JP2017524332A - 電気モータの動作を制御するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気モータ（１）の動作を制御するための方法に関しており、この場合、変調において、電気モータ（１）の電気的位相に印加される電圧が、電気モータ（１）のロータ位置に依存して、および、電気モータ（１）の負荷を特徴付ける少なくとも１つの第１の特性量の目標値と実際値との比較若しくは電気モータの実際値回転数（ｎｉｓｔ）に依存して生成され、制御されて出力される。本発明によれば、電気モータ（１）が弱め界磁範囲に達した場合に、ロータ位置を特徴付けるロータ位置角度（φ）が、所定のパイロット制御角度（φΡΑ）および制御されたさらなるパイロット制御角度成分（φＰＡ＿ｒｅｇ）で、合成角度（φΣ）になるように補完され、この場合前記合成角度（φΣ）は、弱め界磁範囲に達した際に、変調におけるロータ位置の特徴付けのために使用される。本発明はさらに、電気モータ（１）の動作を制御する装置に関する。

Description

本発明は、特に車両用変速機のための環境または用途における電気モータの動作を制御するための方法であって、この場合、変調において、電気モータの電気的位相に印加される電圧が、電気モータのロータ位置に依存して、および、電気モータの負荷を特徴付ける少なくとも１つの第１の特性量の目標値と実際値との比較に依存して、または、電気モータの実際の回転数に依存して、生成され制御されて出力される方法に関している。

さらに本発明は、電気モータの動作を制御する装置であって、電気モータの電気的位相について制御された電圧の出力のための供給ユニットを含み、この場合、供給ユニットは、電気モータのロータ位置を検出する少なくとも１つの検出ユニットと、電気モータの負荷を特徴付ける第１の特性量の目標値と実際値との比較を実施する少なくとも１つの制御器とに接続されている、装置に関している。

電気機械方式または油圧方式で操作される車両用変速機は、ポンプ駆動若しくは直接駆動のための１つ以上の電気モータを含んでおり、この場合少なくとも１つの電気モータを用いて、車両用変速機のセレクタ装置若しくはギヤシフト装置並びにクラッチ装置および制動装置が駆動制御される。

従来技術からは、車両用変速機のためのそのような電気モータを制御するための様々な方法が公知である。電気モータの個々のモータ巻線への電流供給は、特にコスト的理由から、いわゆるブロック転流およびいわゆるＢ６ブリッジ回路を用いて制御されている。ここでは転流ステップ内で、ブリッジ回路のハーフブリッジのいわゆる高圧側スイッチと、ハーフブリッジのいわゆる低圧側スイッチとが切り換えられる。この転流ステップは、電気モータのロータ位置に依存して制御され、この場合ロータ位置の特定のために、例えば電気モータ内に複数のホールセンサが設けられている。これらのホールセンサは、ハイ／ロー論理レベルを介して６０°の電気的角度分解能が実現されるように配置されている。

この角度分解能を高めるために、複数の高分解能角度センサを使用することが公知である。それにより、電気モータの電気的位相に出力する電圧の、それぞれのロータ位置への良好な適合化が可能である。その際に実現されるいわゆる正弦波転流は、円滑なモータ動作と同時に電気モータの高い利用効率も可能にする。ここでの電圧は、ロータ角度に関する情報に依存して、空間ベクトル変調を用いて、それが正弦波状となるように生成される。

正弦波転流のもとで、電気モータの効率をさらに高めるために、モータ巻線の最大電流を、９０°の固定のオフセットが生じるようにロータの磁石位置と同期させることが公知である。この目的のために、電気モータの位相電流が、出力される位相電圧の制御のために、ロータ位置に関する情報と併せて使用されるいわゆるベクトル制御（磁界方向制御）が用いられる。

