專利名稱：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，具體地說(shuō)，涉及能夠保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路免于 過(guò)熱的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，混合動(dòng)力車輛和電動(dòng)車輛正在作為對(duì)環(huán)境友好的車輛而得到 關(guān)注?；旌蟿?dòng)力車輛除了具有傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)外，還具有由直流電源經(jīng)逆變器 驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，作為動(dòng)力來(lái)源。具體地說(shuō)，發(fā)動(dòng)機(jī)被驅(qū)動(dòng)以獲得動(dòng)力來(lái) 源，直流電源也提供直流電壓，直流電壓接著被逆變器轉(zhuǎn)換成用于使電動(dòng) 機(jī)旋轉(zhuǎn)的交流電壓，從而獲得動(dòng)力來(lái)源。電動(dòng)車輛是具有由直流電源經(jīng)逆變器驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源的車輛。在這樣的混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛中，在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)正常旋轉(zhuǎn)時(shí)，交 流電流經(jīng)逆變器的各個(gè)開(kāi)關(guān)元件。但是，如果車輛已經(jīng)陷入溝渠等，電動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)子已經(jīng)鎖定并因而停機(jī)或者以非常低的速度旋轉(zhuǎn)，則很大的直流電 流流經(jīng)特定的開(kāi)關(guān)元件，該元件的熱損耗會(huì)迅速增大。過(guò)去己經(jīng)研究過(guò)用于在電動(dòng)機(jī)被鎖定或以非常低速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候防止這 種逆變器過(guò)載的裝置。 一種這樣的方式是下述技術(shù)對(duì)電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩 進(jìn)行限制，以限制流經(jīng)逆變器開(kāi)關(guān)元件的電流量(例如參見(jiàn)日本專利公開(kāi)No.l 1-122703、 7-322401、 8-191503和2005-45863)。但是，如果驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)受到這種輸出轉(zhuǎn)矩限制并提供立刻降低的輸出 轉(zhuǎn)矩，則車輛不能根據(jù)需要獲得對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的力，不能脫離鎖定狀態(tài)或 以非常低的速度旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。例如，如果車輛正在爬坡，并且駕駛員例如 對(duì)加速器踏板下壓了不足的量，從而使驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)鎖定，提供的有限輸出 轉(zhuǎn)矩可能造成車輛滑落。因此，例如，日本專利公開(kāi)No.ll-122703公開(kāi)了一種用于電動(dòng)車輛的防過(guò)載裝置，試圖在不使從電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩迅速減小的情況下防止逆變 器過(guò)載。根據(jù)日本專利公開(kāi)No.ll-122703，用于電動(dòng)車輛的防過(guò)載裝置包括 溫度評(píng)估裝置，根據(jù)檢測(cè)到的開(kāi)關(guān)元件溫度值來(lái)評(píng)估各個(gè)開(kāi)關(guān)元件的結(jié)合 部分的溫度；轉(zhuǎn)矩限制值計(jì)算裝置，根據(jù)評(píng)估出的導(dǎo)通開(kāi)關(guān)元件的結(jié)合部 分溫度值來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩限制值；以及控制值限制裝置，在電動(dòng)機(jī)以小于預(yù)定 值的檢測(cè)值旋轉(zhuǎn)、并且開(kāi)關(guān)元件的結(jié)合部分具有超過(guò)預(yù)定值的評(píng)估溫度 時(shí)，用轉(zhuǎn)矩限制值來(lái)對(duì)轉(zhuǎn)矩控制值進(jìn)行限制。轉(zhuǎn)矩限制值計(jì)算裝置由電動(dòng)機(jī)的磁極位置來(lái)識(shí)別導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)元件，并 根據(jù)該導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)元件的結(jié)合部分的溫度估計(jì)值來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩限制值，在控 制值限制裝置將轉(zhuǎn)矩控制值限制在至多為轉(zhuǎn)矩限制值時(shí)，導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)元件 的電流被控制在根據(jù)受到轉(zhuǎn)矩限制之后的控制值輸出的電流。這樣，在這種轉(zhuǎn)矩限制提供了經(jīng)降低的輸出轉(zhuǎn)矩，并且電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)通 相(即導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)元件)轉(zhuǎn)移到相鄰相的開(kāi)關(guān)元件時(shí)，對(duì)于當(dāng)前成為導(dǎo)通 的開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)關(guān)元件計(jì)算轉(zhuǎn)矩限制值。由于當(dāng)前成為導(dǎo)通的開(kāi)關(guān)元件的 開(kāi)關(guān)元件尚未導(dǎo)通，所以其結(jié)合部分具有較低溫度。因此，對(duì)其進(jìn)行的轉(zhuǎn) 矩限化'j較高。因此，當(dāng)前的輸出轉(zhuǎn)矩升高了。這樣，對(duì)于各個(gè)開(kāi)關(guān)元件，根據(jù)其結(jié)合部分的溫度對(duì)轉(zhuǎn)矩控制值進(jìn)行 了限制。這樣，如果電動(dòng)機(jī)被鎖定，就不會(huì)輸出迅速降低的轉(zhuǎn)矩。這樣可 以防止車輛的(一個(gè)或多個(gè))乘員感到不適。但是，如日本專利公開(kāi)No.ll-122703中所述，轉(zhuǎn)矩限制值計(jì)算裝置和 控制值限制裝置是在電動(dòng)機(jī)磁極發(fā)生了位置變化(即電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn))的前提 下施加控制的。這樣，如果電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)被完全鎖定，則轉(zhuǎn)矩控制值必須 簡(jiǎn)單地從當(dāng)逆變器能夠通過(guò)的最大電流經(jīng)其通過(guò)時(shí)獲得的最大轉(zhuǎn)矩，降低 到在電動(dòng)機(jī)被鎖定的情況下使逆變器的特定開(kāi)關(guān)元件能夠持續(xù)承受的最大 直流電通過(guò)時(shí)從電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩(下文中，后一轉(zhuǎn)矩也稱為"能夠持續(xù) 輸出的轉(zhuǎn)矩")。這樣，在電動(dòng)機(jī)鎖定的情況下，會(huì)提供迅速降低的輸出 轉(zhuǎn)矩，并可能不能確保從鎖定狀態(tài)脫離所需的動(dòng)力。此外，轉(zhuǎn)矩限制值計(jì)算裝置被構(gòu)造成由電動(dòng)機(jī)的磁極位置來(lái)識(shí)別導(dǎo)通 的開(kāi)關(guān)元件并根據(jù)被識(shí)別的開(kāi)關(guān)元件的結(jié)合部分的溫度評(píng)估值來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)矩 限制值，使得控制內(nèi)容復(fù)雜化。此外，所產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的大小隨著電動(dòng)機(jī)的磁 極位置而變化，也不可避免地使車輛的駕駛員感到不適。本發(fā)明被開(kāi)發(fā)來(lái)克服這樣的缺點(diǎn)，并設(shè)計(jì)了一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，該 裝置既能防止逆變器過(guò)載，也能確保動(dòng)態(tài)性能。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括電源；驅(qū)動(dòng)電路，其從電 源接收電力以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；和控制裝置，其控制驅(qū)動(dòng)電路，使電動(dòng)機(jī)的輸 出與目標(biāo)轉(zhuǎn)矩匹配?？