DE102018133248A1

DE102018133248A1 - Motorsteuervorrichtung und Steuerverfahren für Motorsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102018133248A1
Application number: DE102018133248.3A
Authority: DE
Inventors: Yuji Aoki; Junichi Yukawa; Hisazumi Watanabe
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Automotive Systems Co Ltd
Priority date: 2018-01-05
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: CN110022116A; CN110022116B; DE102018133248B4

Abstract

Eine Steuereinheit (30) führt eine Störungsbestimmung an mindestens einem aus einer Gleichstromversorgung (2), einem Motor (3), einem Umrichter (11) und einem Sensor (20) durch. Während einer Störungsdauer, beginnend, nachdem die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, führt die Steuereinheit (30) entweder eine Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder eine Vollständig-Offen-Steuerung durch, abhängig von einem Betrag des auf den Motor (3) wirkenden Drehmoments. Die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung schaltet eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe (S1, S2, S3) und einer Low-Side-Schaltelementgruppe (S4, S5, S6) ein- und die andere aus, und die Vollständig-Offen-Steuerung schaltet die High-Side-Schaltelementgruppe (S1, S2, S3) und die Low-Side-Schaltelementgruppe (S4, S5, S6) aus.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motorsteuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Motorsteuervorrichtung.
Hintergrund
Herkömmlich ist eine Motorsteuervorrichtung bekannt, die einen Motor über Leistung aus einer Gleichstromversorgung steuert. Als ein Beispiel einer solchen Motorsteuervorrichtung offenbart die Patentschrift 1 ein elektrisches System eines elektrischen Automobils, das über einen Spannungsquellenumrichter einen Permanentmagnet-Synchronmotor zum Antreiben des Automobils unter Verwendung einer Batterie als Stromversorgung antreibt. Wenn bei diesem elektrischen System eines elektrischen Automobils während der Fahrt eine Störung auftritt, wie etwa wenn der Gleichstromkreis von der Batterie zum Umrichter unterbrochen wird, werden Schaltelemente des oberen oder des unteren Arms im Umrichter alle gleichzeitig geschaltet, um einen Eingangsanschluss des Synchronmotors kurzzuschließen und die Zufuhr von Leistung vom Umrichter zu unterbrechen.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur
Patentschrift 1: Japanische ungeprüfte Patentoffenlegung Nr. H9-47055
Zusammenfassung
Jedoch kann gegenüber dem in der Patentschrift 1 offenbarten elektrischen System eine Verbesserung als eine Motorsteuervorrichtung geschaffen werden.
Wenn beispielsweise bei dem elektrischen System gemäß der Patentschrift 1 die Steuerung durchgeführt wird, alle Schaltelemente des oberen oder des unteren Arms in dem Umrichter gleichzeitig zu schalten, wenn eine Störung auftritt, falls sich die Drehzahl des Synchronmotors verringert, kann das auf den Synchronmotor wirkende regenerative Drehmoment bewirken, dass sich die Drehzahl des Synchronmotors plötzlich verringert. Eine Steuerung, die alle Schaltelemente in dem Umrichter ausschaltet, wenn eine Störung auftritt, ist vorstellbar. Wenn jedoch eine Steuerung durchgeführt wird, die alle Schaltelemente in dem Umrichter ausschaltet, kann eine Erhöhung der Drehzahl des Synchronmotors bewirken, dass Leistung auf der Batterieseite vom Synchronmotor über den Umrichter regeneriert wird und zu einer Überspannung (beispielsweise einer Spannung, die eine Auslegungsspannung überschreitet) der Versorgungsleitungen führt, die die Stromversorgung und den Umrichter verbinden. Auf diese Weise ist es bei dem elektrischen System gemäß der Patentschrift 1 schwierig, sowohl einen plötzlichen Drehzahlabfall des Synchronmotors als auch eine Überspannung der Versorgungsleitungen zu verhindern, die die Stromversorgung und den Umrichter verbinden.
Angesichts dessen schafft die vorliegende Offenbarung eine Motorsteuervorrichtung, die in der Lage ist, eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik zu schaffen.
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Motorsteuervorrichtung, die einen Dreiphasen-Wechselstrommotor über Leistung aus einer Gleichstromversorgung steuert, die Motorsteuervorrichtung enthält: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen des Motors verbunden sind, und (ii) einer Stromversorgungsleitung, verbunden mit einer positiven Elektrode der Gleichstromversorgung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Masseleitung; einen Sensor, der Informationen erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden; und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit: führt eine Störungsbestimmung zum Bestimmen durch, ob eine Störung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; führt eine normale Steuerung des Steuerns der Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen durch, bis die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt; und führt während einer Störungsdauer, beginnend, nachdem die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, entweder eine Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder eine Vollständig-Offen-Steuerung durch, abhängig von einem Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält.
Die vorliegende Offenbarung betrifft auch ein Steuerverfahren für eine Motorsteuervorrichtung, enthaltend: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen eines Dreiphasen-Wechselstrommotors verbunden sind, und (ii) einer Stromversorgungsleitung, verbunden mit einer positiven Elektrode einer Gleichstromversorgung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Masseleitung; und einen Sensor, der Informationen erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden. Das Steuerverfahren enthält: Durchführen einer Störungsbestimmung zum Bestimmen, ob eine Störung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; Durchführen einer normalen Steuerung des Steuerns der Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen, bis die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt; und Durchführen während einer Störungsdauer, beginnend, nachdem die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, entweder einer Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder einer Vollständig-Offen-Steuerung, abhängig von einem Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält.
Eine Motorsteuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung sind in der Lage, eine Verbesserung gegenüber dem obigen Stand der Technik zu schaffen. Zum Beispiel können sowohl ein plötzlicher Drehzahlabfall des Motors als auch eine Überspannung der Versorgungsleitungen, die die Gleichstromversorgung und den Umrichter verbinden, wirksam verhindert sein.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufbaus einer Schaltsteuereinheit darstellt.
3 ist eine Kurve, die ein Beispiel der Beziehung zwischen Drehmoment und Drehzahl unter Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung darstellt.
4 ist eine Kurve, die ein Beispiel der Beziehung zwischen Drehmoment und Drehzahl unter Vollständig-Offen-Steuerung darstellt.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel von Vorgängen zum Schalten einer Feldschwächungssteuerung darstellt.
6 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum Behandeln des Auftretens einer Störung darstellt.
7 ist ein Flussdiagramm, das Vorgänge zum weiteren Behandeln der Störung darstellt.
8 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform 2 darstellt.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform 3 darstellt.
10 ist ein Flussdiagramm, das die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung genau darstellt.
11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform 4 darstellt.
12 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel von Vorgängen darstellt, die durch eine Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit gemäß der Ausführungsform 4 durchgeführt wird.
13 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel von Vorgängen darstellt, die durch eine Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit gemäß der Ausführungsform 4 durchgeführt wird.
14 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung gemäß der Ausführungsform 5 darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung steuert einen Dreiphasen-Wechselstrommotor über Leistung aus einer Gleichstromversorgung. Die Motorsteuervorrichtung enthält: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen des Motors verbunden sind, und (ii) einer Stromversorgungsleitung, verbunden mit einer positiven Elektrode der Gleichstromversorgung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Masseleitung; einen Sensor, der Informationen erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden; und eine Steuereinheit. Die Steuereinheit: führt eine Störungsbestimmung durch zum Bestimmen, ob eine Störung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; führt eine normale Steuerung des Steuerns der Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen durch, bis die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt; und führt während einer Störungsdauer, beginnend, nachdem die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, entweder eine Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder eine Vollständig-Offen-Steuerung durch, abhängig von einem Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält.
Damit können durch ein Durchführen während der Störungsdauer entweder der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig vom Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments Tet sowohl ein plötzlicher Drehzahlabfall des Motors als auch eine Überspannung von Versorgungsleitungen, die die Gleichstromversorgung und den Umrichter verbinden, wirksam verhindert sein.
Die Steuerung kann enthalten: eine Störungsbestimmungseinheit, die die Störungsbestimmung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor durchführt; eine Schaltsteuereinheit, die die normale Steuerung, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und die Vollständig-Offen-Steuerung durchführt; und eine Betriebssteuereinheit, die die Schaltsteuereinheit veranlasst, die normale Steuerung durchzuführen, bis die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung vorliegt, und während der Störungsdauer die Schaltsteuereinheit veranlasst, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen, abhängig von dem Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments.
Damit können durch einen bestimmten zusammenwirkenden Betrieb der Störungsbestimmungseinheit in der Steuereinheit, der Schaltsteuereinheit und der Betriebssteuereinheit sowohl ein plötzlicher Drehzahlabfall des Motors als auch eine Überspannung der Versorgungsleitungen, die die Gleichstromversorgung und den Umrichter verbinden, wirksam verhindert sein.
Die Störungsbestimmungseinheit kann aus von der Schaltsteuereinheit und der Betriebssteuereinheit getrennter Hardware gestaltet sein und kann ein Störungserfassungssignal an die Betriebssteuereinheit beim Erfassen ausgeben, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt.
Damit kann durch ein Gestalten der Störungsbestimmungseinheit als Hardware die Störungsbestimmung schneller durchgeführt werden, als wenn die Störungsbestimmungseinheit als Software gestaltet ist.
Die Betriebssteuereinheit kann aus von der Schaltsteuereinheit getrennter Hardware gestaltet sein und kann ein Steuersignal an die Schaltsteuereinheit ausgeben, um die Schaltsteuereinheit zu veranlassen, eine aus der normalen Steuerung, der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen.
Damit kann durch ein Gestalten der Betriebssteuereinheit als Hardware die Steuerung der Schaltsteuereinheit schneller durchgeführt werden, als wenn die Betriebssteuereinheit als Software gestaltet ist.
Während der Störungsdauer kann die Steuereinheit: wenn der Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments unter einen vorgegebenen ersten Drehmoment-Schwellwert fällt, während die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt wird, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung beenden und die Vollständig-Offen-Steuerung beginnen; und wenn der Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments einen vorgegebenen zweiten Drehmoment-Schwellwert überschreitet, während die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt wird, die Vollständig-Offen-Steuerung beenden und die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung beginnen.
Damit können durch ein Umschalten während der Störungsdauer zwischen dem Durchführen der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig vom Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments Tet sowohl ein plötzlicher Drehzahlabfall des Motors als auch eine Überspannung von Versorgungsleitungen, die die Gleichstromversorgung und den Umrichter verbinden, wirksam verhindert sein.
Der Sensor kann enthalten: einen Stromsensor, der einen in den Motor fließenden Phasenstrom erfasst; und einen Magnetpolstellungssensor, der eine Stellung eines Magnetpols des Motors erfasst. Die Steuereinheit kann den Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments auf Grundlage des durch den Stromsensor erfassten Phasenstroms und der durch den Magnetpolstellungssensor erfassten Stellung des Magnetpols erlangen.
Dies beseitigt die Notwendigkeit, einen getrennten Drehmomentsensor zum Erfassen des Betrags des auf den Motor wirkenden Drehmoments vorzusehen.
Die Steuereinheit kann: bei der normalen Steuerung eine Feldschwächungssteuerung am Motor abhängig von einer Drehzahl des Motors ausführen; und wenn die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchführen, abhängig mindestens entweder (i) davon, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor ausgeführt wird oder nicht, oder (ii) von der Drehzahl des Motors.
Damit ist es möglich, die geeignete aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen, auf Grundlage von mindestens einem, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor ausgeführt wird, oder der Drehzahl des Motors.
Die Steuereinheit kann enthalten: eine Störungsbestimmungseinheit, die die Störungsbestimmung an jedem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor durchführt; eine Normalzustands-Steuereinheit, die die Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen durchführt, bis die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; und eine Störungszustands-Steuereinheit. Die Störungszustands-Steuereinheit kann enthalten: eine Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit, die, bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung wählt, abhängig von einem Betriebszustand des Motors; und eine Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit, die, wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, die durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit gewählte Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder Vollständig-Offen-Steuerung durchführt.
Zusätzlich zu der vorteilhaften Wirkung des wirksamen Verhinderns während der Störungsdauer sowohl eines plötzlichen Drehzahlabfalls des Motors als auch einer Überspannung von Versorgungsleitungen, die die Gleichstromversorgung und den Umrichter verbinden, ist es damit möglich, da entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung abhängig von dem Betriebszustand des Motors gewählt werden kann, bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung vorliegt, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung schnell durchzuführen, sobald die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung vorliegt.
Die Störungsbestimmungseinheit kann aus von der Normalzustands-Steuereinheit und der Störungszustands-Steuereinheit getrennter Hardware gestaltet sein und kann ein Störungserfassungssignal beim Bestimmen ausgeben, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt. Die Normalzustands-Steuereinheit kann die Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen steuern, bis die Störungsbestimmungseinheit das Störungserfassungssignal ausgibt. Wenn die Störungsbestimmungseinheit das Störungserfassungssignal ausgibt, kann die Störungszustands-Steuereinheit entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung wählen, abhängig von dem Betriebszustand des Motors.
Damit ist es möglich, wenn die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt, die geeignete aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung auf Grundlage des Betriebszustands des Motors durchzuführen (genauer, auf Grundlage von mindestens einem, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor ausgeführt wird, oder der Drehzahl des Motors).
Die Störungsbestimmungseinheit kann für jedes Schaltelement aus den drei High-Side-Schaltelementen und den drei Low-Side-Schaltelementen bestimmen, ob eine Kurzschlussstörung in dem Schaltelement vorliegt, die bewirkt, dass das Schaltelement ständig eingeschaltet ist. In der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung kann die Störungszustands-Steuereinheit aus der High-Side-Schaltelementgruppe und der Low-Side-Schaltelementgruppe eine Schaltelementgruppe einschalten, die das Schaltelement enthält, von dem die Störungsbestimmungseinheit bestimmt hat, dass es die Kurzschlussstörung aufweist.
Damit kann, sogar falls eine Kurschlussstörung in einem der sechs Schaltelemente (den drei High-Side-Schaltelementen und den drei Low-Side-Schaltelementen) auftritt, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung wie gewöhnlich durchgeführt werden.
