本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)控制裝置。

背景技術(shù)：

在通過(guò)逆變器將來(lái)自電源的輸出轉(zhuǎn)換為交流電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)中，為了控制施加給電動(dòng)機(jī)的電壓，逆變器具有高速進(jìn)行開關(guān)的元件。為了對(duì)因該開關(guān)而變動(dòng)的電壓進(jìn)行濾波，在逆變器和電源之間配置了濾波電容器。另外，在電源和逆變器之間設(shè)置了繼電器以連接電源和逆變器或斷開兩者的連接。

在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，濾波電容器的電壓與電源電壓大致相同，在混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)車中為幾百V。在逆變器的維護(hù)、檢查、修理時(shí)，需要在將繼電器設(shè)為開的狀態(tài)下快速釋放濾波電容器的電荷，以能夠安全地進(jìn)行作業(yè)。

專利文獻(xiàn)1中提出一種通過(guò)使電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)而將濾波電容器的電荷進(jìn)行放電的方法?？刂铺峁┙o電動(dòng)機(jī)的電流，使得在轉(zhuǎn)子的磁通方向?qū)﹄姍C(jī)勵(lì)磁用永磁鐵和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行勵(lì)磁的d軸電流為非零，而與d軸平行且將轉(zhuǎn)矩賦予電動(dòng)機(jī)的q軸電流成為零。通過(guò)以使流過(guò)由電流傳感器檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)的電流值與目標(biāo)電流值之間的差接近零的方式而工作的反饋控制來(lái)決定提供給電動(dòng)機(jī)的電流。

這樣，能夠在電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩而使電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)，由于繞組的阻抗消耗電力，因此進(jìn)行濾波電容器的電荷放電。

但是，當(dāng)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流的電流傳感器中有檢測(cè)誤差時(shí)，有可能在電動(dòng)機(jī)中流過(guò)意外電流。意外電流是指q軸電流為非零的電流。如果流過(guò)q軸電流則電動(dòng)機(jī)中會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開平9-70916號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明要解決的課題為，降低在濾波電容器放電時(shí)意外流過(guò)電動(dòng)機(jī)的q軸電流而使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情形。

用于解決課題的手段

為了解決上述課題，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)控制裝置控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有：逆變器，其具有經(jīng)由繼電器與電源連接的濾波電容器；電動(dòng)機(jī)，其與上述逆變器連接；以及電流傳感器，其檢測(cè)流過(guò)上述電動(dòng)機(jī)的電流，上述電動(dòng)機(jī)控制裝置具備：放電控制部，其經(jīng)由上述逆變器將滯留在上述濾波電容器中的電荷通過(guò)上述電動(dòng)機(jī)進(jìn)行放電；以及電流傳感器校正部，其在從上述繼電器被切斷后到上述放電控制部進(jìn)行的放電控制開始的期間沒有流過(guò)上述電動(dòng)機(jī)的電流的狀態(tài)下進(jìn)行上述電流傳感器的校正，上述放電控制部根據(jù)由上述電流傳感器校正部進(jìn)行校正后的上述電流傳感器的值來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的電流，由此進(jìn)行放電。

發(fā)明的效果

通過(guò)本發(fā)明，能夠降低在濾波電容器放電時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的情形，能夠提高可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的包括電源、電動(dòng)機(jī)、實(shí)施濾波電容器的放電處理的裝置的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的概要圖。

圖2是說(shuō)明從控制裝置90啟動(dòng)到停止為止的流程的流程圖。

圖3是說(shuō)明電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的繼電器20為開狀態(tài)，先于放電處理而進(jìn)行的電流傳感器校正處理流程的流程圖。

圖4是表示相對(duì)于電流值(真值)的電流傳感器檢測(cè)值與檢測(cè)值中包括的偏置(Offset)誤差的關(guān)系的圖。

圖5是表示相對(duì)于電流值(真值)的電流傳感器檢測(cè)值、偏置誤差的溫度特性的圖。

圖6是表示在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)實(shí)施電流傳感器校正處理時(shí)的從系統(tǒng)啟動(dòng)到停止為止的偏置誤差(有溫度特性)、偏置誤差校正值、電流值(真值)、校正后電流值的圖。

圖7是表示在放電處理開始之前實(shí)施了電流傳感器校正處理時(shí)的從系統(tǒng)啟動(dòng)到停止為止的偏置誤差(有溫度特性)、偏置誤差校正值、電流值(真值)、校正后電流值的圖。

圖8是說(shuō)明在本發(fā)明第二實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)控制裝置的繼電器20成為開狀態(tài)，先于放電處理進(jìn)行的電流傳感器校正處理的流程的流程圖。