刂蒲b置包括過(guò)載狀態(tài)檢測(cè)單元，其根據(jù)電動(dòng)機(jī)的 速度和對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電流來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載狀態(tài)，和電動(dòng)機(jī)輸出 限制單元，其響應(yīng)于檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)的過(guò)載狀態(tài)而操作，以限制從電動(dòng)機(jī) 輸出的轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)輸出限制單元設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)在允許次數(shù)以 內(nèi)間斷性地輸出電動(dòng)機(jī)所能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩，允許次數(shù)具有預(yù)先設(shè)定的 預(yù)定范圍。在電動(dòng)機(jī)處于過(guò)載狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置使電動(dòng)機(jī)能夠在保護(hù)驅(qū)動(dòng) 電路不過(guò)熱的范圍內(nèi)間斷性地輸出電動(dòng)機(jī)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩。因此，驅(qū) 動(dòng)電路能夠受到熱保護(hù)，同時(shí)能夠有效地利用電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。由此， 電動(dòng)機(jī)能夠最大限度地表現(xiàn)其能力以確保動(dòng)態(tài)性能。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)輸出限制單元設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)在具有預(yù)定范 圍的允許次數(shù)內(nèi)，對(duì)于每個(gè)規(guī)定的時(shí)間長(zhǎng)度，輸出電動(dòng)機(jī)所能夠輸出的最 大轉(zhuǎn)矩。在電動(dòng)機(jī)處于過(guò)載狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置使電動(dòng)機(jī)能夠?qū)γ總€(gè)規(guī)定 的時(shí)間長(zhǎng)度輸出最大轉(zhuǎn)矩。這樣能夠采用簡(jiǎn)單的控制結(jié)構(gòu)來(lái)有效地利用電 動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)輸出限制單元設(shè)定允許次數(shù)，以防止驅(qū)動(dòng)電路在溫度 方面超過(guò)規(guī)定的容許值。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置使電動(dòng)機(jī)能夠?qū)⒆畲筠D(zhuǎn)矩輸出允許次數(shù)，允許次數(shù)是考慮到驅(qū)動(dòng)電路在溫度方面升高了多少而設(shè)定的?？梢苑乐跪?qū)動(dòng)電路過(guò)熱 并可以提高可靠性。優(yōu)選地，在判定為電動(dòng)機(jī)已經(jīng)將最大轉(zhuǎn)矩輸出了允許次數(shù)時(shí)，電動(dòng)機(jī) 輸出限制單元設(shè)定目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)對(duì)于每個(gè)規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度輸出從最大 轉(zhuǎn)矩逐漸減小的轉(zhuǎn)矩。一旦電動(dòng)機(jī)已經(jīng)將最大轉(zhuǎn)矩輸出了允許次數(shù)，則電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置將電 動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩從最大轉(zhuǎn)矩逐步減小。這樣，電動(dòng)機(jī)可以最大限度地表現(xiàn) 其能力以確保動(dòng)態(tài)性能。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)電路是具有多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的電力轉(zhuǎn)換器，多個(gè)開(kāi)關(guān)元件 進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作以在電源與電動(dòng)機(jī)之間提供電力轉(zhuǎn)換；并且規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度被 設(shè)定為短于下述時(shí)間長(zhǎng)度在對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的、與最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的電 流持續(xù)流過(guò)的情況下，多個(gè)開(kāi)關(guān)元件中任一者達(dá)到規(guī)定的容許溫度所需的 時(shí)間長(zhǎng)度。這樣，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置能夠防止逆變器的特定開(kāi)關(guān)元件過(guò)熱，同時(shí)使 電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩能夠得到有效利用。優(yōu)選地，控制裝置獲取驅(qū)動(dòng)電路的初始溫度。電動(dòng)機(jī)輸出限制單元根 據(jù)所獲取的驅(qū)動(dòng)電路的初始溫度'，對(duì)允許次數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置能夠在確保防止驅(qū)動(dòng)電路過(guò)熱的情況下最大限度地利用 電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。優(yōu)選地，電動(dòng)機(jī)輸出限制單元將允許次數(shù)調(diào)節(jié)成隨著驅(qū)動(dòng)電路的初始 溫度相對(duì)增大而相對(duì)減小。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置使得在驅(qū)動(dòng)電路溫度較低時(shí)電動(dòng)機(jī)能夠更加頻繁地輸 出最大轉(zhuǎn)矩。這樣，電動(dòng)機(jī)可以進(jìn)一步表現(xiàn)其能力以確保動(dòng)態(tài)性能。根據(jù)本發(fā)明，在電動(dòng)機(jī)處于過(guò)載狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)在防止驅(qū)動(dòng)電路過(guò)熱 的范圍內(nèi)間斷性地輸出電動(dòng)機(jī)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩。這樣，驅(qū)動(dòng)電路可以 得到熱保護(hù)，同時(shí)還可以有效地利用電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。由此，電動(dòng)機(jī)能 夠最大限度地表現(xiàn)其能力以確保動(dòng)態(tài)性能。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的示意性框圖。 圖2是圖1中示出的控制裝置的功能框圖。圖3的正視圖用于圖示本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制的方法。 圖4的流程圖用于圖示在本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行限制。圖5示出了用于逆變器的冷卻水溫與交流電動(dòng)機(jī)被允許輸出最大轉(zhuǎn)矩的次數(shù)之間的關(guān)系。圖6的流程圖用于圖示在本發(fā)明實(shí)施例的一種示例性變更形式中對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行限制。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖對(duì)本發(fā)明的一種實(shí)施例進(jìn)行更加具體的說(shuō)明。在附圖 中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同或相似的部件。圖1是本發(fā)明這種實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的示意性框圖。參考圖1，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100包括直流電源B、電壓傳感器10、 11、系統(tǒng)繼電器SR1、 SR2、電容器Cl、 C2、升壓轉(zhuǎn)換器12、逆變器 14、電流傳感器24、溫度傳感器13、速度傳感器20和控制裝置30。交流電動(dòng)機(jī)Ml是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，用于產(chǎn)生對(duì)混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛 的驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。