Die Störungsbestimmungseinheit kann für jedes Schaltelement aus den drei High-Side-Schaltelementen und den drei Low-Side-Schaltelementen bestimmen, ob eine Unterbrechungsstörung in dem Schaltelement vorliegt, die bewirkt, dass das Schaltelement ständig ausgeschaltet ist. In der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung kann die Störungszustands-Steuereinheit eine Schaltelementgruppe aus der High-Side-Schaltelementgruppe und der Low-Side-Schaltelementgruppe ausschalten, die das Schaltelement enthält, von dem die Störungsbestimmungseinheit bestimmt hat, dass es die Unterbrechungsstörung aufweist.
Damit kann, sogar falls eine Unterbrechungsstörung in einem der sechs Schaltelemente (den drei High-Side-Schaltelementen und den drei Low-Side-Schaltelementen) auftritt, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung wie gewöhnlich durchgeführt werden.
Eine Motorsteuervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung steuert einen Dreiphasen-Wechselstrommotor über Leistung aus einer Gleichstromversorgung. Die Motorsteuervorrichtung enthält: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen des Motors verbunden sind, und (ii) einer mit einer positiven Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Stromversorgungsleitung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Masseleitung; einen Sensor, der Informationen erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden; eine Störungsbestimmungseinheit, die eine Störungsbestimmung zum Bestimmen einer Störung an jedem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor durchführt; eine Normalzustands-Steuereinheit, die die Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen durchführt, bis die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; und eine Störungszustands-Steuereinheit, die, wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, abhängig von einem Betriebszustand des Motors entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchführt, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält. Die Störungszustands-Steuereinheit enthält: eine Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit, die, bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, abhängig von einem Betriebszustand des Motors entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung wählt; und eine Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit, die, wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, die eine durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit gewählte Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder Vollständig-Offen-Steuerung durchführt.
Da es damit möglich ist, abhängig von dem Betriebszustand des Motors entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen, bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung vorliegt, kann die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung schnell durchgeführt werden, wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung vorliegt.
Ein Steuerverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung dient für eine Motorsteuervorrichtung, enthaltend: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen eines Dreiphasen-Wechselstrommotors verbunden sind, und (ii) einer Stromversorgungsleitung, verbunden mit einer positiven Elektrode einer Gleichstromversorgung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer Masseleitung, verbunden mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung; und einen Sensor, der Information erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden. Das Steuerverfahren enthält: Durchführen einer Störungsbestimmung zum Bestimmen, ob eine Störung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; Durchführen einer normalen Steuerung des Steuerns der Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen, bis die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt; und Durchführen während einer Störungsdauer, beginnend, nachdem die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, abhängig von einem Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments entweder einer Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder einer Vollständig-Offen-Steuerung, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält.
Damit können durch ein Durchführen während der Störungsdauer einer aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig vom Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments Tet sowohl ein plötzlicher Drehzahlabfall des Motors als auch eine Überspannung von Versorgungsleitungen, die die Gleichstromversorgung und den Umrichter verbinden, wirksam verhindert sein.
Das Steuerverfahren kann weiter ein Durchführen einer Störungszustandssteuerung enthalten, enthaltend: bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, abhängig von einem Betriebszustand des Motors Wählen entweder der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder der Vollständig-Offen-Steuerung; und wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, Durchführen der bei der Auswahl gewählten Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder Vollständig-Offen-Steuerung.
Da es damit zusätzlich zum Durchführen einer aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung auf Grundlage des Betrags des auf den Motor wirkenden Drehmoments möglich ist, eine aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig vom Betriebszustand des Motors zu wählen, bevor die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt, ist es dadurch möglich, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung schnell durchzuführen, wenn im Störungsbestimmungsschritt bestimmt ist, dass eine Störung vorliegt.
Ein Steuerungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung dient für eine Motorsteuervorrichtung, enthaltend: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen eines Dreiphasen-Wechselstrommotors verbunden sind, und (ii) einer Stromversorgungsleitung, verbunden mit einer positiven Elektrode einer Gleichstromversorgung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Masseleitung; und einen Sensor, der Information erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden. Das Steuerverfahren enthält: Durchführen einer Störungsbestimmung zum Bestimmen, ob eine Störung an jedem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; und wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, Durchführen abhängig von einem Betriebszustand des Motors entweder der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder der Vollständig-Offen-Steuerung, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält. Das Durchführen der Störungszustands-Steuerung enthält: bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, Wählen, abhängig von einem Betriebszustand des Motors, entweder der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder der Vollständig-Offen-Steuerung; und wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, Durchführen der bei der Auswahl gewählten Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder Vollständig-Offen-Steuerung.
Da es damit möglich ist, abhängig von dem Betriebszustand des Motors entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen, bevor der Störungsbestimmungsschritt bestimmt, dass eine Störung vorliegt, kann die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung schnell durchgeführt werden, wenn im Störungsbestimmungsschritt bestimmt wird, dass eine Störung vorliegt.
Nachstehend sind Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung genau beschrieben.
Jede der folgenden Ausführungsformen zeigt ein allgemeines oder bestimmtes Beispiel. Die Zahlenwerte, Formen, Materialien, Elemente, die Anordnung und die Verbindung der Elemente, Schritte, Ablaufreihenfolge der Schritte usw., die in den folgenden Ausführungsformen angegeben sind, sind nur Beispiele und schränken den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung nicht ein. Daher sind unter den Elementen in den folgenden beispielhaften Ausführungsformen diejenigen, die nicht in einem der unabhängigen Ansprüche erwähnt sind, als optionale Elemente beschrieben. Auch ist anzumerken, dass die Figuren schematisch dargestellt und nicht unbedingt genaue Darstellungen sind. Außerdem weisen in den Figuren gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen auf.
Ausführungsform 1
1 stellt ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 1 dar. Die Motorsteuervorrichtung 10 ist ausgelegt, einen Dreiphasen-Wechselstrommotor 3 unter Verwendung von Leistung aus einer Gleichstromversorgung 2 zu steuern. In diesem Beispiel ist der Motor 3 ausgelegt, die Antriebsräder (in der Zeichnung nicht dargestellt) eines Elektrofahrzeugs anzutreiben. Eine Leistungsübertragungsvorrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt), die Leistung zwischen dem Motor 3 und den Antriebsrädern überträgt, ist im Elektrofahrzeug vorgesehen. Die Leistungsübertragungsvorrichtung enthält beispielsweise ein Differentialgetriebe und eine Antriebswelle. Das vom Motor 3 erzeugte Drehmoment wird über die Leistungsübertragungsvorrichtung auf die Antriebsräder übertragen. Ähnlich wird das durch die Antriebsräder erzeugte Drehmoment über die Leistungsübertragungsvorrichtung auf den Motor 3 übertragen. Es ist anzumerken, dass der Elektromotor 3 und die Antriebsräder des Elektrofahrzeugs direkt statt über die Leistungsübertragungsvorrichtung gekoppelt sein können.
Außerdem ist in diesem Beispiel der Motor 3 als ein Permanentmagnetmotor gestaltet. Zum Beispiel kann der Motor 3 als ein Innenpermanentmagnet-Synchronmotor (IPMSM) oder ein Außenpermanentmagnet-Synchronmotor (SPMSM) aufgebaut sein. Es ist anzumerken, dass der Motor 3 auch als ein bürstenloser Motor aufgebaut sein kann. Die Gleichstromversorgung 2 kann beispielsweise als eine Lithium-Ionenbatterie aufgebaut sein.
In diesem Beispiel enthält die Motorsteuervorrichtung 10 einen Umrichter 11, einen Glättungskondensator 12, einen Sensor 20 und eine Steuereinheit 30.
(Umrichter)
Der Umrichter 11 ist ausgelegt, von der Gleichstromversorgung 2 zugeführte Gleichstromleistung über Schaltvorgange in Dreiphasen-Wechselstromleistung umzuwandeln und die Wechselstromleistung dem Motor 3 zuzuführen. Genauer enthält der Umrichter 11 drei High-Side-Schaltelemente (das erste, das zweite und das dritte High-Side-Schaltelement S1, S2 und S3) und drei Low-Side-Schaltelemente (das erste, das zweite und das dritte Low-Side-Schaltelement S4, S5 und S6).
Die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 sind jeweils verbunden zwischen (i) drei Ausgangsleitungen (der ersten, zweiten und dritten Ausgangsleitung LOu, LOv und LOw), die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen des Motors 3 verbunden sind, und (ii) der mit der positiven Elektrode der Gleichstromversorgung 2 verbundenen Stromversorgungsleitung LP. Zum Beispiel sind die High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 beispielsweise aus Feldeffekttransistoren (FETs) oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) aufgebaut. Die High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 können unter Verwendung von Halbleitern mit breiter Bandlücke aufgebaut sein.
Die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 sind jeweils verbunden zwischen den drei Ausgangsleitungen LOu, LOv und LOw und der mit der negativen Elektrode der Gleichstromversorgung 2 verbundenen Masseleitung. Zum Beispiel sind die Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 beispielsweise aus Feldeffekttransistoren (FETs) oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs) aufgebaut. Die Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 können unter Verwendung von Halbleitern mit breiter Bandlücke aufgebaut sein.
Es ist anzumerken, dass in diesem Beispiel Freilaufdioden parallel zu jedem der sechs Schaltelemente S1 bis S6 verbunden sind. Diese Freilaufdioden können Bodydioden sein, die parasitär zu den Schaltelementen S1 bis S6 sind, und können Diodenbauteile sein, gestaltet als von den Schaltelementen S1 bis S6 getrennte Elemente.
(Glättungskondensator)
Der Glättungskondensator 12 ist zwischen der Stromversorgungsleitung LP und der Masseleitung LG angeschlossen und ausgelegt, die an die Stromversorgungsleitung LP angelegte Versorgungsspannung VP zu glätten. Genauer ist der Glättungskondensator 12 ausgelegt, beispielsweise Welligkeit auf der Versorgungsspannung VP zu verringern und Überspannungen zu dämpfen. Zum Beispiel ist der Glättungskondensator 12 aus einem Elektrolytkondensator oder Folienkondensator gestaltet.
(Sensor)
Der Sensor 20 ist ausgelegt, Informationen zu erfassen, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter 11 verwendet werden. In diesem Beispiel enthält die Motorsteuervorrichtung 10 eine Vielfalt von Sensoren, enthaltend drei Stromsensoren (einen ersten, zweiten und dritten Stromsensor 21u, 21v und 21w), die jeweils den drei Ausgangsleitungen LOu bis LOw der Motorsteuervorrichtung 10 entsprechen, und einen Magnetpolstellungssensor 22.
Die drei Stromsensoren 21u bis 21w sind ausgelegt, die jeweiligen drei Phasenströme zu erfassen (den Strom iu der Phase U, den Strom iv der Phase V und den Strom iw der Phase W), die zum Motor 3 fließen. Zum Beispiel sind die Stromsensoren 21u bis 21w als Shunt-Widerstände ausgelegt.
Der Magnetpolstellungssensor 22 ist ausgelegt, die Stellung θe des Magnetpols des Motors 3 zu erfassen.
(Steuereinheit)
Die Steuereinheit 30 ist ausgelegt, Schaltvorgänge im Umrichter 11 beispielsweise auf Grundlage von Informationen, die durch den Sensor 20 erfasst sind, oder von Sollwerten zu steuern, die von einer äußeren Quelle eingegeben sind. Zum Beispiel enthält die Steuereinheit 30 eine Computereinheit, wie etwa eine CPU, eine Speichereinheit, wie etwa einen Speicher, die beispielsweise ein Programm und Informationen speichert, um die Computereinheit zu veranlassen zu arbeiten, und einen Ansteuerkreis, wie etwa einen Gate-Ansteuer-IC, der die Ein-/Aus-Zustände der Schaltelemente S1 bis S6 steuert, indem er den Schaltelementen S1 bis S6 Gatesignale zuführt.
In diesem Beispiel empfängt die Steuereinheit 30 Eingaben von Phasenströmen iu bis iw, erfasst durch die Stromsensoren 21u bis 21w, der Stellung θe des Magnetpols des Motors 3, erfasst durch den Magnetpolstellungssensor 22, der Versorgungsspannung VP und eines Drehmomentsollwerts Te, der ein Solldrehmoment (beispielsweise einen Betrag des Drehmoments, abhängig von einem Eingabebetrag des Gaspedals des Elektrofahrzeugs) für den Motor 3 angibt.
Die Steuereinheit 30 führt auch eine Störungsbestimmung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 durch. In diesem Beispiel führt die Steuereinheit 30 auch eine Störungsbestimmung an jedem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 durch. Es ist anzumerken, dass diese Störungsbestimmung weiter unten genau beschrieben ist.
Die Steuereinheit 30 führt eine normale Steuerung durch, bis die Steuereinheit 30 über die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt. Wenn sie die normale Steuerung durchführt, ist die Steuereinheit 30 ausgelegt, die Schaltvorgänge im Umrichter 11 auf Grundlage von Informationen zu steuern, die durch den Sensor 20 erfasst sind. Genauer steuert die Steuereinheit 30 die Schaltvorgänge im Umrichter 11 auf Grundlage von Erfassungssignalen von einer Vielfalt von Sensoren, wie etwa der Stromsensoren 21u bis 21w und des Magnetpolstellungssensors 22 (genauer der Phasenströme iu bis iw, die in den drei Ausgangsleitungen LOu bis LOw fließen, und der Stellung θe des Magnetpols des Motors 3), sodass der Motor 3 das im Drehmomentsollwert Te angegebene Solldrehmoment erzeugt.
In diesem Beispiel ist die Steuereinheit 30 bei der normalen Steuerung ausgelegt, abhängig von der Drehzahl des Motors 3 eine Feldschwächungssteuerung am Motor 3 auszuführen. Genauer ist die Steuereinheit 30 bei der normalen Steuerung ausgelegt, wenn die Drehzahl des Motors 3 einen vorgegebenen oberen Drehzahlschwellwert überschreitet, die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 auszuführen, und wenn die Drehzahl des Motors 3 den vorgegebenen oberen Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, ist die Steuereinheit 30 ausgelegt, die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht auszuführen. Es ist anzumerken, dass der obere Drehzahlschwellwert auf eine niedrigere Drehzahl festgelegt ist als die Drehzahl des Motors 3, wenn die durch die Drehung des Motors 3 erzeugte Gegen-EMK gleich der Versorgungsspannung der Gleichstromversorgung 2 ist.