具體實(shí)施方式

使用附圖說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的方式。

實(shí)施例1

圖1是說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式的包括電源、電動(dòng)機(jī)、實(shí)施濾波電容器的放電處理的裝置的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的概要圖。

電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)具備電源10、繼電器20、電動(dòng)機(jī)30、電動(dòng)機(jī)30的磁極位置檢測(cè)電路40、逆變器50、濾波電容器60、濾波電容器60的電壓檢測(cè)電路70、電動(dòng)機(jī)30和逆變器50之間的電流傳感器80以及控制裝置90。

電源10是幾個(gè)100[V]的直流電源，使用鎳氫電池或鋰離子電池等。繼電器20配置在電源10和逆變器50之間。繼電器20為開狀態(tài)時(shí)電源10和逆變器50被電氣切斷，繼電器20為關(guān)狀態(tài)時(shí)電源10與逆變器50電連接并對(duì)逆變器50提供電源10的電力。

濾波電容器60對(duì)電源10的輸出進(jìn)行濾波，當(dāng)繼電器20為關(guān)狀態(tài)時(shí)成為與電源10大致相同的電壓。通過(guò)電壓檢測(cè)電路70檢測(cè)出濾波電容器60的電壓值Vdc，傳輸給控制裝置90。

逆變器50內(nèi)置多個(gè)進(jìn)行開關(guān)的開關(guān)元件部51(例如IGBT和二極管)，進(jìn)行將來(lái)自電源10的電力從直流轉(zhuǎn)換為三相交流的電力轉(zhuǎn)換。內(nèi)置在逆變器50中的開關(guān)元件部51在電源10的正極側(cè)和負(fù)極側(cè)分別以3相進(jìn)行配置，可以是脈沖寬度調(diào)制方式，即，使因該合計(jì)6個(gè)元件的開關(guān)而產(chǎn)生的電壓的脈沖寬度變化，而將預(yù)定電壓施加給電動(dòng)機(jī)30。

電動(dòng)機(jī)30由具有三相(這里為U相、V相、W相)繞組的定子、通過(guò)由于電流流過(guò)繞組而發(fā)生變化的磁通而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子這2個(gè)部分構(gòu)成。由電流傳感器80檢測(cè)流過(guò)電動(dòng)機(jī)30的電流并傳輸給電流傳感器校正部95。通過(guò)電流傳感器80檢測(cè)出的電流值Iu、Iv、Iw包括被稱為偏置誤差的電流傳感器的檢測(cè)誤差。

磁極位置檢測(cè)電路40檢測(cè)由于電動(dòng)機(jī)30的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生變化的磁極位置θ，磁極位置θ被傳輸給轉(zhuǎn)速運(yùn)算部91和PI控制部94。

控制裝置90由轉(zhuǎn)速運(yùn)算部91、電流指令生成部92、放電控制部93、PI控制部94、電流傳感器校正部95、PWM生成部96構(gòu)成，接收來(lái)自外部的轉(zhuǎn)矩指令Trq，并控制提供給電動(dòng)機(jī)30的電流。

轉(zhuǎn)速運(yùn)算部91從磁極位置檢測(cè)電路40取得磁極位置θ，根據(jù)磁極位置θ的變化量生成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ω。

電流指令生成部92為了根據(jù)從外部接收到的轉(zhuǎn)矩指令Trq輸出所指定的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ω和濾波電容器60的濾波電容器電壓Vdc生成d軸與q軸的目標(biāo)電流值。

電流傳感器校正部95針對(duì)通過(guò)電流傳感器80檢測(cè)出的電流值Iu、Iv、Iw，校正由電流傳感器80的偏置誤差引起的檢測(cè)誤差。在PI控制部94使用由電流傳感器校正部95進(jìn)行校正的校正后電流值Iu’、Iv’、Iw’。

PI控制部94將d軸和q軸的目標(biāo)電流值與將校正后電流值Iu’、Iv’、Iw’轉(zhuǎn)換為d軸和q軸電流后的電流值進(jìn)行比較，對(duì)其差值實(shí)施PI運(yùn)算，生成電壓指令值。

PWM生成部96根據(jù)電壓指令值和濾波電容器電壓Vdc來(lái)生成用于對(duì)開關(guān)元件部51進(jìn)行通斷控制的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

[放電處理的概要]

放電控制部93輸出電動(dòng)機(jī)30的繞組進(jìn)行的放電所需要的d軸與q軸的目標(biāo)電流值。當(dāng)繼電器20為開狀態(tài)并進(jìn)行濾波電容器60的放電處理時(shí)，放電控制部93進(jìn)行切換，使得將從放電控制部93輸出的目標(biāo)電流值輸入給PI控制部94。