此外，交流電動(dòng)機(jī)Ml還是具有由發(fā)動(dòng)機(jī)(未 示出)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)功能的電動(dòng)機(jī)，并用作用于發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)，能夠例 如使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。升壓轉(zhuǎn)換器12包括電抗器L1、 NPN晶體管Q1、 Q2以及二極管D1、D2。電抗器Ll的一端連接到直流電源B的電源線，另一端連接到NPN晶 體管Ql與NPN晶體管Q2之間的中間點(diǎn)，即連接到NPN晶體管Ql的發(fā) 射極與NPN晶體管Q2的集電極之間。NPN晶體管Ql、 Q2被串聯(lián)連接在電源線與地線之間。NPN晶體管 Ql的集電極連接到電源線，NPN晶體管Q2的發(fā)射極連接到地線。此外， 二極管Dl設(shè)在NPN晶體管Ql的集電極與發(fā)射極之間，使來(lái)自發(fā)射極的 電流流到集電極，二極管D2設(shè)在NPN晶體管Q2的集電極與發(fā)射極之間，使來(lái)自發(fā)射極的電流流到集電極。逆變器14由U相臂15、 V相臂16和W相臂17形成。U相臂15、 V 相臂16和W相臂17并聯(lián)設(shè)置在電源線與地線之間。U相臂15由串聯(lián)連接的NPN晶體管Q3、 Q4形成。V相臂16由串聯(lián) 連接的NPN晶體管Q5、 Q6形成。W相臂17由串聯(lián)連接的NPN晶體管 Q7、 Q8形成。此外，二極管D3連接在NPN晶體管Q3的集電極與發(fā)射 極之間，使來(lái)自發(fā)射極的電流流到集電極。二極管D4連接在NPN晶體管 Q4的集電極與發(fā)射極之間，使來(lái)自發(fā)射極的電流流到集電極。二極管D5 連接在NPN晶體管Q5的集電極與發(fā)射極之間，使來(lái)自發(fā)射極的電流流到 集電極。二極管D6連接在NPN晶體管Q6的集電極與發(fā)射極之間，使來(lái) 自發(fā)射極的電流流到集電極。二極管D7連接在NPN晶體管Q7的集電極 與發(fā)射極之間，使來(lái)自發(fā)射極的電流流到集電極。二極管D8連接在NPN 晶體管Q8的集電極與發(fā)射極之間，使來(lái)自發(fā)射極的電流流到集電極。每個(gè)相臂的中間點(diǎn)連接到交流電動(dòng)機(jī)Ml的相線圈的末端。換言之， 交流電動(dòng)機(jī)Ml是3相永磁電動(dòng)機(jī)，并設(shè)置成使U、 V、 W三相線圈各自 的一端共同連接到中點(diǎn)。U相線圈的另一端連接到NPN晶體管Q3、 Q4之 間的中間點(diǎn)。V相線圈的另一端連接到NPN晶體管Q5、 Q6之間的中間 點(diǎn)。W相線圈的另一端連接到NPN晶體管Q7、 Q8之間的中間點(diǎn)。盡管升壓轉(zhuǎn)換器12和逆變器14包括由NPN晶體管Q1—Q8實(shí)現(xiàn)的開(kāi) 關(guān)元件，但是它們不限于這樣，也可以由IGBT (絕緣柵雙極晶體管)、 MOSFET或其他類似功率器件構(gòu)成。直流電源B是鎳金屬氫化物二次電池、鋰離子二次電池或類似的二次 電池。電壓傳感器IO檢測(cè)從直流電源B輸出的電壓Vb，并向控制裝置30 輸出所檢測(cè)到的電壓Vb。從控制裝置30發(fā)送的信號(hào)SE使系統(tǒng)繼電器 SR1、 SR2開(kāi)啟/關(guān)斷。具體地說(shuō)，由從控制裝置30發(fā)送并具有邏輯高低電 平的信號(hào)SE使系統(tǒng)繼電器SR1、 SR2分別開(kāi)啟和關(guān)斷。電容器Cl從直流電源B接收直流電壓，使所接收的直流電壓平滑 化，并將經(jīng)過(guò)平滑處理的直流電壓供給升壓轉(zhuǎn)換器12。升壓轉(zhuǎn)換器12從電容器Cl接收直流電壓，對(duì)所接收的直流電壓進(jìn)行升壓，并將經(jīng)過(guò)升壓的直流電壓供給電容器C2。具體地說(shuō)，在升壓轉(zhuǎn)換器12從控制裝置30接收到信號(hào)PWMC時(shí)，信號(hào)PWMC使升壓轉(zhuǎn)換器12 根據(jù)NPN晶體管Q2導(dǎo)通的時(shí)間段對(duì)直流電壓進(jìn)行升壓，升壓轉(zhuǎn)換器12 將經(jīng)過(guò)升壓的直流電壓供給電容器C2。此外，在升壓轉(zhuǎn)換器12從控制裝置30接收到信號(hào)PWMC時(shí)，升壓 轉(zhuǎn)換器12對(duì)從逆變器14經(jīng)電容器C2供給的直流電壓進(jìn)行降壓，并向直 流電源B供給經(jīng)過(guò)降壓的直流電壓。電容器C2從升壓轉(zhuǎn)換器12接收直流電壓，使所接收的直流電壓平滑 化，并向逆變器14供給經(jīng)過(guò)平滑處理的直流電壓。電壓傳感器11檢測(cè)電容器C2兩端的電壓Vm，該電壓對(duì)應(yīng)于輸入到 逆變器14的電壓，這將在此后維持，電壓傳感器11向控制裝置30輸出所 檢測(cè)到的電壓Vm。'溫度傳感器13檢測(cè)對(duì)逆變器14進(jìn)行冷卻的冷卻水的溫度Tiv (下文 中也稱為逆變器的冷卻水溫)，并向控制裝置30輸出所檢測(cè)到的溫度 Tiv。在逆變器14從電容器C2接收直流電壓時(shí)，逆變器14響應(yīng)于從控制 裝置30接收的信號(hào)PWMI操作，將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)交流 電動(dòng)機(jī)M1。這樣，交流電動(dòng)機(jī)M1被驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生由轉(zhuǎn)矩控制值TR指示的所 需轉(zhuǎn)矩。此外，在安裝有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100的混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛受到 再生制動(dòng)時(shí)，逆變器14響應(yīng)于從控制裝置30發(fā)送的信號(hào)PWMI而將交流 電動(dòng)機(jī)Ml產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，并經(jīng)過(guò)電容器C2向升壓轉(zhuǎn) 換器12供給該直流電壓。注意，本申請(qǐng)所述的再生制動(dòng)包括與混合車輛或電動(dòng)車輛的駕駛員 操作腳踏閘時(shí)的電力再生相伴的制動(dòng)；不操作腳踏閘，而在車輛行駛時(shí)松 開(kāi)加速器踏板，從而在提供電力再生的同時(shí)降低車輛速度(或停止加 速)；等等。電流傳感器24對(duì)'流到交流電動(dòng)機(jī)Ml的電動(dòng)機(jī)電流MCRT進(jìn)行檢 領(lǐng)"并向控制裝置30輸出所檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流MCRT。速度傳感器20對(duì)交流電動(dòng)機(jī)Ml的電動(dòng)機(jī)速度MRN進(jìn)行檢測(cè)，并向控制裝置30輸出所 檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)速度MRN。控制裝置30接收來(lái)自加速器踏板位置傳感器40的加速器踏板位置 AP、來(lái)自換檔位置傳感器42的換檔位置SP、以及來(lái)自制動(dòng)踏板位置傳感 器44的制動(dòng)踏板位置BP。此外，控制裝置30還接收來(lái)自電壓傳感器10 的直流電壓Vb、來(lái)自電壓傳感器11的輸出電壓Vm、來(lái)自電流傳感器24 的電動(dòng)機(jī)電流MCRT、來(lái)自速度傳感器20的電動(dòng)機(jī)速度MRN以及來(lái)自溫 度傳感器13的逆變器冷卻水溫Tiv?？刂蒲b置30根據(jù)加速器踏板位置AP、換檔位置SP以及制動(dòng)踏板位 置BP，來(lái)計(jì)算交流電動(dòng)機(jī)Ml需要輸出的轉(zhuǎn)矩T*。下文中，該轉(zhuǎn)矩也稱 為所需轉(zhuǎn)矩T、此外，控制裝置30根據(jù)電動(dòng)機(jī)速度MRN和電動(dòng)機(jī)電流MCRT，通過(guò) 下文所述的方法來(lái)檢測(cè)交流電動(dòng)機(jī)M1的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)計(jì)算出的所需轉(zhuǎn)矩1*和檢測(cè)到的交流電動(dòng)機(jī)Ml的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，控 制裝置30設(shè)定用于對(duì)交流電動(dòng)機(jī)Ml進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩控制值TR。隨后，控制裝置30采用下文所述的方法，根據(jù)所設(shè)定的轉(zhuǎn)矩控制值 TR、輸出電壓Vm、以及電動(dòng)機(jī)電流MCRT來(lái)產(chǎn)生信號(hào)PWMI，以控制逆 變器14的NPN晶體管Q3 — Q8使之在逆變器14驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)Ml時(shí)進(jìn) 行開(kāi)關(guān)，控制裝置30向逆變器14輸出所產(chǎn)生的信號(hào)PWMI。此外，在逆變器14驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)Ml時(shí)，控制裝置30采用下文所 述的方法，根據(jù)直流電壓Vb、輸出電壓Vm、轉(zhuǎn)矩控制值TR和電動(dòng)機(jī)速 度MRK來(lái)產(chǎn)生信號(hào)PWMC，以控制升壓轉(zhuǎn)換器12的NPN晶體管Ql、 Q2進(jìn)行開(kāi)關(guān)，控制裝置30向升壓轉(zhuǎn)換器12輸出所產(chǎn)生的信號(hào)PWMC。