Es ist anzumerken, dass in diesem Beispiel die Steuereinheit 30 ausgelegt ist, die Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols zu erlangen. Genauer berechnet die Steuereinheit 30 die Drehzahl des Motors 3 durch ein Differenzieren der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols.
Sobald die Steuereinheit 30 über die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt, führt die Steuereinheit 30 abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durch. Beim Durchführen der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung schaltet die Steuereinheit 30 entweder eine High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, oder eine Low-Side-Schaltelementgruppe ein, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält, und schaltet die andere Schaltelementgruppe aus. Beim Durchführen der Vollständig-Offen-Steuerung schaltet die Steuereinheit 30 sowohl die High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, als auch die Low-Side-Schaltelementgruppe aus, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält.
In diesem Beispiel ist die Steuereinheit 30 ausgelegt, sobald die Steuereinheit 30 über die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen, abhängig mindestens entweder (i) davon, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird oder nicht, oder (ii) von der Drehzahl des Motors 3. Genauer, wenn die Steuereinheit 30 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausführt oder wenn die Drehzahl des Motors 3 einen vorgegebenen Drehzahlschwellwert überschreitet, ist die Steuereinheit 30 ausgelegt, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchzuführen, und wenn die Steuereinheit 30 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausführt und die Drehzahl des Motors 3 den vorgegebenen Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, ist die Steuereinheit 30 ausgelegt, die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen. Es ist anzumerken, dass der Drehzahlschwellwert eine Drehzahl gleich dem oberen Drehzahlschwellwert sein kann (d.h. der Drehzahl, die als der Bezugswert zum Bestimmen fungiert, ob die Feldschwächungssteuerung auszuführen ist oder nicht) und eine vom oberen Drehzahlschwellwert verschiedene Drehzahl sein kann.
In dem Zeitraum, nachdem die Steuereinheit 30 über die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, (d.h. während der Störungsdauer) führt die Steuereinheit 30 entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durch, abhängig vom Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet. Genauer, wenn während der Störungsdauer der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet unter den vorgegebenen ersten Drehmomentschwellwert Tth1 fällt, während die Steuereinheit 30 die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchführt, beendet die Steuereinheit 30 die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und beginnt die Vollständig-Offen-Steuerung.
Wenn während der Störungsdauer der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet den vorgegebenen zweiten Drehmomentschwellwert Tth2 überschreitet, während die Steuereinheit 30 die Vollständig-Offen-Steuerung durchführt, beendet die Steuereinheit 30 die Vollständig-Offen-Steuerung und beginnt die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung. Es ist anzumerken, dass der erste Drehmomentschwellwert Tth1 und der zweite Drehmomentschwellwert Tth2 weiter unten genau beschrieben sind.
Es ist anzumerken, dass in diesem Beispiel die Steuereinheit 30 ausgelegt ist, den Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet auf Grundlage der durch die Stromsensoren 21u bis 21w erfassten Phasenströme iu bis iw und der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols zu erlangen (zu schätzen). Genauer ist die Steuereinheit 30 ausgelegt, den d-Achsenstrom id und den q-Achsenstrom iq auf Grundlage der durch die Stromsensoren 21u bis 21w erfassten Phasenströme iu bis iw und der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols zu berechnen und den berechneten d-Achsenstrom id und den berechneten q-Achsenstrom iq in die folgende Gleichung einzusetzen, um den Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet zu berechnen.
$T_{e t} = n_{p o l e} {φ_{a} i_{q} + (L_{d} - L_{q}) i_{d} i_{q}}$
In der obigen Gleichung gibt „n_pole“ die Anzahl von Polpaaren im Motor 3 an, gibt „φa“ den Ankerverkettungs-Magnetfluss an, gibt „L_d“ die d-Achseninduktanz an und gibt „L_q“ die q-Achseninduktanz an.
(Aufbau der Steuereinheit)
Wie in 1 dargestellt, enthält in diesem Beispiel die Steuereinheit 30 eine Störungsbestimmungseinheit 31, eine Schaltsteuereinheit 32 und eine Betriebssteuereinheit 33. Mit anderen Worten, die Störungsbestimmungseinheit 31, die Schaltsteuereinheit 32 und die Betriebssteuereinheit 33 sind als Software ausgeführt und führen einige der Funktionen der Steuereinheit 30 durch.
(Störungsbestimm ungseinheit)
Die Störungsbestimmungseinheit 31 ist ausgelegt, die Störungsbestimmung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 durchzuführen. In diesem Beispiel führt die Störungsbestimmungseinheit 31 die Störungsbestimmung an jedem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 durch. Es ist anzumerken, dass die Störungsbestimmungseinheit 31 (die Steuereinheit 30) auf folgende Weisen bestimmen kann, ob eine Störung in der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt oder nicht.
(Störungsbestimmung für die Gleichstromversorgung)
Zum Beispiel empfängt die Störungsbestimmungseinheit 31 eine Eingabe der Versorgungsspannung VP und bestimmt auf Grundlage der Versorgungsspannung VP, ob eine Störung in der Gleichstromversorgung 2 vorliegt. Genauer, wenn die Versorgungsspannung VP einen vorgegebenen aktuellen Strom-Spannungsschwellwert überschreitet, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass eine Störung in der Gleichstromversorgung 2 vorliegt.
(Störungsbestimmung für Motor und Umrichter)
Die Störungsbestimmungseinheit 31 empfängt Eingaben der durch die Stromsensoren 21u bis 21w erfassten Phasenströme iu bis iw und bestimmt auf Grundlage der Phasenströme iu bis iw, ob eine Störung im Motor 3 und im Umrichter 11 vorliegt. Genauer, wenn eine Phasendifferenz unter den drei Phasenströmen iu bis iw von einem normalen Bereich abweicht (beispielsweise einem Bereich von 120 Grad ±α, wobei α kleiner ist als 120 Grad), bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass eine Störung im Motor 3 und im Umrichter 11 vorliegt.
(Störungsbestimmung für den Sensor)
Die Störungsbestimmungseinheit 31 empfängt eine Eingabe von einem Ausgang des Sensors 20 (in diesem Beispiel der Stromsensoren 21u bis 21w und des Magnetpolstellungssensors 22) und bestimmt auf Grundlage des Ausgangs des Sensors 20, ob eine Störung im Sensor 20 vorliegt. Genauer, wenn die Dauer, während der der maximale Pegel (oder minimale Pegel) des Ausgangs des Sensors 20 konstant bleibt, länger ist als eine vorgegebene normale Dauer, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass eine Störung im Sensor 20 vorliegt. Es ist anzumerken, dass typischerweise, wenn eine Störung vorliegt, wie etwa eine abgetrennte Leitung im Sensor 20, der Ausgang des Sensors 20 konstant auf dem maximalen Pegel (oder minimalen Pegel) bleibt.
(Kurzschlussstörungsbestimmung für Schaltelemente)
In diesem Beispiel ist die Störungsbestimmungseinheit 31 ausgelegt, für jedes Schaltelement aus den drei High-Side-Schaltelementen S1 bis S3 und den drei Low-Side-Schaltelementen S4 bis S6 zu bestimmen, ob eine Kurzschlussstörung in dem Schaltelement vorliegt, die bewirkt, dass das Schaltelement ständig eingeschaltet ist. Es ist anzumerken, dass die Störungsbestimmungseinheit 31 auf folgende Weisen bestimmen kann, ob eine Kurzschlussstörung in beliebigen der Schaltelemente S1 bis S6 vorliegt.
Zum Beispiel empfängt die Störungsbestimmungseinheit 31 Eingaben der drei Phasenspannungen, die jeweils an den drei Ausgangsleitungen LOu bis LOw anliegen (d.h. der Spannung Vu der Phase U, der Spannung Vv der Phase V und der Spannung Vw der Phase W), der Versorgungsspannung VP und der Massespannung VG und bestimmt auf Grundlage der drei Phasenspannungen Vu bis Vw, der Versorgungsspannung VP und der Massespannung VG, ob eine Kurzschlussstörung bei beliebigen der Schaltelemente S1 bis S6 vorliegt.
Genauer, wenn in einem Zeitraum, in dem das erste High-Side-Schaltelement S1 ausgeschaltet sein sollte, die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VP und der Spannung Vu der Phase U, die dem ersten High-Side-Schaltelement S1 entspricht, ein Störungswert ist (beispielsweise ein niedrigerer Wert als ein normaler Wert für die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VP und der Spannung Vu der Phase U, während das erste High-Side-Schaltelement S1 ausgeschaltet ist), bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass eine Kurzschlussstörung beim ersten High-Side-Schaltelement S1 vorliegt, und wenn in dem Zeitraum, in dem das erste High-Side-Schaltelement S1 ausgeschaltet sein sollte, die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VP und der Spannung Vu der Phase U, die dem ersten High-Side-Schaltelement S1 entspricht, ein normaler Wert ist, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass keine Kurzschlussstörung beim ersten High-Side-Schaltelement S1 vorliegt. Dasselbe gilt ebenso für das zweite und das dritte High-Side-Schaltelement S2 und S3.
Außerdem, wenn in einem Zeitraum, in dem das erste Low-Side-Schaltelement S4 ausgeschaltet sein sollte, die Differenz zwischen der Massespannung VG und der Spannung Vu der Phase U, die dem ersten Low-Side-Schaltelement S4 entspricht, ein Störungswert ist (beispielsweise ein niedrigerer Wert als ein normaler Wert für die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VG und der Spannung Vu der Phase U, während das erste Low-Side-Schaltelement S4 ausgeschaltet ist), bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass eine Kurzschlussstörung beim ersten Low-Side-Schaltelement S4 vorliegt, und wenn in dem Zeitraum, in dem das erste Low-Side-Schaltelement S4 ausgeschaltet sein sollte, die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VG und der Spannung Vu der Phase U, die dem ersten Low-Side-Schaltelement S4 entspricht, ein normaler Wert ist, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass keine Kurzschlussstörung beim ersten Low-Side-Schaltelement S4 vorliegt. Dasselbe gilt ebenso für das zweite und das dritte Low-Side-Schaltelement S5 und S6.
Die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, ob eine Störung im Umrichter 11 vorliegt, auf Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung, ob eine Kurzschlussstörung in beliebigen der sechs Schaltelemente S1 bis S6 vorliegt. Genauer, wenn bestimmt ist, dass eine Kurzschlussstörung bei einem Schaltelement unter den sechs Schaltelementen S1 bis S6 vorliegt, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass eine Störung im Umrichter 11 vorliegt.
(Unterbrechungsstörungsbestimmung für Schaltelemente)
In diesem Beispiel ist die Störungsbestimmungseinheit 31 ausgelegt, für jedes Schaltelement aus den drei High-Side-Schaltelementen S1 bis S3 und den drei Low-Side-Schaltelementen S4 bis S6 zu bestimmen, ob eine Unterbrechungsstörung in dem Schaltelement vorliegt, die bewirkt, dass das Schaltelement ständig ausgeschaltet ist. Es ist anzumerken, dass die Störungsbestimmungseinheit 31 auf folgende Weisen bestimmen kann, ob eine Unterbrechungsstörung in beliebigen der Schaltelemente S1 bis S6 vorliegt.
Zum Beispiel empfängt die Störungsbestimmungseinheit 31 Eingaben der drei Phasenspannungen, die jeweils an den drei Ausgangsleitungen LOu bis LOw anliegen (d.h. der Spannung Vu der Phase U, der Spannung Vv der Phase V und der Spannung Vw der Phase W), der Versorgungsspannung VP und der Massespannung VG und bestimmt auf Grundlage der drei Phasenspannungen Vu bis Vw, der Versorgungsspannung VP und der Massespannung VG, ob eine Unterbrechungsstörung bei beliebigen der Schaltelemente S1 bis S6 vorliegt.
Genauer, wenn in einem Zeitraum, in dem das erste High-Side-Schaltelement S1 eingeschaltet sein sollte, die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VP und der Spannung Vu der Phase U, die dem ersten High-Side-Schaltelement S1 entspricht, ein Störungswert ist (beispielsweise ein höherer Wert als ein normaler Wert für die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VP und der Spannung Vu, während das erste High-Side-Schaltelement S1 eingeschaltet ist), bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass eine Unterbrechungsstörung beim ersten High-Side-Schaltelement S1 vorliegt, und wenn in dem Zeitraum, in dem das erste High-Side-Schaltelement S1 eingeschaltet sein sollte, die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VP und der Spannung Vu der Phase U, die dem ersten High-Side-Schaltelement S1 entspricht, ein normaler Wert ist, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass keine Unterbrechungsstörung beim ersten High-Side-Schaltelement S1 vorliegt. Dasselbe gilt ebenso für das zweite und das dritte High-Side-Schaltelement S2 und S3.
Außerdem, wenn in einem Zeitraum, in dem das erste Low-Side-Schaltelement S4 eingeschaltet sein sollte, die Differenz zwischen der Massespannung VG und der Spannung Vu der Phase U, die dem ersten Low-Side-Schaltelement S4 entspricht, ein Störungswert ist (beispielsweise ein höherer Wert als ein normaler Wert für die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VG und der Spannung Vu der Phase U, während das erste Low-Side-Schaltelement S4 eingeschaltet ist), bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass eine Unterbrechungsstörung beim ersten Low-Side-Schaltelement S4 vorliegt, und wenn in dem Zeitraum, in dem das erste Low-Side-Schaltelement S4 ausgeschaltet sein sollte, die Differenz zwischen der Versorgungsspannung VG und der Spannung Vu der Phase U, die dem ersten Low-Side-Schaltelement S4 entspricht, ein normaler Wert ist, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass keine Unterbrechungsstörung beim ersten Low-Side-Schaltelement S4 vorliegt. Dasselbe gilt ebenso für das zweite und das dritte Low-Side-Schaltelement S5 und S6.
Die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, ob eine Störung im Umrichter 11 vorliegt, auf Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung, ob eine Unterbrechungsstörung in beliebigen der sechs Schaltelemente S1 bis S6 vorliegt. Genauer, wenn bestimmt ist, dass eine Unterbrechungsstörung bei einem Schaltelement unter den sechs Schaltelementen S1 bis S6 vorliegt, bestimmt die Störungsbestimmungseinheit 31, dass eine Störung im Umrichter 11 vorliegt.