さらに、電気機械のいわゆるアーマチュア操作範囲内で、回転数制御器または電流制御器が、変調度、すなわち出力すべき電圧ベクトルの振幅を制御することが公知である。Ｂ６ブリッジ回路を介したモータの本来の転流は、ロータ位置角度の評価の後で行われる。変調のための転流角は、ロータ位置に依存して形成され、それによって対応する電気モータの電気的位相が通電される。電気モータをさらに高回転数に対して、いわゆる弱め界磁においても動作可能にするためには、出力されるモータ電圧の変更が必要である。このことは、ベクトル制御においては弱め界磁電流成分の付加的制御によって実現される。

本発明が基礎とする課題は、特に車両用変速機のための電気モータの動作を制御するための従来技術に対して改善された方法および改善された装置を提供することにある。

前記課題は本発明により、方法に関しては請求項１に記載された特徴によって解決され、装置に関しては請求項１２に記載された特徴によって解決される。

本発明の有利な構成は従属請求項の態様である。

特に車両用変速機のための環境または用途における電気モータの動作を制御するための方法においては、変調において、電気モータの電気的位相に印加される電圧が、電気モータのロータ位置に依存して、および、電気モータの負荷を特徴付ける少なくとも１つの第１の特性量の目標値と実際値との比較、かつ、電気モータの実際値回転数に依存して生成され、制御されて出力される。

本発明によれば、電気モータが特に弱め界磁範囲に達したときに、所定のパイロット制御角度および制御された更なるパイロット制御角度成分が、ロータ位置角度に加算されて合成角度を形成し、このロータ位置角度がロータ位置を特徴付ける。この場合、この合成角度は、弱め界磁範囲に達した際に、変調におけるロータ位置の特徴付けのために使用される。

それにより、特に電気モータの弱め界磁範囲において、同じ動作点を、必要に応じて最適化された効率で、特に低圧の供給電圧のもとでも制御することが可能となる、特に車両用変速機の環境に配置された電気モータの駆動制御方法が実現される。この目的のために、公知のモータ駆動制御方法に対して、唯１つの付加的な下位の制御器を必要とするだけである。この制御器は、特にモータ最大電圧の調整限界に達した後において、出力される電圧ベクトルを、位置関係においてロータ磁界に対し最適な方向付けを提供している。それにより、従来技術から公知のベクトル制御と比較して、簡単で安価な方法が得られ、ここでは、設置スペースとコストの点で高価な位相−電流−測定部品は不要となる。すなわちこれは、ベクトル制御に比べ、常に、最大限可能な効率を伴う電気モータの動作が、制御能力を考慮しながら、高価な位相電流フィードバック測定なしでも実現できることを意味する。

さらに、本発明による方法を用いれば、電気モータの特に広い回転数−トルク範囲をカバーでき、とりわけ電気モータの最大化された効率が、部分負荷運転時において、すなわち、弱め界磁範囲において得られる。この場合この方法は、電気モータの電気的位相に対する制御された電圧出力のための供給ユニットの供給電圧に対する依存を無くし、さらにこの方法は、電気モータの構成部品の許容誤差およびその寿命期間中のその経年変化に対して高められたロバスト性を可能にする。

本発明による方法を用いて最適化され、必要に応じて適正化された電気モータの早期転流は、電気モータを、弱め界磁においても継続的に高い効率で動作させることを可能にする。その際には、使用可能な供給電圧のもとで、所要の動作点を達成するために必要とされる量の付加的なパイロット角度が制御される。このことは、例えば供給電圧変動に対する非効率的なバイアスを必要とすることなく、電流値アンペア当たりの最大のトルクを伴う駆動制御を可能にしている。

この本発明による方法は、必要に応じた動作点に適正化される制御を伴う高速特性マップ誘導に結び付けている。

この方法の可能な構成では、弱め界磁範囲への到達は、モータ電圧および／またはモータ電流の所定の最大振幅によって特徴付けられる変調度の上限に達した場合に検出される。これにより、弱め界磁範囲が特に簡単に高い信頼性のもとで検出可能である。

