung 5 liefert eine Gleichstromleistung zu dem Wechselrichter 31 des Systems 1 und dem Wechselrichter 32 des Systems 2. Im Übrigen kann die Gleichstromleistung dem Wechselrichter 31 und dem Wechselrichter 32 durch getrennte Gleichstromleistungsversorgungen geliefert werden.
• Der Steuerteil 61 des Systems 1 erstellt ein Gate-Anweisungssignal, das dem Ausgangsvortreiber 313 gegeben werden soll, auf der Grundlage der Rotorstellung θd-m, die durch den Drehstellungsschätzteil 21 aus einem Neutralpunktpotential Vn-m' des Systems 1, das durch einen Neutralpunktpotential-Detektionsteil 11 auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials Vn-m der Dreiphasenwicklung 41 und des Neutralpunktpotentials Vn-s der Dreiphasenwicklung 42 detektiert wird und aus dem eine Fluktuation aufgrund von Vn-s entfernt ist, geschätzt und berechnet wird.
• Der Steuerteil 62 des Systems 2 erstellt ein Gate-Anweisungssignal, das dem Ausgangsvortreiber 323 gegeben werden soll, auf der Grundlage der Rotorstellung θd-s, die durch den Drehstellungsschätzteil 22 aus einem Neutralpunktpotential Vn-s' des Systems 2, das durch einen Neutralpunktpotential-Detektionsteil 12 auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials Vn-s der Dreiphasenwicklung 42 und des Neutralpunktpotentials Vn-m der Dreiphasenwicklung 41 detektiert wird und aus dem eine Fluktuation aufgrund von Vn-m entfernt ist, geschätzt und berechnet wird.
• 5 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines Steuerteils 61 des Systems 1. Im Steuerteil 61 wird eine sogenannte Vektorsteuerung verwendet. Im Übrigen ist die Konfiguration des Steuerteils 62 des Systems 2 dieselbe wie die des Steuerteils 61 und deshalb wird ihre Beschreibung unterlassen.
• Wie in 5 veranschaulicht ist, enthält der Steuerteil 61 des Systems 1 eine q-Achsenstromanweisungs-Erzeugungseinheit (Iq*-Erzeugungseinheit) 611, eine d-Achsenstromanweisungs-Erzeugungseinheit (Id*-Erzeugungseinheit) 612, eine Subtraktionseinheit 613a, eine Subtraktionseinheit 613b, eine d-Achsenstromsteuereinheit (IdACR) 614a, eine q-Achsenstromsteuereinheit (lqACR) 614b, eine inverse dq-Umsetzeinheit 615, eine PWM-Erzeugungseinheit 616, eine Stromvervielfältigungseinheit 617, eine dq-Umsetzeinheit 618, eine Abtast- und Halteeinheit 619, eine Drehzahlberechnungseinheit 620 und eine Pulsverschiebungseinheit 621. Mit dieser Konfiguration arbeitet der Steuerteil 61 derart, dass der Permanentmagnetsynchronmotor 4 ein Drehmoment erzeugt, das der q-Achsenstromanweisung Iq* entspricht.
• Die Iq*-Erzeugungseinheit 611 erzeugt eine q-Achsenstromanweisung Iq*, die dem Motordrehmoment entspricht. Die Iq*-Erzeugungseinheit 611 erzeugt normalerweise die q-Achsenstromanweisung Iq* derart, dass die Drehzahl des Permanentmagnetsynchronmotors 4 ein vorgegebener Wert ist, während eine Ist-Drehzahl ω1 beobachtet wird. Die q-Achsenstromanweisung Iq*, die die Ausgabe der Iq*-Erzeugungseinheit 611 ist, wird zu einer Subtraktionseinheit 613b ausgegeben.
• Die Id*-Erzeugungseinheit 612 erzeugt eine d-Achsenstromanweisung Id*, die dem Erregungsstrom des Permanentmagnetsynchronmotors 4 entspricht. Die d-Achsenstromanweisung Id*, die die Ausgabe der Id*-Erzeugungseinheit 612 ist, wird zu einer Subtraktionseinheit 613a ausgegeben.
• Die Subtraktionseinheit 613a erhält eine Abweichung zwischen der d-Achsenstromanweisung Id*, die von der Id*-Erzeugungseinheit 612 ausgegeben wird, und einem d-Achsenstrom Id, der von der dq-Umsetzeinheit 618 ausgegeben wird, d. h. dem d-Achsenstrom Id, der durch dq-Umsetzung eines Dreiphasenstroms (luc, Ivc, Iwc), der durch die Dreiphasenwicklung 41 fließt, erhalten wird.
• Die Subtraktionseinheit 613b erhält eine Abweichung zwischen der q-Achsenstromanweisung Iq*, die von der Iq*-Erzeugungseinheit 611 ausgegeben wird, und einem q-Achsenstrom Iq, der von der dq-Umsetzeinheit 618 ausgegeben wird, d. h. dem q-Achsenstrom Iq, der durch die dq-Umsetzung des Dreiphasenstroms (Iuc, Ivc, Iwc), der durch die Dreiphasenwicklung 41 fließt, erhalten wird.
• Die IdACR 614a berechnet eine d-Achsenspannungsanweisung Vd* auf einer dq-Koordinatenachse derart, dass die d-Achsenstromabweichung, die durch die Subtraktionseinheit 613a berechnet wird, null wird. Ferner berechnet die IqACR 614b eine q-Achsenspannungsanweisung Vq* auf der dq-Koordinatenachse derart, dass die q-Achsenstromabweichung, die durch die Subtraktionseinheit 613b berechnet wird, null wird. Die d-Achsenspannungsanweisung Vd*, die die Ausgabe von IdACR 614a ist, und die q-Achsenspannungsanweisung Vq*, die die Ausgabe von IqACR 614b ist, werden zur inversen dq-Umsetzeinheit 615 ausgegeben.
• Die inverse dq-Umsetzeinheit 615 setzt die Spannungsanweisungen Vd* und Vq* des dq-Koordinatensystems (System aus Magnetflussachse und zur Magnetflussachse senkrechten Achse) in die Spannungsanweisungen Vu*, Vv* und Vw* in der Dreiphasenwechselstromkoordinate um. Die inverse dq-Umsetzeinheit 615 berechnet die Spannungsanweisungen Vu*, Vv* und Vw* des Dreiphasenwechselstromkoordinatensystems auf der Grundlage der Spannungsanweisungen Vd* und Vq* und der Rotorstellung θd-m, die vom Drehstellungsschätzteil 21 (4) des Systems 1 ausgegeben wird. Die inverse dq-Umsetzeinheit 615 gibt die berechneten Vu*, Vv* und Vw* zur PWM-Erzeugungseinheit 616 aus.
• Die PWM-Erzeugungseinheit 616 gibt ein Pulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal) zum Steuern der Leistungsumsetzoperation zur Wechselrichterhauptschaltung 311 des Systems 1 aus. Die PWM-Erzeugungseinheit 616 vergleicht diese Dreiphasenwechselstromspannungsanweisungen und ein Trägersignal (z. B. eine Dreieckschwingung) auf der Grundlage der Dreiphasenwechselstromspannungsanweisungen Vu*, Vv* und Vw*, um ein PWM-Signal (PVu, PVv und PVw in 9, 10 und 14, die später beschrieben werden) zu erzeugen. Das PWM-Signal, das von der PWM-Erzeugungseinheit 616 ausgegeben wird, wird in den Ausgangsvortreiber 313 (4) und die Abtast- und Halteeinheit (S/H-Schaltung) 619 mittels der Impulsverschiebungseinheit 621, die später beschrieben wird, eingegeben.
• Die Stromvervielfältigungseinheit 617 vervielfältigt einen Dreiphasenstrom (Iuc, Ivc, Iwc), der durch die Dreiphasenwicklung 41 fließt, aus dem Gleichstrombusstrom I0-m, der von der Wechselrichterhauptschaltung 311 zum Stromdetektor 312 mit einem Nebenschluss ausgegeben wird. Der vervielfältigte Dreiphasenstrom (luc, Ivc, Iwc) wird von der Stromvervielfältigungseinheit 617 zur dq-Umsetzeinheit 618 ausgegeben.
• Die dq-Umsetzeinheit 618 setzt den Dreiphasenstrom (luc, Ivc, Iwc) in Id und Iq in der dq-Koordinate, die die Drehkoordinatenachse ist, um. Die umgesetzten Id und Iq werden zur Berechnung der Abweichung von der Stromanweisung in der Subtraktionseinheit 613a bzw. 613b verwendet.
• Die Drehzahlberechnungseinheit 620 berechnet die Drehzahl ω1 des Permanentmagnetsynchronmotors aus der Rotorstellung θd-m, die ein geschätzter Wert der Rotorstellung ist. Die berechnete Drehzahl ω1 wird zur Iq*-Erzeugungseinheit 611 ausgegeben und zur Stromsteuerung auf einer Achse (q-Achse), die zur Magnetflussachse (d-Achse) senkrecht ist, verwendet.
• Im Übrigen sind in der ersten Ausführungsform der Neutralpunktpotential-Detektionsteil 11, der Drehstellungsschätzteil 21 und der Steuerteil 61 d. h. der Steuereinrichtungsteil des Systems 1 durch einen einzelnen Mikrocomputer konfiguriert. Ferner sind der Neutralpunktpotential-Detektionsteil 12, der Drehstellungsschätzteil 22 und der Steuerteil 62, d. h. der Steuereinrichtungsteil des Systems 2, durch einen weiteren einzelnen Mikrocomputer konfiguriert. Der Neutralpunkt der Dreiphasenwicklung 41 und der Neutralpunkt der Dreiphasenwicklung 42 sind mit einem Steuermikrocomputer im System 1 bzw. einem Steuermikrocomputer im System 2 durch eine Verdrahtung oder dergleichen elektrisch verbunden.
• Die Wechselrichterhauptschaltung 311, der Ausgangsvortreiber 313, die Wechselrichterhauptschaltung 321 und der Ausgangsvortreiber 323 können jeweils durch eine integrierte Schaltungsvorrichtung konfiguriert sein. Ferner können der Wechselrichter 31 und der Wechselrichter 32 durch eine integrierte Schaltungsvorrichtung konfiguriert sein. Als ein Ergebnis kann die Größe der Motorsteuereinrichtung stark verringert werden. Zusätzlich kann die Motorsteuereinrichtung einfach an verschiedenen elektrischen Vorrichtungen montiert werden und die Größe der verschiedenen elektrischen Vorrichtungen kann verringert werden.
• Als nächstes wird der grundlegende Betrieb des Motoransteuersystems beschrieben.
• In dieser ersten Ausführungsform wird eine Vektorsteuerung, die im Allgemeinen als Steuermittel zum Linearisieren des Drehmoments des Synchronmotors bekannt ist, verwendet.
• Das Prinzip der Vektorsteuertechnik ist ein Verfahren zum unabhängigen Steuern des Stroms Iq, der zum Drehmoment beiträgt, und des Stroms Id, der zum Magnetfluss auf der Drehkoordinatenachse (dq-Koordinatenachse) beiträgt, auf der Grundlage der Rotorstellung des Motors. Die d-Achsenstromsteuereinheit 614a, die q-Achsenstromsteuereinheit 614b, die inverse dq-Umsetzeinheit 615, die dq-Umsetzeinheit 618 und dergleichen in 5 sind die Hauptbestandteile zum Realisieren dieser Vektorsteuertechnik.
• im Steuerteil 61 des Systems 1 in 5 wird die Stromanweisung Iq*, die dem Drehmomentstrom entspricht, durch die Iq*-Erzeugungseinheit 611 berechnet, und eine Stromsteuerung wird derart durchgeführt, dass die Stromanweisung Iq* mit dem Ist-Drehmomentstrom Iq des Permanentmagnetsynchronmotors 4 übereinstimmt.
• Im Falle eines Vollpol-Permanentmagnetsynchronmotors wird die Stromanweisung Id* normalerweise als „null“ vorgegeben. Andererseits kann in einem Schenkelpol-Permanentmagnetsynchronmotor oder einer Feldschwächungssteuerung eine negative Anweisung als die Stromanweisung Id* vorgegeben werden.
• Im Übrigen wir der Dreiphasenstrom des Permanentmagnetsynchronmotors durch einen Stromsensor wie z. B. einen Stromtransformator (CT) direkt detektiert oder ein Gleichstrombusstrom wird detektiert, um den Dreiphasenstrom in einem Controller auf der Grundlage des Gleichstrombusstroms wie in der ersten Ausführungsform zu vervielfältigen und zu berechnen. In dieser ersten Ausführungsform wird ein Dreiphasenstrom vervielfältigt und aus dem Gleichstrombusstrom I0-m des Systems 1 und dem Gleichstrombusstrom I0-s des Systems 2 berechnet. Zum Beispiel wird im Steuerteil 61, der in 5 veranschaulicht ist, die S/H-Einheit 619 zu einem Zeitpunkt gemäß dem PWM-Signal, das durch die Impulsverschiebungseinheit 621 verschoben wurde, betrieben, um den Stromwert des Gleichstrombusstroms I0-m abzutasten und zu halten, und der Stromwert des Gleichstrombusstroms I0-m, der eine Information über den Dreiphasenstrom enthält, wird erfasst. Dann wird ein Dreiphasenstrom (luc, Ivc, Iwc) durch die Stromvervielfältigungseinheit 617 aus dem erfassten Stromwert vervielfältigt und berechnet. Im Übrigen wird, da das konkrete Mittel der Vervielfältigung und der Berechnung eine bekannte Technik ist, eine genaue Beschreibung unterlassen.
• In dieser ersten Ausführungsform wird die Rotorstellung im Drehkoordinatensystem durch den Drehstellungsschätzteil auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials der Dreiphasenwicklung geschätzt. Zum Beispiel schätzt im System 1 der Drehstellungsschätzteil 21 die Rotorstellung θd-m für die Dreiphasenwicklung 41 auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials Vn-m', das durch den Neutralpunktpotential-Detektionsteil 11 detektiert wird und aus dem der Einfluss des Systems 2 entfernt wurde. Im Übrigen wird auch im System 2 die Rotorstellung θd-s für die Dreiphasenwicklung 42 ähnlich geschätzt.
• Im Folgenden werden die Mittel zum Schätzen der Rotorstellung aus dem Neutralpunktpotential in der ersten Ausführungsform mit dem System 1 als ein Repräsentant beschrieben.
• Zunächst wird die Fluktuation des Neutralpunktpotentials beschrieben.
• Das Ausgangspotential jeder Phase des Wechselrichters 31 wird durch den Ein-/Aus-Zustand des oberen Halbleiterschaltelements (Sup1, Svp1, Swp1) oder des unteren Halbleiterschaltelements (Sun1, Svn1, Swn1) der Wechselrichterhauptschaltung 311 gesetzt. In jeder Phase dieser Halbleiterschaltelemente befindet sich dann, wenn sich eine der oberen Seite und der unteren Seite in einem Ein-Zustand befindet, die andere in einem AusZustand. Das heißt, dass in jeder Phase das obere und das untere Halbleiterschaltelement komplementär ein-/ausgeschaltet werden. Deshalb besitzt die Ausgangsspannung des Wechselrichters 31 insgesamt acht Schaltmuster.
• 6 ist ein Vektordiagramm (linkes Diagramm), das das Schaltmuster der Wechselrichterausgangsspannung veranschaulicht, und ein Vektordiagramm (rechtes Diagramm), das die Beziehung zwischen der Rotorstellung (Phase) θd und dem Spannungsvektor veranschaulicht.
• Jeder Vektor ist als V(1,0,0) oder dergleichen bezeichnet. In dieser Vektornotation wird das obere Halbleiterschaltelement durch „1“ eingeschaltet und das untere Halbleiterschaltelement durch „0“ eingeschaltet. Die Schaltzustände werden in der Reihenfolge von „U-Phase, V-Phase und W-Phase“ angezeigt, was die Nummernfolge in Klammern ist. Die Wechselrichterausgangsspannung kann unter Verwendung von acht Spannungsvektoren, die zwei Nullvektoren (V(0,0,0), V(1,1,1)) enthalten, ausgedrückt werden. Ein sinusförmiger Strom wird dem Permanentmagnetsynchronmotor 4 durch Kombinieren dieser acht Spannungsvektoren geliefert.
• Wie in 6 (rechtes Diagramm) veranschaulicht ist, ist die Rotorstellung (Phase) θd mit dem Bezug der Rotorstellung des Permanentmagnetsynchronmotors 4 als die U-Phasenrichtung definiert. Die dq-Koordinatenachse in der Drehkoordinate wird mit der Richtung des Magnetflusses Φm als die d-Achsenrichtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Im Übrigen ist die q-Achsenrichtung eine Richtung senkrecht zur d-Achsenrichtung.
• Hier ist dann, wenn θd = 0° annähernd erfüllt ist, die Richtung eines induzierten Spannungsvektors Ein die q-Achsenrichtung und somit ist der induzierte Spannungsvektor in der Nähe der Spannungsvektoren V(1,0,1) und V(0,0,1) positioniert. In diesem Fall wird der Permanentmagnetsynchronmotor 4 hauptsächlich unter Verwendung der Spannungsvektoren V(1,0,1) und V(0,0,1) angesteuert. Im Übrigen werden auch die Spannungsvektoren V(0,0,0) und V(1,1,1) verwendet, diese sind jedoch Nullvektoren.
• 7 veranschaulicht die Beziehung zwischen dem Permanentmagnetsynchronmotor 4 und der virtuellen Neutralpunktschaltung 34 in einem Zustand, in dem ein Spannungsvektor angelegt ist. Hier sind Lu, Lv und Lw die Induktivität der U-Phasenwicklung, die Induktivität der V-Phasenwicklung bzw. die Induktivität der W-Phasenwicklung. Im Übrigen sind die angelegten Spannungsvektoren die oben beschriebenen Spannungsvektoren V(1,0,1) (linkes Diagramm) und V(0,0,1) (rechtes Diagramm).
• Das Neutralpunktpotential Vn0, das in 7 veranschaulicht ist, kann wie folgt berechnet werden.
• Wenn der Spannungsvektor V(1,0,1) angelegt ist, wird das Neutralpunktpotential durch Gleichung (1) berechnet.
  $$\text{VnO}=\left\{\text{Lv}/\left(\text{Lu}//\text{Lw}+\text{Lv}\right)-\left(2/3\right)\right\}\times \text{VDC}$$