(Schaltsteuereinheit)
Die Schaltsteuereinheit 32 ist ausgelegt, die normale Steuerung, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen. In diesem Beispiel ist die Schaltsteuereinheit 32 bei der normalen Steuerung ausgelegt, abhängig von der Drehzahl des Motors 3 eine Feldschwächungssteuerung am Motor 3 auszuführen. Genauer ist die Schaltsteuereinheit 32 bei der normalen Steuerung ausgelegt, wenn die Drehzahl des Motors 3 den vorgegebenen hohen Drehzahlschwellwert überschreitet, die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 auszuführen, und wenn die Drehzahl des Motors 3 den vorgegebenen hohen Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, ist die Schaltsteuereinheit 32 ausgelegt, die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht auszuführen.
(Anordnungsbeispiel der Schaltsteuereinheit)
2 stellt ein Beispiel eines Aufbaus der Schaltsteuereinheit 32 dar. Die Schaltsteuereinheit 32 enthält eine Koordinatenumwandlereinheit 301, eine Stromsollwerterzeugereinheit 302, eine Stromsteuereinheit 303, eine Koordinatenrückwandlereinheit 304, eine Pulsbreitenmodifikationssignalerzeugungseinheit (PWM-Signalerzeugungseinheit) 305 und eine Feldschwächungssteuereinheit 306.
Die Koordinatenumwandlereinheit 301 berechnet den d-Achsenstrom id und den q-Achsenstrom iq des Motors 3 auf Grundlage der durch die Stromsensoren 21u bis 21w erfassten Phasenströme iu bis iw und der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols.
Der Stromsollwerterzeugereinheit 302 berechnet den d-Achsenstromsollwert id* und den q-Achsenstromsollwert iq* auf Grundlage des Drehmomentsollwerts Te. Genauer berechnet die Stromsollwerterzeugereinheit 302 den d-Achsenstromsollwert id* durch ein Multiplizieren des Drehmomentsollwerts Te mit dem Sinuswert (sinθ) und berechnet den q-Achsenstromsollwert iq* durch ein Multiplizieren des Drehmomentsollwerts Te mit dem Cosinuswert (cosθ).
Die Stromsteuereinheit 303 berechnet den d-Achsenspannungssollwert Vd* und den q-Achsenspannungssollwert Vq* auf Grundlage des d-Achsenstroms id und des q-Achsenstroms iq, berechnet durch die Koordinatenumwandlereinheit 301, und des d-Achsenstromsollwerts id* und des q-Achsenstromsollwerts iq*, berechnet durch die Stromsollwerterzeugereinheit 302. Genauer berechnet die Stromsteuereinheit 303 den d-Achsenspannungssollwert Vd* und den q-Achsenspannungssollwert Vq* so, dass die Differenz zwischen dem d-Achsenstrom id und dem d-Achsenstromsollwert id* sowie die Differenz zwischen dem q-Achsenstrom iq und dem q-Achsenstromsollwert iq* reduziert werden.
Die Koordinatenrückwandlereinheit 304 berechnet den Spannungssollwert Vu* der Phase U, den Spannungssollwert Vv* der Phase V und den Spannungssollwert Vw* der Phase W auf Grundlage des d-Achsenspannungssollwerts Vd* und des q-Achsenspannungssollwerts Vq*, berechnet durch die Stromsteuereinheit 303, und der Stellung θe des Magnetpols, erfasst durch den Magnetpolstellungssensor 22.
Die PWM-Signalerzeugungseinheit 305 erzeugt sechs Gatesignale, die den sechs Schaltelementen S1 bis S6 zuzuführen sind, auf Grundlage des Spannungssollwerts Vu* der Phase U, des Spannungssollwerts Vv* der Phase V und des Spannungssollwerts Vw* der Phase W, berechnet durch die Koordinatenrückwandlereinheit 304. Genauer führt die PWM-Signalerzeugungseinheit 305 eine PWM an den sechs Gatesignalen auf Grundlage des Spannungssollwerts Vu* der Phase U, des Spannungssollwerts Vv* der Phase V und des Spannungssollwerts Vw* der Phase W durch.
Die Feldschwächungssteuereinheit 306 bestimmt auf Grundlage der Drehzahl des Motors 3, ob eine Feldschwächungssteuerung auszuführen ist oder nicht. Genauer bestimmt die Feldschwächungssteuereinheit 306, dass es notwendig ist, eine Feldschwächungssteuerung auszuführen, wenn die Drehzahl des Motors 3 den oberen Drehzahlschwellwert überschreitet, und bestimmt, dass es nicht notwendig ist, die Feldschwächungssteuerung auszuführen, wenn die Drehzahl des Motors 3 den oberen Drehzahlschwellwert nicht überschreitet. Dann, wenn die Feldschwächungssteuerung auszuführen ist, steuert die Feldschwächungssteuereinheit 306 den Betrieb der Stromsollwerterzeugereinheit 302 so, dass der d-Achsenstromsollwert id negativ wird. Wenn andererseits die Feldschwächungssteuerung nicht auszuführen ist, unterlässt die Feldschwächungssteuereinheit 306 das Steuern der Stromsollwerterzeugereinheit 302.
Es ist anzumerken, dass in diesem Beispiel die Schaltsteuereinheit 32 (genauer, die Feldschwächungssteuereinheit 306) ausgelegt ist, die Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols zu erlangen.
(Betriebssteuereinheit)
Die Betriebssteuereinheit 33 ist ausgelegt, den Betrieb der Schaltsteuereinheit 32 abhängig von dem Ergebnis der durch die Störungsbestimmungseinheit 31 durchgeführten Störungsbestimmung zu steuern. Es ist anzumerken, dass der Betrieb der Betriebssteuereinheit 33 grob in drei Betriebsweisen aufgeteilt ist: Betrieb, der durchgeführt wird, bis die Störungsbestimmung eine Störung bestimmt (d.h. Normalbetrieb); Betrieb, der durchgeführt wird, wenn die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt (d.h. Betrieb zum Behandeln des Auftretens einer Störung); Betrieb, der während eines Zeitraums (der Störungsdauer) durchgeführt wird, nachdem die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt (d.h. Betrieb zum weiteren Behandeln der Störung).
(Normalbetrieb)
Die Betriebssteuereinheit 33 ist ausgelegt, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, eine normale Steuerung durchzuführen, bis die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt.
(Betrieb zum Behandeln des Auftretens einer Störung)
Wenn die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, ist die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen. Wenn in diesem Beispiel die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, ist die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen, abhängig mindestens entweder (i) davon, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird oder nicht, oder (ii) von der Drehzahl des Motors 3. Genauer, wenn die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird, oder wenn die Drehzahl des Motors 3 den vorgegebenen Drehzahlschwellwert überschreitet, ist die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchzuführen, und wenn die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausgeführt wird und die Drehzahl des Motors 3 den vorgegebenen Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, ist die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen.
(Betrieb zum weiteren Behandeln der Störung)
In einem Zeitraum, nachdem die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, (d.h. während der Störungsdauer) ist die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen, abhängig vom Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet. Genauer, wenn während der Störungsdauer der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet unter den vorgegebenen ersten Drehmomentschwellwert Tth1 fällt, während die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt wird, veranlasst die Betriebssteuereinheit 33 die Schaltsteuereinheit 32, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zu beenden und die Vollständig-Offen-Steuerung zu beginnen. Wenn während der Störungsdauer der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet den vorgegebenen zweiten Drehmomentschwellwert Tth2 überschreitet, während die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt wird, veranlasst die Betriebssteuereinheit 33 die Schaltsteuereinheit 32, die Vollständig-Offen-Steuerung zu beenden und die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zu beginnen.
Es ist anzumerken, dass in diesem Beispiel die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt ist, die Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols zu erlangen. Außerdem ist die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt, den Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet auf Grundlage der durch die Stromsensoren 21u bis 21w erfassten Phasenströme iu bis iw und der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols zu erlangen (zu schätzen). Zum Beispiel erlangt die Betriebssteuereinheit 33 den Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet auf Grundlage des d-Achsenstroms id und des q-Achsenstroms iq, berechnet durch die Koordinatenumwandlereinheit 301 (siehe 2) in der Schaltsteuereinheit 32.
(Verhalten bei der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung)
Als Nächstes ist das Verhalten bei der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung mit Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 stellt ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet und der Drehzahl des Motors 3 dar, während die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt wird. Während die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt wird, wirkt ein regeneratives Drehmoment auf den Motor 3. Dieses regenerative Drehmoment ist ein Drehmoment mit einem negativen Wert (d.h. ein Drehmoment, das auf den Motor 3 in einer entgegengesetzten Richtung zur Drehrichtung des Motors 3 wirkt), und wie in 3 dargestellt, tendiert der Absolutwert des Betrags des Drehmoments Tet (des regenerativen Drehmoments, das einen negativen Wert aufweist), das auf den Motor 3 wirkt, dazu, sich allmählich zu erhöhen, wenn sich die Drehzahl des Motors 3 verringert. Demgemäß kann, wenn sich die Drehzahl des Motors 3 verringert, während die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt wird (beispielsweise wenn sich die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs verringert), das auf den Motor 3 wirkende regenerative Drehmoment (d.h. das negative Drehmoment Tet) bewirken, dass sich die Drehzahl des Motors 3 plötzlich verringert.
Wenn in dem in 3 dargestellten Beispiel die Drehzahl des Motors 3 unter die erste Drehzahl R1 fällt, erhöht sich die Anstiegsrate des Absolutwerts des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet (des regenerativen Drehmoments, das einen negativen Wert aufweist) relativ zur Verringerung der Drehzahl des Motors 3 (d.h. zur Anstiegsrate des regenerativen Drehmoments). In diesem Beispiel ist der erste Drehmomentschwellwert Tth1, der als Referenz zum Bestimmen dient, wenn von der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zur Vollständig-Offen-Steuerung umzuschalten ist, auf einen Wert gleich einem Betrag des auf den Motor 3 arbeitenden Drehmoments gesetzt, wenn die Drehzahl des Motors 3 die erste Drehzahl R1 ist (d.h. wenn angenommen ist, dass sich die Anstiegsrate des auf den Motor 3 wirkenden regenerativen Drehmoments erhöht).
(Verhalten bei Vollständig-Offen-Steuerung)
Als Nächstes ist das Verhalten bei der Vollständig-Offen-Steuerung mit Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 stellt ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet und der Drehzahl des Motors 3 dar, während die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt wird. Während die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt wird, tendiert die induktive Spannung des Motors 3 dazu, sich zu erhöhen, wenn sich die Drehzahl des Motors 3 erhöht. Wenn sich demgemäß die Drehzahl des Motors 3 erhöht, während die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt wird (wenn sich beispielsweise die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs bei Bergabfahrt erhöht), kann sich Leistung auf der Seite der Gleichstromversorgung 2 vom Motor 3 über den Umrichter 11 regenerieren, was zu einer Überspannung (beispielsweise einer Spannung, die eine Auslegungsspannung überschreitet) der Versorgungsleitungen führt, die die Gleichstromversorgung 2 und den Umrichter 11 verbinden (der Stromversorgungsleitung LP und der Masseleitung LG).
Es ist anzumerken, dass, wenn sich die Drehzahl des Motors 3 erhöht und bewirkt, dass die induktive Spannung des Motors 3 die Spannung der Gleichstromversorgung 2 überschreitet, wie in 4 dargestellt, sich der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet erhöht. Wenn in dem in 4 dargestellten Beispiel die Drehzahl des Motors 3 die zweite Drehzahl R2 überschreitet, erhöht sich der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet. In diesem Beispiel ist der zweite Drehmomentschwellwert Tth2, der als die Referenz zum Bestimmen dient, wenn von der Vollständig-Offen-Steuerung zur Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung umzuschalten ist, auf einen Wert gleich einem Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments festgelegt, wenn die Drehzahl des Motors 3 eine zweite Drehzahl ist (d.h. wenn angenommen ist, dass sich die induktive Spannung des Motors 3 über die Spannung der Gleichstromversorgung 2 hinaus erhöht).
Außerdem schwankt in dem in 4 dargestellten Beispiel, wenn die Drehzahl des Motors 3 die zweite Drehzahl R2 überschreitet, der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet stark. Als Ergebnis würde, falls die Vollständig-Offen-Steuerung weiter durchgeführt würde und sich die Geschwindigkeit des Elektrofahrzeugs beispielsweise bei einer Bergabfahrt erhöhte, eine Vibration aus der Schwankung des Drehmoments Tet in dem Elektrofahrzeug auftreten, wenn sich die Drehzahl des Motors 3 erhöht. Um das Auftreten dieser Vibration zu verhindern, ist demgemäß der zweite Drehmomentschwellwert Tth2 auf ein Niveau festgelegt, bei dem die Insassen kaum eine Vibration spüren, und wenn das Drehmoment Tet den zweiten Drehmomentschwellwert Tth2 überschreitet, schaltet die Betriebssteuereinheit 33 von der Vollständig-Offen-Steuerung zur Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung um. Dies ermöglicht es, die in 3 dargestellte Beziehung zwischen Drehmoment Tet und Drehzahl des Motors 3 zu erreichen, wodurch es möglich ist, fast vollständig zu verhindern, dass das Drehmoment Tet schwankt, sogar wenn sich die Drehzahl des Motors 3 weiter erhöht, weil das Elektrofahrzeug ständig bergab fährt.
Es ist anzumerken, dass in 4, falls die Drehzahl R2 des Motors 3 als der Schwellwert für die Betriebssteuereinheit 33 verwendet würde, um von der Vollständig-Offen-Steuerung zur Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung auf Grundlage der Drehzahl umzuschalten, es aufgrund des Drehzahlerfassungsfehlers Fälle gäbe, in denen das Umschalten auftreten würde, nachdem der zweite Drehmomentschwellwert Tth2 bereits überschritten worden wäre. Demgemäß kann, um zu vermeiden, dass die Insassen die Vibration des Elektrofahrzeugs wesentlich spüren, eine aus der Vollständig-Offen-Steuerung und der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt werden, abhängig vom Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet.