此外，在安裝了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100的混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛受到 再生制動(dòng)時(shí)，控制裝置30根據(jù)輸出電壓Vm、轉(zhuǎn)矩控制值TR和電動(dòng)機(jī)電 流MCRT來(lái)產(chǎn)生信號(hào)PWMI，以將交流電動(dòng)機(jī)Ml產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成 直流電壓，控制裝置30向逆變器14輸出所產(chǎn)生的信號(hào)PWMI。在此情況 下，逆變器14使NPN晶體管Q3 —Q8如信號(hào)PWMI所控制的那樣進(jìn)行開(kāi) 關(guān)。逆變器14將交流電動(dòng)機(jī)M1產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，逆變器14向升壓轉(zhuǎn)換器12供給該直流電壓。此外，再生制動(dòng)中的控制裝置30根據(jù)直流電壓Vb、輸出電壓Vm、 轉(zhuǎn)矩控制值TR和電動(dòng)機(jī)速度MRN來(lái)產(chǎn)生信號(hào)PWMC，用于使從逆變器 14接收到的直流電壓降壓，控制裝置30向升壓轉(zhuǎn)換器12輸出所產(chǎn)生的信 號(hào)PWMC。這樣，由交流電動(dòng)機(jī)M1產(chǎn)生的交流電壓被轉(zhuǎn)換成直流電壓、 被降壓、并被供給直流電源B。2是圖1所示控制裝置30的功能框圖。參考圖2，控制裝置30由轉(zhuǎn)矩控制值設(shè)定裝置32和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制 裝置34構(gòu)成，轉(zhuǎn)矩控制值設(shè)定裝置32用于設(shè)定用于對(duì)交流電動(dòng)機(jī)Ml進(jìn) 行驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩控制值TR，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制裝置34用于控制逆變器14和 升壓轉(zhuǎn)換器12，從而驅(qū)動(dòng)它們以使交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出由轉(zhuǎn)矩控制值TR 所指示的轉(zhuǎn)矩。具體地說(shuō)，轉(zhuǎn)矩控制值設(shè)定裝置32包括所需轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元301、輸出 轉(zhuǎn)矩限制單元302、驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310、計(jì)數(shù)器308以及定時(shí)器309。所需轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元301接收來(lái)自加速器踏板位置傳感器40的加速器 踏板位置AP、來(lái)自換檔位置傳感器42的換檔位置SP以及來(lái)自制動(dòng)踏板 位置傳感器44的制動(dòng)踏板位置BP，所需轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元301根據(jù)這些輸入 信號(hào)來(lái)計(jì)算交流電動(dòng)機(jī)Ml需要輸出的轉(zhuǎn)矩T*，所需轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元301向 輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302輸出計(jì)算得到的所需轉(zhuǎn)矩T*。驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310接收來(lái)自速度傳感器20的電動(dòng)機(jī)速度MRN和 來(lái)自電流傳感器24的電動(dòng)機(jī)電流MCRT，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310根據(jù)這 些接收到的信號(hào)來(lái)判定交流電動(dòng)機(jī)Ml是否處于過(guò)載狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè) 單元310向輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302輸出判定結(jié)果。具體地說(shuō)，如果電動(dòng)機(jī)速度MRN低于預(yù)先設(shè)定的預(yù)定速度并且電動(dòng) 機(jī)電流MCRT超過(guò)了預(yù)定基準(zhǔn)電流，則驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310判定為交流 電動(dòng)機(jī)Ml處于使逆變器14過(guò)載的過(guò)載狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)狀檢測(cè)單元310產(chǎn)生表 示過(guò)載狀態(tài)的信號(hào)OVL并向輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302輸出該信號(hào)。注意，所述頓定速度被設(shè)定在大約為零附近的速度，以檢測(cè)到交流電 動(dòng)機(jī)Ml鎖定并因而停機(jī)或以非常低的速度旋轉(zhuǎn)。此外，在交流電動(dòng)機(jī)Ml鎖定并因而停機(jī)或以非常低的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，逆變器14使超過(guò)了交流電 動(dòng)機(jī)Ml正常工作時(shí)流動(dòng)的交流電流上限值的直流電流持續(xù)流經(jīng)特定的開(kāi) 關(guān)元件。因此，預(yù)定基準(zhǔn)電流被設(shè)定在比交流電流的上限值更高的電流 值。
此外，如果電動(dòng)機(jī)速度MRN至少為所述預(yù)定速度和/或電動(dòng)機(jī)電流 MCRT至多為所述預(yù)定基準(zhǔn)電流，則驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310判定為交流電 動(dòng)機(jī)Ml處于正常狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310產(chǎn)生表示正常狀態(tài)的信號(hào) NOR并向輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302輸出該信號(hào)。
在輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302接收到來(lái)自所需轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元301的轉(zhuǎn)矩T* 以及來(lái)自驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310的信號(hào)NOR或OVL時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩限制單 元302根據(jù)所需轉(zhuǎn)矩丁*和交流電動(dòng)機(jī)Ml的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)來(lái)設(shè)定轉(zhuǎn)矩控制值 TRo
具體地說(shuō)，如果根據(jù)從驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元301接收到的信號(hào)NOR判 定為交流電動(dòng)機(jī)Ml處于正常狀態(tài)，則輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302如下面將要 說(shuō)明的那樣不限制輸出轉(zhuǎn)矩，而是向電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制裝置34輸出所需轉(zhuǎn) 矩"作為用于驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩控制值TR。
如果根據(jù)從驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元301接收到的信號(hào)OVL判定為交流電 動(dòng)機(jī)Ml處于過(guò)載狀態(tài)，則輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302采用下文中說(shuō)明的方法 設(shè)定轉(zhuǎn)矩控制值TR來(lái)限制從交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出的轉(zhuǎn)矩，并向電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn) 矩控制裝置34輸出所設(shè)定的轉(zhuǎn)矩控制值TR。
圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制的方法的正時(shí)圖。
如圖3所示，如果交流電動(dòng)機(jī)Ml處于過(guò)載狀態(tài)，則輸出轉(zhuǎn)矩限制單 元302設(shè)定轉(zhuǎn)矩控制值TR，使交流電動(dòng)機(jī)Ml間斷地輸出交流電動(dòng)機(jī)Ml 所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩T—max (下文中也稱為最大轉(zhuǎn)矩)。