  

  Wenn der Spannungsvektor V(0,0,1) angelegt ist, wird das Neutralpunktpotential durch Gleichung (2) berechnet.
  $$\text{VnO}=\left\{\left(\text{Lu}//\text{Lv}\right)/\left(\text{Lu}//\text{Lv}+\text{Lw}\right)-\left(1/3\right)\right\}\times \text{VDC}$$

  

  Hier gibt die Notation „//“ den Gesamtinduktivitätswert der Parallelschaltung von zwei Induktivitäten an und z. B. wird „Lu // Lw“ durch Gleichung (3) ausgedrückt.
  $$\text{Lu}//\text{Lw}=\left(\text{Lu}\cdot \text{Lw}\right)/\left(\text{Lu}+\text{Lw}\right)$$

  
• Wenn die Beträge der Dreiphasenwicklungen Lu, Lv und Lw alle gleich sind, ist das Neutralpunktpotential Vn0 gemäß den Gleichungen (1) und (2) null. Allerdings liegt in der Praxis eine wesentliche Differenz des Betrags einer Induktivität aufgrund des Einflusses der Permanentmagnet-Magnetflussverteilung des Rotors vor. Das heißt, die Beträge der Dreiphasenwicklungen Lu, Lv und Lw variieren abhängig von der Stellung des Rotors und es liegen Differenzen in den Beträgen der Dreiphasenwicklungen Lu, Lv und Lw vor. Aus diesem Grund ändert sich der Betrag des Neutralpunktpotentials Vn0 gemäß der Rotorstellung.
• 1, die oben beschrieben wird, veranschaulicht den Aspekt der Pulsbreitenmodulation unter Verwendung eines Dreieckschwingungsträgers, den Spannungsvektor zu dieser Zeit und den Änderungsaspekt des Neutralpunktpotentials. Hier ist der Dreieckschwingungsträger ein Bezugssignal zum Umsetzen des Betrags der Dreiphasenwechselstromspannungsanweisungen Vu*, Vv* und Vw* in eine Pulsbreite. Ein PWM-Puls wird durch Vergleichen der Betragsbeziehung zwischen dem Dreieckschwingungsträger und der Dreiphasenwechselstromspannungsanweisung Vu*, Vv* und Vw* erstellt. Wie in 1 veranschaulicht ist, ändert sich der Anstieg/Abfall des PWM-Pulses zu der Zeit, zu der sich die Betragsbeziehung zwischen jeder der Dreiphasenwechselstromspannungsanweisungen Vu*, Vv* und Vw* und dem Dreieckschwingungsträger ändert. Zusätzlich wird zur selben Zeit ein Neutralpunktpotential Vn0 ungleich null detektiert.
• Wie in 1 veranschaulicht ist, fluktuiert das Neutralpunktpotential Vn0 kaum, außer zur Anstiegs-/Abfallzeit des PWM-Pulses. Dies gibt an, dass die Differenz der Beträge der Dreiphasenwicklungen Lu, Lv und Lw, die gemäß der Rotorstellung erzeugt wird, klein ist. Im Gegensatz nimmt dann, wenn der PWM-Puls ansteigt/abfällt, d. h. wenn ein Spannungsvektor außer dem Nullvektor (in 1 V(1,0,1) und V(0,0,1)) angelegt ist, die Änderungsrate des Motorstroms zu. Somit wird eine relativ große Fluktuation des Neutralpunktpotentials Vn0 detektiert, selbst wenn die Differenz des Betrags der Induktivität klein ist. Deshalb kann dann, wenn das Neutralpunktpotential synchron mit den PWM-Pulssignalen PVu, PVv und PVw beobachtet wird, die Fluktuation des Neutralpunktpotentials mit hoher Empfindlichkeit detektiert werden.
• Als nächstes wird ein Mittel zum Schätzen der Rotorstellung aus dem detektierten Neutralpunkpotential beschrieben.
• Da das Neutralpunkpotential Vn0 sich gemäß der Rotorstellung periodisch ändert (siehe z. B. PTL 3 und PTL 4, die oben beschrieben werden), wird die Beziehung zwischen der Rotorstellung und dem Neutralpunkpotential Vn0 im Voraus gemessen oder simuliert, um Kennfelddaten, Tabellendaten oder eine Funktion, die die Beziehung zwischen der Rotorstellung und dem Neutralpunkpotential Vn0 angeben, zu erhalten. Die Rotorstellung wird aus dem detektierten Neutralpunkpotential unter Verwendung derartiger Kennfelddaten, derartiger Tabellendaten oder einer derartigen Funktion geschätzt.
• Die Neutralpunkpotentiale, die für zwei Typen von Spannungsvektoren (V(1,0,1) und V(0,0,1) in 1) detektiert werden, werden als die Dreiphasenwechselstrombeträge (für zwei Phasen) betrachtet. Der Phasenbetrag wird unter Verwendung einer Koordinatenkonvertierung (Dreiphasen/Zweiphasen-Konvertierung) berechnet und dieser Phasenbetrag wird als der geschätzte Wert der Rotorstellung verwendet. Im Übrigen wird, da dieses Mittel eine bekannte Technik als Grundlage verwendet (siehe z. B. PTL 4, die oben beschrieben wird), eine genaue Beschreibung unterlassen.
• Der Drehstellungsschätzteil 21 (4) des Systems 1 schätzt die Rotorstellung θd-m auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials Vn-m', das vom Neutralpunktpotential-Detektionsteil 11 durch die Schätzeinheit ausgegeben wird, wie oben beschrieben wird. Diese Schätzmittel werden gemäß der gewünschten Stellungsdetektionsgenauigkeit und der Leistungsfähigkeit des Steuermikrocomputers geeignet gewählt. Im Übrigen wird dasselbe an den Drehstellungsschätzteil 22 (4) des Systems 2 angewendet.
• Im Folgenden wird der Neutralpunktpotential-Detektionsteil (4) gemäß dieser ersten Ausführungsform beschrieben.
• Der Neutralpunktpotential-Detektionsteil 11 des Systems 1 detektiert den Neutralpunktpotentialdetektionswert Vn-m' des Systems 1, der nicht durch Vn-s beeinflusst ist, auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials Vn-m, das beim Neutralpunkt der Dreiphasenwicklung 41 erfasst wird, und des Neutralpunktpotentials Vn-s, das beim Neutralpunkt der Dreiphasenwicklung 42 erfasst wird.
• Der Neutralpunktpotential-Detektionsteil 12 des Systems 2 detektiert den Neutralpunktpotentialdetektionswert Vn-s' des Systems 2, der nicht durch Vn-m beeinflusst ist, auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials Vn-s, das beim Neutralpunkt der Dreiphasenwicklung 42 erfasst wird, und des Neutralpunktpotentials Vn-m, das beim Neutralpunkt der Dreiphasenwicklung 41 erfasst wird.
• In dieser ersten Ausführungsform werden, um ein Neutralpunktpotential, das nicht durch weitere Systeme beeinflusst ist, zu detektieren, d. h. um zu verhindern, dass die Detektionsfehler, wie sie in 3 veranschaulicht sind, aufgrund eines Anlegens einer Spannung in weiteren Systemen auftreten, das Neutralpunktpotential (z. B. Vn-m) des Trägersystems (z. B. System 1) und das Neutralpunktpotential (z. B. Vn-s) des weiteren Systems (z. B. System 2) im Neutralpunktpotential-Detektionsteil (z. B. 11) des Trägersystems aufgenommen und der Neutralpunktpotentialdetektionswert des Trägersystems wird zu einem Zeitpunkt erfasst, zu dem die Spannung nicht an das weitere System angelegt ist.
• Zunächst wird die Beziehung zwischen der Spannung, die an den Permanentmagnetsynchronmotor angelegt ist, und dem Neutralpunktpotential unter Verwendung von 8 bis 10 beschrieben.
• 8 veranschaulicht ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Spannungsanweisung, der Neutralpunktspannung und dem PWM-Puls. Im Übrigen wird in 8 das Halbleiterschaltelement durch ein Schaltungssymbol, das einen Schalter repräsentiert, angezeigt.
• Wie in 8 veranschaulicht ist, sind dann, wenn der Spannungsvektor V(0,0,0) ist, die oberen Halbleiterschaltelements (Sup1, Svp1, Swp1) der Wechselrichterhauptschaltung 311 ausgeschaltet. Zu dieser Zeit wird die Spannung, die an die Wicklung des Permanentmagnetsynchronmotors 4 angelegt ist, null und das Neutralpunkpotential Vn wird null. Zusätzlich sind dann, wenn der Spannungsvektor V(1,1,1) ist, die unteren Halbleiterschaltelements (Sun1, Svn1, Swn1) der Wechselrichterhauptschaltung 311 ausgeschaltet. Zu dieser Zeit wird die Spannung, die an die Wicklung des Permanentmagnetsynchronmotors 4 angelegt ist, null und das Neutralpunktpotential Vn wird E, was gleich der Gleichstromleistungsversorgungsspannung ist. Deshalb wird, auf der Grundlage des erfassen Neutralpunkpotentials der Dreiphasenwicklung bestimmt, ob eine Spannung an die Wicklung des Permanentmagnetsynchronmotors 4 angelegt ist oder nicht. Wenn das Neutralpunktpotential entweder null oder die Gleichstromleistungsversorgungsspannung E ist, wird bestimmt, dass die Spannung nicht angelegt ist, und wenn das Neutralpunktpotential keines ist, wird bestimmt, dass die Spannung angelegt ist.
• Wie oben beschrieben wird, bestimmen die Neutralpunktpotential-Detektionsteile 11 und 12 dieser ersten Ausführungsform, ob eine Spannung an die Wicklungen des Permanentmagnetsynchronmotors 4 angelegt ist oder nicht.
• 9 veranschaulicht ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Spannungsanweisung, dem PWM-Puls, dem Spannungsvektor und dem Neutralpunktpotential (Vn-m, Vn-s) in dem System 1 und dem System 2 in der ersten Ausführungsform.
