DE102007000616A1

DE102007000616A1 - Elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung

Info

Publication number: DE102007000616A1
Application number: DE102007000616A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Toyota Nishida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2008-05-29
Also published as: FR2909496A1; JP4165598B2; JP2008115751A

Abstract

Eine elektrisch betriebene Ladevorrichtung weist eine Speichereinheit (342), die zumindest einen Anfangswert (Phasenwinkel (Theta1)) zum Bestimmen einer Phasendifferenz zwischen einer Phase eines Stroms, der durch eine Statorwicklung eines Motors fließt, und einer Phase einer Abgabe (Signal (Hu)) eines Rotorpositionssensors speichert, und eine Phasendifferenzeinstelleinheit (343) auf, die eine elektrische Energiezufuhreinheit (320A) auf der Grundlage des Signals (Hu) und des Phasenwinkels (Theta1) steuert, und die einen Wert der Phasendifferenz bestimmt, so dass die elektrische Leistung, die zu der Statorwicklung zugeführt wird, eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Indem die Phasendifferenzeinstelleinheit (343) eine optimale Phasendifferenz (Phasenwinkel (Theta2)) bestimmen kann, kann der Wirkungsgrad des Motors verbessert werden.

Description

Diese nicht vorläufige Anmeldung basiert auf der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-299356 , die am 2. November 2006 beim Japanischen Patentamt eingereicht wurde, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin enthalten ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung und bezieht sich insbesondere auf eine elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung, mit der ein Wirkungsgrad eines Motors verbessert werden kann.
Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Zum Verbessern der Ausgangsleistung eines Verbrennungsmotors ist herkömmlicherweise eine Ladevorrichtung bekannt, die zu einem Verbrennungsmotor zugeführte Luft durch eine Rotation eines Verdichterrads verdichtet und die Luft auflädt. Es ist ebenso eine elektrisch betriebene Ladevorrichtung bekannt, bei der ein Motor ein Drehmoment auf das Verdichterrad ausübt.
Die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 5-39727 offenbart beispielsweise eine Antriebsvorrichtung für einen Turbolader, an dem eine elektrische Maschine angebracht ist. Die Antriebsvorrichtung hat einen Positionssensor, der eine mechanische Rotationsreferenzposition einer Drehwelle des Turboladers misst, eine Phasenmesseinrichtung zum Messen einer elektrischen Phasenreferenzposition der elektrischen Rotationsmaschine, eine erste Berechnungseinrichtung zum Berechnen einer Phasendifferenz zwischen der Rotationsreferenzposition, die durch den Positionssensor erfasst wird, und der Phasenreferenzposition, die durch die Phasenmesseinrichtung gemessen wird, und eine zweite Berechnungseinrichtung zum Addieren der Phasendifferenz zu der durch den Positionssensor gemessenen Rotationsreferenzposition, um eine Phasenreferenzposition einer elektrischen Wechselstromquelle zu berechnen, die für die elektrische Rotationsmaschine vorgesehen ist. Diese Antriebsvorrichtung misst die vorstehend beschriebene Phasendifferenz, wenn die elektrische Rotationsmaschine nicht betrieben wird.
Das vorstehend beschriebene Dokument stellt nicht klar, ob die Antriebsvorrichtung eine Phasendifferenz misst oder nicht, wenn die elektrische Rotationsmaschine betrieben wird. Auch wenn eine Phase einer Wechselstromquelle auf der Grundlage der Phasendifferenz korrigiert wird, die erhalten wird, wenn die elektrische Rotationsmaschine nicht angetrieben wird, kann eine Phasendifferenz zwischen einer Rotationsreferenzposition, die durch den Positionssensor gemessen wird, und einer Phasenreferenzposition auftreten, die durch die Phasenerfassungseinrichtung gemessen wird, wenn die elektrische Rotationsmaschine betrieben wird. In diesem Fall kann die elektrische Rotationsmaschine den geschätzten Wirkungsgrad nicht erreichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Rotationsmaschine zu schaffen, die den Betriebswirkungsgrad eines Motors verbessern kann.
Zusammengefasst ist die vorliegende Erfindung eine elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung, die eine elektrische Rotationsmaschine, einen Sensor, eine elektrische Energiezufuhreinheit und eine Steuereinheit aufweist. Die elektrische Rotationsmaschine hat einen Rotor, der eine Welle dreht, und eine Statorwicklung. Der Sensor misst die Rotationsposition des Rotors. Die elektrische Energiezufuhreinheit führt zu der Statorwicklung eine elektrische Wechselstromleistung zu. Die Steuereinheit ändert eine Phasendifferenz zwischen einer Phase eines Stroms der elektrischen Wechselstromleistung, die zu der Statorwicklung zugeführt wird, und einer Phase einer Abgabe des Sensors. Die Steuereinheit berechnet elektrische Wechselstromleistungswerte, die entsprechend mit einer Vielzahl der Phasendifferenzen korrespondieren und die zu einem Zyklus der elektrischen Wechselstromleistung äquivalent sind, die zu der Statorwicklung zugeführt wird. Die Steuereinheit bestimmt aus der Vielzahl der Phasendifferenzen eine Phasendifferenz, von der ein Spitzenwert der berechneten elektrischen Wechselstromleistung, die äquivalent zu einem Zyklus ist, erhalten werden kann, und steuert die Phasendifferenz zu der Phasendifferenz, von der der Spitzenwert erhalten werden kann.
Vorzugsweise weist die Steuereinheit eine Speichereinheit und eine Phasendifferenzeinstelleinheit auf. Die Speichereinheit speichert zumindest einen Anfangswert der Phasendifferenz. Wenn eine vorbestimmte Situation auftritt, treibt die Phasendifferenzeinstelleinheit die elektrische Energiezufuhreinheit an, so dass die Phasendifferenz sich von dem Anfangswert ändert, und ändert die Phasendifferenz auf die Phasendifferenz, von der der Spitzenwert erhalten werden kann.
Vorzugsweise weist die elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung ferner eine Abweichungsberechnungseinheit auf, die eine Abweichung zwischen der Phasendifferenz, die durch die Phasendifferenzeinstelleinheit geändert wird, und dem Anfangswert berechnet. Nachdem die Abweichungsberechnungseinheit die Abweichung berechnet, bestimmt die Phasendifferenzeinstelleinheit die Phasendifferenz auf der Grundlage des Anfangswerts und der Abweichung.
Vorzugsweise speichert die Speichereinheit eine Vielzahl der Anfangswerte. Die Phasendifferenzeinstelleinheit bestimmt die Vielzahl der Phasendifferenzen entsprechend der Vielzahl der jeweiligen Anfangswerte. Die Abweichungsberechnungseinheit berechnet eine Vielzahl von Abweichungen unter Verwendung der Vielzahl der Anfangswerte und der Vielzahl der Phasendifferenzen.
Weitergehend vorzugsweise weist die elektrische Energiezufuhreinheit eine aufladbare und entladbare Speicherbatterie und einen Wandler auf, der eine elektrische Gleichstromleistung, die von der Speicherbatterie zugeführt wird, in die elektrische Wechselstromleistung umwandelt. Ein Spannungswert der elektrischen Gleichstromleistung variiert gemäß einem Betrag der Ladung der Speicherbatterie. Die Speichereinheit speichert eine Vielzahl der Spannungswerte der elektrischen Gleichstromleistung und die Vielzahl der Anfangswerte, so dass die Vielzahl der Spannungswerte der elektrischen Gleichstromleistung entsprechend mit der Vielzahl der Anfangswerte korrespondiert.
Vorzugsweise weist die elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung ferner eine Überwachungseinheit auf. Die Überwachungseinheit überwacht die Vielzahl der Abweichungen, und wenn ein absoluter Wert von zumindest einer der Vielzahl der Abweichungen größer als ein vorbestimmter Wert ist, bestimmt sie, dass die elektrische Rotationsmaschine sich in einem abnormalen Zustand befindet.
Weitergehend vorzugsweise weist die elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung ferner eine Anzeigeeinheit auf, die ein Bestimmungsergebnis der Überwachungseinheit anzeigt.
Vorzugsweise ist die Welle eine Welle einer Ladevorrichtung, die Einlassluft einer Brennkraftmaschine durch Rotieren unter Verwendung eines Abgases der Brennkraftmaschine verdichtet.
Demgemäß ist es ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung, dass ein Wirkungsgrad eines Motors verbessert werden kann.
Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben, Merkmale Gesichtspunkte sowie Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen erkennbar.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Zeichnung, die eine Konfiguration eines Verbrennungsmotorsystems zeigt, das mit einer elektrischen Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel montiert ist.
2 ist eine Zeichnung, die Konfigurationen einer Ladevorrichtung 200 und eines Motors 216 zeigt, die in dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt sind.
3 ist eine Zeichnung, die einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in 2 zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Signalabgabe von einem Rotorspositionssensor 11, der in 3 gezeigt ist, und einem durch den Motor 216 fließenden Strom zeigt.
5 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Ladevorrichtungs-ECU, die in 1 gezeigt ist.
6 ist ein Diagramm zum kurz gefassten Beschreiben eines Prozesses zur Berechnung einer Abweichung eines Leitungsanfangsphasenwinkels θ gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
7 ist ein Diagramm zum schematischen Beschreiben eines Prozesses zum Korrigieren eines Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der in einer Phasendifferenzberechnungseinheit 353 in 5 durchgeführt wird.