具體地說(shuō)，在交流電動(dòng)機(jī)Ml中，通常執(zhí)行所謂的電流控制來(lái)將根據(jù) 所需轉(zhuǎn)矩設(shè)定的轉(zhuǎn)矩控制值TR轉(zhuǎn)換成交流電動(dòng)機(jī)Ml的d軸分量和q軸 分量的電流指令值，并通過(guò)比例一積分控制來(lái)提供反饋以使實(shí)際的電動(dòng)機(jī) 電流MCRT能夠與電流指令值匹配。對(duì)于越大的所需轉(zhuǎn)矩，交流電動(dòng)機(jī)Ml使越高的電動(dòng)機(jī)電流MCRT流過(guò)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)電流MCRT達(dá)到交流電動(dòng) 機(jī)M1所能通過(guò)的最大電流時(shí)，交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出最大轉(zhuǎn)矩Tlmax。
這里，如果車輛發(fā)生陷入溝渠等情況，電動(dòng)機(jī)被鎖定時(shí)，控制交流電 動(dòng)機(jī)M1以對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的逆變器14的特定開(kāi)關(guān)元件將有大大超過(guò)正常工 作中流動(dòng)的交流電流的直流電流流過(guò)。這個(gè)特定的開(kāi)關(guān)元件可能迅速升高 溫度并從而損壞。
因此，傳統(tǒng)上使輸出轉(zhuǎn)矩從交流電動(dòng)機(jī)Ml的最大轉(zhuǎn)矩減小到在該特 定開(kāi)關(guān)元件所能持續(xù)承受的最大直流電流通過(guò)時(shí)交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出的轉(zhuǎn) 矩(即能夠被持續(xù)輸出的轉(zhuǎn)矩)，以防止該特定開(kāi)關(guān)元件的溫度升高。
但是，在交流電動(dòng)機(jī)Ml被鎖定時(shí)，車輛的駕駛員可能進(jìn)一步按壓加 速器踏板來(lái)增大驅(qū)動(dòng)車輛的力，以試圖從鎖定狀態(tài)脫離。如果此時(shí)輸出轉(zhuǎn) 矩立刻降低，則如前所述，不能獲得所需的驅(qū)動(dòng)車輛的力，車輛也不能脫 離鎖定狀態(tài)。為了防止這種缺點(diǎn)，希望利用交流電動(dòng)機(jī)Ml的能力來(lái)使交 流電動(dòng)機(jī)Ml確實(shí)輸出最大轉(zhuǎn)矩。
但是，使交流電動(dòng)機(jī)Ml持續(xù)輸出最大轉(zhuǎn)矩可能使過(guò)大的電流持續(xù)流 經(jīng)逆變器14的特定開(kāi)關(guān)元件。這可能使該元件的溫度迅速升高并對(duì)該元 件造成熱破壞。
因此，本發(fā)明提供了輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302，該單元構(gòu)造成如果交流 電動(dòng)機(jī)Ml處于使逆變器14過(guò)載的過(guò)載狀態(tài)，則使交流電動(dòng)機(jī)Ml間斷性 地輸出最大轉(zhuǎn)矩。這能夠防止特定開(kāi)關(guān)元件迅速升高溫度，也能確保從鎖 定狀態(tài)脫離所需的動(dòng)態(tài)性能。
具體地說(shuō)，參考圖3，在1=0的時(shí)刻，檢測(cè)到交流電動(dòng)機(jī)M1處于過(guò)載 狀態(tài)。作為響應(yīng)，輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302設(shè)定用于驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)Ml的 轉(zhuǎn)矩控制值TR，以從時(shí)刻tl至?xí)r刻t2 (即規(guī)定的時(shí)間長(zhǎng)度dt)輸出最大 轉(zhuǎn)矩T—max。這樣，輸出轉(zhuǎn)矩T只表現(xiàn)出最大轉(zhuǎn)矩T—max達(dá)規(guī)定的時(shí)間 長(zhǎng)度dt， 一旦經(jīng)過(guò)了該預(yù)定時(shí)間長(zhǎng)度dt或達(dá)到了時(shí)刻t2，輸出轉(zhuǎn)矩T就逐 漸減小。
注意，'規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt被設(shè)定為比特定開(kāi)關(guān)元件在對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩 T max的電動(dòng)機(jī)電流MCRT持續(xù)通過(guò)時(shí)達(dá)到容許溫度所需的時(shí)間長(zhǎng)度短。具體地說(shuō)，例如，輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302可以將從電流傳感器24接收的 電動(dòng)機(jī)電流MCRT累積該規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt，并可以根據(jù)累積值來(lái)評(píng)估經(jīng)過(guò) 了該規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt時(shí)逆變器14的開(kāi)關(guān)元件所達(dá)到的溫度，該規(guī)定時(shí)間 長(zhǎng)度dt可以被控制為使該元件的評(píng)估溫度能夠低于容許溫度。
或者，為了便于控制，也可以將其設(shè)定為固定的時(shí)間長(zhǎng)度，所述固定 的時(shí)間長(zhǎng)度是通過(guò)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了多少動(dòng)力以及需要對(duì)元件溫度升高考慮多 少來(lái)確定的。規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt由計(jì)時(shí)器309進(jìn)行計(jì)數(shù)。
輸出轉(zhuǎn)矩T減小，在時(shí)刻t3，如果判定為已經(jīng)達(dá)到了規(guī)定閾值 T—std，則輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302再次設(shè)定轉(zhuǎn)矩控制值TR來(lái)使交流電動(dòng)機(jī) Ml輸出最大轉(zhuǎn)矩T—max達(dá)規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt， 一旦經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度 dt，則輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302再次相應(yīng)地將輸出轉(zhuǎn)矩T減小到規(guī)定閾值 Tstd。注意，規(guī)定閾值T—std被設(shè)定在交流電動(dòng)機(jī)Ml所能持續(xù)輸出的轉(zhuǎn) 矩。
此外，在輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302如上所述使交流電動(dòng)機(jī)Ml重復(fù)輸出 最大轉(zhuǎn)矩T—max并減小輸出轉(zhuǎn)矩T的同時(shí)，計(jì)數(shù)器308對(duì)交流電動(dòng)機(jī)Ml 輸出的最大轉(zhuǎn)矩T一max的次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。如果判定為在時(shí)刻tn，計(jì)數(shù)器 308計(jì)數(shù)的值達(dá)到了預(yù)先設(shè)定的預(yù)定允許次數(shù)，則輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302 停止如上所述間斷性地輸出最大轉(zhuǎn)矩T—max,所述預(yù)先設(shè)定的預(yù)定允許次 數(shù)在圖3中設(shè)定為N次，其中N為至少2的整數(shù)。
這里，在考慮了此前逆變器的特定開(kāi)關(guān)元件溫度升高了多少的情況下 設(shè)定預(yù)定允許次數(shù)N，并將這樣設(shè)定的預(yù)定允許次數(shù)N儲(chǔ)存在輸出轉(zhuǎn)矩限 制單元302中內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)域處。如圖3所示，在輸出轉(zhuǎn)矩T增大時(shí)，逆變 器14的開(kāi)關(guān)元件溫度隨著電動(dòng)機(jī)電流MCRT的增大而增大，在輸出轉(zhuǎn)矩 T減小時(shí)，逆變器14的開(kāi)關(guān)元件溫度隨著電動(dòng)機(jī)電流MCRT的減小而減 小，當(dāng)輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302使輸出轉(zhuǎn)矩T在最大轉(zhuǎn)矩T—max與能夠持續(xù) 輸出的轉(zhuǎn)矩T—std之間重復(fù)增大和減小時(shí)，開(kāi)關(guān)元件的溫度重復(fù)升高和降 低，因此溫度逐漸升高。輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302對(duì)于開(kāi)關(guān)元件的溫度有規(guī) 定的容許溫度Th—lim，并設(shè)定成在開(kāi)關(guān)元件不會(huì)達(dá)到容許溫度Th—lim的 范圍內(nèi)可以輸出多少次最大轉(zhuǎn)矩T—max。這樣，本發(fā)明使得只要開(kāi)關(guān)元件沒(méi)有達(dá)到容許溫度Th—lim，交流電動(dòng) 機(jī)Ml就能夠輸出最大轉(zhuǎn)矩T—max這樣能夠防止開(kāi)關(guān)元件過(guò)熱，同時(shí)使交 流電動(dòng)機(jī)Ml能夠最大地表現(xiàn)其能力以確保動(dòng)態(tài)性能。