• Wie in 9 veranschaulicht ist, werden die Abschnitte, in denen die angelegten Spannungen der Wechselrichterhauptschaltung 311 des Systems 1 V(0,0,1) und V(1,0,1) sind, als ein Abschnitt (A) bzw. ein Abschnitt (B) gesetzt. Sowohl im Abschnitt (A) als auch im Abschnitt (B) ist das Neutralpunktpotential Vn-s des Systems 2 gleich null. Zu dieser Zeit ist der Spannungsvektor im System 2 der Nullvektor V(0,0,0) und deshalb ist keine Spannung an die Wechselrichterhauptschaltung 321 im System 2 angelegt. Aus diesem Grund wird Vn-m nicht durch System 2 beeinflusst.
• Im Übrigen kann das Neutralpunktpotential Vn-s des Systems 2 des Systems 2 in den Abschnitten (A) und (B) die Gleichstromleistungsversorgungsspannung E sein. In diesem Fall ist der Spannungsvektor im System 2 der Nullvektor (V(1,1,1) und somit ist keine Spannung an die Wechselrichterhauptschaltung 321 im System 2 angelegt.
• 10 veranschaulicht ein weiteres Beispiel der Beziehung zwischen der Spannungsanweisung, dem PWM-Puls, dem Spannungsvektor und dem Neutralpunktpotential (Vn-m, Vn-s) in dieser ersten Ausführungsform.
• Wie in 10 veranschaulicht ist, sind die Abschnitte, in denen die angelegte Spannung der Wechselrichterhauptschaltung 311 von System 1 V(0,0,1) und V(1,0,1) ist, als Abschnitt (C) bzw. Abschnitt (D) gesetzt. In diesem Beispiel ist in dem Abschnitt (C) und dem Abschnitt (D) das Neutralpunktpotential Vn-s des Systems 2 weder null noch die Gleichstromleistungsversorgungsspannung E. Zu dieser Zeit sind die Spannungsvektoren in System 2 Nullvektoren V(0,0,1) und V(1,0,1) und somit ist eine Spannung an die Wechselrichterhauptschaltung 321 in System 2 angelegt. Aus diesem Grund fluktuiert Vn-m unter dem Einfluss des Systems 2. In diesem Fall wird im System 1 das Neutralpunktpotential Vn-m zum Schätzern der Rotorstellung nicht verwendet.
• Auf diese Weise ist, wenn das Neutralpunkpotential durch das Trägersystem erfasst wird, dann, wenn das Neutralpunkpotential des weiteren Systems weder null noch die Gleichstromleistungsversorgungsspannung E ist, das Neutralpunkpotential, das durch das Trägersystem erfasst wird, nicht durch ein weiteres System beeinflusst. Deshalb wird ein Detektionsfehler für das Neutralpunkpotential, das durch das Trägersystem erfasst wird, verhindert.
• 11 ist ein Ablaufplan, der einen Neutralpunktpotentialdetektionsvorgang, der durch den Neutralpunktpotential-Detektionsteil 11 im System 1 ausgeführt wird, veranschaulicht.
• In Schritt S1 bestimmt der Neutralpunktpotential-Detektionsteil 11, ob das Neutralpunktpotential Vn-s, das im System 2 erfasst wird, null oder die Gleichstromleistungsversorgungsspannung E ist.
• Wenn bestimmt wird, dass Vn-s null oder E ist (Ja in Schritt S1), wird Schritt S2 ausgeführt und der Neutralpunktpotential-Detektionsteil 11 gibt das erfasste Neutralpunktpotential Vn-m des Systems 1 als das Neutralpunktpotential Vn-m' aus. Ferner wird dieses Vn-m' zum Schätzen der Rotorstellung θd-m im Drehstellungsschätzteil 21 des Systems 1 verwendet.
• Wenn bestimmt wird, dass Vn-s weder null noch E ist (Nein in Schritt S1), wird Schritt S3 ausgeführt und der Neutralpunktpotential-Detektionsteil 11 gibt das erfasste Neutralpunkpotential Vn des erfassten Systems 1-m nicht als den Neutralpunktspannungsdetektionswert Vn-m' aus. Das heißt, dass das erfasste Neutralpunktpotential Vn-m' des Systems 1 nicht für die Schätzung der Rotorstellung θd-m verwendet wird. In diesem Fall kann die aktuelle Rotorstellung aus der zuvor geschätzten Rotorstellung und Drehzahl geschätzt und berechnet werden.
• Im Übrigen führt der Neutralpunktpotential-Detektionsteil 12 des Systems 2 auch den Neutralpunktpotentialdetektionsprozess von 1 ähnlich wie 11 aus.
• Als ein geändertes Beispiel dieser ersten Ausführungsform besitzen der Steuerteil 61 im System 1 und der Steuerteil 62 im System 2 eine Konfiguration, in der die Phase des Dreieckschwingungsträgers zur PWM um einen vorgegebenen Betrag verschoben ist, so dass das Neutralpunktpotential im Trägersystem zu dem Zeitpunkt detektiert werden kann, zu dem das weitere System V(0,0,0) oder V(1,1,1) wird. Im Übrigen ist die Phase bevorzugt um 90 Grad verschoben. Entsprechend kann das Neutralpunktpotential im Trägersystem zu dem Zeitpunkt, zu dem das weitere System der Nullvektor wird, verlässlich detektiert werden.
• Wie oben beschrieben wird, wird gemäß dieser ersten Ausführungsform die Fluktuation des Neutralpunktpotentials im Trägersystem aufgrund der magnetischen Interferenz, die das Anlegen einer Spannung durch den Wechselrichter des weiteren Systems begleitet, verhindert, so dass die Schätzgenauigkeit der Rotorstellung verbessert wird. Aus diesem Grund ist in einem Motoransteuersystem, in dem ein Permanentmagnetsynchronmotor durch zwei Wechselrichter angesteuert wird, ein stellungssensorloses Ansteuern bei einer extrem niedrigen Drehzahl möglich.
• Gemäß dieser ersten Ausführungsform wird, ob das weitere System eine Spannung anlegt oder nicht, ohne Kommunizieren zwischen den Steuermikrocomputern in den Systemen abhängig davon bestimmt, ob das Neutralpunktpotential des weiteren Systems 0 oder die Gleichstromleistungsversorgung E ist. Somit wird eine Konfiguration einfach derart vorgenommen, dass das Neutralpunktpotential jedes Systems eingegeben wird. Aus diesem Grund kann der Anstieg der Kosten der Steuereinrichtung, die einen Dreiphasensynchronmotor mit mehreren Wechselrichtern ansteuert, unterbunden werden.
• Im Übrigen können das Steuersystem des Systems 1 und das Steuersystem des Systems 2 durch einen einzelnen Mikrocomputer konfiguriert werden. Dementsprechend kann die Einrichtungskonfiguration des Steuersystems vereinfacht werden. In diesem Fall werden die Neutralpunkpotentiale der Dreiphasenwicklungen 41 und 42 in einen Mikrocomputer aufgenommen und somit wird die Verdrahtung zum Aufnehmen des Neutralpunkpotentials einfach.
• (Zweite Ausführungsform)
• In der ersten Ausführungsform (4) nimmt der Neutralpunktpotential-Detektionsteil des Trägersystems (z. B. System 1) das Neutralpunkpotential, das im weiteren System erfasst wird, auf, um das Vorliegen oder das Fehlen eines Anlegens einer Spannung im weiteren System (z. B. System 2) zu bestimmen. Das Neutralpunkpotential des weiteren Systems ist ein Informationsstück, das den Ansteuerzustand des Wechselrichters des weiteren Systems angibt. In dieser zweiten Ausführungsform wird als derartige Information ein Gate-Signal statt des Neutralpunkpotentials verwendet.
• Im Folgenden wird diese zweite Ausführungsform unter Bezugnahme auf 12 und 13 beschrieben.
• 12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Im Übrigen werden hauptsächlich Differenzen zur ersten Ausführungsform beschrieben.
• In dieser zweiten Ausführungsform wird, wie in 12 veranschaulicht ist, ein Steuerteilkommunikationsteil 63 geschaffen und ein Steuerteil 61a des Systems 1 und ein Steuerteil 62a des Systems 2 kommunizieren miteinander. Dementsprechend kann der Steuerteil 61a des Systems 1 das Gate-Anweisungssignal (PWM-Pulssignal), das vom Steuerteil 62a des Systems 2 zum Ausgangsvortreiber 323 ausgegeben wird, abrufen.
• Auf der Grundlage des abgerufenen Gate-Anweisungssignals des Systems 2 bestimmt der Steuerteil 61a, ob die Rotorstellung θd-m, die vom Drehstellungsschätzteil 21 des Systems 1 ausgegeben wird, in dem Abschnitt geschätzt wird, in dem der im System 2 angelegte Spannungsvektor ein Nullvektor, d. h. entweder V(0,0,0) und V(1,1,1), ist, oder nicht.
• Im Übrigen bestimmt ähnlich zum Steuerteil 62a des Systems 1 der Steuerteil 62a des Systems 2 auf der Grundlage des abgerufenen Gate-Anweisungssignals des Systems 1, ob θd-s, die vom Drehstellungsschätzteil 22 des Systems 2 ausgegeben wird, in dem Abschnitt geschätzt wird, in dem der im System 1 angelegte Spannungsvektor ein Nullvektor, d. h. entweder V(0,0,0) und V(1,1,1), ist, oder nicht.
• Der Neutralpunktpotential-Detektionsteil (11, 12) gibt das erfasste detektierte Neutralpunktpotential (Vn-m, Vn-s) als den Neutralpunktpotentialdetektionswert (Vn-m', Vn-s') aus, ohne vom Vorliegen oder Fehler der Fluktuation abzuhängen.
• 13 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration des Steuerteils 61a des Systems 1 veranschaulicht. Im Übrigen ist die Konfiguration des Steuerteils 62a des Systems 2 dieselbe wie die des Steuerteils 61a des Systems 1 und ihre Veranschaulichung und Beschreibung werden unterlassen.
• Wie in 13 veranschaulicht ist, werden im Steuerteil 61a in dieser zweiten Ausführungsform eine Abtast- und Halteeinheit 621, eine Stellungsschätzeinheit 622 und eine Stellungsbestimmungseinheit 623 dem Steuerteil 61a (5) in der ersten Ausführungsform hinzugefügt.