弱め界磁範囲における電気モータの動作をさらに改善するために、この方法のさらに可能な構成では、弱め界磁範囲に達した場合に、変調度がその上限で固定され、いわば「フリーズ」され、電圧の変調が好ましくはパイロット制御角度の制御のみで実施される。

この方法の可能な改善構成では、パイロット制御角度は、実際値回転数と、電気モータの負荷を特徴付ける少なくとも１つの第２の特性量とに依存して、パイロット制御角度特性マップから特定されることが行われる。このように特性マップで制御されるこの方法は、パイロット制御角度特性マップを用いた電気モータの動作の制御に基づいて、データ処理に対する費用が僅かとなり、その結果、ソフトウェアに対する費用も少なくて済む。そのため、この方法の実現のためには低い計算機能力しか必要とされず、その結果、リソースの投入も少なくて済む。

この方法の一構成では、パイロット制御角度は予め設定され、特に専ら電気モータのアーマチュア操作範囲のために予め設定され、この場合これによって、高速制御の利点が、残留偏差を消去する制御器の特性と結び付けられる。

パイロット制御角度の制限値の限定を実現するために、この方法のさらに可能な改善では、パイロット制御角度の最大値が設定される。

電気モータの回転数の最適化された制御を常に実現するために、パイロット制御角度は、とりわけ制御余裕度が電圧のための変調において操作量として生成されるように設定される。

この方法の可能な一構成では、電気モータの負荷を特徴付ける第１の特性量として、回転数、トルクおよび／またはモータ電流が使用される。これらの特性量は、電気モータの負荷を特に正確に表している。

この方法の一改善策によれば、電気モータの負荷を特徴付ける第２の特性量として、現在要求されているモータ電圧、現在の直流電流、直流電流とデューティ比とから特定される位相電流、測定された位相電流および／またはトルクが使用される。これらの特性量は、電気モータの負荷を特に正確に表している。特にパイロット制御角度特性マップのための入力量としてモータ電圧を使用する場合、変動する供給電圧の欠点は、克服される。なぜならこの変動は、所要モータ電圧の変調度若しくはデューティ比（これはデューティサイクルとも称される）への可能な換算のもとで、使用可能な中間回路電圧を介して補償されるからである。

この方法の可能な一改善策では、パイロット制御角度特性マップは、電気モータの回転数およびトルク動作点に対して、電気モータの少なくとも効率が最大となるパイロット制御角度を特定することによって生成される。そのため、パイロット制御角度特性マップを使用した場合、最大効率の電気モータの最適な動作点が、常に設定可能である。

この方法の可能なさらなる構成では、電圧は、空間ベクトル変調において、合成角度に依存して特定される。空間ベクトル変調を用いることにより、出力される電圧ベクトルの非常に高い角度分解能が、すなわち、出力される電圧のブロック状電圧から正弦波状への離散化が実現可能となり、これにより高い利用効率のもとで、非常に滑らかなモータ回転を実現することができる。

電気モータの動作を制御する装置は、電気モータの電気的位相への電圧の制御された出力のための供給ユニットを含み、この場合、この供給ユニットは、電気モータのロータ位置を検出する少なくとも１つの検出ユニットと、電気モータの負荷を特徴付ける第１の特性量の目標値と実際値との比較を実施する少なくとも１つの制御器とに接続されている。

本発明によれば、パイロット制御角度特性マップが記憶されているメモリと、制御ユニットとが設けられており、この制御ユニットは、パイロット制御角度特性マップからパイロット制御角度を特定し、ロータ位置を特徴付けるロータ位置角度に、このパイロット制御角度および制御された更なるパイロット制御角度成分を加算して合成角度を形成し、電気モータが弱め界磁範囲に達した場合に、この合成角度に依存して電気モータの位相電圧を特定し、さらに、供給ユニットを用いて、電気モータの電気的位相に対し制御された電圧を出力制御するためのものである。