(Schaltbetrieb für die Feldschwächungssteuerung)
Als Nächstes ist mit Bezugnahme auf 5 der Schaltbetrieb zum Ausführen der Feldschwächungssteuerung durch die Schaltsteuereinheit 32 beim Durchführen der normalen Steuerung beschrieben. Dieser Schaltbetrieb wird wiederholt durchgeführt, bis die Störungsbestimmungseinheit 31 eine Störung erfasst.
(Schritt S11)
Zuerst erlangt die Schaltsteuereinheit 32 (genauer, die Feldschwächungssteuereinheit 306) die Drehzahl des Motors 3. In diesem Beispiel berechnet die Schaltsteuereinheit 32 die Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols. Die Schaltsteuereinheit 32 bestimmt dann, ob die Drehzahl des Motors 3 den oberen Drehzahlschwellwert überschreitet oder nicht. Falls die Drehzahl des Motors 3 den oberen Drehzahlschwellwert überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S12, sonst geht der Ablauf zu Schritt S13.
(Schritt S12)
Wenn die Drehzahl des Motors 3 den oberen Drehzahlschwellwert überschreitet, führt die Schaltsteuereinheit 32 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 aus. Zum Beispiel steuert die Schaltsteuereinheit 32 auf Grundlage der durch die Stromsensoren 21u bis 21w erfassten Phasenströme iu bis iw und der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols die Schaltvorgänge im Umrichter 11 durch ein Ausführen von PWM an den sechs Gatesignalen, die den sechs Schaltelementen S1 bis S6 zugeführt werden, um zu bewirken, dass der d-Achsenstrom des Motors 3 negativ wird. Sobald ein negativer d-Achsenstrom fließt, ist es möglich, den Magnetfluss zu reduzieren, der entlang der d-Achse wirkt, indem die Entmagnetisierungswirkung aus der Ankerreaktion genutzt wird. Damit ist es möglich, die durch die Drehung des Motors 3 erzeugte Gegen-EMK zu reduzieren und somit die Drehzahl des Motors 3 zu erhöhen.
(Schritt S13)
Wenn andererseits die Drehzahl des Motors 3 den oberen Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, hebt die Schaltsteuereinheit 32 die Ausführung der Feldschwächungssteuerung am Motor 3 auf. Zum Beispiel steuert die Schaltsteuereinheit 32 die Schaltvorgänge im Umrichter 11 durch ein Ausführen von PWM an den sechs Gatesignalen, die den sechs Schaltelementen S1 bis S6 zugeführt werden, um eine andere synchrone Steuerung des Motors 3 auszuführen, wie etwa eine Maximaldrehmoment-Stromsteuerung.
(Betrieb zum Behandeln des Auftretens einer Störung)
Als Nächstes ist ein Betrieb durch die Betriebssteuereinheit 33 zum Behandeln des Auftretens einer Störung mit Bezugnahme auf 6 beschrieben. Dieser Betrieb zum Behandeln des Auftretens einer Störung wird durchgeführt, wenn die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt.
(Schritt S21)
Zuerst bestimmt die Betriebssteuereinheit 33, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird oder nicht. Wenn beispielsweise die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird, setzt die Schaltsteuereinheit 32 (genauer, die Feldschwächungssteuereinheit 306) ein Flag auf High, das angibt, dass die Feldschwächungssteuerung ausgeführt wird (im Folgenden als Feldschwächungsflag bezeichnet), und setzt das Feldschwächungsflag auf Low, wenn die Feldschwächungssteuerung für den Motor 3 aufgehoben ist. Die Betriebssteuereinheit 33 bestimmt dann auf Grundlage des Feldschwächungsflags, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird oder nicht. Falls die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausgeführt wird (wenn beispielsweise das Feldschwächungsflag nicht gesetzt ist), geht der Ablauf zu Schritt S23, sonst geht der Ablauf zu Schritt S22.
(Schritt S22)
Als Nächstes erlangt die Betriebssteuereinheit 33 die Drehzahl des Motors 3. In diesem Beispiel berechnet die Betriebssteuereinheit 33 die Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols. Die Betriebssteuereinheit 33 bestimmt dann, ob die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert überschreitet oder nicht. Falls die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S23, sonst geht der Ablauf zu Schritt S24. Es ist anzumerken, dass der Drehzahlschwellwert auf Grundlage von 3 eine Drehzahl sein kann, die verhindert, dass sich der Absolutwert der Anstiegsrate des Betrags des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet erhöht, d.h. die erste Drehzahl R1 sein kann.
(Schritt S23)
Falls (i) die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausgeführt wird oder (ii) die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird und die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, hindert die Betriebssteuereinheit 33 die Schaltsteuereinheit 32, die Vollständig-Offen-Steuerung aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen. Damit sind die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 und die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 alle ausgeschaltet, und der Schaltbetrieb des Umrichters 11 ist angehalten.
(Schritt S24)
Falls andererseits die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird und die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert überschreitet, veranlasst die Betriebssteuereinheit 33 die Schaltsteuereinheit 32, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen. Damit wird unter der High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, und der Low-Side-Schaltelementgruppe, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält, eine Schaltelementgruppe eingeschaltet und die andere Schaltelementgruppe ausgeschaltet, und der Schaltbetrieb des Umrichters 11 ist angehalten.
(Vorteilhafte Eigenschaften der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung)
Wenn die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt wird, wenn die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt (wenn beispielsweise eine Störung auftritt, wodurch die Gleichstromversorgung 2 ausfällt, während das Elektrofahrzeug angetrieben wird), wird in der Statorspule im Motor 3 gespeicherte Energie dem Glättungskondensator 12 zugeführt und lädt diesen über die Freilaufdioden, die in einer antiparallelen Anordnung mit den Schaltelementen S1 bis S6 verbunden sind, und als Ergebnis erhöht sich die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 12. Die Größe der Erhöhung der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 12 tendiert dazu zu steigen, je höher die Drehzahl des Motors 3 ist. Mit anderen Worten, während die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt wird, nachdem die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, ist die an den Versorgungsleitungen (der Stromversorgungsleitung LP und der Masseleitung LG), die die Gleichstromversorgung 2 und den Umrichter 11 verbinden, anliegende Spannung umso höher, je höher die Drehzahl des Motors 3 ist, und erhöht dadurch die Wahrscheinlichkeit, dass die Versorgungsleitungen, die die Gleichstromversorgung 2 und den Umrichter 11 verbinden, eine Überspannung erleiden.
Während andererseits die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt wird, nachdem die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt (wenn beispielsweise eine Störung auftritt, wodurch die Gleichstromversorgung 2 ausfällt, während das Elektrofahrzeug angetrieben wird), werden die drei Ausgangsleitungen LOu bis LOw über einen niedrigen Widerstandswert (den Einschaltwiderstand der Schaltelemente S1 bis S6) miteinander verbunden, und als Ergebnis erhöhen sich sofort die drei Phasenströme iu bis iw, die jeweils zu den drei Ausgangsleitungen LOu bis LOw fließen. Die Größe dieser sofortigen Erhöhung der Phasenströme iu bis iw tendiert dazu, zu steigen, je niedriger die Drehzahl des Motors 3 ist.
Demgemäß können durch ein Durchführen der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung, wenn die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, und die Drehzahl des Motors 3 relativ hoch ist, und durch ein Durchführen der Vollständig-Offen-Steuerung, wenn die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, und die Drehzahl des Motors 3 relativ niedrig ist, sowohl (i) eine Überspannung der Versorgungsleitungen (der Stromversorgungsleitung LP und der Masseleitung LG), die die Gleichstromversorgung 2 und den Umrichter 11 verbinden, als auch (ii) die sofortige Erhöhung der drei Phasenströme iu bis iw wirksam verhindert werden.
(Betrieb zum weiteren Behandeln der Störung)
Als Nächstes ist ein Betrieb durch die Betriebssteuereinheit 33 zum weiteren Behandeln einer Störung mit Bezugnahme auf 7 beschrieben. Dieser Ablauf zum weiteren Behandeln der Störung wird während eines Zeitraums wiederholt durchgeführt, nachdem die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt (d.h. während einer Störungsdauer).
(Schritt S25)
Zuerst bestimmt die Betriebssteuereinheit 33, ob die Schaltsteuereinheit 32 die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchführt oder nicht. Falls die Schaltsteuereinheit 32 die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchführt, geht der Ablauf zu Schritt S26, sonst geht der Ablauf zu Schritt S28.
(Schritt S26)
Falls die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt wird, bestimmt die Betriebssteuereinheit 33, ob der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet unterhalb des ersten Drehmomentschwellwerts Tth1 liegt oder nicht. Falls der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet unterhalb des ersten Drehmomentschwellwerts Tth1 liegt, geht der Ablauf zu Schritt S27.
(Schritt S27)
Wenn der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet unter den vorgegebenen ersten Drehmomentschwellwert Tth1 fällt, während die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt wird, veranlasst die Betriebssteuereinheit 33 die Schaltsteuereinheit 32, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zu beenden und die Vollständig-Offen-Steuerung zu beginnen.
(Schritt S28)
Falls jedoch die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durch die Schaltsteuereinheit 32 nicht durchgeführt wird (d.h. falls die Schaltsteuereinheit 32 die Vollständig-Offen-Steuerung durchführt), bestimmt die Betriebssteuereinheit 33, ob der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet den zweiten Drehmomentschwellwert Tth2 überschreitet oder nicht. Falls der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet den zweiten Drehmomentschwellwert Tth2 überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S29.
(Schritt S29)
Wenn der Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet den vorgegebenen zweiten Drehmomentschwellwert Tth2 überschreitet, während die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt wird, veranlasst die Betriebssteuereinheit 33 die Schaltsteuereinheit 32, die Vollständig-Offen-Steuerung zu beenden und die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zu beginnen.
(Durch die Ausführungsform 1 erzielte vorteilhafte Wirkungen)
Wie oben beschrieben, können während der Störungsdauer, nachdem die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, durch ein Durchführen einer aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig vom Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet sowohl ein plötzlicher Drehzahlabfall des Motors 3 als auch eine Überspannung von Versorgungsleitungen, die die Gleichstromversorgung 2 und den Umrichter 11 verbinden, wirksam verhindert sein.
Darüber hinaus beseitigt ein Erlangen (Schätzen) des Betrags des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet auf Grundlage der durch die Stromsensoren 21u bis 21w erfassten Phasenströme iu bis iw und der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols die Notwendigkeit, getrennt einen Drehmomentsensor (in der Zeichnung nicht dargestellt) zum Erfassen des Betrags des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments vorzusehen.
Außerdem kann, wenn die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt, durch ein Durchführen entweder der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 (genauer abhängig entweder davon, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird, oder von der Drehzahl des Motors 3) die eine aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt werden, die für den Betriebszustand des Motors 3 geeignet ist.
Außerdem ist es durch ein Erlangen (Schätzen) der Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols möglich, einen Drehzahlsensor (in der Zeichnung nicht dargestellt) zum Erfassen der Drehzahl des Motors 3 wegzulassen.
Außerdem können durch ein Durchführen der Störungsbestimmung an jedem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 nicht nur, wenn eine Störung genau in der Gleichstromversorgung 2 auftritt, sondern wenn eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 auftritt, abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 wahlweise die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt werden. Damit ist es möglich, eine Überspannung der Versorgungsleitungen (der Stromversorgungsleitung LP und der Masseleitung LG) aufgrund einer oder mehrerer Störungen in der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und/oder dem Sensor 20 zu verhindern, zusätzlich zu einer Überspannung auf den Leitungen aufgrund genau der Gleichstromversorgung 2.
Abwandlung der Ausführungsform 1
Es ist anzumerken, dass der in 6 dargestellte Schritt S22 weggelassen werden kann, der durch die Betriebssteuereinheit 33 beim Betrieb zum Behandeln des Auftretens einer Störung durchgeführt wird. Mit anderen Worten, wenn die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, kann die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt sein, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen, abhängig davon, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird oder nicht. Genauer kann, wenn die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird, die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt sein, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchzuführen, und wenn die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausgeführt wird, kann die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt sein, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen.
Außerdem kann der in 6 dargestellte Schritt S21 weggelassen werden, der durch die Betriebssteuereinheit 33 beim Betrieb zum Behandeln des Auftretens einer Störung durchgeführt wird. Mit anderen Worten, wenn die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, kann die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt sein, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, abhängig von der Drehzahl des Motors 3 entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen. Genauer, wenn die Drehzahl des Motors 3 einen vorgegebenen Drehzahlschwellwert überschreitet, kann die Betriebssteuereinheit 33 ausgelegt sein, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchzuführen, und wenn die Drehzahl des Motors 3 den vorgegebenen Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, die Schaltsteuereinheit 32 zu veranlassen, die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen.
Ausführungsform 2
8 stellt ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 2 dar. Die Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 2 unterscheidet sich von der Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 1 bezüglich der Anordnung der Steuereinheit 30. Bezüglich anderer Anordnungen ist die Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 2 dieselbe wie die Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 1.
Wie in 8 dargestellt, ist in der Ausführungsform 2 die Störungsbestimmungseinheit 31 aus von der Schaltsteuereinheit 32 und der Betriebssteuereinheit 33 getrennter Hardware aufgebaut. Außerdem führt die Störungsbestimmungseinheit 31 die Störungsbestimmung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 durch, und wenn die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt, gibt die Störungsbestimmungseinheit 31 ein Störungserfassungssignal S31 an die Betriebssteuereinheit 33 aus. Die Betriebssteuereinheit 33 veranlasst die Schaltsteuereinheit 32, eine normale Steuerung durchzuführen, bis die Störungsbestimmungseinheit 31 das Störungserfassungssignal S31 ausgibt. Wenn die Störungsbestimmungseinheit 31 das Störungserfassungssignal S31 ausgibt, veranlasst die Betriebssteuereinheit 33 die Schaltsteuereinheit 32, abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen. In einem Zeitraum, nachdem die Störungsbestimmungseinheit 31 das Störungserfassungssignal S31 ausgegeben hat, (d.h. während der Störungsdauer) veranlasst die Betriebssteuereinheit 33 die Schaltsteuereinheit 32, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen, abhängig vom Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet.