• Ähnlich zur Abtast- und Halteeinheit 619 speichert die Abtast- und Halteeinheit 621 eine eingegebene Rotorstellung (θd-m') als eine Rotorstellung (θd-m") vor einem Steuerzyklus.
• Die Stellungsschätzeinheit 622 schätzt eine Rotorstellung θd-me aus der Drehzahl ω1, die durch die Drehzahlberechnungseinheit 620 ausgegeben wird, und der Rotorstellung θd-m" vor einem Steuerzyklus, die durch die Abtast- und Halteeinheit 621 gespeichert wird.
• Auf der Grundlage der Information des Systems 2, die mittels des Steuerteilkommunikationsteils 63 eingegeben wird, und des Gate-Anweisungssignals des Systems 2 wählt in dieser zweiten Ausführungsform die Stellungsbestimmungseinheit 623 entweder die θd-m, die durch den Drehstellungsschätzteil 21 ausgegeben wird, oder die θd-me, die von der Stellungsschätzeinheit 622 ausgegeben wird, und gibt sie aus. Das heißt, auf der Grundlage des Gate-Anweisungssignals wählt die Stellungsbestimmungseinheit 623 des Systems 2 θd-m, wenn bestimmt wird, dass der angelegte Spannungsvektor im System 2 ein Nullvektor ist, und wählt θd-me, wenn bestimmt wird, dass der angelegte Spannungsvektor kein Nullvektor ist.
• Entsprechend wird, wenn das Neutralpunkpotential, das im Trägersystem erfasst wird, durch das Anlegen einer Spannung an das weitere System beeinflusst wird, die zuvor gewählte θd-m, d. h. die Rotorstellung, die aus der Rotorstellung, die durch den Drehstellungsschätzteil des Trägersystems zu dem Zeitpunkt, wenn kein Einfluss des weiteren Systems vorliegt, geschätzt wurde, geschätzt wird, zur Motorsteuerung verwendet. Somit kann eine Steuergenauigkeit beibehalten werden.
• Als eine Änderung dieser zweiten Ausführungsform kann das Steuersystem des Systems 1 und des Systems 2, das den Steuerteil 61a und den Steuerteil 62a enthält, durch denselben Mikrocomputer konfiguriert sein und der Steuerteilkommunikationsteil 63 in 12 kann ausgelassen werden.
• Wie oben beschrieben wird, wird gemäß dieser zweiten Ausführungsform die Fluktuation des Neutralpunktpotentials im Trägersystem aufgrund des Anlegens einer Spannung durch den Wechselrichter des weiteren Systems verhindert und selbst wenn ein Einfluss des weiteren Systems vorliegt, kann die Rotorstellung ohne den Einfluss geschätzt werden. Somit wird die Schätzgenauigkeit verbessert. Aus diesem Grund ist in einem Motoransteuersystem, in dem ein Permanentmagnetsynchronmotor durch zwei Wechselrichter angesteuert wird, eine sensorlose Stellungsansteuerung bei einer extrem niedrigen Drehzahl möglich.
• Gemäß dieser zweiten Ausführungsform ist die Signalleitung zum Aufnehmen des Neutralpunktpotentials, das im weiteren System erfasst wird, im Neutralpunktpotential-Detektionsteil des Trägersystems nicht erforderlich. Aus diesem Grund kann die Konfiguration der Motorsteuereinrichtung vereinfacht werden.
• (Dritte Ausführungsform)
• Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird unter Verwendung von 14 bis 16 beschrieben. Im Übrigen werden hauptsächlich Differenzen von der ersten Ausführungsform beschrieben.
• 14 veranschaulicht ein Beispiel der Beziehung zwischen der Spannungsanweisung, dem PWM-Puls, dem Spannungsvektor und dem Neutralpunktpotential (Vn-m, Vn-s) in der Motorsteuereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
• Wie in 14 veranschaulicht ist, ist die Modulationsrate höher als in der ersten Ausführungsform (9 und 10). Somit ist jeder der Abschnitte, in denen der Spannungsvektor gleich den Nullvektoren V(0,0,0) und V(1,1,1) ist, kürzer als der der ersten Ausführungsform (9 und 10). Aus diesem Grund nimmt in diesen Nullvektorabschnitten im weiteren System die Wahrscheinlichkeit, dass das Neutralpunkpotential des Trägersystems detektiert werden kann, ab.
• Deshalb wird in dieser dritten Ausführungsform die Stellungsschätzungsgenauigkeit durch die folgenden Mittel verbessert, selbst wenn die Modulationsrate hoch ist.
• 15 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
• Wie in 15 veranschaulicht ist, sind in dieser dritten Ausführungsform die Neutralpunktpotential-Detektionsteile (11, 12) in der ersten Ausführungsform (4) nicht vorgesehen und der Drehstellungsschätzteil 21a und 22a schätzt die Rotorstellung auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials (Vn-m, Vn-s), das im Trägersystem und im weiteren System erfasst wird.
• 16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Drehstellungsschätzteils 21a des Systems 1 in dieser dritten Ausführungsform veranschaulicht. Im Übrigen ist die Konfiguration des Drehstellungsschätzteils 22a des Systems 2 dieselbe wie die des Drehstellungsschätzteils 21a und somit werden ihre Veranschaulichung und Beschreibung unterlassen.
• Wie in 16 veranschaulicht ist, enthält der Drehstellungsschätzteil 21a Kennfelddaten, die die Beziehung zwischen dem Neutralpunktpotential Vnm des Systems 1 und der Rotorstellung oder mehreren Kennfeldern, die Tabellendaten oder Funktionen besitzen, repräsentieren. Die mehreren Kennfelder 21b sind für jeden Spannungsvektor im System 2 vorgesehen und in 16 sind Kennfeld 1, Kennfeld 2, Kennfeld 3, Kennfeld 4, Kennfeld 5, Kennfeld 6 und Kennfeld 7 jeweils für Nullvektoren (V(0,0,0), V(1,1,1), V(1,0,0), V(1,0,1), V(0,0,1), V(0,1,1), V(0,1,0) und V(1,1,0)) vorgesehen. Kennfeld 1, Kennfeld 2, Kennfeld 3, Kennfeld 4, Kennfeld 5, Kennfeld 6 und Kennfeld 7 geben Rotorstellungen θd-m1, θd-m2, θd-m3, θd-m4, θd-m5, θd-m6 bzw. θd-m7 gemäß der Eingabe Vn-m aus.
• Ferner enthält der Drehstellungsschätzteil 21a eine Kennfeldwahleinheit 21c, die eine Rotorstellung, die dem Spannungsvektor, der im System 2 angelegt ist, entspricht, aus den Rotorstellungen θd-m1 bis θd-m7, die aus den Kennfeldern 1 bis 7 ausgegeben werden, auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials Vn-s, das im System 2 erfasst wird, wählt und die Rotorstellung als den geschätzten Wert θd-m' der Rotorstellung ausgibt. Im Übrigen wählt in 16 die Kennfeldwahleinheit 21c auf der Grundlage von Vn-s θd-m3, die das Kennfeld 3, in dem der Spannungsvektor, der im System 2 angelegt ist, V(1,0,1) ist, gemäß Vn-m ausgibt. Das heißt, dass auf der Grundlage von Vn-m und Vn-s der Drehstellungsschätzteil 21a schätzt, dass die Rotorstellung θd-m für das System 1 θd-m3 ist.
• Wie oben beschrieben ist, kann gemäß dieser dritten Ausführungsform selbst wenn der angelegte Spannungsvektor des weiteren Systems ein Spannungsvektor außer dem Nullvektor ist, das Neutralpunktpotential Vn-m des Trägersystems detektiert werden, um die Rotorstellung zu schätzen. Dementsprechend wird die Genauigkeit der Motorsteuerung auf der Grundlage der geschätzten Rotorstellung erhöht.
• Im Übrigen kann, wie in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, statt dem Kennfeld das Neutralpunktpotential, das für zwei Typen von Spannungsvektoren im Trägersystem detektiert wird, als die Dreiphasenwechselstrombeträge (für zwei Phasen), um die Schätzungsberechnungsgleichung der Rotorstellung unter Verwendung einer Koordinatenkonvertierung (Dreiphasen/Zweiphasen-Konvertierung) zu verwenden, betrachtet werden. Dementsprechend kann die Speicherkapazität, die im Steuersystem verwendet wird, gespart werden und die Identifizierung der Kennfelddaten wird unnötig, so dass das Steuersystem einfach konstruiert werden kann.
• (Vierte Ausführungsform)
• In dieser vierten Ausführungsform werden die Rotorstellungsschätzung unter Verwendung des Neutralpunkpotentials, wie sie oben beschrieben wird, und die Drehstellungsdetektion unter Verwendung eines Drehstellungsdetektors (z. B. eine integrierte Hall-Schaltung, ein Drehgeber, ein Codierer und ein GMR-Sensor) in Kombination verwendet. Normalerweise wird eine Motorsteuerung auf der Grundlage der Rotorstellung, die durch den Drehstellungsdetektor erfasst wird, ausgeführt. Ferner wird eine Anomalie des Drehstellungsdetektors auf der Grundlage einer geschätzten Drehstellung auf der Grundlage des Neutralpunkpotentials bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass der Drehstellungsdetektor anomal ist, wird die Motorsteuerung auf der Grundlage der geschätzten Drehstellung auf der Grundlage des Neutralpunkpotentials ausgeführt. Entsprechend kann die Motorsteuerung durch die geschätzte Rotorstellung fortgesetzt werden, selbst wenn eine Fehlfunktion wie z. B. ein Fehler oder eine Signalanomalie im Drehstellungsdetektor auftritt, so dass die Zuverlässigkeit der Motorsteuereinrichtung verbessert werden kann.