8 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben des Prozesses zum Korrigieren des Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der durch die elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
9 ist ein Diagramm zum Beschreiben von Änderungen der Drehzahl des Motors 216.
10 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines Prozesses zum Berechnen einer Abweichung Δθ(Nt1) in Schritt S7 in 8.
11 ist ein Diagramm zum kurzgefassten Beschreiben des Prozesses zur Berechnung einer Abweichung eines Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der durch eine elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
12 ist ein Diagramm zum schematischen Beschreiben eines Prozesses zum Korrigieren eines Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der in dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
13 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben des Prozesses zum Korrigieren eines Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der durch die elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
14 ist eine Zeichnung, die eine Konfiguration eines Verbrennungsmotorsystems zeigt, das mit einer elektrischen Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel montiert ist.
15 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Ladevorrichtungs-ECU 340, die an der elektrischen Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.
16 ist ein Diagramm, das zeitliche Änderungen der Abweichung des Leitungsanfangsphasenwinkels schematisch zeigt.
17 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines Prozesses zum Bestimmen, dass der Stator einer Fehlfunktion unterliegt, der durch die Ladevorrichtungs-ECU 340 durchgeführt wird, die in 15 gezeigt ist.
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Überwachung eines Maximalwerts der elektrischen Leistungsaufnahme zu dem Motor zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind dieselben Teile mit denselben Bezugszeichen versehen und haben dieselben Bezeichnungen und Funktionen. Demgemäß wird eine genaue Beschreibung von diesen nicht wiederholt.
[Erstes Ausführungsbeispiel)
1 ist eine Zeichnung, die eine Konfiguration eines Verbrennungsmotorsystems zeigt, das mit einer elektrischen Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel montiert ist.
Unter Bezugnahme auf 1 weist das Verbrennungsmotorssystem einen Verbrennungsmotor 100, eine Ladevorrichtung 200, einen Zwischenkühler 162, eine elektronische Verbrennungsmotorsteuereinheit (ECU) 250 und eine Ladevorrichtungs-ECU 340 auf. Das Verbrennungsmotorssystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist an einem Fahrzeug, wie zum Beispiel einem Motorfahrzeug montiert. Es ist anzumerken, dass die Verbrennungsmotor-ECU 250 und die Ladevorrichtungs-ECU 340 in einer einzigen ECU integriert werden können. In der in 1 gezeigten Konfiguration sind die Verbrennungsmotor-ECU 250 und die Ladevorrichtungs-ECU 340 verbunden, so dass sie interaktiv miteinander kommunizieren können.
Durch einen Einlassanschluss 150 angesaugte Luft wird durch einen Luftreiniger 152 gefiltert. Die durch den Luftreiniger 152 gefilterte Luft wird zu der Ladevorrichtung 200 über einen Einlasskrümmer 156 geleitet. Die zu der Ladevorrichtung 200 geleitete Luft wird durch einen Verdichter 202 verdichtet und dann durch einen Einlasskrümmer 160 geleitet und in einem Zwischenkühler 162 gekühlt. Die in dem Zwischenkühler 162 gekühlte Luft wird durch einen Einlasskrümmer 102 geleitet und in den Verbrennungsmotor 100 gesaugt.
An einem mittleren Punkt des Einlasskrümmers 156 ist ein Luftdurchflussmessgerät 154 vorgesehen, das eine Einlassluftmenge Q erfasst. Das Luftdurchflussmessgerät 154 überträgt ein Signal an die Verbrennungsmotor-ECU 250, das eine erfasste Einlassluftmenge darstellt.
Der Zwischenkühler 162 kühlt die Luft, die eine Temperatur hat, die durch die Verdichtung durch den Verdichter 202 angehoben wird. Ein Volumen der gekühlten Luft wird im Vergleich mit demjenigen verringert, das vor der Kühlung erhalten wird, und daher wird eine größere Menge Luft zu dem Verbrennungsmotor 100 gefördert.
Ferner ist ein Bypasskanal 158 vorgesehen, der den Einlasskrümmer 156 und den Einlasskrümmer 160 direkt verbindet. An einem mittleren Punkt des Bypasskanals 158 ist ein Luftbypassventil 164 vorgesehen, das eine Durchflussrate der durch den Bypasskanal 158 geleiteten Luft einstellt. Das Luftbypassventil 164 arbeitet gemäß einem Steuersignal, das von der Verbrennungsmotor-ECU 250 empfangen wird.
An einem mittleren Punkt des Einlasskrümmers 102 ist ein Drosselventil 166 vorgesehen, das eine Durchflussrate der durch den Einlasskrümmer 102 geleiteten Luft einstellt. Das Drosselventil 166 wird durch einen Drosselmotor 168 angetrieben. Der Drosselmotor 168 treibt das Drosselventil 166 gemäß einem Steuersignal an, das von der Verbrennungsmotor-ECU 250 empfangen wird.
Ferner sind an einem mittleren Punkt des Einlasskrümmers 102 ein Einlassrohrdrucksensor 170 und ein Einlasstemperatursensor 172 vorgesehen. Der Einlassrohrdrucksensor 170 misst einen Druck der Luft innerhalb des Einlasskrümmers 102. Der Einlassrohrdrucksensor 170 überträgt ein Signal auf die Verbrennungsmotor-ECU 250, das einen gemessenen Druck der Luft darstellt. Der Einlasstemperatursensor 172 misst eine Temperatur der Luft innerhalb des Einlasskrümmers 102. Der Einlasstemperatursensor 172 überträgt ein Signal auf die Verbrennungsmotor-ECU 250, das eine gemessene Temperatur der Luft darstellt.
Der Verbrennungsmotor 100 weist einen Zylinderkopf (nicht gezeigt) und einen Zylinderblock 112 auf. Der Zylinderblock 112 ist mit einer Vielzahl von Zylindern in einer Richtung von oben nach unten des Blatts von 1 versehen. Jeder der Zylinder hat einen Kolben 114, der darin verschiebbar in der nach oben und unten gerichteten Richtung des Blatts vorgesehen ist. Der Kolben 114 ist mit einer Kurbelwelle 120 über eine Verbindungsstange 116 verbunden. Der Kolben 114, die Verbindungsstange 116 und die Kurbelwelle 120 bilden einen Kurbelmechanismus aus.
Eine Brennkammer 108 ist oberhalb des Kolbens 114 ausgebildet. Die Brennkammer 108 ist mit einer Zündkerze 110 und einem Kraftstoffinjektor 106 versehen, der zum Inneren der Brennkammer 108 gerichtet ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der beschriebene Verbrennungsmotor 100 ein Direkteinspritzverbrennungsmotor. Jedoch ist er nicht besonders auf den Direkteinspritzverbrennungsmotor beschränkt. Beispielsweise ist es lediglich erforderlich, dass der Verbrennungsmotor 100 eine Brennkraftmaschine ist. Er kann ein Anschlusseinspritzverbrennungsmotor oder ein Dieselverbrennungsmotor sein.
Der Zylinderkopf ist mit einem Einlasskrümmer 102 und einem Auslasskrümmer 130 versehen, so dass diese mit der Brennkammer 108 verbunden sind. Ein Einlassventil 104 ist zwischen dem Einlasskrümmer 102 und der Brennkammer 108 vorgesehen, während ein Auslassventil 128 zwischen dem Auslasskrümmer 130 und der Brennkammer 108 vorgesehen ist.
Das Einlassventil 104 und das Auslassventil 128 werden durch eine (nicht gezeigte) Nockenwelle angetrieben, die sich synchron mit der Kurbelwelle 120 dreht.
Wenn der Kolben 114 abgesenkt wird, wird das Einlassventil 104 geöffnet, und die durch den Einlasskrümmer 102 verteilte Luft wird in die Brennkammer 108 gesaugt. Die zu der Brennkammer 108 geleitete Luft wird mit Kraftstoff gemischt, der durch einen Kraftstoffinjektor 106 eingespritzt wird. Wenn das Einlassventil 104 geschlossen ist und der Kolben 114 bis auf nahezu einen oberen Totpunkt angehoben wird, wird die mit dem Kraftstoff gemischte Luft durch die Zündkerze 110 gezündet und verbrennt. Ein Druck, der durch die Verbrennung verursacht wird, bewirkt, dass der Kolben 114 nach unten geschoben wird. Dabei werden Bewegungen des Kolbens 114 nach oben und nach unten über den Kurbelmechanismus in Drehbewegungen der Kurbelwelle 120 umgewandelt. Wenn der Kolben 114 bis zu der Nähe eines unteren Totpunkts abgesenkt wird, wird das Auslassventil 128 geöffnet. Wenn der Kolben 114 erneut angehoben wird, wird die in der Brennkammer 108 verbrannte Luft, nämlich ein Abgas durch den Auslasskrümmer 130 geleitet. Die durch den Auslasskrümmer 130 geleitete Luft treibt eine Turbine 204 in der Ladevorrichtung 200 an und wird dann durch ein Auslassrohr 180 zu einem Katalysator 182 geleitet. Das Abgas wird durch einen Katalysator 182 gereinigt und dann aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Ein Ende der Kurbelwelle 120 ist mit einer Riemenscheibe (nicht gezeigt) versehen. Die Riemenscheibe ist mit einer Riemenscheibe, die an einer Drehwelle einer Lichtmaschine 126 vorgesehen ist, über einen Riemen 124 gekoppelt. Eine Rotation der Kurbelwelle 120 verursacht, dass die Lichtmaschine 126 arbeitet, so dass elektrische Energie erzeugt wird.