圖2是說(shuō)明從控制裝置90啟動(dòng)到停止為止的流程的流程圖。

如果在步驟10啟動(dòng)系統(tǒng)，則在步驟20繼電器20為關(guān)狀態(tài)，電源10與逆變器50連接，電壓被施加給濾波電容器60。

如果控制電動(dòng)機(jī)30的準(zhǔn)備結(jié)束，則轉(zhuǎn)到步驟30，成為能夠控制電動(dòng)機(jī)30的狀態(tài)。控制裝置90根據(jù)成為目標(biāo)的轉(zhuǎn)矩指令計(jì)算電壓指令值，進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出控制。

在步驟40中如果確認(rèn)了對(duì)系統(tǒng)的停止請(qǐng)求，則停止PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出并在步驟50繼電器20成為開狀態(tài)，電源10和逆變器50被電氣分離。

在繼電器20成為開狀態(tài)，流入電動(dòng)機(jī)30的電流成為零的狀態(tài)下，進(jìn)行步驟60的電流傳感器校正處理。電流傳感器校正處理將電流為零的狀態(tài)的電流傳感器檢測(cè)值保持為偏置誤差校正值。

電流傳感器校正部95從由電流傳感器80檢測(cè)出的電流值Iu、Iv、Iw減去所取得的偏置誤差校正值的量，由此校正由偏置誤差引起的檢測(cè)誤差。

接著，為了將濾波電容器60中剩余的電荷進(jìn)行放電，實(shí)施步驟70的放電處理。當(dāng)通過(guò)放電處理濾波電容器電壓Vdc小于預(yù)定值時(shí)，在步驟80確認(rèn)放電處理的結(jié)束，在步驟90系統(tǒng)停止。

通過(guò)圖3的流程圖詳細(xì)說(shuō)明電流傳感器校正處理，圖3是說(shuō)明電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的繼電器20為開狀態(tài)，先于放電處理而進(jìn)行的電流傳感器校正處理的流程的流程圖。

在步驟100，啟動(dòng)電流傳感器校正處理。在步驟110，電流傳感器校正部95判定電動(dòng)機(jī)30的電流狀態(tài)，如果判定為沒有流過(guò)電流，則在步驟120取得電流傳感器檢測(cè)值。

在步驟130，電流傳感器校正部95將在步驟120取得的電流傳感器檢測(cè)值設(shè)定為偏置誤差校正值。

電流傳感器校正部95在電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中，從電流傳感器檢測(cè)值減去偏置誤差校正值，由此生成校正了偏置誤差后的校正后電流值Iu’、Iv’、Iw’。偏置誤差校正值的初始值是0，每次實(shí)施電流傳感器校正處理時(shí)進(jìn)行更新。

圖4是表示相對(duì)于電流值(真值)的電流傳感器檢測(cè)值與檢測(cè)值中包括的偏置誤差的關(guān)系的圖。

電流傳感器檢測(cè)值對(duì)實(shí)際流動(dòng)的電流量即電流值(真值)加上被稱為偏置誤差的檢測(cè)誤差。偏置誤差與電流值(真值)的大小無(wú)關(guān)而為固定的值。偏置誤差的大小因電流傳感器的個(gè)體差而發(fā)生變化。

[電流傳感器偏置誤差的計(jì)算方法]

根據(jù)上述關(guān)系，電流傳感器80的偏置誤差為電流值(真值)為零即沒有流過(guò)電流的狀態(tài)的電流傳感器檢測(cè)值相同。圖5是表示相對(duì)于電流值(真值)的電流傳感器檢測(cè)值、偏置誤差的溫度特性的圖。偏置誤差具有根據(jù)電流傳感器的溫度而發(fā)生變化的特性(溫度特性)。

圖6是表示在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)實(shí)施電流傳感器校正處理時(shí)的從系統(tǒng)啟動(dòng)到停止為止的偏置誤差(有溫度特性)、偏置誤差校正值、電流值(真值)、校正后電流值的圖。這里，說(shuō)明溫度越高偏置誤差越大的電流傳感器。

電流傳感器80的溫度從電動(dòng)機(jī)30的可控制狀態(tài)開始(時(shí)刻T1)慢慢上升，在放電處理開始時(shí)(時(shí)刻T3)變成比系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)(時(shí)刻T0～時(shí)刻T1)高的狀態(tài)。偏置誤差與電流傳感器溫度同樣從時(shí)刻T1慢慢上升。

這里如果在時(shí)刻T5實(shí)施電流傳感器校正處理，則在時(shí)刻T5偏置誤差校正值成為與偏置誤差(有溫度特性)相同的值。圖6的下部表示電流值(真值)與校正后電流值的關(guān)系。