• Im Folgenden wird die vierte Ausführungsform unter Verwendung von 17 und 18 beschrieben. Im Übrigen werden hauptsächlich Differenzen von der ersten Ausführungsform beschrieben.
• 17 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Motorsteuereinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
• Wie in 17 veranschaulicht ist, sind zusätzlich zur Konfiguration der ersten Ausführungsform (4) Drehstellungsdetektoren 411 und 412 im System 1 vorgesehen und Drehstellungsdetektoren 421 und 422 im System 2 vorgesehen. In dieser vierten Ausführungsform wird die Zuverlässigkeit der Drehstellungsdetektion durch den Stellungsdetektor durch redundantes Bereitstellen mehrerer Drehstellungsdetektoren in jedem System verbessert.
• Das System 1 ist mit einer Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71 versehen, die eine korrekte Rotorstellung unter Rotorstellungen θd-11 und θd-12, die durch die Drehstellungsdetektoren 411 und 412 erfasst werden, und der Rotorstellung θd-m, die durch den Drehstellungsschätzteil 21 geschätzt wird, bestimmt und die Rotorstellung als eine Rotorstellung θd-31 zum Steuerteil 61 ausgibt. Zusätzlich ist das System 2 mit einer Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 72 versehen, die eine korrekte Rotorstellung unter Rotorstellungen θd-21 und θd-22, die durch die Drehstellungsdetektoren 421 und 422 erfasst werden, und der (geschätzten) Rotorstellung θd-s, die durch den Drehstellungsschätzteil 22 geschätzt wird, bestimmt und die Rotorstellung als eine Rotorstellung θd-32 zum Steuerteil 62 ausgibt.
• 18 ist ein Ablaufplan, der den Bestimmungsvorgang, der durch die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71 im System 1 ausgeführt wird, veranschaulicht. Im Übrigen wird derselbe auch an den Bestimmungsvorgang, der durch die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 72 im System 2 ausgeführt wird, angewendet.
• Zunächst bestimmt in Schritt S11 die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71, ob θd-11, d. h. die Ausgabe des Drehstellungsdetektors 411, und θd-12, d. h. die Ausgabe des Drehstellungsdetektors 412, im Wesentlichen gleich sind. Zum Beispiel wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen θd-11 und θd-12 gleich oder kleiner als ein voreingestellter Wert ist, bestimmt, dass θd-11 und θd-12 im Wesentlichen gleich sind. Wenn θd-11 und θd-12 im Wesentlichen gleich sind (Ja in Schritt S11), fährt die Prozedur zu Schritt S12 fort. Wenn θd-11 und θd-12 nicht im Wesentlichen gleich sind, fährt die Prozedur zu Schritt S13 fort (Nein in Schritt S11).
• In Schritt S12 gibt die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71 θd-11 als die korrekte Rotorstellung θd-31 zum Steuerteil 61 aus. Das heißt, im Steuerteil 61 wird θd-11 zur Motorsteuerung verwendet. Im Übrigen kann im Schritt S12 die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71 θd-12 als θd-31 statt θd-11 ausgeben.
• Hier kann, wenn θd-11 und θd-12 nicht im Wesentlichen gleich sind, bestimmt werden, dass entweder der Drehstellungsdetektor 411 oder der Drehstellungsdetektor 412 anomal ist. In diesem Zusammenhang wird in Schritt S13 und Schritt S14 unter Verwendung der geschätzten Rotorstellung θd-m, die durch den Drehstellungsschätzteil 21 ausgegeben wird, bestimmt, ob ein Drehstellungsdetektor des Drehstellungsdetektors 411 und des Drehstellungsdetektors 412 anomal ist.
• In Schritt S13 bestimmt die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71, ob θd-11 und θdm im Wesentlichen gleich sind. Zum Beispiel wird, wenn der Betrag der Differenz zwischen θd-11 und θdm gleich oder kleiner als ein voreingestellter Wert ist, bestimmt, dass θd-11 und θdm im Wesentlichen gleich sind. Wenn θd-11 und θdm im Wesentlichen gleich sind (Ja in Schritt S13), wird bestimmt, dass der Drehstellungsdetektor 411 normal ist, und die Prozedur fährt zu Schritt S14 fort. Wenn θd-11 und θdm nicht im Wesentlichen gleich sind, wird bestimmt, dass der Drehstellungsdetektor 411 anomal ist, und die Prozedur fährt zu Schritt S15 fort (Nein in Schritt S13).
• In Schritt S14 gibt die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71 θd-11 als die korrekte Rotorstellung θd-31 zum Steuerteil 61 aus. Das heißt, im Steuerteil 61 wird θd-11 zur Motorsteuerung verwendet.
• In Schritt S15 bestimmt die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71, ob θd-12 und θdm im Wesentlichen gleich sind. Zum Beispiel wenn der Betrag der Differenz zwischen θd-12 und θd-m gleich oder kleiner als ein voreingestellter Wert ist, wird bestimmt, dass θd-12 und θd-m im Wesentlichen gleich sind. Wenn θd-12 und θd-m im Wesentlichen gleich sind (Ja in Schritt S15), wird bestimmt, dass der Drehstellungsdetektor 412 normal ist, und die Prozedur fährt zu Schritt S16 fort. Wenn θd-12 und θd-m nicht im Wesentlichen gleich sind, wird bestimmt, dass der Drehstellungsdetektor 412 anomal ist (Nein in Schritt S15), und die Prozedur fährt zu Schritt S17 fort.
• In Schritt S16 gibt die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71 θd-12 als die korrekte Rotorstellung θd-31 zum Steuerteil 61 aus. Das heißt, im Steuerteil 61 wird θd-12 zur Motorsteuerung verwendet.
• In Schritt S17 gibt, da in den Schritten S13 und S14 bestimmt wird, dass beide Drehstellungsdetektoren 411 und 412 anomal sind, die Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit 71 θd-m als die korrekte Rotorstellung θd-31 zum Steuerteil 61 aus. Das heißt, im Steuerteil 61 wird θd-m zur Motorsteuerung verwendet.
• Im Übrigen sind die Stellungen von θd-11, θd-12 und θd-m bevorzugt Stellungen zum selben Zeitpunkt. Zum Beispiel können die drei Stellungen zum selben Zeitpunkt durch Korrigieren des Detektionszeitpunkts des Drehstellungsdetektors oder Korrigieren sämtlicher Stellungsdaten durch Interpolation oder dergleichen verglichen werden. Entsprechend wird die Bestimmungsgenauigkeit der Anomalie des Drehstellungsdetektors erhöht.
• Wie oben beschrieben wird, ist es gemäß dieser vierten Ausführungsform möglich, auf der Grundlage der geschätzten Drehstellungen zu bestimmen, welcher Drehstellungsdetektor unter den mehreren redundant vorgesehenen Drehstellungsdetektoren anomal ist. Entsprechend wird selbst dann, wenn einer der mehreren Drehstellungsdetektoren anomal ist, ein normaler Drehstellungsdetektor gewählt und eine Motorsteuerung wird in derselben Weise wie zu einer normalen Zeit (wenn kein Fehler vorliegt) ausgeführt. Somit kann das gewünschte Motordrehmoment kontinuierlich ausgegeben werden. Ferner kann selbst dann, wenn die mehreren Drehstellungsdetektoren alle anomal sind, die Motorsteuerung unter Verwendung der geschätzten Rotorstellung ausgeführt werden, so dass die Motoransteuerung beibehalten werden kann.
• Im Übrigen ist das Drehstellungsschätzmittel in dieser vierten Ausführungsform eine Funktion eines Mikrocomputers, der das Steuersystem konfiguriert, und kann realisiert werden, ohne Hardware wie z. B. einen Drehstellungsdetektor hinzuzufügen. Deshalb kann gemäß dieser vierten Ausführungsform die Zuverlässigkeit der Motorsteuereinrichtung verbessert werden, ohne die Kosten der Motorsteuereinrichtung zu erhöhen.
• (Fünfte Ausführungsform)
• 19 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Steuerteils 61 des Systems 1 in einer Motorsteuereinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Im Übrigen weist der Steuerteil des Systems 2 auch dieselbe Konfiguration auf. Zusätzlich ist die Konfiguration außer dem Steuerteil dieselbe wie die der vierten Ausführungsform (17). Aus diesem Grund werden die Veranschaulichung und die Beschreibung des Steuerteils 62 des Systems 2 unterlassen. Im Folgenden werden hauptsächlich Differenzen von der vierten Ausführungsform (17) beschrieben.
• Wie in 19 veranschaulicht ist, enthält in dieser fünften Ausführungsform der Steuerteil 61 eine Stellungsschätzeinrichtung 622 für mittlere/hohe Drehzahlen und einen Schalter 623 zur Umstellung der geschätzten Phase zusätzlich zur Konfiguration des Steuerteils 61 der ersten Ausführungsform (5).
• Die Stellungsschätzeinrichtung 622 für mittlere/hohe Drehzahlen berechnet und schätzt dir Rotorstellung θdc2 aus den Konstanten (Induktivität und Wicklungswiderstand) des Permanentmagnetsynchronmotors 4 auf der Grundlage der dq-Achsenspannungsanweisungen Vd* und Vq* und der dq-Achsenstromanweisung Id und Iq. Dies ist ein bekanntes Rotorstellungsschätzmittel auf der Grundlage der induzierten Spannung und die Beschreibung eines bestimmten Berechnungsverfahrens wird unterlassen. Im Übrigen sind verschiedene Mittel als das Rotorstellungsschätzmittel auf der Grundlage der induzierten Spannung bekannt und die genaue Beschreibung wird unterlassen, jedoch können sämtliche Mittel verwendet werden.