Ein Zeitabstimmungsrotor 118, der an der Kurbelwelle 120 vorgesehen ist, dreht sich mit der Kurbelwelle 120. An einem äußeren Umfang des Zeitabstimmungsrotors 118 ist eine Vielzahl von Vorsprüngen mit einer vorbestimmten Beabstandung vorgesehen. Ein Kurbelpositionssensor 122 ist an der gegenüberliegenden Seite zu den Vorsprüngen des Zeitabstimmungsrotors 118 vorgesehen. Wenn der Zeitabstimmungsrotor 118 sich dreht, ändert sich ein Luftspalt zwischen den Vorsprüngen des Zeitabstimmungsrotors 118 und dem Kurbelpositionssensor 122, so dass ein magnetischer Fluss, der durch einen Spulenabschnitt des Kurbelpositionssensors 122 fließt, vergrößert oder verkleinert wird, so dass sich eine elektromotorische Kraft an dem Spulenabschnitt bildet. Der Kurbelpositionssensor 122 überträgt ein Signal auf die Verbrennungsmotor-ECU 250, das die elektromotorische Kraft darstellt. Auf der Grundlage des von dem Kurbelpositionssensor 122 übertragenen Signals erfasst die Verbrennungsmotor-ECU 250 einen Kurbelwinkel.
Ferner hat das Fahrzeug einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (nicht gezeigt), der an seinem Rad vorgesehen ist, um eine Drehzahl des Rads (Raddrehzahl) zu messen. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor überträgt ein Signal auf die Verbrennungsmotor-ECU 250, das ein Erfassungsergebnis darstellt. Die Verbrennungsmotor-ECU 250 berechnet eine Fahrzeuggeschwindigkeit aus der Drehzahl des Rads.
Die Verbrennungsmotor-ECU 250 führt einen Berechnungsprozess auf der Grundlage von Signalen durch, die von Sensoren übertragen werden und die einen Einlassdruck, eine Einlasstemperatur, eine Einlassluftmenge, eine Raddrehzahl, einen Niederdrückgrad eines Beschleunigerpedals 233 und dergleichen darstellen, und auf der Grundlage eines Kennfelds sowie eines Programms, das in dem Speicher gespeichert ist, um Teile der Ausstattung zu steuern, so dass der Verbrennungsmotor 100 in einen gewünschten Betriebszustand versetzt wird. Die Ladevorrichtung 200 weist einen Verdichter 202, eine Welle 210 und eine Turbine 204 auf. Die Welle 210 kann durch einen Motor (eine elektrische Rotationsmaschine) 216 gedreht werden.
Ein Gehäuse des Verdichters 202 nimmt ein Verdichterrad (ebenso als Verdichterrotor, Verdichterflügel oder Ähnliches bezeichnet) 206 auf. Das Verdichterrad 206 verdichtet (lädt) die durch den Luftreiniger 152 gefilterte Luft.
Ein Gehäuse der Turbine 204 nimmt ein Turbinenrad (ebenso als Turbinenrotor, Turbinenflügel oder Ähnliches bezeichnet) 208 auf. Das Turbinenrad 208 wird durch das Abgas gedreht.
Das Verdichterrad 206 und das Turbinenrad 208 sind an den entgegengesetzten Seiten der Welle 210 vorgesehen. Anders gesagt dreht sich das Verdichterrad 206 ebenso dann, wenn das Turbinenrad 208 durch das Abgas gedreht wird.
Ferner ist ein Motor (eine elektrische Rotationsmaschine) 216 zwischen dem Verdichterrad 206 und dem Turbinenrad 208 vorgesehen, wobei die Welle 210 als eine Drehwelle des Motors 216 dient. Die Welle 210 ist drehbar durch ein Gehäuse des Motors 216 gestützt.
Der Motor 216 übt ein Drehmoment auf die Welle 210 unter Verwendung einer elektrischen Leistung, die von einer elektronischen Ladevorrichtungsantriebseinheit (EDU) 330 zugeführt wird, gemäß einem Steuersignal von der Ladevorrichtungs-ECU 340 aus. Die Ladevorrichtungs-EDU 330 führt zu dem Motor 216 eine elektrische Leistung entsprechend dem Steuersignal, das von der Ladevorrichtungs-ECU 340 eingegeben wird, unter Verwendung der elektrischen Gleichstromleistung, die von einer Hochspannungsbatterie 320 zugeführt wird. Die Ladevorrichtungs-EDU 330 ist beispielsweise ein Wandler und wandelt die elektrische Gleichstromleistung in eine elektrische Wechselstromleistung um.
Es ist anzumerken, dass die Hochspannungsbatterie 320 und die Ladevorrichtungs-EDU 330 eine „elektrische Energiezufuhreinheit" bei der elektrisch angetriebenen Ladevorrichtung der vorliegenden Erfindung bilden.
Der Motor 216 ist mit einem Rotorpositionssensor 211 versehen. Der Rotorpositionssensor 211 misst eine Rotationsposition (einen Rotationswinkel) und eine Drehzahl des Motors. Der Rotorpositionssensor 211 überträgt auf die Ladevorrichtungs-ECU 340 ein Signal, das ein Messergebnis darstellt. Der Rotorpositionssensor 211 ist beispielsweise ein Hall-Sensor. Ein Stromsensor 251 misst einen Strom, der durch den Motor 216 fließt, während ein Spannungssensor 252 eine an den Motor 216 angelegte Spannung misst. Jeder dieser Sensoren überträgt ein Messergebnis zu der Ladevorrichtungs-ECU 340.
Eine Hochspannungsbatterie 320 ist elektrisch mit einem DC/DC-Wandler 310 verbunden. Der DC/DC-Wandler 310 ist elektrisch mit einer Lichtmaschine 126 verbunden, die vorstehend beschrieben ist. Demgemäß hat die elektrische Leistung, die an der Lichtmaschine 126 erzeugt wird, eine Spannung, die auf eine geeignete Spannung bei dem DC/DC-Wandler 310 verstärkt wird, und wird diese dann zu der Hochspannungsbatterie 320 zugeführt. Die Hochspannungsbatterie 320 wird dadurch geladen. Ein Spannungssensor 253 misst eine Gleichspannungsabgabe von der Hochspannungsbatterie 320 und überträgt ein Messergebnis auf die Ladevorrichtungs-ECU 340.
Die bei der Lichtmaschine 126 erzeugte elektrische Leistung wird ebenso zu einer Niederspannungsbatterie 300 zugeführt. Die Niederspannungsbatterie 300 wird dadurch geladen. Die Niederspannungsbatterie 300 führt elektrische Energie zu der Verbrennungsmotor-ECU 250, der Ladevorrichtungs-ECU 340 und anderen zu.
Die Ladevorrichtungs-ECU 340 führt einen Berechnungsprozess auf der Grundlage von Informationen, die von der Verbrennungsmotor-ECU 250 übertragen wird, eines Signals, das von dem Rotorpositionssensor übertragen wird, und des Kennfelds sowie des Programms durch, das in dem Speicher gespeichert ist, um Teile der Ausstattung zu steuern, so dass die Ladevorrichtung 200 in einen gewünschten Betriebszustand versetzt wird.
Die Ladevorrichtung 200 ist so konfiguriert, dass, nachdem die mit dem Kraftstoff gemischte Luft in dem Verbrennungsmotor 100 verbrannt ist, das Abgas in die Turbine 204 von dem Abgaskrümmer 130 eingeführt wird. In der Turbine 204 dreht das Abgas das Turbinenrad 208 und wird dessen Drehmoment auf die Welle 210 übertragen. Nachfolgend wird das Abgas durch das Abgasrohr 180 in den Katalysator 182 geleitet. Das Abgas, das in den Katalysator 182 eingeführt wurde, wird in einem gereinigten Zustand aus dem Fahrzeug ausgestoßen.
Dagegen wird Luft, die vom Außenbereich des Fahrzeugs angesaugt wird, um dem Verbrennungsmotor 100 zugeführt zu werden, durch einen Luftreiniger 152 gefiltert und dann durch den Einlasskrümmer 156 in den Verdichter 202 geleitet. Die Luft wird durch das Verdichterrad 206 verdichtet (aufgeladen), das sich mit der Welle 210 als eine Einheit dreht. Die verdichtete Luft wird in den Zwischenkühler 162 eingeführt und wird in die Brennkammer 108 in einem gekühlten Zustand über den Einlasskrümmer 102 des Verbrennungsmotors 100 gesaugt.
Wenn die bei dem Verdichter 202 verdichtete Luft nicht einen gewünschten Verstärkungsdruck in einem Bereich mit niedriger Drehzahl des Verbrennungsmotors 100 hat (wenn beispielsweise eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 100 gleich wie oder geringer als eine vorbestimmte Drehzahl ist), treibt die Ladevorrichtungs-ECU 340 den Motor 216 an, um dadurch eine Steuerung bereitzustellen, so dass der Ladedruck, der durch den Verdichter 202 verursacht wird, erzwungen erhöht wird.