在時(shí)刻T5，設(shè)定偏置誤差校正值，校正后電流值與電流值(真值)相同。在開始放電處理的時(shí)刻T3，隨著電流傳感器溫度上升，從時(shí)刻T5偏置誤差變大。

這樣，在放電處理開始時(shí)(時(shí)刻T3)校正后電流值與電流值(真值)有差異，有可能意外電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。

圖7是表示在放電處理開始之前實(shí)施了電流傳感器校正處理時(shí)的從系統(tǒng)啟動(dòng)到停止為止的偏置誤差(有溫度特性)、偏置誤差校正值、電流值(真值)、校正后電流值的圖。

在放電處理開始(時(shí)刻T3)之前實(shí)施電流傳感器校正處理，由此能夠校正針對(duì)與放電處理時(shí)大致相同的電流傳感器溫度的偏置誤差。

這樣，在放電開始時(shí)(時(shí)刻T3)校正后電流值與電流值(真值)大致相同，通過(guò)放電處理能夠防止意外電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)30。

實(shí)施例2

圖8是說(shuō)明在本發(fā)明第二實(shí)施方式中，電動(dòng)機(jī)控制裝置的繼電器20為開狀態(tài)，先于放電處理進(jìn)行的電流傳感器校正處理的流程的流程圖。

在步驟100，如果啟動(dòng)電流傳感器校正處理，則在步驟111將濾波電容器電壓Vdc設(shè)定為電壓閾值1。

在步驟112，如果判定為從實(shí)施步驟111后的經(jīng)過(guò)時(shí)間經(jīng)過(guò)了時(shí)間閾值1，則轉(zhuǎn)到步驟113。

在步驟113，如果判定為濾波電容器電壓Vdc在電壓閾值1以下，則轉(zhuǎn)到步驟120。當(dāng)濾波電容器電壓Vdc沒有為電壓閾值1以下時(shí)，轉(zhuǎn)到步驟111，以當(dāng)前的濾波電容器電壓Vdc更新設(shè)定電壓閾值1。

在步驟120，取得電流傳感器的檢測(cè)值。在步驟130，電流傳感器校正部95將在步驟120取得的電流傳感器檢測(cè)值設(shè)定為偏置誤差校正值。

電流傳感器校正部95在電動(dòng)機(jī)控制裝置啟動(dòng)過(guò)程中，從電流傳感器檢測(cè)值減去偏置誤差校正值，由此生成校正了偏置誤差后的校正后電流值Iu’、Iv’、Iw’。偏置誤差校正值的初始值為零，在每次實(shí)施電流傳感器校正處理時(shí)進(jìn)行更新。

圖1所示的電流傳感器校正部95進(jìn)行的電流傳感器的偏置誤差校正的前提是在逆變器50與電動(dòng)機(jī)30之間沒有電流流過(guò)?？刂蒲b置90在從切斷繼電器20后到放電處理開始的期間，控制逆變器50使得電流不流向電動(dòng)機(jī)30。即，逆變器50的開關(guān)元件部51沒有進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。

但是，在繼電器20為開狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)30還在旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，電動(dòng)機(jī)30產(chǎn)生了感應(yīng)電壓時(shí)，根據(jù)濾波電容器電壓值Vdc的大小，通過(guò)逆變器50的開關(guān)元件部51的二極管，電流流到濾波電容器60。作為結(jié)果，濾波電容器電壓Vdc上升。

因此電流傳感器校正部95如圖8的步驟113所示，當(dāng)判斷為濾波電容器電壓Vdc沒有上升時(shí)，實(shí)施電流傳感器校正處理。

當(dāng)判斷為濾波電容器電壓Vdc沒有上升時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生由于電動(dòng)機(jī)30的感應(yīng)電壓造成的電壓上升。即，表示電流沒有從電動(dòng)機(jī)30經(jīng)由逆變器50流向?yàn)V波電容器60。這樣，通過(guò)判定濾波電容器電壓Vdc的上升，能夠判斷可否實(shí)施電流傳感器校正。

附圖標(biāo)記的說(shuō)明

10：電源、20：繼電器、30：電動(dòng)機(jī)、40：磁極位置檢測(cè)電路、50：逆變器、51：開關(guān)元件部、60濾波電容器、70：電壓檢測(cè)電路、80：電流傳感器、90：控制裝置、91、轉(zhuǎn)速運(yùn)算部、92：電流指令生成部、93：放電控制部、94：PI控制部、95：電流傳感器校正部、Iu、Iv、Iw：電流值、Iu’、Iv’、Iw’：校正后電流值、96：PWM生成部、Vdc：濾波電容器電壓、Trq：轉(zhuǎn)矩指令、θ：磁極位置、ω：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。