本発明による装置は、弱め界磁範囲に達した場合に、電気モータの動作が、特に低い計算能力しか要求されない特に簡単で安価な構造により、パイロット制御角度を使用して制御されることに基づいて、優れている。またこの装置は従来技術から公知のベクトル制御に対して、位相電流測定用の設置スペースとコストの点で高価な構成要素なしで簡単かつ安価に構成されている。

可能な一構成では、制御器は、回転数制御器、トルク制御器または電流制御器であり、これらは、簡単で安価にかつ高い信頼性のもとで構成されている。

この装置のさらに可能な実施形態では、供給ユニットは、ブリッジ回路、例えば、電気モータのブロック転流を非常に簡単かつ高い信頼性のもとで実現可能であるＢ６ブリッジ回路を含む。

以下では、本発明の実施形態を、図面に基づき詳細に説明する。

本発明による弱め界磁制御を用いて制御される電気モータの正弦波駆動制御のための制御回路の第１実施形態のブロック回路図の概略図 弱め界磁制御を用いて電気モータの動作を制御するための本発明による方法の第１実施形態のフローチャートの概略図 本発明による弱め界磁制御を用いて制御される電気モータの正弦波駆動制御のための制御回路の第２実施形態のブロック回路図の概略図 図３による制御回路の第２実施形態の詳細なブロック回路図の概略図 弱め界磁制御を用いて電気モータの動作を制御するための本発明による方法の第２実施形態のフローチャートの概略図

相互に対応する部分には、全ての図面において同じ参照番号が付されている。

図１は、電気モータ１の弱め界磁制御を用いて制御される電気モータ１の制御された矩形波駆動または正弦波駆動のための制御ループの第１実施形態のブロック図を示す。

ここでは、ブロックまたは正弦波転流の枠内で、電気モータ１の個々のモータ巻線への電流供給が、制御ユニット２を用いて、Ｂ６ブリッジ３の制御により制御される。ここでは、詳細には図示されていない方法で、パルス幅変調のための転流ステップ内において、Ｂ６ブリッジ３のハーフブリッジの高圧側スイッチと、ハーフブリッジの低圧側スイッチとが切り換えられる。この転流ステップは、この場合電気モータ１のロータ位置に依存して制御される。

検出ユニット４では、さらに、電気モータ１の実際値回転数ｎ_ｉｓｔが特定され、フィードバックされる。ここでは回転数制御器として構成された制御器５を用いて、電気モータ１の目標値回転数ｎ_ｓｏｌｌに依存して、変調度ＭＧとして出力電圧Ｕ_ｏｕｔが設定され、この出力電圧に依存して制御ユニット２は、Ｂ６ブリッジ３を制御する。

付加的に、実際の回転数ｎ_ｉｓｔと、電気モータ１の負荷を表す特性量Ｇとに依存して、パイロット制御角度特性マップＫＦとロータ位置角度φとから、合成角度φ_Σが生成され、合成角度φΣは、空間ベクトル変調ＲＺＭのために制御ユニット２に供給される。制御ユニットは、電圧ベクトルの振幅と、最適化された転流角度とから、Ｂ６ブリッジ３のための駆動制御信号を生成する。

すなわち、位相電流フィードバック測定なしの簡単なモータ制御において、電気モータ１に出力される電圧は、ロータ位置の情報と、回転数制御器として構成された制御器５からの所定の変調度ＭＧの情報とを用いて変調される。この種の駆動制御において、電気モータ１のアーマチュア操作範囲が弱め界磁方向に駆動されると、すなわち、一方で出力電圧Ｕ_ｏｕｔおよび／またはモータ電流の所定の最大振幅が制御余裕度の有無にかかわらず上限に達し、もう一方で電気モータ１が弱め界磁範囲に達すると、下位のパイロット制御角度制御器６を用いて付加的なパイロット制御角度φ_ＰＡが、転流用のパイロット制御角度特性マップＫＦから生成される。その際、パイロット制御角度φ_ＰＡの最適化によって変調度ＭＧにおける制御余裕度を達成することは、電気モータ１の弱め界磁を利用する手段の他に、主要な構成要素である。ここではパイロット制御角度φ_ＰＡの最大許容値が、好ましくは設定調整可能な限界値を用いて限定的に設定される。