2 ist eine Zeichnung, die Konfigurationen der Ladevorrichtung 200 und des Motors 216 zeigt, die in dem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt sind.
Unter Bezugnahme auf 2 weist der Motor 216 einen Rotor 214, der an einem mittleren Punkt der Welle 210 vorgesehen ist, einen Statorkern 212, der entgegengesetzt zu dem Rotor 214 in eine Richtung vorgesehen ist, die senkrecht zu einer Drehachse der Welle 210 ist, und eine Einfassung 230 auf, die den Statorkern 212 aufnimmt. Der Statorkern 212 ist so ausgebildet, dass er den Rotor 214 um die Drehachse umgibt. Der Statorkern 212 hat eine Vielzahl von Zähnen, die daran dem Rotor 214 gegenüberstehend ausgebildet sind. Eine Wicklung 234 ist um jeden der Vielzahl der Zähne gewickelt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Motor 216 als Dreiphasenmotor (einer U-Phase, einer V-Phase und einer B-Phase) angegeben und sind sechs Zähne an dem Statorkern 212 ausgebildet.
Der Rotor 214 ist mit einem Permanentmagnet versehen. Obwohl die Anzahl der Pole bei dem Rotor 214 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise zwei beträgt, ist das nicht spezifisch darauf beschränkt.
Ferner ist die Welle 210 drehbar durch die Einfassung 230 der Ladevorrichtung 200 durch einen Lagerabschnitt 222, der an der Seite des Turbinenrads 208 vorgesehen ist, und einen Lagerabschnitt 224 sowie ein Drucklager 228 gestützt, die an der Seite des Verdichterrads 206 vorgesehen sind. Ferner ist ein Abstandhalter 232 zwischen dem Verdichterrad 206 und dem Drucklager 228 vorgesehen.
Wenn elektrische Energie zu der Wicklung 234 zugeführt wird, wird ein magnetisches Feld an der Wicklung 234 erzeugt. Auf der Grundlage des erzeugten magnetischen Felds wird ein Fluss eines Magnetflusses so ausgebildet, dass der Rotor 214 ein Drehmoment erhält.
3 ist eine Zeichnung, die einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in 2 zeigt.
Unter Bezugnahme auf 3 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sechs Zähne 241–246 an dem Statorkern 212 ausgebildet, so dass alle angrenzenden Zähne einen Phasenwinkel von 60 Grad einschließen, wobei die Drehachse der Welle 210 als Zentrum festgesetzt ist. Wicklungen (Statorwicklungen) 234, 239 sind jeweils um die entsprechenden Zähne 241–246 gewickelt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen die Wicklungen 234 und 237 den U-Phasenwicklungen, entsprechen die Wicklungen 235 und 238 den V-Phasenwicklungen und entsprechen die Wicklungen 236 und 239 den W-Phasenwicklungen. Es ist anzumerken, dass die Wicklungen 234 und 237 elektrisch miteinander verbunden sind. In ähnlicher Weise sind die Wicklungen 235 und 238 elektrisch verbunden und sind die Wicklungen 236 und 239 ebenfalls elektrisch verbunden.
Ein Rotorpositionssensor (ein Hall-Sensor) 211 ist zwischen dem Zahn 241 und dem Zahn 246 vorgesehen. Der Rotorpositionssensor 211 erzeugt eine Spannung entsprechend einer senkrechten Komponente des Magnetflusses, der von der U-Phase für den Rotorpositionssensor 211 aufgenommen wird. Der Rotorpositionssensor 211 vergleicht dann die erzeugte Spannung (das analoge Signal) mit einem vorbestimmten Pegel und wandelt das analoge Signal in ein digitales Signal um und gibt das umgewandelte Signal an die in 1 gezeigte Ladevorrichtungs-ECU 340 ab. Es ist anzumerken, dass der Rotorpositionssensor 211 angeordnet ist, so dass er einen vorbestimmten Winkel mit Bezug auf eine Richtung ausbildet, entlang der die U-Phase angeordnet ist.
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Signal, das von dem in 3 gezeigten Rotorpositionssensor 211 abgegeben wird, und einen Strom zeigt, der durch den Motor 216 fließt.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 3 gibt der Rotorpositionssensor 211 ein Signal Hu (U-Phasenhallsensorsignal) ab, das einen H-Pegel erreicht, während ein elektrischer Winkel sich in einem Bereich von 0–180 Grad befindet. Eine Referenzposition einer Drehposition des Rotors 214 wird auf eine Drehposition gesetzt, die an einem ansteigenden Rand des Signals Hu erhalten wird.
Ein Phasenstrom Iu, der durch die U-Phase des Motors 216 fließt, ändert sich mit Bezug auf den elektrischen Winkel. Wie in 4 gezeigt ist, fließt der Phasenstrom Iu durch die U-Phase des Motors 216 in einer elektrischen Winkelbreite von 120 Grad. Ferner kehrt der Phasenstrom Iu sein Vorzeichen bei einem Intervall von 60 Grad des elektrischen Winkels um. Es ist anzumerken, dass, obwohl das in 4 nicht gezeigt ist, ein Strom ebenso durch die V-Phase und die W-Phase des Motors 216 in einer elektrischen Winkelbreite von 120 Grad fließt. Eine solche Leitungsbauart wird im Allgemeinen als „120-Grad Leitungsbauart" bezeichnet.
Wie in 4 gezeigt ist, steigt ein Phasenstrom Iu innerhalb einer gewissen Phasendifferenz nach dem ansteigenden Rand des Signals Hu an. Ein Winkel θ, der diese Phasendifferenz anzeigt, wird im Folgenden als „Leitungsanfangsphasenwinkel θ" oder einfach als „Phasenwinkel θ" bezeichnet. Der Leitungsanfangsphasenwinkel θ wird so gesetzt, dass die elektrische Leistungseingabe zu dem Motor 216 maximiert wird. Das liegt daran, dass dann eine maximale Abgabe von dem Motor 216 erhalten werden kann.
Der Leitungsanfangsphasenwinkel θ wird bestimmt, nachdem der Rotorpositionssensor 211 angebracht wurde, wenn ein Betrieb des Motors 216 überprüft wird. Der bestimmte Wert des Leitungsanfangsphasenwinkels θ wird in der Ladevorrichtungs-ECU 340 gespeichert, die in 1 gezeigt ist.
Es ist anzumerken, dass die Ladevorrichtungs-ECU 340 in 1 den Phasenstrom durch Vorstellen des Leitungsanfangsphasenwinkels θ steuert, wenn die Motordrehzahl ansteigt. Wenn demgemäß eine Drehzahl des Motors ansteigt, verringert sich der Leitungsanfangsphasenwinkel θ. Auch wenn jedoch eine Drehzahl des Motors sich vergrößert, ist ein gewisser Zeitraum erforderlich, damit der Phasenstrom Iu ansteigt (oder abfällt). Daher werden wie in einer Stromwellenform, die durch eine gestrichelte Linie in 4 gezeigt ist, Änderungen des Phasenstroms Iu an den ansteigenden und abfallenden Rändern kleiner, wenn die Motordrehzahl sich vergrößert.
5 ist ein Funktionsblockdiagramm der in 1 gezeigten Ladevorrichtungs-ECU.
Unter Bezugnahme auf die 5 und 3 weist die Ladevorrichtungs-ECU 340 eine Speichereinheit 342, eine Phasendifferenzeinstelleinheit 343 und eine Abweichungsberechnungseinheit 344 auf. Die Ladevorrichtungs-EDU 330 wandelt eine elektrische Gleichstromenergie von der Hochspannungsbatterie 320 in eine elektrische Wechselstromenergie um. Die Ladevorrichtungs-EDU 330 und die Hochspannungsbatterie 320 bilden eine elektrische Energiezufuhreinheit 320A. Die Speichereinheit 342 speichert zumindest einen Anfangswert (einen Phasenwinkel θ1) zum Bestimmen eines Leitungsanfangswinkels, nämlich eine Phasendifferenz zwischen einer Phase des Stroms, der durch die Spulen 234 und 237 fließt, und einer Phase des Signals Hu von dem Rotorpositionssensor 211.
Auf der Grundlage des Signals Hu und des Phasenwinkels θ1 steuert die Phasendifferenzeinstelleinheit 343 die elektrische Energiezufuhreinheit 320A (genauer gesagt die Ladevorrichtungs-EDU 330). Die Phasendifferenzeinstelleinheit 343 bestimmt dann einen Wert eines Leitungsanfangsphasenwinkels, so dass die elektrische Leistung, die zu den Spulen 234, 239 zugeführt wird, maximiert wird. Ein Phasenwinkel θ2 ist ein Wert (ein eingestellter Wert) des Leitungsanfangsphasenwinkels, der durch die Phasendifferenzeinstelleinheit 343 eingestellt wird.
Ferner nimmt die Phasendifferenzeinstelleinheit 343 verschiedenartige Informationen von der Verbrennungsmotor-ECU 250 zum Steuern der Ladevorrichtungs-EDU 330 auf.