此外，在圖3中，在時(shí)刻to，當(dāng)達(dá)到計(jì)數(shù)值i^N時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩限制單 元302設(shè)定轉(zhuǎn)矩控制值TR，使交流電動(dòng)機(jī)Ml只在規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt輸出 最大轉(zhuǎn)矩T—max減去AT，并且，在經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt之后，當(dāng)輸出 轉(zhuǎn)矩T減小并因而達(dá)到規(guī)定閾值(或能夠被持續(xù)輸出的轉(zhuǎn)矩)T一std時(shí)， 輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302使交流電動(dòng)機(jī)Ml在規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt輸出緊挨著的 前一個(gè)輸出轉(zhuǎn)矩(=T—max - AT)再減去AT的轉(zhuǎn)矩(=T—max - 2.AT)。 這樣， 一旦最大轉(zhuǎn)矩T—max已經(jīng)被輸出了允許次數(shù)N次，則交流電動(dòng)機(jī) Ml間斷性地輸出遞減了AT的最大轉(zhuǎn)矩T—max。此時(shí)，開(kāi)關(guān)元件的溫度重 復(fù)地平緩增大和降低，收斂到低于容許溫度Th一lim的預(yù)定溫度。
這樣，在交流電動(dòng)機(jī)M1己經(jīng)輸出最大轉(zhuǎn)矩T—max規(guī)定次數(shù)之后，交 流電動(dòng)機(jī)Ml仍然繼續(xù)輸出逐漸從最大轉(zhuǎn)矩T—max減小的轉(zhuǎn)矩。這使交流 電動(dòng)機(jī)Ml能夠比$俞出轉(zhuǎn)矩T在時(shí)間tn之后立刻從最大轉(zhuǎn)矩T—max降低 的情況更好地表現(xiàn)其能力。由此，可以進(jìn)一步確保動(dòng)態(tài)性能。
再參考圖2，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制裝置34接收到來(lái)自輸出轉(zhuǎn)矩限制單元 302的轉(zhuǎn)矩控制值TR時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制裝置34控制逆變器14和升壓轉(zhuǎn) 換器12，以輸出由轉(zhuǎn)矩控制值TR指示的轉(zhuǎn)矩。
具體地說(shuō)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制裝置34包括電動(dòng)機(jī)控制相電壓計(jì)算單元 303、逆變器PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換單元304、逆變器輸入電壓指令計(jì)算單元 305、轉(zhuǎn)換器占空比計(jì)算單元306以及轉(zhuǎn)換器PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換單元307。
電動(dòng)機(jī)控制相電壓計(jì)算單元303接收來(lái)自電壓傳感器11的從升壓 轉(zhuǎn)換器12輸出的電壓Vm (即輸入到逆變器14的電壓)；來(lái)自電流傳感 器24的電動(dòng)機(jī)電流MCRT;以及來(lái)自輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302的轉(zhuǎn)矩控制 值TR。電動(dòng)機(jī)控制相電壓計(jì)算單元306使用轉(zhuǎn)矩控制值TR1、電動(dòng)機(jī)電 流MCRT以及輸出電壓Vm來(lái)計(jì)算向交流電動(dòng)機(jī)Ml的各相線圈施加的電 壓，并向逆變器PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換單元304輸出所得的計(jì)算結(jié)果。
逆變器PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換單元304使用從電動(dòng)機(jī)控制相電壓計(jì)算單元303接收的所得計(jì)算結(jié)果來(lái)產(chǎn)生使逆變器14的各個(gè)NPN晶體管Q3 — Q8 導(dǎo)通/關(guān)斷的信號(hào)PWMI，并向逆變器14的各個(gè)NPN晶體管Q3 — Q8輸出 所產(chǎn)生的信號(hào)PWMI。如果驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310檢測(cè)到交流電動(dòng)機(jī)Ml 處于過(guò)載狀態(tài)，則逆變器PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換單元304只對(duì)于規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt 才向逆變器14的各個(gè)NPN晶體管Q3—Q8輸出所產(chǎn)生的信號(hào)PWMI。
這樣，逆變器14使各個(gè)NPN晶體管Q3—Q8被控制為進(jìn)行開(kāi)關(guān)，以 對(duì)流過(guò)交流電動(dòng)機(jī)Ml各個(gè)相的電流進(jìn)行控制，使交流電動(dòng)機(jī)Ml能夠輸 出所指示的轉(zhuǎn)矩。這樣，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電流得到控制，與轉(zhuǎn)矩控制值TR 對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩得以輸出。
此外，如果交流電動(dòng)機(jī)Ml處于過(guò)載狀態(tài)，則交流電動(dòng)機(jī)Ml間斷性 地對(duì)于每個(gè)規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt輸出最大轉(zhuǎn)矩T一max。 一旦最大轉(zhuǎn)矩T一max 已經(jīng)被輸出了允許次數(shù)，就間斷性地對(duì)于每個(gè)規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt輸出從最大 轉(zhuǎn)矩T一max逐漸減小的轉(zhuǎn)矩。
逆變器輸入電壓指令計(jì)算單元305根據(jù)從輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302接收 到的轉(zhuǎn)矩控制值TR和從速度傳感器20接收到的電動(dòng)機(jī)速度MRN，來(lái)確 定輸入到逆變器的電壓最佳值(或目標(biāo)值)，即用于升壓轉(zhuǎn)換器12的電 壓控制值Vdc一com，并向轉(zhuǎn)換器占空比計(jì)算單元306輸出所確定的電壓控 制值Vdc—com。
在轉(zhuǎn)換器占空比計(jì)算單元306接收到來(lái)自逆變器輸入電壓指令計(jì)算單 元305的電壓控制值Vdc一com以及來(lái)自電壓傳感器10的直流電壓Vb 時(shí)，轉(zhuǎn)換器占空比計(jì)算單元306根據(jù)直流電壓Vb來(lái)計(jì)算占空比DR，以將 輸入逆變器14的電壓Vm設(shè)定在電壓控制值Vdc—com。轉(zhuǎn)換器占空比計(jì) 算單元306向逆變器PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換單元307輸出計(jì)算出的占空比DR。
轉(zhuǎn)換器PWM信號(hào)轉(zhuǎn)換單元307使用從轉(zhuǎn)換器占空比計(jì)算單元306接 收到的占空比DR來(lái)產(chǎn)生用于使升壓轉(zhuǎn)換器12的NPN晶體管Ql、 Q2導(dǎo) 通/關(guān)斷的信號(hào)PWMC，并向升壓轉(zhuǎn)換器12輸出所產(chǎn)生的信號(hào)PWMC。
圖4是用于圖示本發(fā)明的實(shí)施例中對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩進(jìn)行限制的流程圖。
參考圖4，所需轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元301從傳感器40、 42'、 44接收加速器踏 板位置AP、制動(dòng)踏板位置BP以及換檔位置SP (步驟SOl)。根據(jù)這些輸入信號(hào)，所需轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元301計(jì)算交流電動(dòng)機(jī)M1需要的轉(zhuǎn)矩T氣所需
轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元301向輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302輸出計(jì)算出的所需轉(zhuǎn)矩T*。
驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310根據(jù)電動(dòng)機(jī)速度MRN和電動(dòng)機(jī)電流MCRT來(lái) 判定交流電動(dòng)機(jī)Ml是否處于過(guò)載狀態(tài)(步驟S03)。如果是，則驅(qū)動(dòng)狀 態(tài)檢測(cè)單元301相應(yīng)地產(chǎn)生信號(hào)OVL并將其輸出到輸出轉(zhuǎn)矩限制單元 302。如果判定為交流電動(dòng)機(jī)Ml處于正常狀態(tài)，則驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310 相應(yīng)地產(chǎn)生信號(hào)NOR并將其輸出到輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302。
在輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302接收到信號(hào)OVL時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302 設(shè)定轉(zhuǎn)矩控制值TR來(lái)使交流電動(dòng)機(jī)Ml根據(jù)參考圖3所述的方法僅將最 大轉(zhuǎn)矩T—max間斷性地輸出允許次數(shù)N次。
具體地說(shuō)，在輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302接收到信號(hào)OVL時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩 限制單元302使計(jì)數(shù)器308的計(jì)數(shù)值n遞增到n+l (步驟S04)，輸出轉(zhuǎn) 矩限制單元302判定經(jīng)過(guò)遞增的計(jì)數(shù)值n是否不超過(guò)允許次數(shù)N (步驟 S05)。
如果在步驟S05判定為計(jì)數(shù)值n不超過(guò)允許次數(shù)N，則輸出轉(zhuǎn)矩限制 單元302對(duì)于規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt，向電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制裝置34輸出交流電動(dòng) 機(jī)Ml的最大轉(zhuǎn)矩T一max作為轉(zhuǎn)矩控制值TR (步驟S06)。
在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制裝置34接收到轉(zhuǎn)矩控制值TR時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制 裝置34根據(jù)轉(zhuǎn)矩控制值TR、電動(dòng)機(jī)電流MCRT和輸出電壓Vm產(chǎn)生信號(hào) PWMI，使逆變器14的各個(gè)NPN晶體管Q3—Q8導(dǎo)通/關(guān)斷以輸出最大轉(zhuǎn) 矩T—max (步驟S08)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制裝置34僅對(duì)于規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt 向逆變器14的各個(gè)NPN晶體管Q3—Q8輸出所產(chǎn)生的信號(hào)PWMI (步驟 S09)。
這樣，逆變器14使各個(gè)NPN晶體管Q3 — Q8被控制為進(jìn)行開(kāi)關(guān)，以 控制流經(jīng)交流電動(dòng)機(jī)Ml各個(gè)相的電流來(lái)輸出最大轉(zhuǎn)矩T—max。這樣，對(duì) 電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的電流受到控制，交流電動(dòng)機(jī)Ml對(duì)于規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt輸 出與轉(zhuǎn)矩控制值TR對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。
一旦已經(jīng)經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt，輸出轉(zhuǎn)矩T減小并因而達(dá)到規(guī)定閾 值(能夠被持續(xù)輸出的閾值)T—std (步驟S10)，則控制再次返回步驟S03以判定交流電動(dòng)機(jī)Ml是否脫離了過(guò)載狀態(tài)。如果判定為交流電動(dòng)機(jī)
Ml仍然處于過(guò)載狀態(tài)，則輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302前進(jìn)到步驟S04和S05 以判定經(jīng)過(guò)遞增的計(jì)數(shù)值n是否不超過(guò)允許次數(shù)N。如果是，則輸出轉(zhuǎn)矩 限制單元302將最大轉(zhuǎn)矩T—max設(shè)定為轉(zhuǎn)矩控制值TR (步驟S06)。這 樣，交流電動(dòng)機(jī)M1被控制為受到驅(qū)動(dòng)，再次將最大轉(zhuǎn)矩T—max僅輸出規(guī) 定時(shí)間長(zhǎng)度dt (步驟S08 — S10)。
如果判定為計(jì)數(shù)值n己經(jīng)超過(guò)了允許次數(shù)N，則輸出轉(zhuǎn)矩限制單元 302前進(jìn)到步驟S07，并將減小了AT的最大轉(zhuǎn)矩T—max (即轉(zhuǎn)矩T—max -△T)設(shè)定為新的轉(zhuǎn)矩控制值TR (步驟S07)，并執(zhí)行步驟S08 — S10來(lái)使 交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出比最大轉(zhuǎn)矩T—max小AT的轉(zhuǎn)矩達(dá)規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度dt。
步驟S03 — S10中的上述一系列操作一直持續(xù)到交流電動(dòng)機(jī)Ml脫離 過(guò)載狀態(tài)，當(dāng)判定為交流電動(dòng)機(jī)Ml已經(jīng)脫離了過(guò)載狀態(tài)時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩限 制單元302不再執(zhí)行這種輸出轉(zhuǎn)矩限制，而是輸出所需轉(zhuǎn)矩TM乍為轉(zhuǎn)矩控 制值TR (步驟SIO 。這樣，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制裝置34對(duì)流經(jīng)交流電動(dòng)機(jī) Ml各個(gè)相的電流進(jìn)行控制，使交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出所需轉(zhuǎn)矩T* (步驟 S12、 S13)。由此，交流電動(dòng)機(jī)Ml根據(jù)駕駛員的操作而輸出所需轉(zhuǎn)矩 IT* 。
變更形式
如前所述，交流電動(dòng)機(jī)Ml能夠?qū)⒆畲筠D(zhuǎn)矩T—max輸出允許次數(shù)N 次，所述允許次數(shù)N是考慮了以前逆變器14的特定開(kāi)關(guān)元件溫度升高了 多少來(lái)設(shè)定的，這樣設(shè)定的允許次數(shù)N被儲(chǔ)存在輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302中 的儲(chǔ)存區(qū)域。
如果允許次數(shù)N被設(shè)置為可隨著逆變器14的開(kāi)關(guān)元件初始溫度而改 變，則可以更有效地利用最大轉(zhuǎn)矩T一max來(lái)使交流電動(dòng)機(jī)Ml在動(dòng)態(tài)性能 方面得到增強(qiáng)。
具體地說(shuō)，輸出轉(zhuǎn)矩限制單元32對(duì)從溫度傳感器13接收的逆變器冷 卻水溫Tiv進(jìn)行檢測(cè)，作為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置IO的環(huán)境溫度，并對(duì)檢測(cè)到的 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100的環(huán)境溫度進(jìn)行評(píng)估，作為逆變器14的開(kāi)關(guān)元件的 初始溫度。輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302在所評(píng)估的逆變器冷卻水溫Tiv (即逆變器14 開(kāi)關(guān)元件初始^a度值)與交流電動(dòng)機(jī)Ml最多被允許輸出多少次最大轉(zhuǎn)矩 T—max之間設(shè)定如圖5所示的關(guān)系，輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302預(yù)先以對(duì)照?qǐng)D 的形式保存這種關(guān)系。具體地說(shuō)，參考圖5，對(duì)于越高的開(kāi)關(guān)元件初始溫 度，允許次數(shù)N被設(shè)定得越小。在輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302從溫度傳感器13 接收到溫度Tiv時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302參照對(duì)照?qǐng)D來(lái)確定與檢測(cè)到的 溫度Tiv對(duì)應(yīng)的允許次數(shù)N。
這樣，將最大轉(zhuǎn)矩T—max輸出隨著開(kāi)關(guān)元件的初始溫度而變化的允許 次數(shù)N次使得在防止開(kāi)關(guān)元件過(guò)熱的同時(shí)也能夠更加有效地利用最大轉(zhuǎn)矩 T—max。具體地說(shuō)，如果逆變器的冷卻水溫Tiv較低，即如果幵關(guān)元件的 初始溫度被評(píng)估為較低，則允許交流電動(dòng)機(jī)Ml將最大轉(zhuǎn)矩T一max輸出較 多次，以在將開(kāi)關(guān)元件的溫度保持在容許溫度Th一lim之內(nèi)的同時(shí)，使交流 電動(dòng)機(jī)Ml在動(dòng)態(tài)性能方面得以增強(qiáng)。
如果逆變器的冷卻水溫Tiv較高，即如果開(kāi)關(guān)元件的初始溫度被評(píng)估 為較高，則交流電動(dòng)機(jī)Ml被控制為將最大轉(zhuǎn)矩T—max輸出受到限制的較 少次。這樣可以在最大限度利用最大轉(zhuǎn)矩T_max的同時(shí)確保防止逆變器 14使開(kāi)關(guān)元件過(guò)熱。