パイロット制御角度特性マップＫＦは、特にシステム全体のデータ供給手順において、少なくとも電気モータ１の効率が最大となる、特に電気モータ１およびその駆動制御電子系の総合効率が最大となる、電気モータ１の回転数動作点およびトルク動作点において、パイロット制御角度φ_ＰＡを特定することによって、決定される。このパイロット制御角度特性マップＫＦは、パイロット制御角度制御器６の特に図示されていないメモリに記憶される。

図示の実施形態では、パイロット制御角度制御器６の出力側から出力されるパイロット制御角度φ_ΡΑが、電気モータ１の特定されたロータ位置角度φに、補完され、特に加算されて、合成角度φ_Σを形成する。すなわちこの合成角度φ_Σが、電気モータ１のための電圧変調に使用する目的で転送される前に、補完、特に加算される。

図示の態様から離れて、本発明による方法、本発明による装置およびその構成は、詳細には図示されていないような方式で、下位の電流制御器を備えた制御構造においても、あるいはそれ以外の例えばダイレクトなトルク制御のための制御構造においても、適用可能であり、図示されている回転数制御を伴う構造に限定されるものではない。

図２には、弱め界磁制御を用いた、電気モータ１の動作を制御するための本発明による方法の可能な第１実施形態のフローチャートが示されている。

ここでは、第１の方法ステップＳ１において、目標値回転数ｎ_ｓｏｌｌが、あるいは図示されていない方式で目標値電流または目標値トルクが、回転数制御器、電流制御器またはトルク制御器として相応に構成された制御器５に供給される。この制御器は、第２の方法ステップＳ２において、検出ユニット４を用いて検出された実際の回転数ｎ_ｉｓｔ、実際の電流値若しくは実際のトルク値に依存して出力電圧Ｕ_ｏｕｔを生成する。

第３の方法ステップＳ３では、電気モータ１のアーマチュア操作範囲のために、変調度ＭＧが、値「０」と、弱め界磁範囲への遷移を特徴付ける所定の最大値との間にあるか否かが特定される。

この結果が肯定である（符号Ｊで示す）場合には、第４の方法ステップＳ４において、それらの電圧値が、空間ベクトル変調ＲＺＭにおいて、ロータ位置角度φに依存して電圧ベクトルとして特定され、第５の方法ステップＳ５において、それらの電圧値は、制御されて電気モータ１の電気的位相に出力される。

変調度ＭＧが、弱め界磁範囲への遷移を特徴付ける最大値を上回っている（符号Ｎで示す）場合には、ロータ位置角度φが、第６の方法ステップＳ６においてパイロット制御角度制御器６を用いて付加的に特定されたパイロット制御角度φ_ＰＡに、合成角度φ_Σになるように加算される。この合成角度φ_Σに依存して、それらの電圧値は、空間ベクトル変調ＲＺＭにおける電圧ベクトルとして特定され、制御されて電気モータ１の電気的位相に出力される。

図３は、本発明による弱め界磁制御を用いて制御された電気モータ１の正弦波駆動制御のための制御回路の第２実施形態のブロック回路図を示す。

ここでは、制御回路は、次のように構成されている。すなわち、回転数制御器５．１と電流制御器５．２で構成された制御器５の制御器出力量のもとで、状況に応じて、変調度ＭＧと、加算された転流角度との間で、すなわちロータ位置角度φおよびパイロット制御角度φ_ＰＡから形成された合成角度φ_Σとの間で、切り換えが可能になるように構成されている。同時に、制御器パラメータは、それぞれの状態に適合化される。