Die Phasendifferenzeinstelleinheit 343 weist eine Motordrehzahlberechnungseinheit 351, eine Berechnungseinheit 352 aufgenommener elektrischer Leistung, eine Phasendifferenzberechnungseinheit 353 und eine Antriebseinheit 354 auf.
Die Motordrehzahlberechnungseinheit 351 bezieht ein Signal Hu von dem Rotorpositionssensor 211 und bezieht einen Zyklus des Signals Hu. Die Motordrehzahlberechnungseinheit 351 verwendet einen Kehrwert des Zyklus, um dadurch eine Motordrehzahl zu berechnen.
Die Berechnungseinheit 352 für aufgenommene elektrische Leistung empfängt ein Messergebnis des Stromsensors 251, ein Messergebnis des Spannungssensors 252 und die Motordrehzahl von der Motordrehzahlberechnungseinheit 351, um dadurch die elektrische Leistung zu berechnen, die zu dem Motor eingegeben wird. Der Stromsensor 251 misst einen Phasenstrom, der durch die U-Phase des Motors 216 fließt, während der Spannungssensor 252 eine Phasenspannung an der U-Phase des Motors 216 misst. Die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 empfängt einen Phasenwinkel θ1 von der Speichereinheit 342, ändert eine Phasendifferenz, die für die Antriebseinheit 354 vorzusehen ist, auf der Grundlage eines Phasenwinkels θ1 und berechnet den Phasenwinkel θ2.
Die Antriebseinheit 354 empfängt ein Signal Hu von dem Rotorpositionssensor 211 ebenso wie Informationen bezüglich einer Phasendifferenz von der Phasendifferenzberechnungseinheit 353, um dadurch die Ladevorrichtungs-EDU 330 zu steuern. Die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 ändert eine Phasendifferenz, die für die Antriebseinheit 354 vorzusehen ist, so dass eine Phase des Stroms, der durch die Statorwicklung des Motors 216 fließt, sich ändert.
Die Abweichungsberechnungseinheit 344 liest den Phasenwinkel θ1 aus der Speichereinheit 242 ein und empfängt den Phasenwinkel θ2 von der Phasendifferenzberechnungseinheit 353. Die Abweichungsberechnungseinheit 344 berechnet eine Abweichung Δθ zwischen dem Phasenwinkel θ1 und dem Phasenwinkel θ2. Die Abweichung Δθ wird in der Speichereinheit 342 gespeichert. Nachdem die Abweichungsberechnungseinheit die Abweichung Δθ berechnet hat, bestimmt die Phasendifferenzeinstelleinheit 343 einen Wert der Phasendifferenz, der für die Antriebseinheit 354 vorzusehen ist, auf der Grundlage des Phasenwinkels θ1 und der Abweichung Δθ. Dieser Prozess wird nachstehend beschrieben.
Die elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung als solche gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist die Speichereinheit 342, die zumindest einen Anfangswert (Phasenwinkel θ1) zum Bestimmen einer Phasendifferenz zwischen einer Phase des Stroms speichert, der durch die Statorrichtung des Motors fließt, und einer Phase der Abgabe des Rotorpositionssensors (Signal Hu), und einer Phasendifferenzeinstelleinheit 343 auf, die die elektrische Energiezufuhreinheit 320A auf der Grundlage des Signals Hu und des Phasenwinkels θ1 steuert, um dadurch einen Wert der Phasendifferenz zu bestimmen, so dass die elektrische Leistung, die zu der Statorwicklung zuzuführen ist, eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Da die individuellen Motoren hinsichtlich ihrer Charakteristik variieren, unterscheidet sich eine optimale Phasendifferenz von Motor zu Motor. Ferner ändert sich die Charakteristik des Motors mit dem Verlauf der Zeit. Das kann eine Verringerung des Wirkungsgrads des Motors mit Bezug auf einen beabsichtigten Wirkungsgrad verursachen. Die Phasendifferenzeinstelleinheit 343 bestimmt eine optimale Phasendifferenz (Phasenwinkel θ2), so dass der Wirkungsgrad des Motors verbessert werden kann. 6 ist ein Diagramm zum kurz gefassten Beschreiben eines Prozesses zur Berechnung einer Abweichung des Leitungsanfangsphasenwinkels θ gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 4 zeigt eine Achse der Abszisse der Grafik einen Leitungsanfangsphasenwinkel, während einer Achse der Ordinate der Grafik eine elektrische Leistungseingabe zu dem Motor zeigt. Eine Richtung von rechts nach links an der Achse der Abszisse der Grafik stellt eine Richtung dar, entlang der der Leitungsanfangsphasenwinkel vorgestellt wird.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 5 ist der Phasenwinkel θ1(Nt1) ein Anfangswert des Leitungsanfangsphasenwinkels θ, wenn eine Motordrehzahl Nt Nt1 beträgt. Die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 ändert den Leitungsanfangsphasenwinkel θ mit Bezug auf den Phasenwinkel θ1(Nt1). Die eingegebene elektrische Leistung erreicht einen Spitzenwert bei dem Phasenwinkel θ2(Nt1). Dabei erfüllt die elektrische Leistung, die zu der Statorwicklung des Motors 216 zugeführt wird, eine „vorbestimmte Bedingung". Das ermöglicht, das Drehmoment des Motors zu maximieren, so dass der Betriebswirkungsgrad der elektrisch angetriebenen Ladevorrichtung verbessert werden kann.
Es ist anzumerken, dass diese „vorbestimmte Bedingung" auf verschiedene Bedingungen festgelegt werden kann. Beispielsweise kann eine Bedingung angenommen werden, dass „ein Wert der eingegebenen elektrischen Leistung größer als ein Grenzwert ist".
Die Abweichungsberechnungseinheit 344 bestimmt eine Abweichung des Phasenwinkels θ2(Nt1) mit Bezug auf den Phasenwinkel θ1(Nt1).
Nach der Berechnung der Abweichung Δθ(Nt1) verwendet die Phasendifferenzberechnungseinheit 353, die in 5 gezeigt ist, die Abweichung Δθ(Nt1) und den Anfangswert (insbesondere den Phasenwinkel θ1(Nt1)), um dadurch eine Beziehung einer Phasendifferenz mit Bezug auf eine Drehzahl des Motors zu korrigieren. Auf der Grundlage eines Korrekturergebnisses stellt die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 eine Phasendifferenz für die Antriebseinheit 354 zur Verfügung. Das ermöglicht beispielsweise, den Kraftstoffwirkungsgrad zu verbessern, wenn das Fahrzeug angetrieben wird.
7 ist ein Diagramm zum schematischen Betreiben eines Prozesses zum Korrigieren eines Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der in der Phasendifferenzberechnungseinheit 353 in 5 durchgeführt wird.
Unter Bezugnahme auf die 7 und 5 speichert die Speichereinheit 342 eine Vielzahl von Phasenwinkeln θ1(Nt1), θ1(Nt2), θ1(Nt3), θ1(Nt4) und θ1(Nt5), die den entsprechen den Motordrehzahlen Nt1–Nt5 entsprechen. Die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 berechnet Phasenwinkel θ2(Nt1), θ2(Nt2), θ2(Nt3), θ2(Nt4) und θ2(Nt5), die entsprechenden Phasenwinkeln θ1(Nt1) – θ1(Nt5) entsprechen. Auf der Grundlage der Phasenwinkel θ1(Nt1) – θ1(Nt5) und der Phasenwinkel θ2(Nt1)–θ(Nt5) berechnet die Abweichungsberechnungseinheit 344 Abweichungen Δθ(Nt1), Δθ(Nt2), Δθ(Nt3), Δθ(Nt4) und Δθ(Nt5). Es ist anzumerken, dass 7 eine Abweichung Δθ(Nt1) zeigt, die erhalten wird, wenn die Motordrehzahl Nt der Wert Nt1 ist, und die Abweichung Δθ(Nt5) zeigt, die erhalten wird, wenn die Motordrehzahl Nt der Wert Nt5 ist, die ein repräsentatives Beispiel sind.
In einem Anfangszustand interpoliert die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 linear die Phasenwinkel θ1(Nt1)–θ1(Nt5), um dadurch ein Kennfeld zu bilden, das eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl Nt und einem Leitungsanfangsphasenwinkel zeigt. Die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 verwendet den Phasenwinkel θ1(Nt1) und die Abweichung Δθ(Nt1), um dadurch einen Leitungsanfangsphasenwinkel zu korrigieren, der erhalten wird, wenn die Motordrehzahl Nt der Wert Nt1 ist. Das gleiche gilt für die Fälle, in denen die Motordrehzahlen Nt die Werte Nt1–Nt5 sind. Die Phasendifferenzberechungseinheit 353 interpoliert die korrigierten Phasenwinkel θ1(Nt1)–θ1(Nt5), nämlich die Phasenwinkel θ2(Nt1)–θ2(Nt5) linear, um dadurch erneut ein Kennfeld zu erzeugen.
8 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben des Prozesses zum Korrigieren des Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der durch die elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
Unter Bezugnahme auf die 8 und 5 bezieht, wenn der Prozess eingeleitet ist, die Ladevorrichtungs-ECU 340 anfänglich das Signal Hu (das U-Phasenhallsensorsignal) von dem Rotorpositionssensor 211 in Schritt S1. Als nächstes verwendet in Schritt S2 die Motordrehzahlberechnungseinheit 351 das Signal Hu, um dadurch einen Zyklus T_U des Signals Hu zu beziehen (U-Phasenhallsensorzyklus).