• Der Schalter 623 zur Umstellung der geschätzten Phase wählt θdc, die von der Stellungsschätzeinrichtung 622 für mittlere/hohe Drehzahlen ausgegeben wird, und θd-m, die auf der Grundlage des Neutralpunkpotentials durch den Drehstellungsschätzteil 21 gemäß der Motordrehzahl (Drehzahl) geschätzt wird, und gibt θdc2 und θd-m als die Rotorstellung θdc3, die zur Steuerung verwendet wird, aus. Das heißt, der Rotorstellungsschätzalgorithmus wird gemäß der Motordrehzahl geändert. Zum Beispiel wählt der Schalter 623 zur Umstellung der geschätzten Phase dann, wenn eine Drehzahl gleich oder größer als ein vorgegebener Wert als mittelhohe Drehzahl gesetzt wird, und eine Drehzahl, die kleiner als der vorgegebene Wert ist, als niedrige Drehzahl gesetzt wird, θdc2 als die mittelhohe Drehzahl und θd-m als die niedrige Drehzahl. Im Übrigen wird in dieser vierten Ausführungsform die Motordrehzahl ω1 auf der Grundlage von θdc3 durch die Drehzahlberechnungseinheit 620 berechnet.
• Im Übrigen kann statt zwischen θdc2 und θd-m umzuschalten, eine Gewichtung auf θd-m und θdc2 derart angewendet werden, dass im niedrigen Drehzahlbereich θd-m dominant ist und im mittleren und hohen Drehzahlbereich θdc2 dominant ist, wodurch die Rotorstellung θdc3 berechnet wird. In diesem Fall werden die Steuerung auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials und die Steuerung auf der Grundlage der induzierten Spannung allmählich umgeschaltet und somit wird die Stabilität der Steuerung zur Zeit des Umschaltens zwischen dem niedrigen Drehzahlbereich und dem hohen Drehzahlbereich verbessert. Ferner kann die Drehzahl des Umschaltens zwischen θd-m und θdc2 mit einer Hysterese versehen werden. Entsprechend kann ein Nachstellen zur Zeit des Umschaltens verhindert werden.
• In dieser fünften Ausführungsform werden θdc2 und θd-m gemäß der Motordrehzahl, die durch die Drehzahlberechnungseinheit 620 berechnet wird, umgeschaltet. Allerdings ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. θdc2 und θdm können gemäß der Motordrehzahl, die durch einen Drehstellungssensor (Magnetpolstellungssensor, Lenkwinkelsensor und dergleichen) detektiert wird, umgeschaltet werden.
• Wie oben beschrieben wird, wird gemäß dieser fünften Ausführungsform die Genauigkeit der Drehstellung, die zur Motorsteuerung verwendet wird, in einem weiten Drehzahlbereich vom niedrigen Drehzahlbereich zum mittleren und hohen Drehzahlbereich verbessert und somit werden die Genauigkeit, die Stabilität und die Zuverlässigkeit der Drehzahlsteuerung des Synchronmotors verbessert.
• Im Übrigen sind die Stellungsschätzeinrichtung 622 für mittlere/hohe Drehzahlen und der Schalter 623 zur Umstellung der geschätzten Phase in 19 nicht auf die vierte Ausführungsform beschränkt und können für die erste bis dritte Ausführungsform angewendet werden.
• (Sechste Ausführungsform)
• 20 veranschaulicht eine Konfiguration einer elektrischen Servolenkung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung.
• Wie in 20 veranschaulicht ist, wird in der elektrischen Servolenkung 8 das Drehmoment des Lenkrads 81 durch den Drehmomentsensor 82 detektiert und die Wechselrichter 31 (System 1) und 32 (System 2) in der Motorsteuereinrichtung 3 treiben und steuern den Permanentmagnetsynchronmotor (Dreiphasenwicklung 41 (System 1), Dreiphasenwicklung 42 (System 2)) gemäß dem detektierten Drehmoment. Als ein Ergebnis wird das Motordrehmoment, das durch den Permanentmagnetsynchronmotor erzeugt wird, mittels des Lenkunterstützungsmechanismus 83 an den Lenkmechanismus 84 übertragen. Entsprechend wird, wenn das Lenkrad 81 durch den Fahrer betätigt wird, der Reifen 85 durch den Lenkmechanismus 84 gelenkt, währen die elektrische Servolenkung 8 die Lenkkraft gemäß der Betätigung, die am Lenkrad 81 eingegeben wird, unterstützt.
• Als die Motorsteuereinrichtung 3 gemäß der sechsten Ausführungsform wird die Motorsteuereinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform (19) verwendet (für die Gesamtkonfiguration siehe die vierte Ausführungsform (17)). Entsprechend wird ein Permanentmagnetsynchronmotor durch die zwei Wechselrichter 31 und 32 angesteuert. Die Wechselrichter 31 und 32 werden auf der Grundlage der Rotorstellung, die durch mehrere redundant vorgesehene Drehstellungsdetektoren erfasst wird, und der Rotorstellung, die auf der Grundlage des Neutralpunkpotentials geschätzt wird, gesteuert.
• Im Übrigen werden in der fünften Ausführungsform θdc2, die aus der Stellungsschätzeinrichtung 622 für mittlere/hohe Drehzahlen ausgegeben wird, und θd-m, die auf der Grundlage des Neutralpunkpotentials durch den Drehstellungsschätzteil 11 geschätzt wird, gemäß der Drehzahl des Motors umgeschaltet. In der sechsten Ausführungsform wird die Motordrehzahl unter Verwendung eines Lenkwinkelsensors (der nicht dargestellt ist), der die Winkelstellung des Lenkrads 81 misst und den Lenkwinkel des Fahrzeugs detektiert, gemessen. Zum Beispiel wird die Drehzahl aus der zeitlichen Änderung des Lenkwinkels berechnet.
• Gemäß der sechsten Ausführungsform ist es wie in der vierten Ausführungsform möglich, auf der Grundlage der geschätzten Drehstellung zu bestimmen, welcher Drehstellungsdetektor unter den mehreren Drehstellungsdetektoren fehlerhaft ist. Somit wird selbst dann, wenn einer der mehreren Drehstellungsdetektoren fehlerhaft ist, ein normaler Drehstellungsdetektor gewählt und eine Motorsteuerung wird in derselben Weise wie zu einer normalen Zeit (wenn kein Fehler vorliegt) ausgeführt, um ein Ausgeben des gewünschten Motordrehmoments fortzusetzen. Aus diesem Grund kann die elektrische Servolenkung den Unterstützungsbetrieb normal fortsetzen.
• Selbst wenn die mehreren Drehstellungsdetektoren gemeinsam ausfallen, kann die Motorsteuerung unter Verwendung der geschätzten Drehstellung fortgesetzt werden und somit kann die elektrische Servolenkung den Unterstützungsbetrieb fortsetzen. Zum Beispiel kann selbst dann, wenn ein Fahrzeugreifen auf einer Stufe fährt, die elektrische Servolenkung die Lenkkraft kontinuierlich unterstützen.
• Wenn die mehreren Drehstellungsdetektoren gemeinsam ausfallen, kann eine Motorsteuerung unter Verwendung der geschätzten Drehstellung fortgesetzt werden. Entsprechend kann, während der Fahrer über den Fehler informiert wird, die Ausgabe des Permanentmagnetmotors allmählich verringert werden und es kann verhindert werden, plötzlich in einen Unterstützungsstop zu fallen. Entsprechend kann der Fahrer dann, wenn die mehreren Drehstellungsdetektoren, die in der elektrischen Servolenkung vorgesehen sind, gemeinsam ausfallen oder eine Anomalie aufweisen, das Fahrzeug sicher stoppen.
• Das Drehstellungsschätzmittel kann ohne Hinzufügen von Hardware realisiert werden. Aus diesem Grund kann gemäß dieser sechsten Ausführungsform die Zuverlässigkeit der elektrischen Servolenkung verbessert werden, ohne die Kosten zu erhöhen.
• Im Übrigen kann als die Motorsteuereinrichtung 3 in dieser sechsten Ausführungsform die erste bis vierte Ausführungsform sowie die fünfte Ausführungsform verwendet werden.
• Im Übrigen ist diese Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Änderungen sind enthalten. Zum Beispiel wurden die oben beschriebenen Ausführungsformen zum einfachen Verstehen der Erfindung genau beschrieben und sind nicht notwendigerweise auf diejenigen beschränkt, die alle beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Ferner ist es möglich, weitere Konfigurationen als einen Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform hinzuzufügen, zu löschen und zu ersetzen.
• Zum Beispiel ist die Anzahl von Wechselrichtern, die einen Permanentmagnetsynchronmotor ansteuern, nicht auf zwei beschränkt und eine beliebige Anzahl von Wechselrichtern kann verwendet werden. Zusätzlich ist der Dreiphasensynchronmotor nicht auf einen Permanentmotorsynchronmotor beschränkt, sondern kann ein Feldwicklungssynchronmotor sein. Zusätzlich kann der detektierte Wert der Ausgangsspannung des Wechselrichters oder eine Motoranschlussspannung als Information verwendet werden, die den Ansteuerzustand des Wechselrichters des weiteren Systems, das zur Schätzung der Rotorstellung des Trägersystems verwendet wird, angibt.

