JP5502895B2 - 電気駆動部の始動を監視する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気駆動部の始動を監視する方法及び装置に関する。

ハイブリッド自動車及び電気自動車のための電気駆動部には、今日一般的に３相回転磁界型電動機が使用される。この回転磁界型電動機の動作には、ベクトル制御によるパルスインバータが用いられる。このようなベクトル制御の場合、回転子の回転数ないしは位置に関する情報が必要とされる。

公開公報ＤＥ１０２００５０４９０７０Ａ１からは、回転磁界型電動機のベクトル制御のための方法及び装置が公知である。この方法及び装置では、回転磁界型電動機の実際トルクが検出され、この検出された実際トルクと目標トルクとが比較され、トルク偏差が生じている場合には、実際トルクを目標トルクに一致させるように、磁束形成電流の目標値及びトルク形成電流の目標値が変化させられる。この実際トルクは、回転磁界型電動機の測定された相電流及び電動機定数を用いて計算される。ここで、とりわけ回転磁界型電動機の回転子の回転数に関する情報が考慮される。上述した計算プロセスを実行し、パルスインバータのスイッチング素子を駆動制御するために、制御ユニットが用いられる。この制御ユニットは、この制御ユニットに供給される信号を、パルスインバータのスイッチング素子に対する駆動制御信号に変換する。

回転子の位置及び回転数を検出するために、例えばパルスセンサが使用可能である。このパルスセンサは、相互に所定の角度でずらして配置されており、パルスセンサホイールをセンシングする。この位置検出は、パルスセンサから供給される信号を評価することによって行われる。

パルスインバータと回転磁界型電動機とを組み立てる際の間違いのために、相線路又はパルスセンサ線路が誤接続されている場合には、回転子は、設定されたトルクが十分に大きいにも拘わらず始動しないこともある。

発明の利点
請求項１に記載されている特徴を備えている方法は、電気駆動部を監視することによって、場合によって起こり得る相線路又はパルスセンサ線路の誤接続が識別されるという利点を有する。これは、基本的に、目標トルクが十分に大きい場合に、回転子の回転数がその静止状態から正の回転方向に変化しているか否かを制御ユニットが監視することによって実現される。

回転数が変化せず、パルスインバータも回転磁界型電動機も故障していない場合には、制御ユニットは、相線路又はパルスセンサ線路の誤接続が存在すると推定し、適切なエラー応答を実行し、エラーをエラーメモリに書き込む。

本発明のさらなる有利な特性は、図面に基づく次の例示的な説明から明らかになる。

付属の電力部を備えた回転磁界型電動機を示した図 電気駆動部の始動の監視方法を説明するフローチャート

実施例の説明
図１に示した回転磁界型電動機は、スター結線で互いに結ばれた３つの駆動ケーブルを含んでいる。これらの駆動ケーブルには、図１ではＳ１，Ｓ２，Ｓ３が付されている。

回転磁界型電動機１は、パルスインバータ２に接続されている。パルスインバータ２自体は、バッテリ３に接続されている。バッテリ３は、図１には示されていない車両の車内電気系の電気負荷に給電するために用いられている。

パルスインバータは、各駆動ケーブルＳ１，Ｓ２，Ｓ３が２つのパルスインバータ素子５／６，７／８，９／１０の間にある接続点に接続され、これらのパルスインバータ素子のそれぞれもう一方の端子が導電接続されるように為されている。パルスインバータ素子５，６，７，８，９，１０は、それぞれスイッチングトランジスタＴとフリーホイールダイオードＤとの並列回路から成る。パルスインバータ素子のスイッチングトランジスタには、それぞれ制御信号ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６が印加される。これらの制御信号は、制御ユニット１１によって形成される。

さらに、パルスインバータ素子の上述したそれぞれもう一方の端子の間には中間回路キャパシタ４が接続されており、中間回路キャパシタ４を介して中間回路電圧Ｕ_ｚが降下する。中間回路キャパシタ４の両方の端子は、車両の車内電気系に接続されている。図１では、この車内電気系のうち、バッテリ３が図示されている。さらに図１から明らかなように、車内電気系からパルスインバータに中間回路電流Ｉ_ｚが流れる。

回転磁界型電動機１の駆動ケーブルＳ１は、相線路Ｐ１を介してパルスインバータ２に接続されている。回転磁界型電動機１の駆動ケーブルＳ２は、相線路Ｐ２を介してパルスインバータ２に接続されている。回転磁界型電動機１の駆動ケーブルＳ３は、相線路Ｐ３を介してパルスインバータ２に接続されている。相線路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３には、電流測定器Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３が設けられている。電流測定器Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、測定された相電流に関する情報を制御ユニット１１に伝送する。

回転磁界型電動機１は回転子軸１４を備えている。回転子軸１４にはパルスセンサホイール１２が取り付けられている。パルスセンサホイール１２とパルスセンサ系１３とは協働する。パルスセンサ系１３は、パルスセンサ線路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を介して制御ユニット１１に接続されている。制御ユニット１１は、この制御ユニット１１に供給される信号を用いて回転子軸の実際トルクを求め、この実際トルクを目標トルクと比較し、求めたトルク偏差に依存して、制御信号ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６をパルスインバータ２のパルスインバータ素子５，６，７，８，９，１０に供給する。

さらに、制御ユニット１１は、電気駆動部の始動を監視し、場合によって起こり得る相線路Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３又はパルスセンサ線路Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３の誤接続を識別する。この目的のために、制御ユニットは、目標トルクが十分に大きい場合に、回転子の回転数がその静止状態から所定の回転方向に変化しているか否かを監視する。