圖6是用于圖示在本發(fā)明實(shí)施例的一種示例性變更形式中對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩 進(jìn)行限制的流程圖。圖6的流程圖對(duì)應(yīng)于給圖4的流程圖在步驟S02與 S03之間增加附加步驟S021。因此，那些重疊的步驟(即步驟S01 — S13)將不再詳細(xì)地重復(fù)說(shuō)明。
參考圖6，在步驟S021，輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302接收來(lái)自所需轉(zhuǎn)矩計(jì) 算單元301的所需轉(zhuǎn)矩T*、來(lái)自驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310的信號(hào)NOR或 OVL以及來(lái)自溫度傳感器13的檢測(cè)到的逆變器冷卻水溫Tiv，輸出轉(zhuǎn)矩限 制單元302參考預(yù)先儲(chǔ)存的圖5對(duì)照?qǐng)D，來(lái)確定對(duì)應(yīng)于逆變器冷卻水溫 Tiv，最多可以將最大轉(zhuǎn)矩T—max輸出多少次。
這樣，如果驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310在歩驟S03檢測(cè)到交流電動(dòng)機(jī)Ml 處于過(guò)載狀態(tài)，則輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302隨即在步驟S04 — S07設(shè)定轉(zhuǎn)矩 控制值TR來(lái)使交流電動(dòng)機(jī)Ml在所確定的允許次數(shù)N范圍內(nèi)輸出最大轉(zhuǎn)矩T—max,輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302設(shè)定轉(zhuǎn)矩控制值TR來(lái)使輸出轉(zhuǎn)矩T從 最大轉(zhuǎn)矩T—max逐漸減小。
這樣，在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)處于過(guò)載狀態(tài)時(shí)，只要確 保逆變器的特定開(kāi)關(guān)元件受到了熱保護(hù)，交流電動(dòng)機(jī)就能夠輸出最大轉(zhuǎn) 矩。這樣可以避免造成所述特定開(kāi)關(guān)元件過(guò)熱，同時(shí)使交流電動(dòng)機(jī)能夠最 大限度地表現(xiàn)其能力以確保動(dòng)態(tài)性能。
注意在本發(fā)明中，輸出轉(zhuǎn)矩限制單元302構(gòu)成了 "電動(dòng)機(jī)輸出限制單 元"，驅(qū)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)單元310構(gòu)成了 "過(guò)載狀態(tài)檢測(cè)單元"。
應(yīng)當(dāng)明白，這里所公開(kāi)的實(shí)施例在各個(gè)方面都是示例性而不是限制性 的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求項(xiàng)來(lái)限定而不是由上述說(shuō)明來(lái)限定，并應(yīng)當(dāng) 認(rèn)為包括了在權(quán)利要求項(xiàng)的范圍及與其等同的含義內(nèi)的任何變更形式。
工業(yè)應(yīng)用性
本發(fā)明可以應(yīng)用于安裝在混合動(dòng)力車輛或電動(dòng)車輛中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，包括電源(B)；驅(qū)動(dòng)電路(14)，其從所述電源(B)接收電力以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(M1)；和控制裝置(30)，其控制所述驅(qū)動(dòng)電路(14)，使所述電動(dòng)機(jī)(M1)的輸出與目標(biāo)轉(zhuǎn)矩匹配，所述控制裝置(30)包括過(guò)載狀態(tài)檢測(cè)單元(310)，其根據(jù)所述電動(dòng)機(jī)(M1)的速度和驅(qū)動(dòng)所述電動(dòng)機(jī)的電流來(lái)檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)(M1)的過(guò)載狀態(tài)，和電動(dòng)機(jī)輸出限制單元(302)，其響應(yīng)于檢測(cè)得到的所述電動(dòng)機(jī)(M1)的所述過(guò)載狀態(tài)而工作，以限制從所述電動(dòng)機(jī)(M1)輸出的轉(zhuǎn)矩，所述電動(dòng)機(jī)輸出限制單元(302)設(shè)定所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，使所述電動(dòng)機(jī)(M1)在允許次數(shù)以內(nèi)間歇地輸出所述電動(dòng)機(jī)(M1)能夠輸出的最大轉(zhuǎn)矩，所述允許次數(shù)具有預(yù)先設(shè)定的預(yù)定范圍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述電動(dòng)機(jī)輸出限 制單元(302)設(shè)定所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，使所述電動(dòng)機(jī)(Ml)在具有所述預(yù)定 范圍的所述允許次數(shù)內(nèi)，對(duì)于每個(gè)規(guī)定的時(shí)間長(zhǎng)度，均輸出所述電動(dòng)機(jī)(Ml)能夠輸出的所述最大轉(zhuǎn)矩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述電動(dòng)機(jī)輸出限 制單元(302)設(shè)定所述允許次數(shù)，以防止所述驅(qū)動(dòng)電路(14)在溫度方 面超過(guò)規(guī)定的容許值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中，在做出所述電動(dòng)機(jī) (Ml)已經(jīng)將所述最大轉(zhuǎn)矩輸出了所述允許次數(shù)的判定時(shí)，所述電動(dòng)機(jī)輸出限制單元(302)設(shè)定所述目標(biāo)轉(zhuǎn)矩，使所述電動(dòng)機(jī)(Ml)對(duì)于每個(gè)所 述規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度均輸出從所述最大轉(zhuǎn)矩逐漸減小的轉(zhuǎn)矩。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述驅(qū)動(dòng)電路(14)是具有多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的電力轉(zhuǎn)換器，所述多個(gè)開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作以在所述電源(B)與所述電動(dòng)機(jī)(Ml)之間提供電 力轉(zhuǎn)換；并且所述規(guī)定時(shí)間長(zhǎng)度被設(shè)定為短于以下時(shí)間長(zhǎng)度，即在對(duì)所述電動(dòng)機(jī)進(jìn) 行驅(qū)動(dòng)的、與所述最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的所述電流持續(xù)流過(guò)的情況下，所述多個(gè) 開(kāi)關(guān)元件中任一者達(dá)到規(guī)定的容許溫度所需的時(shí)間長(zhǎng)度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1_5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中 所述控制裝置獲取所述驅(qū)動(dòng)電路的初始溫度；并且所述電動(dòng)機(jī)輸出限制單元(302)根據(jù)獲取的所述驅(qū)動(dòng)電路(14)的所述初始溫度，來(lái)對(duì)所述允許次數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述電動(dòng)機(jī)輸出限 制單元(302)將所述允許次數(shù)調(diào)節(jié)為隨著所述驅(qū)動(dòng)電路(14)的所述初 始溫度相對(duì)增大而相對(duì)減小。
全文摘要
一種電動(dòng)機(jī)控制裝置根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載，并控制目標(biāo)轉(zhuǎn)矩以設(shè)定成使電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)于所檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)過(guò)載狀態(tài)而在預(yù)設(shè)允許轉(zhuǎn)數(shù)范圍之內(nèi)間斷性地輸出電動(dòng)機(jī)所能輸出的最大轉(zhuǎn)矩。這樣，即使電動(dòng)機(jī)過(guò)載，也能在不使電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩變差的情況下保護(hù)驅(qū)動(dòng)電路。
文檔編號(hào)H02P6/12GK101300731SQ200680041060
公開(kāi)日2008年11月5日 申請(qǐng)日期2006年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者中山寬 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社