3

Motorsteuereinrichtung

4

Permanentmagnetsynchronmotor

5

Gleichstromversorgung

8

Elektrische Servolenkung

11, 12

Neutralpunktpotential-Detektionsteil

21, 21a

Drehstellungsschätzteil

21b

Kennfeld

21c

Kennfeldwahleinheit

22, 22a

Drehstellungsschätzteil

31, 32

Wechselrichter

41, 42

Dreiphasenwicklung

61, 61a

Steuerteil

62, 62a

Steuerteil

71, 72

Detektionsstellungs-Bestimmungseinheit

81

Lenkrad

82

Drehmomentsensor

83

Lenkunterstützungsmechanismus

84

Lenkmechanismus

85

Reifen

311

Wechselrichterhauptschaltung

312

Stromdetektor mit einem Nebenschluss

313

Ausgangsvortreiber

321

Wechselrichterhauptschaltung

322

Stromdetektor mit einem Nebenschluss

323

Ausgangsvortreiber

411, 412, 421, 422

Drehstellungsdetektor

611

q-Achsenstromanweisungs-Erzeugungseinheit

612

d-Achsenstromanweisungs-Erzeugungseinheit

613a

Subtraktionseinheit

613b

Subtraktionseinheit

614a

d-Achsenstromsteuereinheit

614b

q-Achsenstromsteuereinheit

615

inverse dq-Umsetzeinheit

616

PWM-Erzeugungseinheit

617

Stromvervielfältigungseinheit

618

dq-Umsetzeinheit

619

Abtast- und Halteeinheit

620

Drehzahlberechnungseinheit

621

Pulsverschiebungseinheit

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• JP 7245981 A [0011]
• JP 2009189176 A [0011]
• JP 2010074898 A [0011]
• WO 2012/157039 A [0011]