Nachfolgend berechnet in Schritt S3 die Motordrehzahlberechnungseinheit 351 eine Drehzahl des Motors 216 (die Motordrehzahl Nt). Die Drehzahl Nt des Motors wird gemäß dem folgenden Ausdruck (1) berechnet. Nt = 60/T_U [U/min] (1)
In Schritt S4 liest die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 den Phasenwinkel θ1 von der Speichereinheit 342 ein. Ein Anfangswert des Leitungsanfangsphasenwinkels θ wird dadurch eingestellt. In Schritt S5 stellt die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 den Phasenwinkel θ1 für die Antriebseinheit 354 zur Verfügung. Auf der Grundlage des Signals Hu und des Phasenwinkels θ1 steuert die Antriebseinheit 354 die Ladevorrichtungs-EDU 330. Elektrische Energie wird von der Ladevorrichtungs-EDU 330 zu dem Motor 216 zugeführt, so dass der Motor 216 angetrieben wird und die Motordrehzahl Nt ansteigt.
9 ist ein Diagramm zum Beschreiben von Änderungen der Drehzahl des Motors 216.
Unter Bezugnahme auf 9 steigt die Motordrehzahl Nt an, wenn die elektrische Leistung, die zu dem Motor 216 eingegeben wird, erhöht wird. Beispielsweise wird angenommen, dass die Motordrehzahl Nt1 1000 [U/min] beträgt und dass die Motordrehzahl Nt2 2000 [U/min] beträgt. In diesem Fall bestimmt die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 Δθ(Nt1) in einem Bereich a, der ein Bereich in der Nähe von 1000 [U/min] ist (beispielsweise 1000 ± 10 [U/min], und bestimmt Δθ(Nt2) in einem Bereich b, der ein Bereich in der Nähe von 2000 [U/min] ist (beispielsweise 2000 ± 10 [U/min]).
Unter erneuter Bezugnahme auf die 8 und 5 bestimmt die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 in Schritt S6, ob die Motordrehzahl Nt eine Bedingung erfüllt oder nicht, das diese größer als (Nt1 – 1000) und kleiner als (Nt1 + 1000) ist. Wenn diese Bedingung erfüllt ist (JA in Schritt S6), schreitet der Prozess zu Schritt S7 voran. In Schritt S7 führt die Abweichungsberechnungseinheit 344 einen Prozess zur Berechnung der Abweichung Δθ(Nt1) durch (nachstehend beschrieben). Beim Abschluss des Prozesses in Schritt S7 kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück. Wenn dagegen die vorstehend beschriebene Bedingung in Schritt S6 nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S6), schreitet der Prozess zu Schritt S8 voran.
In den Schritten S8–S15 werden die gleichen Prozesse wie diejenigen in den Schritten S6 und S7 durchgeführt. Die Schritte S8 und S9 sind Prozesse bei einer Motordrehzahl von Nt2. Die Schritte S10 und S11 sind Prozesse bei einer Motordrehzahl von Nt3. Die Schritte S12 und S13 sind Prozesse bei einer Motordrehzahl von Nt4. Die Schritte S14 und S15 sind Prozesse bei einer Motordrehzahl von Nt5.
Die Prozesse in den Schritten S8–S15 werden sequenziell beschrieben. Wenn in Schritt S8 eine Bedingung, dass die Motordrehzahl Nt größer als (Nt2 – 1000) und kleiner als (Nt2 + 1000) ist, erfüllt ist (JA in Schritt S8), schreitet der Prozess zu Schritt S9 voran. In Schritt S9 berechnet die Abweichungsberechnungseinheit 344 eine Abweichung Δθ(Nt2). Wenn der Prozess in Schritt S9 abgeschlossen ist, kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück. Wenn dagegen die vorstehend beschriebene Bedingung in Schritt S8 nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S8), schreitet der Prozess zu Schritt S10 voran.
Wenn in Schritt S10 eine Bedingung, dass die Motordrehzahl Nt größer als (Nt3 – 1000) und kleiner als (Nt3 + 1000) ist, erfüllt ist (JA in Schritt S10), schreitet der Prozess zu Schritt S11 voran. In Schritt S11 berechnet die Abweichungsberechnungseinheit 344 die Abweichung Δθ(Nt3). Wenn der Prozess in Schritt S11 abgeschlossen ist, kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück. Wenn dagegen die vorstehend beschriebene Bedingung in Schritt S10 nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S10), schreitet der Prozess zu Schritt S12 voran.
Wenn in Schritt S12 eine Bedingung, dass die Motordrehzahl Nt größer als (Nt4 – 1000) und kleiner als (Nt4 + 1000) ist, erfüllt ist (JA in Schritt S12), schreitet der Prozess zu Schritt S13 voran. In Schritt S13 berechnet die Abweichungsberechnungseinheit 344 die Abweichung Δθ(Nt4). Wenn der Prozess in Schritt S13 abgeschlossen ist, kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück. Wenn dagegen die vorstehend beschriebene Bedingung in Schritt S12 nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S12), schreitet der Prozess zu Schritt S14 voran.
Wenn in Schritt S14 eine Bedingung, dass die Motordrehzahl Nt größer als (Nt5 – 1000) und kleiner als (Nt5 + 1000) ist, erfüllt ist (JA in Schritt S14), schreitet der Prozess zu Schritt S15 voran). In Schritt S15 berechnet die Abweichungsberechnungseinheit 344 die Abweichung Δθ(Nt5). Der Abschluss des Prozesses in Schritt S15 führt zum Abschluss des gesamten Prozesses. Wenn dagegen die vorstehend beschriebene Bedingung in Schritt S14 nicht erfüllt ist (NEIN in Schritt S14), kehrt der Prozess zu Schritt S1 zurück.
10 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines Prozesses zur Berechnung einer Abweichung Δθ(Nt1) in Schritt S7 in 8. Es ist anzumerken, dass der Prozess zur Berechnung der Abweichungen Δθ(Nt2)–Δθ(Nt5) ähnlich zu denjenigen sind, die in 10 gezeigt sind, außer die Motordrehzahlen sind von denjenigen in 10 verschieden. Demgemäß wird im Folgenden der Prozess zur Berechnung der Abweichung Δθ(Nt1) als repräsentatives Beispiel beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die 10 und 5 misst der Stromsensor 251 am Anfang den Phasenstrom Iu der U-Phase in Schritt S21, wenn der Prozess eingeleitet ist. Als nächstes misst in Schritt S22 der Spannungssensor 252 einen Phasenstrom Vu der U-Phase. Die Messungsergebnisse werden in die Berechnungseinheit 352 für die elektrische Aufnahmeleistung eingegeben. Es ist anzumerken, dass die Phasenströme und die Phasenspannungen der V-Phase und der W-Phase ebenso zusätzlich zu denjenigen der U-Phase gemessen werden können.
Nachfolgend berechnet in Schritt S23 auf der Grundlage des Phasenstroms Iu und der Phasenspannung Vu die Berechnungseinheit 352 für die elektrische Aufnahmeleistung P(Nt1), die zu dem Motor 216 eingegeben wird. Die elektrische Aufnahmeleistung P(Nt1) wird gemäß dem folgenden Ausdruck (2) bestimmt. Es ist anzumerken, dass „·" ein Zeichen ist, das eine Multiplikation darstellt. P(Nt1) = (3·Σlu·Vu)/T_U (2)
Nachfolgend bestimmt in Schritt S24 die Phasendifferenzberechnungseinheit 353, ob die elektrische Aufnahmeleistung P(Nt1) ein Maximalwert (Spitzenwert) ist oder nicht. Wenn die gegenwärtig bezogene elektrische Aufnahmeleistung P(Nt1) kleiner als die vorausgehend bezogene elektrische Aufnahmeleistung P(Nt1) ist, bestimmt die Phasendifferenzberechnungseinheit 353, dass ein Wert der vorausgehend bezogenen elektrischen Aufnahmeleistung P(Nt1) ein Maximalwert ist. Wenn ein Maximalwert der elektrischen Aufnahmeleistung P(Nt1) vorhanden ist (JA in Schritt S24), schreitet der Prozess zu Schritt S25 voran. Wenn dagegen ein Maximalwert der elektrischen Aufnahmeleistung P(Nt1) nicht bestimmt werden kann (NEIN in Schritt S24), schreitet der Prozess zu Schritt S26 voran. In diesem Fall setzt die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 den Phasenwinkel θ(Nt1) zurück. Beim Abschluss des Prozesses in Schritt S26 kehrt der Prozess zu Schritt S21 zurück.