次に、これを図２に基づいて詳細に説明する。図２には、電気駆動部の始動の監視方法を説明するフローチャートが示されている。

まず、第１ステップＳ１で、制御ユニット１１は目標トルクのための十分に大きな値を設定する。それからまず、ステップＳ２で、制御ユニット１１は、この制御ユニット１１に供給される、相電流の測定信号と、パルスセンサ線路を介してこの制御ユニット１１に供給される信号とを評価することによって回転子軸の回転数を求め、その後ステップＳ３で、計算された回転数を用いて目下の実際トルクを次の関係式に従って求める。
Ｍ_ＩＳＴ＝Ｋ^＊Ｉ_Ｄ ^＊Ｉ_Ｑ

引き続いてステップＳ４では、制御ユニット１１は、所定の目標トルクと、求めた実際トルクとを比較する。実際トルクが目標トルクに一致するという比較結果が得られた場合には、制御ユニットはパルスインバータ２も回転磁界型電動機１も機能的に正常であると推定し、ステップＳ９に移行する。ステップＳ９では、制御ユニット１１は、時間的に順次連続する回転数値を互いに比較する。その後ステップＳ１０では、問い合わせが行われる。この問い合わせの際に、制御ユニットが、パルスインバータも回転磁界型電動機も故障していないにも拘わらず回転子軸１４の回転数が上昇していないことを検出すると、制御ユニットはステップＳ１２に移行する。ステップＳ１２では、制御ユニットは、相線路又はパルスセンサ線路の誤接続が存在すると推定する。

引き続いてステップＳ１３では、制御ユニットは適切なエラー応答を実行し、ステップＳ１４では対応するエラーをエラーメモリ１１ａに書き込む。１つの適切なエラー応答は、パルスインバータを遮断することである。ステップＳ１５において、この方法は終了する。

ステップＳ１０で、順次連続する回転数値が上昇していることが検出された場合には、ステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、電気駆動部の動作は継続される。

ステップＳ４で、実際トルクが目標トルクに一致しないことを検出した場合には、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、パルスインバータ又は回転磁界型電動機のエラーが存在することが検出される。したがって、ステップＳ６では、適切な対策が実行される。この適切な対策とは、例えばパルスインバータを非活動化することである。このことが行われた場合には、ステップＳ７へ移行する。ステップＳ１１では、対応するエラーがエラーメモリ１１ａに書き込まれる。ステップＳ８において、この方法は終了する。

図１に示されている装置は、例えばハイブリッド自動車の電気駆動部のためのパルスインバータ制御装置に関して用いられるが、他の電気駆動部に用いられてもよい。

Claims (6)

1. 電気駆動部の始動を監視する方法であって、
   該電気駆動部は、回転子軸を備えた回転磁界型電動機と、相線路を介して該回転磁界型電動機に接続された、パルスインバータ素子を備えたパルスインバータと、制御ユニットとを備えており、
   該制御ユニットは、前記パルスインバータ素子に対する制御信号を形成するために設けられており、パルスセンサ線路を介してパルスセンサ系に接続されている、電気駆動部の始動を監視する方法において、
   前記制御ユニット（１１）は、電気駆動部の始動フェーズにて
   − 目標トルクを設定し、
   − 前記制御ユニット（１１）に供給される測定信号から前記回転子軸の回転数及び実際トルクを計算し、
   − 実際トルクを目標トルクと比較し、
   − 実際トルクが目標トルクに一致した場合には、時間的に順次連続する回転数値を互いに比較し、前記回転子軸の回転数が上昇していないことが検出された場合には、相線路又はパルスセンサ線路の誤接続を識別する、
   ことを特徴とする電気駆動部の始動を監視する方法。
2. 前記制御ユニット（１１）は、前記の相線路又はパルスセンサ線路の誤接続が識別された後に、前記パルスインバータを非活動化する、請求項１記載の方法。
3. 前記制御ユニット（１１）は、前記の相線路又はパルスセンサ線路の誤接続が識別された後に、エラーメモリへの書き込みを行う、請求項１又は２記載の方法。
4. 電気駆動部の始動を監視する装置であって、
   該電気駆動部は、回転子軸を備えた回転磁界型電動機と、相線路を介して該回転磁界型電動機に接続された、パルスインバータ素子を備えたパルスインバータと、制御ユニットとを備えており、
   該制御ユニットは、前記パルスインバータ素子に対する制御信号を形成するために設けられており、パルスセンサ線路を介してパルスセンサ系に接続されている、電気駆動部の始動を監視する装置において、
   前記制御ユニット（１１）は、電気駆動部の始動フェーズにて、
   − 目標トルクを設定する手順と、
   − 前記制御ユニット（１１）に供給される測定信号から前記回転子軸の回転数及び実際トルクを計算する手順と、
   − 実際トルクを目標トルクと比較する手順と、
   − 実際トルクが目標トルクに一致した場合には、時間的に順次連続する回転数値を互いに比較し、前記回転子軸の回転数が上昇していないことが検出された場合には、相線路又はパルスセンサ線路の誤接続を識別する手順と、
   を実行するようにプログラミングされている、
   ことを特徴とする電気駆動部の始動を監視する装置。
5. 前記制御ユニット（１１）は、前記の相線路又はパルスセンサ線路の誤接続が識別された後に、前記パルスインバータを非活動化するものである、請求項４記載の装置。
6. 前記制御ユニット（１１）は、前記の相線路又はパルスセンサ線路の誤接続が識別された後に、エラーメモリへの書き込みを行うものである、請求項４又は５記載の装置。

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