Es ist anzumerken, dass der Normalbetrieb (der Betrieb, der durchgeführt wird, bis das Störungserfassungssignal S31 ausgegeben wird), der Betrieb zum Behandeln des Auftretens einer Störung (der Betrieb, der durchgeführt wird, wenn das Störungserfassungssignal S31 ausgegeben wird) und der Betrieb zum weiteren Behandeln der Störung (der Betrieb, der durchgeführt wird, nachdem das Störungserfassungssignal S31 ausgegeben wurde), die durch die Betriebssteuereinheit 33 in der Ausführungsform 2 durchgeführt werden, dieselben sind wie der Normalbetrieb, der Betrieb zum Behandeln des Auftretens einer Störung und der Betrieb zum weiteren Behandeln der Störung, die durch die Betriebssteuereinheit 33 in der Ausführungsform 1 durchgeführt werden.
Außerdem ist, wie in 8 dargestellt, in der Ausführungsform 2 die Betriebssteuereinheit 33 aus von der Schaltsteuereinheit 32 getrennter Hardware aufgebaut und gibt das Steuersignal S33 zum Durchführen der normalen Steuerung, der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder der Vollständig-Offen-Steuerung an die Schaltsteuereinheit 32 aus. Die Schaltsteuereinheit 32 führt eine aus der normalen Steuerung, der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig von dem durch die Betriebssteuereinheit 33 ausgegebenen Steuersignal S33 durch.
Es ist anzumerken, dass in der Ausführungsform 2 die Schaltsteuereinheit 32 zum Beispiel eine Computereinheit, wie etwa eine CPU, eine Speichereinheit, wie etwa einen Speicher, die beispielsweise ein Programm und Informationen speichert, um die Computereinheit zu veranlassen zu arbeiten, und einen Ansteuerkreis enthält, wie etwa einen Gate-Ansteuer-IC, der die Ein-/Aus-Zustände der Schaltelemente S1 bis S6 steuert, indem er den Schaltelementen S1 bis S6 Gatesignale zuführt. Außerdem ist in der Ausführungsform 2 der Betrieb der Schaltsteuereinheit 32 derselbe wie der Betrieb der Schaltsteuereinheit 32 in der Ausführungsform 1.
(Durch die Ausführungsform 2 erzielte vorteilhafte Wirkungen)
Wie oben beschrieben, kann durch einen Aufbau der Störungsbestimmungseinheit 31 als Hardware die Störungsbestimmung durch die Störungsbestimmungseinheit 31 schneller durchgeführt werden, als wenn die Störungsbestimmungseinheit 31 als Software aufgebaut ist.
Wie oben beschrieben, kann durch einen Aufbau der Betriebssteuereinheit 33 als Hardware die Steuerung der Schaltsteuereinheit 32 durch die Betriebssteuereinheit 33 schneller durchgeführt werden, als wenn die Betriebssteuereinheit 33 als Software aufgebaut ist.
Es ist anzumerken, dass in der Ausführungsform 2 die Störungsbestimmungseinheit 31 und die Betriebssteuereinheit 33 als ein einziges, einstückiges Bauteil aufgebaut sein können. Mit anderen Worten, die Störungsbestimmungseinheit 31 und die Betriebssteuereinheit 33 können als ein einziges Hardwareteil aufgebaut sein.
Im Vorstehenden ist in der Beschreibung der Ausführungsformen 1 und 2 die Steuereinheit 30 (die Schaltsteuereinheit 32 und die Betriebssteuereinheit 33) beispielhaft so dargestellt, dass sie die Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols erlangt, aber die Motorsteuervorrichtung 10 kann einen Drehzahlsensor (in der Zeichnung nicht dargestellt) enthalten, der die Drehzahl des Motors 3 erfasst. In solchen Fällen kann die Steuereinheit 30 (die Schaltsteuereinheit 32 und die Betriebssteuereinheit 33) ausgelegt sein, die Drehzahl des Motors 3 zu erlangen, indem sie eine Eingabe der durch den Drehzahlsensor erfassten Drehzahl empfängt.
Darüber hinaus ist in der Beschreibung der Ausführungsformen 1 und 2 die Steuereinheit 30 (die Betriebssteuereinheit 33) beispielhaft so dargestellt, dass sie den Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet auf Grundlage der durch die Stromsensoren 21u bis 21w erfassten Phasenströme iu bis iw und der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols erlangt, aber die Motorsteuervorrichtung 10 kann einen Drehmomentsensor (in der Zeichnung nicht dargestellt) enthalten, der den Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments erfasst. In solchen Fällen kann die Steuereinheit 30 (die Betriebssteuereinheit 33) ausgelegt sein, den Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments Tet zu erlangen, indem sie eine Eingabe des durch den Drehmomentsensor erfassten Drehmoments empfängt.
Die Ausführungsformen 1, 2 und ihre Abwandlungen können kombiniert werden, um neue Ausführungsformen zu erzielen. Die oben beschriebenen Ausführungsformen und Abwandlungen sind im Wesentlichen bevorzugte Beispiele und sollen die Erfindung, Anwendungen der Erfindung oder den Geltungsbereich der Anwendung der Erfindung nicht einschränken.
Ausführungsform 3
9 stellt ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 3 dar. Die Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 3 unterscheidet sich von der Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 1 darin, dass die Steuereinheit 30 durch die Steuereinheit 50 ersetzt ist. Bezüglich anderer Anordnungen ist die Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 3 dieselbe wie die Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 1.
(Steuereinheit)
Die Steuereinheit 50 ist ausgelegt, die Schaltvorgänge im Umrichter 11 beispielsweise auf Grundlage von Informationen, die durch den Sensor 20 erfasst sind, oder von Sollwerten zu steuern, die von einer äußeren Quelle eingegeben sind. Zum Beispiel enthält die Steuereinheit 50 eine Computereinheit, wie etwa eine CPU, eine Speichereinheit, wie etwa einen Speicher, die beispielsweise ein Programm und Informationen speichert, um die Computereinheit zu veranlassen zu arbeiten, und einen Ansteuerkreis, wie etwa einen Gate-Ansteuer-IC, der die Ein-/Aus-Zustände der Schaltelemente S1 bis S6 steuert, indem er den Schaltelementen S1 bis S6 Gatesignale zuführt.
In diesem Beispiel empfängt die Steuereinheit 50 Eingaben von Phasenströmen iu bis iw, erfasst durch die Stromsensoren 21u bis 21w, der Stellung θe des Magnetpols des Motors 3, erfasst durch den Magnetpolstellungssensor 22, der Versorgungsspannung VP und eines Drehmomentsollwerts Te, der ein Solldrehmoment (beispielsweise einen Betrag des Drehmoments, abhängig von einem Eingabebetrag des Gaspedals des Elektrofahrzeugs) für den Motor 3 angibt.
In diesem Beispiel enthält die Steuereinheit 50 eine Störungsbestimmungseinheit 51, eine Normalzustands-Steuereinheit 52 und eine Störungszustands-Steuereinheit 53. Mit anderen Worten, die Störungsbestimmungseinheit 51, die Normalzustands-Steuereinheit 52 und die Störungszustands-Steuereinheit 53 sind als Software ausgeführt und führen einige der Funktionen der Steuereinheit 50 durch.
(Störungsbestimmungseinheit)
Die Störungsbestimmungseinheit 51 ist ausgelegt, die Störungsbestimmung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 durchzuführen. In diesem Beispiel führt die Störungsbestimmungseinheit 51 die Störungsbestimmung an jedem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 durch. Es ist anzumerken, dass die Störungsbestimmungseinheit 51 auf dieselbe Weise wie die Störungsbestimmungseinheit 31 in der Motorsteuervorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform 1 bestimmen kann, ob eine Störung in der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt oder nicht.
(Normalzustands-Steuereinheit)
Die Normalzustands-Steuereinheit 52 steuert die Schaltvorgänge in dem Umrichter 11 auf Grundlage der durch den Sensor 20 erfassten Informationen, bis die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt. Genauer steuert die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Schaltvorgänge im Umrichter 11 auf Grundlage von Erfassungssignalen von einer Vielfalt von Sensoren, wie etwa der Stromsensoren 21u bis 21w und des Magnetpolstellungssensors 22 (genauer der Phasenströme iu bis iw, die in den drei Ausgangsleitungen LOu bis LOw fließen, und der Stellung θe des Magnetpols des Motors 3), sodass der Motor 3 das im Drehmomentsollwert Te angegebene Solldrehmoment erzeugt.
In diesem Beispiel ist die Normalzustands-Steuereinheit 52 ausgelegt, abhängig von der Drehzahl des Motors 3 eine Feldschwächungssteuerung am Motor 3 auszuführen, auf dieselbe Weise wie die Feldschwächungssteuerung, die durch die Steuereinheit 30 gemäß der Ausführungsform 1 durchgeführt wird und mit Bezugnahme auf 5 beschrieben ist.
(Störungszustands-Steuereinheit)
Wenn die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt, wählt die Störungszustands-Steuereinheit 53 abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung aus und führt sie durch. Beim Durchführen der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung schaltet die Störungszustands-Steuereinheit 53 entweder eine High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, oder eine Low-Side-Schaltelementgruppe ein, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält, und schaltet die andere Schaltelementgruppe aus. Beim Durchführen der Vollständig-Offen-Steuerung schaltet die Störungszustands-Steuereinheit 53 sowohl die High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, als auch die Low-Side-Schaltelementgruppe aus, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält.
In diesem Beispiel ist in derselben Weise wie bei dem durch die Steuereinheit 30 gemäß der Ausführungsform 1 durchgeführten und mit Bezugnahme auf 6 beschriebenen Betrieb zum Behandeln des Auftretens einer Störung die Störungszustands-Steuereinheit 53 ausgelegt, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen und durchzuführen, abhängig mindestens entweder (i) davon, ob durch die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird, oder (ii) von der Drehzahl des Motors 3.
Die vorteilhaften Eigenschaften der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung sind dieselben wie bei der Ausführungsform 1 beschrieben. Durch ein Durchführen der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung, wenn die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, und die Drehzahl des Motors 3 relativ hoch ist, und durch ein Durchführen der Vollständig-Offen-Steuerung, wenn die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, und die Drehzahl des Motors 3 relativ niedrig ist, können sowohl (i) eine Spannungserhöhung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 12 als auch (ii) die sofortige Erhöhung der Phasenströme iu bis iw wirksam verhindert werden.
(Einzelheiten bezüglich der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung)
Als Nächstes ist die durch die Störungszustands-Steuereinheit 53 durchgeführte Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung mit Bezugnahme auf 10 genau beschrieben.
(Schritt S31)
Zuerst bestimmt die Störungszustands-Steuereinheit 53, ob es ein Schaltelement unter den sechs Schaltelementen (den drei High-Side-Schaltelementen S1 bis S3 und den drei Low-Side-Schaltelementen S4 bis S6) gibt, bei dem durch die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt ist, dass es eine Kurzschlussstörung aufweist, auf Grundlage des Ergebnisses der Störungsbestimmung durch die Störungsbestimmungseinheit 51. Falls es ein Schaltelement unter den sechs Schaltelementen S1 bis S6 gibt, bei dem bestimmt ist, dass es eine Kurzschlussstörung aufweist, geht der Ablauf zu Schritt S32, sonst geht der Ablauf zu Schritt S33.
(Schritt S32)
Falls es ein Schaltelement unter den sechs Schaltelementen S1 bis S6 gibt, bei dem bestimmt ist, dass es eine Kurzschlussstörung aufweist, schaltet die Störungszustands-Steuereinheit 53 unter der High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, und der Low-Side-Schaltelementgruppe, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält, die Schaltelementgruppe ein, die das Schaltelement enthält, bei dem durch die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt ist, dass es eine Kurzschlussstörung aufweist. Wenn beispielsweise die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Kurzschlussstörung im ersten High-Side-Schaltelement S1 vorliegt, steuert die Störungszustands-Steuereinheit 53 die den sechs Schaltelementen S1 bis S6 zugeführten Gatesignale so, dass die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 ein- und die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 ausgeschaltet werden.
(Schritt S33)
Wenn andererseits bestimmt ist, dass kein Schaltelement unter den sechs Schaltelementen S1 bis S6 einen Kurzschlussstörung aufweist, bestimmt die Störungszustands-Steuereinheit 53, ob es ein Schaltelement unter den sechs Schaltelementen (den drei High-Side-Schaltelementen S1 bis S3 und den drei Low-Side-Schaltelementen S4 bis S6) gibt, bei dem durch die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt ist, dass es eine Unterbrechungsstörung aufweist, auf Grundlage des Ergebnisses der Störungsbestimmung durch die Störungsbestimmungseinheit 51. Falls es ein Schaltelement unter den sechs Schaltelementen S1 bis S6 gibt, bei dem bestimmt ist, dass es eine Unterbrechungsstörung aufweist, geht der Ablauf zu Schritt S34, sonst geht der Ablauf zu Schritt S35.
(Schritt S34)
Falls es ein Schaltelement unter den sechs Schaltelementen S1 bis S6 gibt, bei dem bestimmt ist, dass es eine Unterbrechungsstörung aufweist, schaltet die Störungszustands-Steuereinheit 53 unter der High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, und der Low-Side-Schaltelementgruppe, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält, die Schaltelementgruppe aus, die das Schaltelement enthält, bei dem durch die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt ist, dass es eine Unterbrechungsstörung aufweist. Wenn beispielsweise die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Unterbrechungsstörung im ersten High-Side-Schaltelement S1 vorliegt, steuert die Störungszustands-Steuereinheit 53 die den sechs Schaltelementen S1 bis S6 zugeführten Gatesignale so, dass die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 aus- und die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 eingeschaltet werden.
(Schritt S35)
Falls bei keinem Schaltelement unter den sechs Schaltelementen S1 bis S6 bestimmt ist, dass es eine Kurzschlussstörung oder eine Unterbrechungsstörung aufweist, schaltet die Störungszustands-Steuereinheit 53 unter der High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, und der Low-Side-Schaltelementgruppe, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält, eine vorgegebene Schaltelementgruppe ein. Falls beispielsweise bei keinem Schaltelement unter den sechs Schaltelementen S1 bis S6 bestimmt ist, dass es eine Kurzschlussstörung oder eine Unterbrechungsstörung aufweist, und die vorgegebene Schaltelementgruppe, die bei der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung einzuschalten ist, die Low-Side-Schaltelementgruppe ist, steuert die Störungszustands-Steuereinheit 53 die den sechs Schaltelementen S1 bis S6 zugeführten Gatesignale so, dass die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 aus- und die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 eingeschaltet werden.