Claims (23)

1. Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor, die Folgendes umfasst: einen Dreiphasensynchronmotor, der eine erste Dreiphasenwicklung und eine zweite Dreiphasenwicklung enthält; einen ersten Wechselrichter, der mit der ersten Dreiphasenwicklung verbunden ist; einen zweiten Wechselrichter, der mit der zweiten Dreiphasenwicklung verbunden ist; eine erste Steuereinrichtung, die den ersten Wechselrichter auf der Grundlage einer Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; und eine zweite Steuereinrichtung, die den zweiten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert, wobei die erste Steuereinrichtung die Rotorstellung auf der Grundlage eines Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung und eines Neutralpunktpotentials der zweiten Dreiphasenwicklung schätzt.
2. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei die zweite Steuereinrichtung die Rotorstellung auf der Grundlage eines Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung und eines Neutralpunktpotentials der zweiten Dreiphasenwicklung schätzt.
3. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei die erste Steuereinrichtung das Neutralpunktpotential der ersten Dreiphasenwicklung, wenn keine Spannung an die zweite Dreiphasenwicklung angelegt ist, auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials der zweiten Dreiphasenwicklung detektiert und die Rotorstellung auf der Grundlage des detektierten Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung schätzt.
4. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei eine PWM-Trägerphase der ersten Steuereinrichtung und eine PWM-Trägerphase der zweiten Steuereinrichtung um einen vorgegebenen Betrag verschoben sind.
5. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 4, wobei der vorgegebene Betrag 90 Grad ist.
6. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei die erste Steuereinrichtung und die zweite Steuereinrichtung durch einen einzelnen Mikrocomputer konfiguriert werden und das Neutralpunktpotential der ersten Dreiphasenwicklung und das Neutralpunktpotential der zweiten Dreiphasenwicklung in den Mikrocomputer einbezogen sind.
7. Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor, die Folgendes umfasst: einen Dreiphasensynchronmotor, der eine erste Dreiphasenwicklung und eine zweite Dreiphasenwicklung enthält; einen ersten Wechselrichter, der mit der ersten Dreiphasenwicklung verbunden ist; einen zweiten Wechselrichter, der mit der zweiten Dreiphasenwicklung verbunden ist; eine erste Steuereinrichtung, die den ersten Wechselrichter auf der Grundlage einer Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; und eine zweite Steuereinrichtung, die den zweiten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert, wobei die erste Steuereinrichtung eine Information zu einem Ansteuerzustand des zweiten Wechselrichters erfasst und die Rotorstellung auf der Grundlage eines Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung und der Information schätzt.
8. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 7, wobei die Information ein Zustand eines Anlegens einer Spannung an die zweite Dreiphasenwicklung durch den zweiten Wechselrichter ist.
9. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 8, wobei die erste Steuereinrichtung das Neutralpunktpotential der ersten Dreiphasenwicklung, wenn keine Spannung an die zweite Dreiphasenwicklung angelegt ist, auf der Grundlage der Information detektiert und die Rotorstellung auf der Grundlage des detektierten Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung schätzt.
10. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 9, wobei die erste Steuereinrichtung die Rotorstellung, die geschätzt wird, wenn keine Spannung an die zweite Dreiphasenwicklung angelegt ist, bereithält und den ersten Wechselrichter auf der Grundlage der bereitgehaltenen Rotorstellung steuert, wenn eine Spannung an die zweite Dreiphasenwicklung angelegt ist.
11. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 7, wobei die Information ein Gate-Signal im zweiten Wechselrichter ist.
12. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 7, wobei die erste Steuereinrichtung die Information durch Kommunizieren mit der zweiten Steuereinrichtung erfasst.
13. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 7, wobei die Information ein Neutralpunktpotential der zweiten Dreiphasenwicklung ist.
14. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1, wobei die erste Steuereinrichtung Folgendes enthält: mehrere Kennfelder, die eine Beziehung zwischen dem Neutralpunktpotential der ersten Dreiphasenwicklung und der Rotorstellung gemäß mehreren Zuständen eines Anlegens einer Spannung der zweiten Dreiphasenwicklung repräsentieren, und eine Kennfeldwahleinheit, die ein Kennfeld der mehreren Kennfelder auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials der zweiten Dreiphasenwicklung wählt, und die erste Steuereinheit den ersten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung, die vom gewählten Kennfeld ausgegeben wird, steuert.
15. Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor, die Folgendes umfasst: einen Dreiphasensynchronmotor, der eine erste Dreiphasenwicklung und eine zweite Dreiphasenwicklung enthält; einen ersten Wechselrichter, der mit der ersten Dreiphasenwicklung verbunden ist; einen zweiten Wechselrichter, der mit der zweiten Dreiphasenwicklung verbunden ist; eine erste Steuereinrichtung, die den ersten Wechselrichter auf der Grundlage einer Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; und eine zweite Steuereinrichtung, die den zweiten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert, wobei die erste Steuereinrichtung den ersten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung, die durch mehrere redundant vorgesehene Drehstellungsdetektoren erfasst wird, steuert und die erste Steuereinrichtung eine Anomalie der mehreren Drehstellungsdetektoren auf der Grundlage einer geschätzten Rotorstellung, die aus einem Neutralpunktpotential der ersten Dreiphasenwicklung und einem Neutralpunktpotential der zweiten Dreiphasenwicklung geschätzt wird, bestimmt.
16. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 15, wobei dann, wenn bestimmt wird, dass einer der mehreren Drehstellungsdetektoren anomal ist, die erste Steuereinheit den ersten Wechselrichter auf der Grundlage der geschätzten Rotorstellung steuert.
17. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 1 oder 15, wobei die erste Steuereinrichtung die Rotorstellung auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung und des Neutralpunktpotentials der zweiten Dreiphasenwicklung schätzt, wenn eine Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
18. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 7, wobei die erste Steuereinrichtung die Rotorstellung auf der Grundlage des Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung und der Information schätzt, wenn eine Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
19. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 17 oder 18, wobei die erste Steuereinrichtung die Rotorstellung auf der Grundlage einer induzierten Spannung und eines Stroms der ersten Dreiphasenwicklung schätzt, wenn die Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors gleich oder größer als der vorgegebene Wert ist.
20. Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 19, wobei der Betrag des vorgegebenen Werts während einer Beschleunigung und einer Verzögerung verschieden ist.
21. Steuereinrichtung für einen Dreiphasensynchronmotor, die Folgendes umfasst: einen Dreiphasensynchronmotor, der eine erste Dreiphasenwicklung und eine zweite Dreiphasenwicklung enthält; einen ersten Wechselrichter, der mit der ersten Dreiphasenwicklung verbunden ist; einen zweiten Wechselrichter, der mit der zweiten Dreiphasenwicklung verbunden ist; eine erste Steuereinrichtung, die den ersten Wechselrichter auf der Grundlage einer Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; eine zweite Steuereinrichtung, die den zweiten Wechselrichter auf der Grundlage der Rotorstellung des Dreiphasensynchronmotors steuert; einen ersten Mikrocomputer, der die erste Steuereinrichtung konfiguriert; und einen zweiten Mikrocomputer, der die zweite Steuereinrichtung konfiguriert, wobei ein Neutralpunkt der ersten Dreiphasenwicklung und ein Neutralpunkt der zweiten Dreiphasenwicklung mit dem ersten Mikrocomputer und dem zweiten Mikrocomputer elektrisch verbunden sind.
22. Elektrische Servolenkung, die Folgendes umfasst: ein Lenkrad; einen Lenkmechanismus, der einen Reifen gemäß einer Betätigung des Lenkrads lenkt; eine Motorsteuereinrichtung, die ein Motordrehmoment gemäß einem Drehmoment des Lenkrads erzeugt; und einen Lenkunterstützungsmechanismus, der das Motordrehmoment an den Lenkmechanismus überträgt, wobei die Motorsteuereinrichtung die Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach einem der Ansprüche 1, 7, 15 und 21 ist.
23. Elektrische Servolenkung, die Folgendes umfasst: ein Lenkrad; einen Lenkmechanismus, der einen Reifen gemäß einer Betätigung des Lenkrads lenkt; eine Motorsteuereinrichtung, die ein Motordrehmoment gemäß einem Drehmoment des Lenkrads erzeugt; und einen Lenkunterstützungsmechanismus, der das Motordrehmoment überträgt, wobei die Motorsteuereinrichtung die Steuereinrichtung für den Dreiphasensynchronmotor nach Anspruch 15 ist, die erste Steuereinrichtung die geschätzte Rotorstellung auf der Grundlage eines Neutralpunktpotentials der ersten Dreiphasenwicklung und eines Neutralpunktpotentials der zweiten Dreiphasenwicklung schätzt, wenn eine Drehzahl des Dreiphasensynchronmotors kleiner als ein vorgegebener Wert ist, und die Drehzahl unter Verwendung eines Lenkwinkelsensors gemessen wird.

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