ここでは、変調度ＭＧの上限に達した場合に、この変調度ＭＧは、その上限に固定され、いわば「フリーズ」され、電圧の変調は、パイロット制御角度φ_ＰＡの制御だけを用いて実施される。それにより、回転数制御器５．１と電流制御器５．２のさらなる制御差（これは制御器操作量の増加を引き起こしかねない）は、もはや変調度ＭＧに加算されるのではなく、パイロット制御角度φ_ΡΑとして、本来のロータ位置角度φに加算される。

この目的のために、回転数制御器５．１の制御器出力量として、交流電流Ｉ_ＡＣが、信号調整装置７を介して電流制御器５．２の制御器出力量として供給される変調度ＭＧと一緒に、乗算器９に供給され、この乗算器は電流制御器５．２のための制御器入力量として、目標値直流電流Ｉ_ＤＣを生成し、この目標値直流電流Ｉ_ＤＣと実際値直流電流Ｉ_{ＤＣ＿ｉｓｔ}とに依存して、電流制御器５．２の出力側は、駆動制御アルゴリズムにおいてスイッチ８にて接続される。

さらに、特定された実際の回転数ｎ_ｉｓｔと、電気モータ１の負荷を特徴付けかつ分周器１０を用いて生成された実際の交流電流値Ｉ_{ＡＣ＿ｉｓｔ}とに基づいて、パイロット制御角度φ_ＰＡが特定され、このパイロット制御角度は、ロータ位置角度φに加算されて、合成角度φ_Σになる。

すなわち、電流制御器５．２の制御器出力は、状況に応じて、変調度ＭＧとパイロット制御角度φ_ΡΑとの間で切り換えられる。パイロット制御角度φ_ΡΑとしての利用のための出発点として、パイロット制御角度特性マップＫＦからのパイロット制御角度φ_ΡΑが用いられる。このパイロット制御角度特性マップは、アーマチュア操作範囲のためにのみ、最小の動作点最適化されたパイロット制御角度φ_{ＰＡ＿ｍｉｎ}を供給する。このことは、残留偏差を消去するための制御器５の特性が高速化できるという利点と結びつく。

このことは、図４において、図３による制御回路の第２実施形態の詳細なブロック回路図に示されている。

ここでは、検出ユニット５を用いて電気モータ１のロータの位置を検出する回転角度センサの正弦値ｓｉｎと余弦値ｃｏｓとから、フィルタリングと角度および回転数計算において、パイロット制御角度特性マップＫＦのための実際値回転数ｎ_{ｉｓｔ＿ＰＡ}および回転数制御器５．１のための実際値回転数ｎ_{ｉｓｔ＿ｎＲｅｇ}並びに実際値ロータ位置角度φ_ｉｓｔおよび遅延時間ロータ位置角度φ_{ＬａｇＴｉｍｅ}が特定される。

さらに、電流値Ｉ_ＡＤＣおよび変調度ＭＧからのアナログ／デジタル変換器の値のトリガ操作Ｔにおいて、実際の直流電流値Ｉ_{ＤＣ＿ＩＲｅｇ}が、電流制御器５．２に対するフィードバックのために特定され、そして、実際の交流電流値Ｉ_{ｍｏｔＡＣ＿ＰＡ}が、パイロット制御角度特性マップＫＦに対するフィードバックのために特定される。この場合、それらの電圧の設定を、パイロット制御角度φ_ＰＡに基づいてのみ行うか、または合成角度φ_Σに基づいて行うかを、スイッチ８を用いて、変調度ＭＧの最大値ＭＧｍａｘの上回りに依存して、切り換えられる。