(Durch die Ausführungsform 3 erzielte vorteilhafte Wirkungen)
Außerdem können durch ein Durchführen der Störungsbestimmung an jedem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20, statt nur an der Gleichstromversorgung 2, nicht nur, wenn eine Störung genau in der Gleichstromversorgung 2 auftritt, sondern auch, wenn eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 auftritt, abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und die Vollständig-Offen-Steuerung wahlweise durchgeführt werden. Damit ist es möglich, eine Überspannung der Versorgungsleitungen (der Stromversorgungsleitung LP und der Masseleitung LG) aufgrund einer oder mehrerer Störungen in der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und/oder dem Sensor 20 zu verhindern, zusätzlich zu einer Überspannung auf den Leitungen aufgrund genau der Gleichstromversorgung 2.
Außerdem kann bei der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durch ein Einschalten einer Schaltelementgruppe, die ein Schaltelement enthält, von dem durch die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt ist, dass es eine Kurzschlussstörung aufweist, unter der High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, und der Low-Side-Schaltelementgruppe, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält, normal eine Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt werden, sogar wenn eine Kurzschlussstörung in mindestens einem der sechs Schaltelemente vorliegt (der drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 und der drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6).
Außerdem kann bei der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durch ein Ausschalten einer Schaltelementgruppe, die ein Schaltelement enthält, von dem durch die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt ist, dass es eine Unterbrechungsstörung aufweist, unter der High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, und der Low-Side-Schaltelementgruppe, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält, normal eine Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt werden, sogar wenn eine Unterbrechungsstörung in mindestens einem der sechs Schaltelemente vorliegt (der drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 und der drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6).
Außerdem kann durch ein Wählen einer aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig entweder (i) davon, ob durch die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird, oder (ii) von der Drehzahl des Motors 3 die geeignetere aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung gemäß dem Betriebszustand des Motors 3 ausgeführt werden, wenn eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt.
Außerdem ist es durch ein Erlangen (Schätzen) der Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols möglich, einen Drehzahlsensor (in der Zeichnung nicht dargestellt) zum Erfassen der Drehzahl des Motors 3 wegzulassen.
Abwandlung der Ausführungsform 3
Es ist anzumerken, dass der durch die Störungszustands-Steuereinheit 53 durchgeführte und in 6 dargestellte Schritt S22 weggelassen werden kann. Mit anderen Worten, die Störungszustands-Steuereinheit 53 kann ausgelegt sein, eine aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig davon zu wählen, ob durch die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird oder nicht. Genauer, die Störungszustands-Steuereinheit 53 kann ausgelegt sein, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zu wählen, wenn die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausführt, und die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen, wenn die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausführt.
Außerdem kann der durch die Störungszustands-Steuereinheit 53 durchgeführte und in 6 dargestellte Schritt S21 weggelassen werden. Mit anderen Worten, die Störungszustands-Steuereinheit 53 kann ausgelegt sein, abhängig von der Drehzahl des Motors 3 eine aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen. Genauer, die Störungszustands-Steuereinheit 53 kann ausgelegt sein, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zu wählen, wenn die Drehzahl des Motors 3 einen vorgegebenen Drehzahlschwellwert überschreitet, und die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen, wenn die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert nicht überschreitet.
Ausführungsform 4
11 stellt ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 4 dar. Die Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 4 unterscheidet sich von der Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 3 bezüglich der Anordnung der Steuereinheit 50. Bezüglich anderer Anordnungen ist die Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 4 dieselbe wie die Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 3.
Wie in 11 dargestellt, unterscheidet sich die Steuereinheit 50 gemäß der Ausführungsform 4 von der Steuereinheit 50 gemäß der Ausführungsform 3 bezüglich der Anordnung der Störungszustands-Steuereinheit 53. Bezüglich anderer Anordnungen ist die Steuereinheit 50 gemäß der Ausführungsform 4 dieselbe wie die Steuereinheit 50 gemäß der Ausführungsform 3.
(Störungszustands - Steuereinheit)
Die Störungszustands-Steuereinheit 53 gemäß der Ausführungsform 4 enthält eine Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 und eine Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532.
(Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit)
Bevor die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt, wählt die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung aus.
In diesem Beispiel ist die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 ausgelegt, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen, abhängig mindestens entweder (i) davon, ob durch die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird, oder (ii) von der Drehzahl des Motors 3. Genauer, wenn die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausführt, oder wenn die Drehzahl des Motors 3 einen vorgegebenen Drehzahlschwellwert überschreitet, ist die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 ausgelegt, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zu wählen, und wenn die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausführt, oder wenn die Drehzahl des Motors 3 den vorgegebenen Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, ist die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 ausgelegt, die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen.
Es ist anzumerken, dass in diesem Beispiel, ähnlich der Normalzustands-Steuereinheit 52, die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 ausgelegt ist, die Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols zu erlangen. Genauer berechnet die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 die Drehzahl des Motors 3 durch ein Differenzieren der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols.
(Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit)
Wenn die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt, führt die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532 diejenige aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung aus, die durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 gewählt ist.
Außerdem ist in diesem Beispiel bei der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532 ausgelegt, eine Schaltelementgruppe einzuschalten, die ein Schaltelement enthält, von dem durch die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt ist, dass es eine Kurzschlussstörung aufweist, unter der High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, und der Low-Side-Schaltelementgruppe, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält.
Außerdem ist in diesem Beispiel bei der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532 ausgelegt, eine Schaltelementgruppe auszuschalten, die ein Schaltelement enthält, von dem durch die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt ist, dass es eine Unterbrechungsstörung aufweist, unter der High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, und der Low-Side-Schaltelementgruppe, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält.
(Vorgänge der Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit)
Als Nächstes sind Vorgänge mit Bezugnahme auf 12 beschrieben, die durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 durchgeführt werden. Die durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 durchgeführten Vorgänge werden wiederholt durchgeführt, bis die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt.
(Schritt S41)
Als Erstes bestimmt die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531, ebenso wie in dem in 6 dargestellten Schritt S21, ob durch die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird oder nicht. Falls die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausgeführt wird, geht der Ablauf zu Schritt S43, sonst geht der Ablauf zu Schritt S42.
(Schritt S42)
Als Nächstes erlangt die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531, ebenso wie in dem in 6 dargestellten Schritt S22, die Drehzahl des Motors 3 und bestimmt, ob die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert überschreitet oder nicht. Falls die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, geht der Ablauf zu Schritt S43, sonst geht der Ablauf zu Schritt S44. Es ist anzumerken, dass der Drehzahlschwellwert die erste Drehzahl R1 sein kann, ebenso wie in 6.
(Schritt S43)
Wenn die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausführt, oder wenn die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird und die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert nicht überschreitet, wählt die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 die Vollständig-Offen-Steuerung aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung. Zum Beispiel setzt die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 ein Flag auf Low zum Kennzeichnen, welche aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung gewählt ist (im Folgenden als ein „Verfahrensflag“ bezeichnet). Mit anderen Worten, wenn das Verfahrensflag auf High gesetzt ist, ist die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung unter der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung gewählt, und wenn das Verfahrensflag auf Low gesetzt ist, ist die Vollständig-Offen-Steuerung unter der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung gewählt.
(Schritt S44)
Wenn andererseits die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausführt und die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert überschreitet, wählt die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung. Zum Beispiel setzt die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 das Verfahrensflag auf High.
(Vorgänge der Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit)
Als Nächstes sind Vorgänge mit Bezugnahme auf 13 beschrieben, die durch die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532 durchgeführt werden. Die durch die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532 durchgeführten Vorgänge werden durchgeführt, wenn die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt.
(Schritt S51)
Zuerst bestimmt die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532, ob die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 unter der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung gewählt wurde (bestimmt beispielsweise, ob das Verfahrensflag auf High gesetzt ist oder nicht). Wenn die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 gewählt ist (wenn das Verfahrensflag auf High gesetzt ist), geht der Ablauf zu Schritt S52, sonst geht der Ablauf zu Schritt S53.
(Schritt S52)
Wenn die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 gewählt ist, führt die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532 die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung unter der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung durch. Damit wird unter der High-Side-Schaltelementgruppe, die die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 enthält, und der Low-Side-Schaltelementgruppe, die die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 enthält, eine Schaltelementgruppe eingeschaltet und die andere Schaltelementgruppe ausgeschaltet, und der Schaltbetrieb des Umrichters 11 ist angehalten. Es ist anzumerken, dass Einzelheiten bezüglich der durch die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532 durchgeführten Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung dieselben sein können wie die Einzelheiten bezüglich der durch die in 10 dargestellte Störungszustands-Steuereinheit 53 durchgeführten Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung.
(Schritt S53)
Wenn andererseits die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung nicht durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 gewählt ist (d.h. wenn die Vollständig-Offen-Steuerung gewählt ist), führt die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532 die Vollständig-Offen-Steuerung unter der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung durch. Damit sind die drei High-Side-Schaltelemente S1 bis S3 und die drei Low-Side-Schaltelemente S4 bis S6 alle ausgeschaltet, und der Schaltbetrieb des Umrichters 11 ist angehalten.
(Durch die Ausführungsform 4 erzielte vorteilhafte Wirkungen)
Da es, wie oben beschrieben, möglich ist, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung abhängig von dem Betriebszustand des Motors 3 zu wählen, bevor die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, kann die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung schnell durchgeführt werden, wenn die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung vorliegt.
Abwandlung der Ausführungsform 4
Der durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 durchgeführte und in 12 dargestellte Schritt S42 kann weggelassen werden. Mit anderen Worten, die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 kann ausgelegt sein, eine aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig davon zu wählen, ob durch die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausgeführt wird oder nicht. Genauer, die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 kann ausgelegt sein, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zu wählen, wenn die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 ausführt, und die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen, wenn die Normalzustands-Steuereinheit 52 die Feldschwächungssteuerung am Motor 3 nicht ausführt.
Der durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 durchgeführte und in 12 dargestellte Schritt S41 kann weggelassen werden. Mit anderen Worten, die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 kann ausgelegt sein, eine aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung abhängig von der Drehzahl des Motors 3 zu wählen. Genauer, die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 kann ausgelegt sein, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung zu wählen, wenn die Drehzahl des Motors 3 einen vorgegebenen Drehzahlschwellwert überschreitet, und die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen, wenn die Drehzahl des Motors 3 den Drehzahlschwellwert nicht überschreitet.
Ausführungsform 5
14 stellt ein Beispiel eines Aufbaus einer Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 5 dar. Die Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 5 unterscheidet sich von der Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 3 bezüglich der Anordnung der Steuereinheit 50. Bezüglich anderer Anordnungen ist die Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 5 dieselbe wie die Motorsteuervorrichtung 40 gemäß der Ausführungsform 3.
Wie in 14 dargestellt, ist in der Ausführungsform 5 die Störungsbestimmungseinheit 51 aus von der Normalzustands-Steuereinheit 52 und der Störungszustands-Steuereinheit 53 getrennter Hardware aufgebaut. In diesem Beispiel sind die Normalzustands-Steuereinheit 52 und die Störungszustands-Steuereinheit 53 im Steuerprozessor 55 enthalten. Es ist anzumerken, dass der Steuerprozessor 55 zum Beispiel eine Computereinheit, wie etwa eine CPU, eine Speichereinheit, wie etwa einen Speicher, die beispielsweise ein Programm und Informationen speichert, um die Computereinheit zu veranlassen zu arbeiten, und einen Ansteuerkreis enthält, wie etwa einen Gate-Ansteuer-IC, der die Ein-/Aus-Zustände der Schaltelemente S1 bis S6 steuert, indem er den Schaltelementen S1 bis S6 Gatesignale zuführt. Mit anderen Worten, in diesem Beispiel sind die Normalzustands-Steuereinheit 52 und die Störungszustands-Steuereinheit 53 als Software ausgeführt und führen einige der Funktionen des Steuerprozessors 55 durch.
In der Ausführungsform 5 ist die Störungsbestimmungseinheit 51 ausgelegt, auf das Bestimmen hin, dass eine Störung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt, ein Störungserfassungssignal S51 auszugeben.
Außerdem ist in der Ausführungsform 5 die Normalzustands-Steuereinheit 52 ausgelegt, die Schaltvorgänge im Umrichter 11 auf Grundlage von Informationen zu steuern, die durch den Sensor 20 erfasst sind, bis die Störungsbestimmungseinheit 51 ein Störungserfassungssignal S51 ausgibt. Durch die Normalzustands-Steuereinheit 52 gemäß der Ausführungsform 5 durchgeführte Vorgänge (d.h. Vorgänge, die durchgeführt werden, bis ein Störungserfassungssignal S51 durch die Störungsbestimmungseinheit 51 ausgegeben wird) sind dieselben wie durch die Normalzustands-Steuereinheit 52 gemäß der Ausführungsform 3 ausgeführte Vorgänge (d.h. Vorgänge, die durchgeführt werden, bis die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt, dass eine Störung vorliegt).
Wenn in der Ausführungsform 5 die Störungsbestimmungseinheit 51 das Störungserfassungssignal S51 ausgibt, ist die Störungszustands-Steuereinheit 53 ausgelegt, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen und durchzuführen, abhängig von dem Betriebszustand des Motors. Durch die Störungszustands-Steuereinheit 53 gemäß der Ausführungsform 5 durchgeführte Vorgänge (d.h. Vorgänge, die durchgeführt werden, nachdem ein Störungserfassungssignal S51 durch die Störungsbestimmungseinheit 51 ausgegeben wurde) sind dieselben wie durch die Störungszustands-Steuereinheit 53 gemäß der Ausführungsform 1 ausgeführte Vorgänge (d.h. Vorgänge, die durchgeführt werden, nachdem die Störungsbestimmungseinheit 51 bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt).
Bezüglich anderer Anordnungen ist die Steuereinheit 50 gemäß der Ausführungsform 5 dieselbe wie die Steuereinheit 50 gemäß der Ausführungsform 3.