In Schritt S25 berechnet die Abweichungsberechnungseinheit 344 Δθ(Nt1) aus einer Differenz zwischen dem Phasenwinkel θ2(Nt1), der erhalten wird, wenn die elektrische Aufnahmeleistung P(Nt1) ein maximaler Wert ist, und einem Phasenwinkel θ1(Nt1), der als Anfangswert dient. Der Abschluss des Prozesses in Schritt S25 führt zum Abschluss des gesamten Prozesses.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird es möglich, individuelle Differenzen (Variationen der Abgabe des Motors) zu korrigieren, die durch Faktoren verursacht werden, die andere als der Rotorpositionssensor sind. Die „Faktoren, die andere als der Rotorpositionssensor sind" beziehen sich beispielsweise auf Variationen des Verlusts von Kupferdrähten aufgrund von Variationen eines Schichtungsfaktors an dem Statorkern, Variationen der Länge der Wicklung einer Spule, Variationen einer Magnetflussdichte des Rotors, Variationen einer relativen Verschiebung zwischen dem Stator und dem Rotor (Verschiebung des Rotors in eine axiale Richtung), Variationen einer Wicklungsinduktivität und Variationen eines Wicklungswiderstands.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird es möglich, eine Verringerung der Abgabe des Motors bei der Leitung zu verringern und für Variationen der Abgabe des Motors zwischen den elektrisch angetriebenen Ladevorrichtungen zu beseitigen. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird es dadurch möglich, Variationen des Fahrzeugverhaltens, des Kraftstoffwirkungsgrads, der Emissionscharakteristik und anderen zwischen den Fahrzeugen zu beseitigen.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
Eine Konfiguration eines Verbrennungsmotorsystems, das mit einer elektrischen Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel montiert ist, ist demjenigen ähnlich, das in 1 gezeigt ist. Ferner ist ein Funktionsblock einer Ladevorrichtungs-ECU, die an der elektrischen Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel montiert ist, ähnlich demjenigen, das in 5 gezeigt ist.
Die in den 1 und 5 gezeigte Hochspannungsbatterie 320 ist eine aufladbare und entladbare Speicherbatterie. Ein Wert einer Gleichspannungsabgabe von der Hochspannungsbatterie 320 variiert gemäß einem Betrag der Ladung der Hochspannungsbatterie 320. Wenn der Motor 216 beispielsweise angetrieben wird, wird die Hochspannungsbatterie 320 entladen, was eine Verringerung des Werts der Gleichspannung verursacht. In dem zweiten Ausführungsbeispiel werden Abweichungen einer Vielzahl von Leitungsanfangsphasenwinkeln entsprechend einer Vielzahl von Werten der Gleichspannung berechnet. Das macht es möglich, einen optimalen Leitungsanfangsphasenwinkel auch dann zu bestimmen, wenn die Gleichspannung variiert.
11 ist ein Diagramm zum kurz gefassten Beschreiben des Prozesses zur Berechnung einer Abweichung des Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der durch eine elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
Unter Bezugnahme auf die 11 und 6 wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Abweichung Δθ(Nt1) eines Leitungsanfangsphasenwinkels für jeden einer Vielzahl von Gleichspannungen Vdc (Spannungen Vdc1, Vdc2 und Vdc3) berechnet. Ein Prozess zur Berechnung der Abweichung Δθ(Nt1) ist ähnlich zu demjenigen im ersten Ausführungsbeispiel. Obwohl das in 11 nicht gezeigt ist, werden Abweichungen Δθ(Nt2)–Δθ(Nt5) für jede der Spannungen Vdc1, Vdc2 und Vdc3 berechnet.
Die Speichereinheit 342 speichert eine Vielzahl von Gleichspannungswerten (Vdc1, Vdc2 und Vdc3) sowie einen Phasenwinkel θ1(Nt1)–Phasenwinkel θ1(Nt5). Das macht es möglich, dass die Abweichungsberechnungseinheit 344, die in 5 gezeigt ist, eine Vielzahl von Abweichungen derart bestimmt, dass die Vielzahl der Abweichungen der Vielzahl der Gleichspannungswerte entspricht.
12 ist ein Diagramm zum schematischen Beschreiben eines Prozesses zum Korrigieren eines Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der in dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
Unter Bezugnahme auf die 12 und 7 wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Kennfeld erzeugt, das erneut Änderungen des Phasenwinkels mit Bezug auf eine Motordrehzahl für jede der Vielzahl der Gleichspannungen Vdc (Spannungen Vdc1, Vdc2 und Vdc3) zeigt, auf der Grundlage der Phasenwinkel θ1(Nt1)–θ1(Nt5) und der Abweichungen Δθ(Nt1)–Δθ(Nt5). Der Prozess zur Erzeugung eines Kennfelds ist erneut ähnlich demjenigen im ersten Ausführungsbeispiel.
13 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben des Prozesses zur Korrektur des Leitungsanfangsphasenwinkels θ, der durch die elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird.
Unter Bezugnahme auf die 13 und 5 misst ein Spannungssensor 253 eine Gleichspannung Vdc, die von der Hochspannungsbatterie 320 zu der Ladevorrichtungs-EDU 330 zugeführt wird, wenn der Prozess eingeleitet ist, und überträgt ein Messergebnis auf die Phasendifferenzberechnungseinheit 353. In Schritt S31 misst ein Spannungssensor 253, dass ein Wert einer Gleichspannung Vdc der Wert Vdc1 ist.
In Schritt S32 führt die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 die Prozesse gemäß den Ablaufdiagrammen in den 8 und 10 durch. Das hat zur Folge, dass die Abweichung Δθ(Nt, Vdc1) eines Leitungsanfangsphasenwinkels, der erhalten wird, wenn die Gleichspannung Vdc der Wert Vdc1 ist, berechnet wird.
Hinsichtlich der nachfolgenden Schritte werden Prozesse, die denjenigen in den Schritten S31 und S32 ähnlich sind, in den Schritten S33–S36 durchgeführt. In Schritt S33 misst der Spannungssensor 253, dass ein Wert der Gleichspannung Vdc der Wert Vdc2 ist. In Schritt S34 wird die Abweichung Δθ(Nt, Vdc2) des Leitungsanfangsphasenwinkels berechnet. In Schritt S35 misst der Spannungssensor 253, dass ein Wert der Gleichspannung Vdc der Wert Vdc3 ist. In Schritt S36 wird die Abweichung Δθ(Nt, Vdc3) des Leitungsanfangsphasenwinkels berechnet. Die Prozesse in den Schritten S34 und S36 sind ähnlich denjenigen gemäß den Ablaufdiagrammen in den 8 und 10.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird es möglich, einen Leitungsanfangsphasenwinkel gemäß Variationen des Gleichstroms zu korrigieren, der von der Hochspannungsbatterie zu der Ladevorrichtungs-EDU zugeführt wird. Demgemäß kann der Wirkungsgrad des Motors gleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel weitergehend verbessert werden. Daher wird es gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich, das Fahrzeugverhalten, den Kraftstoffwirkungsgrad, die Emissionscharakteristik und anderes im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel weitergehend zu verbessern.
Es ist anzumerken, dass die Korrektur des Leitungsanfangsphasenwinkels gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel durch die elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung allein oder mit der elektrisch angetriebenen Ladevorrichtung durchgeführt werden kann, die mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist.
Ferner kann die Korrektur eines Leitungsanfangsphasenwinkels gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel in einem Stadium durchgeführt werden, in dem das Fahrzeug von einer Fabrik ausgeliefert wird, oder während Intervallen zwischen den Fahrzuständen des Fahrzeugs. Wenn ein Leitungsanfangsphasenwinkel während der Intervalle zwischen den Fahrzuständen des Fahrzeugs korrigiert wird, kann die Korrektur von diesem beispielsweise durch die Verbrennungsmotor-ECU und die Ladevorrichtungs-ECU durchgeführt werden, die den Verbrennungsmotor im Leerlauf laufen lässt, wenn sie misst, dass das Fahrzeug aufgrund einer roten Ampel oder Ähnlichem angehalten ist.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
In einem dritten Ausführungsbeispiel überwacht die Ladevorrichtungs-ECU 340 zeitliche Änderungen der Abweichung des Leitungsanfangsphasenwinkels, und wenn die Abweichung groß wird, zeigt sie dieses demgemäß an.
14 ist eine Zeichnung, die eine Konfiguration eines Verbrennungsmotorsystems zeigt, das mit einer elektrischen Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel montiert ist.
Unter Bezugnahme auf die 14 und 1 ist das dritte Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend verschieden, dass eine Anzeigeeinheit 360 eine Information anzeigt, die von der Ladevorrichtungs-ECU 340 bereitgestellt wird. Es ist anzumerken, dass die anderen Konfigurationen des in 14 gezeigten Verbrennungsmotorsystems ähnlich denjenigen der entsprechenden Abschnitte des in 1 gezeigten Verbrennungsmotorsystems sind.
15 ist ein Funktionsblockdiagramm der Ladevorrichtungs-ECU 340, die an der elektrischen Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen ist.
Unter Bezugnahme auf die 15 und 5 unterscheidet sich die Ladevorrichtungs-ECU 340 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel von der Ladevorrichtungs-ECU 340 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass sie ferner eine Überwachungseinheit 345 aufweist. Ferner unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Anzeigeeinheit 360 Informationen anzeigt, die von der Überwachungseinheit 345 bereitgestellt werden.
16 ist ein Diagramm, das schematisch zeitliche Änderungen der Abweichung des Leitungsanfangsphasenwinkels zeigt.