図５は、弱め界磁制御を用いた、電気モータ１の動作を制御するための本発明による方法の可能な第２実施形態のフローチャートを示している。

ここでは、図２に示された例示的な実施形態とは対照的に、変調度ＭＧの所定の最大値ＭＧ_ｍａｘを下回っている場合に、第７の方法ステップＳ７において、電気モータ１の負荷が、当該負荷を特徴付ける第２の特性量に基づいて特定され、そして、第８の方法ステップＳ８において、パイロット制御角度φ_ＰＡがパイロット制御角度特性マップＫＦから特定され、第４の方法ステップＳ４における空間ベクトル変調ＲＺＭに供給される。第２の特性量として、現在要求されているモータ電圧、現在の直流電流、直流電流とデューティ比とから特定される相電流、測定された相電流、および／または、トルクが使用される。

変調度ＭＧの所定の最大値を上回った場合には、第６の方法ステップＳ６において、付加的なパイロット制御角度成分φ_{ＰＡ＿ｒｅｇ}が制御器操作量から形成され、パイロット制御角度φ_ＰＡおよびロータ位置角度φに加算されて、合成角度φ_Σになる。この合成角度は、第４の方法ステップＳ４における空間ベクトル変調ＲＺＭに供給される。

１ 電気モータ
２ 制御ユニット
３ Ｂ６ブリッジ
４ 検出ユニット
５ 制御器
５．１ 回転数制御器
５．２ 電流制御器
６ パイロット制御角度制御器
７ 信号調整装置
８ スイッチ
９ 乗算器
１０ 分周器
ｃｏｓ 余弦値
Ｉ_ＡＣ 交流電流値
Ｉ_{ＡＣ＿ｉｓｔ} 実際の交流電流値
Ｉ_ＡＤＣ 電流値
Ｉ_ＤＣ 目標直流電流値
Ｉ_{ＤＣ＿ｉｓｔ} 実際の直流電流値
Ｉ_{ＤＣ−ＩＲｅｇ} 実際の直流電流値
Ｉ_{ｍｏｔＡＣ＿ＰＡ} 実際の交流電流値
Ｊ イエス
ＫＦ パイロット制御角度特性マップ
ＭＧ 変調度
ＭＧ_ｍａｘ 最大値
Ｎ ノー
ｎ_ｉｓｔ 実際の回転数（速度）
ｎ_{ｉｓｔ＿ｎＲｅｇ} 実際の回転数（速度）
ｎ_{ｉｓｔ＿ＰＡ} 実際の回転数（速度）
ｎ_ｓｏｌｌ 目標回転数（速度）
ＲＺＭ 空間ベクトル変調
Ｓ１〜Ｓ８ 方法ステップ
ｓｉｎ 正弦値
Ｔ トリガ操作
Ｕ_ｏｕｔ 出力電圧
φ ロータ位置角度
φ_ｉｓｔ 実際のロータ位置角度
φ_{ＬａｇＴｉｍｅ} 遅延時間ロータ位置角度
φ_ＰＡ パイロット制御角度
φ_{ＰＡ＿ｍｉｎ} パイロット制御角度
φ_{ΡΑ＿ｒｅｇ} パイロット制御角度成分
φ_Σ 合成角度

Claims (15)