(Durch die Ausführungsform 5 erzielte vorteilhafte Wirkungen)
Wie oben beschrieben, kann durch einen Aufbau der Störungsbestimmungseinheit 51 als Hardware die Störungsbestimmung durch die Störungsbestimmungseinheit 51 schneller durchgeführt werden, als wenn die Störungsbestimmungseinheit 51 als Software aufgebaut ist.
Es ist anzumerken, dass die Anordnungen gemäß der Ausführungsform 5 auf die Ausführungsform 4 angewendet werden können. Mit anderen Worten, in der Ausführungsform 4 kann die Störungsbestimmungseinheit 51 als von der Normalzustands-Steuereinheit 52 und der Störungszustands-Steuereinheit 53 getrennte Hardware aufgebaut sein und kann ausgelegt sein, auf das Bestimmen hin, dass eine Störung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung 2, dem Motor 3, dem Umrichter 11 und dem Sensor 20 vorliegt, ein Störungserfassungssignal S51 auszugeben.
Die Normalzustands-Steuereinheit 52 kann ausgelegt sein, Schaltvorgänge im Umrichter 11 auf Grundlage von Informationen zu steuern, die durch den Sensor 20 erfasst sind, bis die Störungsbestimmungseinheit 51 ein Störungserfassungssignal S51 ausgibt. Die Störungszustands-Steuereinheit 53 ist ausgelegt, wenn die Störungsbestimmungseinheit 51 das Störungserfassungssignal S51 ausgibt, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen und durchzuführen, abhängig von dem Betriebszustand des Motors.
Genauer kann die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 ausgelegt sein, bevor das Störungserfassungssignal S51 durch die Störungsbestimmungseinheit 51 ausgegeben wird, abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und die Vollständig-Offen-Steuerung zu wählen, und die Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit 532 kann ausgelegt sein, wenn das Störungserfassungssignal S51 durch die Störungsbestimmungseinheit 51 ausgegeben wird, diejenige aus der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen, die durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit 531 gewählt ist.
Im Vorstehenden ist in der Beschreibung der Ausführungsformen 3, 4 und 5 die Steuereinheit 50 (die Normalzustands-Steuereinheit 52 und die Störungszustands-Steuereinheit 53) beispielhaft so dargestellt, dass sie die Drehzahl des Motors 3 auf Grundlage der durch den Magnetpolstellungssensor 22 erfassten Stellung θe des Magnetpols erlangt, aber die Motorsteuervorrichtung 40 kann einen Drehzahlsensor (in der Zeichnung nicht dargestellt) enthalten, der die Drehzahl des Motors 3 erfasst. In solchen Fällen kann die Steuereinheit 50 (die Normalzustands-Steuereinheit 52 und die Störungszustands-Steuereinheit 53) ausgelegt sein, die Drehzahl des Motors 3 zu erlangen, indem sie eine Eingabe der durch den Drehzahlsensor erfassten Drehzahl empfängt.
Die Ausführungsformen 3, 4 und 5 und ihre Abwandlungen können kombiniert werden, um neue Ausführungsformen zu erzielen. Außerdem können die Ausführungsformen 3, 4 und 5 und ihre Abwandlungen mit den Ausführungsformen 1 und 2 und ihren Abwandlungen kombiniert werden, um neue Ausführungsformen zu erzielen.
Wenn beispielsweise die Störungsbestimmungseinheit 31 bestimmt, dass eine Störung vorliegt, kann die Motorsteuervorrichtung 40 gemäß den Ausführungsformen 3, 4 und 5, nachdem abhängig vom Betriebszustand des Motors 3 die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung neu gewählt und durchgeführt wird, weiter entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung als den in den Ausführungsformen 1 und 2 beschriebenen Betrieb zum weiteren Behandeln der Störung abhängig vom Betrag des auf den Motor 3 wirkenden Drehmoments ausführen.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind im Wesentlichen bevorzugte Beispiele und sollen die Erfindung, Anwendungen der Erfindung oder den Geltungsbereich der Anwendung der Erfindung nicht einschränken.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, ist die vorliegende Offenbarung als eine Motorsteuervorrichtung anwendbar.
Bezugszeichenliste

10,40: Motorsteuervorrichtung
2: Gleichstromversorgung
3: Motor
11: Umrichter
12: Glättungskondensator
20: Sensor
21u - 21w: Stromsensor
22: Magnetpolstellungssensor
30, 50: Steuereinheit
31, 51: Störungsbestimmungseinheit
32: Schaltsteuereinheit
33: Betriebssteuereinheit
52: Normalzustands-Steuereinheit
53: Störungszustands-Steuereinheit
531: Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit
532: Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit
55: Steuerprozessor
LP: Stromversorgungsleitung
LG: Masseleitung
LOu - LOw: Ausgangsleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP H947055 [0003]

Claims

Motorsteuervorrichtung, die einen Dreiphasen-Wechselstrommotor über Leistung aus einer Gleichstromversorgung steuert, wobei die Motorsteuervorrichtung umfasst: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen des Motors verbunden sind, und (ii) einer mit einer positiven Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Stromversorgungsleitung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Masseleitung; und einen Sensor, der Information erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden; und eine Steuerungsvorrichtung, die: eine Störungsbestimmung durchführt zum Bestimmen, ob eine Störung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; eine normale Steuerung des Steuerns der Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen durchführt, bis die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt; und während einer Störungsdauer, beginnend, nachdem die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, entweder eine Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder eine Vollständig-Offen-Steuerung durchführt, abhängig von einem Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung enthält: eine Störungsbestimmungseinheit, die die Störungsbestimmung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor durchführt; eine Schaltsteuereinheit, die die normale Steuerung, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und die Vollständig-Offen-Steuerung durchführt; und eine Betriebssteuereinheit, die die Schaltsteuereinheit veranlasst, die normale Steuerung durchzuführen, bis die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung vorliegt, und während der Störungsdauer die Schaltsteuereinheit veranlasst, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen, abhängig von dem Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Störungsbestimmungseinheit aus von der Schaltsteuereinheit und der Betriebssteuereinheit getrennter Hardware gestaltet ist und ein Störungserfassungssignal an die Betriebssteuereinheit beim Erfassen ausgibt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Betriebssteuereinheit aus von der Schaltsteuereinheit getrennter Hardware gestaltet ist und ein Steuersignal an die Schaltsteuereinheit ausgibt, um die Schaltsteuereinheit zu veranlassen, eine aus der normalen Steuerung, der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung und der Vollständig-Offen-Steuerung durchzuführen.
Motorsteuervorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, wobei während der Störungsdauer die Steuereinheit: wenn der Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments unter einen vorgegebenen ersten Drehmoment-Schwellwert fällt, während die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung durchgeführt wird, die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung beendet und die Vollständig-Offen-Steuerung beginnt; und wenn der Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments einen vorgegebenen zweiten Drehmomentschwellwert überschreitet, während die Vollständig-Offen-Steuerung durchgeführt wird, die Vollständig-Offen-Steuerung beendet und die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung beginnt.
Motorsteuervorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Sensor enthält: einen Stromsensor, der einen in den Motor fließenden Phasenstrom erfasst; und einen Magnetpolstellungssensor, der eine Stellung eines Magnetpols des Motors erfasst, und die Steuereinheit den Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments auf Grundlage des durch den Stromsensor erfassten Phasenstroms und der durch den Magnetpolstellungssensor erfassten Stellung des Magnetpols erlangt.
Motorsteuervorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinheit: bei der normalen Steuerung eine Feldschwächungssteuerung am Motor abhängig von einer Drehzahl des Motors ausführt; und wenn die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt, entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchführt, abhängig mindestens entweder (i) davon, ob die Feldschwächungssteuerung am Motor ausgeführt wird oder nicht, oder (ii) von der Drehzahl des Motors.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung enthält: eine Störungsbestimmungseinheit, die die Störungsbestimmung an jedem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor durchführt; eine Normalzustands-Steuereinheit, die die Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen durchführt, bis die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; und eine Störungszustands-Steuereinheit, enthaltend: eine Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit, die, bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, abhängig von einem Betriebszustand des Motors entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung wählt; und eine Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit, die, wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, die eine durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit gewählte Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder Vollständig-Offen-Steuerung durchführt.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Störungsbestimmungseinheit aus von der Normalzustands-Steuereinheit und der Störungszustands-Steuereinheit getrennter Hardware gestaltet ist und ein Störungserfassungssignal beim Bestimmen ausgibt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, die Normalzustands-Steuereinheit die Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen steuert, bis die Störungsbestimmungseinheit das Störungserfassungssignal ausgibt, und wenn die Störungsbestimmungseinheit das Störungserfassungssignal ausgibt, die Störungszustands-Steuereinheit entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung wählt, abhängig von dem Betriebszustand des Motors.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Störungsbestimmungseinheit für jedes Schaltelement aus den drei High-Side-Schaltelementen und den drei Low-Side-Schaltelementen bestimmt, ob eine Kurzschlussstörung in dem Schaltelement vorliegt, die bewirkt, dass das Schaltelement ständig eingeschaltet ist, und in der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung die Störungszustands-Steuereinheit aus der High-Side-Schaltelementgruppe und der Low-Side-Schaltelementgruppe eine Schaltelementgruppe einschaltet, die das Schaltelement enthält, von dem die Störungsbestimmungseinheit bestimmt hat, dass es die Kurzschlussstörung aufweist.
Motorsteuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Störungsbestimmungseinheit für jedes Schaltelement aus den drei High-Side-Schaltelementen und den drei Low-Side-Schaltelementen bestimmt, ob eine Unterbrechungsstörung in dem Schaltelement vorliegt, die bewirkt, dass das Schaltelement ständig ausgeschaltet ist, und in der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung die Störungszustands-Steuereinheit eine Schaltelementgruppe aus der High-Side-Schaltelementgruppe und der Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, die das Schaltelement enthält, von dem die Störungsbestimmungseinheit bestimmt hat, dass es die Unterbrechungsstörung aufweist.
Motorsteuervorrichtung, die einen Dreiphasen-Wechselstrommotor über Leistung aus einer Gleichstromversorgung steuert, wobei die Motorsteuervorrichtung umfasst: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen des Motors verbunden sind, und (ii) einer mit einer positiven Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Stromversorgungsleitung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Masseleitung; einen Sensor, der Informationen erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden; eine Störungsbestimmungseinheit, die eine Störungsbestimmung zum Bestimmen einer Störung an jedem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor durchführt; eine Normalzustands-Steuereinheit, die die Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen durchführt, bis die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; und eine Störungszustands-Steuereinheit, die, wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, abhängig von einem Betriebszustand des Motors entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung durchführt, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält, wobei die Störungszustands-Steuereinheit enthält: eine Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit, die, bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, abhängig von einem Betriebszustand des Motors entweder die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder die Vollständig-Offen-Steuerung wählt; und eine Störungszustandssteuerungs-Ausführungseinheit, die, wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, die eine durch die Störungszustandssteuerungs-Wahleinheit gewählte Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder Vollständig-Offen-Steuerung durchführt.
Steuerverfahren für eine Motorsteuervorrichtung, enthaltend: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen eines Dreiphasen-Wechselstrommotors verbunden sind, und (ii) einer Stromversorgungsleitung, verbunden mit einer positiven Elektrode einer Gleichstromversorgung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Masseleitung; und einen Sensor, der Information erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden, wobei das Steuerverfahren umfasst: Durchführen einer Störungsbestimmung zum Bestimmen, ob eine Störung an mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; Durchführen einer normalen Steuerung des Steuerns der Schaltvorgänge in dem Umrichter auf Grundlage der durch den Sensor erfassten Informationen, bis die Störungsbestimmung bestimmt, dass eine Störung vorliegt; und Durchführen während einer Störungsdauer, beginnend, nachdem die Störungsbestimmung bestimmt hat, dass eine Störung vorliegt, abhängig von einem Betrag des auf den Motor wirkenden Drehmoments entweder einer Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder einer Vollständig-Offen-Steuerung, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält.
Steuerverfahren nach Anspruch 13, weiter umfassend: Durchführen einer Störungszustandssteuerung, enthaltend: bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, Wählen, abhängig von einem Betriebszustand des Motors, entweder der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder der Vollständig-Offen-Steuerung; und wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, Durchführen der einen bei der Auswahl gewählten Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder Vollständig-Offen-Steuerung.
Steuerverfahren für eine Motorsteuervorrichtung, enthaltend: einen Umrichter, enthaltend drei High-Side-Schaltelemente und drei Low-Side-Schaltelemente, wobei die drei High-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen (i) drei Ausgangsleitungen, die jeweils mit drei Eingangsanschlüssen eines Dreiphasen-Wechselstrommotors verbunden sind, und (ii) einer Stromversorgungsleitung, verbunden mit einer positiven Elektrode einer Gleichstromversorgung, und die drei Low-Side-Schaltelemente jeweils verbunden sind zwischen den drei Ausgangsleitungen und einer mit einer negativen Elektrode der Gleichstromversorgung verbundenen Masseleitung; und einen Sensor, der Information erfasst, die zum Steuern von Schaltvorgängen in dem Umrichter verwendet werden, wobei das Steuerverfahren umfasst: Durchführen einer Störungsbestimmung zum Bestimmen, ob eine Störung an jedem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt; und wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung in mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, Durchführen abhängig von einem Betriebszustand des Motors entweder der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder der Vollständig-Offen-Steuerung, wobei die Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung eine aus einer High-Side-Schaltelementgruppe und einer Low-Side-Schaltelementgruppe ein- und die andere ausschaltet und die Vollständig-Offen-Steuerung die High-Side-Schaltelementgruppe und die Low-Side-Schaltelementgruppe ausschaltet, wobei die High-Side-Schaltelementgruppe die drei High-Side-Schaltelemente enthält und die Low-Side-Schaltelementgruppe die drei Low-Side-Schaltelemente enthält, wobei das Durchführen der Störungszustands-Steuerung enthält: bevor die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, Wählen, abhängig von einem Betriebszustand des Motors, entweder der Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder der Vollständig-Offen-Steuerung; und wenn die Störungsbestimmungseinheit bestimmt, dass eine Störung bei mindestens einem aus der Gleichstromversorgung, dem Motor, dem Umrichter und dem Sensor vorliegt, Durchführen der einen bei der Auswahl gewählten Drei-Phasen-Kurzschlussteuerung oder Vollständig-Offen-Steuerung.