1. 電気モータ（１）の動作を制御するための方法であって、
   変調において、前記電気モータ（１）の電気的位相に印加される電圧が、前記電気モータ（１）のロータ位置に依存して、かつ、前記電気モータ（１）の負荷を特徴付ける少なくとも１つの第１の特性量に依存して、または、電気モータの実際の回転数（ｎ_ｉｓｔ）に依存して生成され出力される、方法において、
   前記電気モータ（１）が弱め界磁範囲に達した場合に、ロータ位置を特徴付けるロータ位置角度（φ）に、所定のパイロット制御角度（φ_ΡΑ）および制御されたさらなるパイロット制御角度成分（φ_{ＰＡ＿ｒｅｇ}）が加算されて、合成角度（φ_Σ）を形成し、
   前記合成角度（φ_Σ）は、弱め界磁範囲に達した際に、前記変調におけるロータ位置の特徴付けのために使用されることを特徴とする方法。
2. 前記弱め界磁範囲への到達は、モータ電圧および／またはモータ電流の所定の最大振幅によって特徴付けられる変調度（ＭＧ）の上限に達した場合に検出される、請求項１記載の方法。
3. 前記弱め界磁範囲に達した場合に、前記変調度（ＭＧ）がその上限で固定され、電圧の変調がパイロット制御角度（φ_ΡΑ）の制御を用いて実施される、請求項２記載の方法。
4. 前記パイロット制御角度（φ_ΡΑ）は、実際値回転数（ｎ_ｉｓｔ）と、前記電気モータ（１）の負荷を特徴付ける少なくとも１つの第２の特性量（Ｇ）とに依存して、パイロット制御角度特性マップ（ＫＦ）から特定され、制御されたさらなるパイロット制御角度成分（φ_{ΡΑ＿ｒｅｇ}）だけ補完される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
5. 前記パイロット制御角度（φ_ΡΑ）は、前記電気モータ（１）のアーマチュア操作範囲のために設定される、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
6. 前記パイロット制御角度（φ_ΡΑ）の最大値が設定される、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
7. 前記パイロット制御角度（φ_ΡΑ）は、制御余裕度が電圧のための変調において操作量として生成されるように設定される、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. 前記電気モータ（１）の負荷を特徴付ける前記第１の特性量として、回転数、トルクおよび／またはモータ電流が使用される、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
9. 前記電気モータ（１）の負荷を特徴付ける前記第２の特性量として、現在要求されているモータ電圧、現在の直流電流、前記直流電流とデューティ比とから特定される相電流、測定される相電流および／またはトルクが使用される、請求項４から８いずれか１項記載の方法。
10. 前記パイロット制御角度特性マップ（ＫＦ）は、前記電気モータ（１）の回転数およびトルク動作点に対して、前記電気モータ（１）の少なくとも効率が最大となるパイロット制御角度（φ_ＰＡ）を特定することによって生成される、請求項１から９いずれか１項記載の方法。
11. 前記電圧は、空間ベクトル変調（ＲＺＭ）において、前記合成角度（φ_Σ）に依存して特定される、請求項１から１０いずれか１項記載の方法。
12. 電気モータ（１）の動作を制御する装置であって、
    前記電気モータ（１）の電気的位相への電圧の制御された出力のための供給ユニットを含み、
    前記供給ユニットは、前記電気モータ（１）のロータ位置を検出する少なくとも１つの検出ユニット（４）と、前記電気モータ（１）の負荷を特徴付ける第１の特性量の目標値と実際値との比較を実施する少なくとも１つの制御器（５）とに接続されている、装置において、
    パイロット制御角度特性マップ（ＫＦ）が記憶されているメモリと、
    制御ユニット（２）とが設けられており、
    前記制御ユニット（２）は、
    前記パイロット制御角度特性マップ（ＫＦ）からパイロット制御角度（φ_ＰＡ）を特定し、
    前記ロータ位置を特徴付けるロータ位置角度（φ）を、前記パイロット制御角度（φ_ＰＡ）および制御されたさらなるパイロット制御角度成分（φ_{ＰＡ＿ｒｅｇ}）で補完して、合成角度（φ_Σ）を形成し、
    前記電気モータ（１）が弱め界磁範囲に達した場合に前記合成角度（φ_Σ）に依存して電圧を特定し、さらに、
    前記供給ユニットを用いて前記電気モータ（１）の前記電気的位相へ前記電圧を出力して制御する
    ためのものであることを特徴とする装置。
13. 前記制御器（５）は、回転数制御器（５．１）、トルク制御器または電流制御器（５．２）であるかまたはこれらを含む、請求項１２記載の装置。
14. 前記供給ユニットは、ブリッジ回路を含む、請求項１２または１３記載の装置。
15. 前記ブリッジ回路は、Ｂ６ブリッジ回路である、請求項１４記載の装置。

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