Unter Bezugnahme auf die 16 und 15 vergrößert sich eine Abweichung Δθ graduell, wenn eine Charakteristik (ein Widerstandswert oder Ähnliches) einer Spule, die um den Zahn des Statorkerns gewickelt ist, sich graduell ändert. Die Ladevorrichtungs-ECU 340 überwacht zeitliche Änderungen der Abweichungen Δθ für jede der Vielzahl der Motordrehzahlen Nt(Nt1–Nt5), und wenn eine Vielzahl der Abweichungen von einem Anfangswert des Phasenwinkels einen vorbestimmten Bereich übersteigen (beispielsweise einen Bereich eines Anfangswerts ± 10 Grad übersteigen), bestimmt sie, dass der Stator einer Fehlfunktion unterliegt.
Genauer gesagt berechnet die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 eine Vielzahl von Phasenwinkeln θ2(Nt1)–θ2(Nt5), die den Motordrehzahlen Nt1–Nt5 entsprechen, bei einer vorbestimmten Zeitabstimmung. Demgemäß berechnet die Abweichungsberechnungseinheit 344 ebenso eine Vielzahl von Abweichungen Δθ(Nt1)–Δθ(Nt5) bei der vorbestimmten Zeitabstimmung. Die Überwachungseinheit 345 überwacht die Vielzahl der Abweichungen Δθ(Nt1)–Δθ(Nt5).
Die Überwachungseinheit 345 bestimmt, dass die um den Zahn des Statorkerns gewickelte Wicklung sich in einem abnormalen Zustand befindet, wenn absolute Werte von zumindest zwei der Vielzahl der Abweichungen Δθ(Nt1)–Δθ(Nt5) größer als ein vorbestimmter Wert sind. Die Anzeigeeinheit 360 zeigt ein Bestimmungsergebnis der Überwachungseinheit 345 an.
In 16 wird ein Wert von Δθ(Nt4) kleiner als ein Anfangswert –10(Grad), wenn die Zeit t1 von einem Referenzzeitpunkt verstrichen ist. Als nächstes wird ein Wert von Δθ(Nt5) kleiner als der Anfangswert –10(Grad), wenn die Zeit t2 von dem Referenzzeitpunkt verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt die Ladevorrichtungs-ECU 340, dass der Stator einer Fehlfunktion unterliegt. Es ist anzumerken, dass der Anfangswert des Phasenwinkels θ zwischen den Motordrehzahlen unterschiedlich sein kann. Zur Annehmlichkeit zeigt jedoch 16, dass die Grenzwerte zum Bestimmen der Größen der Abweichungen Δθ(Nt1)–Δθ(Nt5) mit Bezug zueinander dieselben sind.
Wenn eine Bestimmung hinsichtlich der Tatsache, ob der Stator einer Fehlfunktion unterliegt, nur auf der Grundlage der zeitlichen Änderungen der Abweichung des Leitungsanfangsphasenwinkels (beispielsweise θ1(Nt1)) entsprechend einer gewissen Motordrehzahl vorgenommen wird und wenn eine Genauigkeit der Abweichungsmessung gering ist, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit einer fehlerhaften Bestimmung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Wahrscheinlichkeit der fehlerhaften Bestimmung zu verringern, indem eine Fehlfunktion des Stators auf der Grundlage von zumindest zwei der Vielzahl der Abweichungen Δθ bestimmt wird.
17 ist ein Ablaufdiagramm zum Beschreiben eines Prozesses zum Bestimmen, dass der Stator einer Fehlfunktion unterliegt, der durch die Ladevorrichtungs-ECU 340 durchgeführt wird, die in 15 gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf die 17 und 15 bestimmt in Schritt S41 die Überwachungseinheit 345 am Anfang, wenn der Prozess eingeleitet ist, ob eine vorbestimmte Zeit von dem letzten Zeitpunkt verstrichen ist oder nicht, zu dem die zeitlichen Änderungen der Abweichung Δθ überwacht wurden. Um die Bestimmung vorzunehmen, kann die Überwachungseinheit 345 Informationen bezüglich der Überwachungszeit speichern. Ferner kann die Überwachungseinheit 345 bestimmen, ob eine vorbestimmte Anzahl von Fahrten erreicht ist oder nicht. Hier wird eine Fahrt als Periode beispielsweise von einem Zeitpunkt, bei dem ein Zündschlüssel auf einer Einschaltposition gedreht wird, bis zu einem Zeitpunkt definiert, zu dem der Zündschlüssel auf eine Ausschaltposition zurückgestellt wird.
In Schritt S41 schreitet der Prozess zu Schritt S42 voran, wenn die vorbestimmte Zeitdauer von dem letzten Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem die zeitlichen Änderungen der Abweichung überwacht wurden (JA in Schritt S41). Wenn das nicht der Fall ist (NEIN in Schritt S41), kehrt der Prozess zu Schritt S41 zurück. In Schritt S42 berechnet die Ladevorrichtungs-ECU 340 (hauptsächlich die Phasendifferenzberechnungseinheit 353 und die Abweichungsberechnungseinheit 344) Abweichungen Δθ(Nt1)–Δθ(Nt5). Der Weg der Berechnung der Abweichung Δθ ist ähnlich demjenigen im ersten Ausführungsbeispiel.
Nachfolgend auf den Schritt S43 bestimmt die Überwachungseinheit 345, ob eine Vielzahl von Abweichungen von Δθ(Nt1)–Δθ(Nt5) existieren oder nicht, die von dem Anfangswert um einen gewissen Betrag (beispielsweise 10 Grad) abweichen. Wenn zumindest zwei von Δθ(Nt1)–Δθ(Nt5) die relevante Bedingung erfüllen, schreitet der Prozess zu Schritt S44 voran. Wenn weniger als zwei von Δθ(Nt1)–Δθ(Nt5) die relevante Bedingung erfüllen, kehrt der Prozess zu Schritt S41 zurück.
In Schritt S44 bestimmt die Überwachungseinheit 345, dass der Stator einer Fehlfunktion unterliegt, und führt einen nachfolgenden Prozess durch. Anfänglich verursacht in Schritt S45 die Überwachungseinheit 345, dass die Anzeigeeinheit 360 einen Anzeigeprozess durchführt, um den Fahrer mitzuteilen, dass der Stator einer Fehlfunktion unterliegt. Beispielsweise verursacht in Schritt S44 die Überwachungseinheit 345, dass eine Verbrennungsmotorprüfleuchte leuchtet. Das macht es möglich, den Fahrer sofort einer Überprüfung vorzunehmen. Wenn die Anzeigeeinheit 360 eine Anzeige ist, kann die Überwachungseinheit 345 verursachen, dass die Anzeige eine Mitteilung anzeigt, die die Anwesenheit oder Abwesenheit einer abnormalen Bedingung mitteilt.
In Schritt S45 identifiziert die Überwachungseinheit 345 die Art der Fehlfunktion. Wenn beispielsweise ein Stromwert der Wicklung, der durch den Stromsensor 251 erfasst wird, ohne Änderung auf null bleibt, bestimmt die Überwachungseinheit 345, dass eine Wicklung gebrochen ist. In Schritt S46 verursacht die Überwachungseinheit 345, dass die Speichereinheit 342 die Information bezüglich der Art der Fehlfunktion speichert (beispielsweise Änderungen des Widerstandswerts der Spule oder Ähnliches). Durch Verursachen, dass die Speichereinheit 342 die Information bezüglich der Fehlfunktion speichert, wird es einfach, den Zustand des Fahrzeugs zu diagnostizieren.
Es ist anzumerken, dass eine Bestimmung, dass der Stator oder Ähnliches einer Fehlfunktion unterliegt, durch Überwachen von zeitlichen Änderungen des maximalen Werts der elektrischen Leistung vorgenommen werden kann, die zu dem Motor eingegeben wird.
18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Überwachung eines maximalen Werts der elektrischen Leistung zeigt, die dem Motor zugeführt wird.
Unter Bezugnahme auf 18 zeigt P(Nt1)–P(Nt5) maximale Werte des eingegebenen elektrischen Leistung entsprechen den jeweiligen Motordrehzahlen Nt1–Nt5. Wenn zwei von P(Nt1)–P(Nt5) eine Abweichung von dem Anfangswert haben, die größer als ein gewisser Betrag x ist, bestimmt die Ladevorrichtungs-ECU 340, dass der Stator einer Fehlfunktion unterliegt. In dem Fall von 18 haben sowohl P(Nt4) als auch P(Nt5) eine Abweichung von dem Anfangswert, die größer als eine Abweichung x zum Zeitpunkt t2 ist, und daher bestimmt die Ladevorrichtungs-ECU 340, dass der Stator einer Fehlfunktion unterliegt.
Es ist anzumerken, dass ein Prozess zum Bestimmen, dass der Stator einer Fehlfunktion unterliegt, demjenigen im Ablaufdiagramm von 17 ähnlich ist, außer dass ein maximaler Wert der eingegebenen elektrischen Leistung in Schritt S42 berechnet wird.
Herkömmlicherweise wurde eine Diagnose eines abnormalen Zustands der Statorwicklung hinsichtlich eines Bruchs und eines Kurzschlusses der Wicklung vorgenommen. Jedoch wurde ein abnormaler Zustand, der durch Änderungen der Charakteristik des magnetischen Kreises verursacht wird, nicht erfasst. Gemäß dem herkömmlichen Verfahren besteht die Möglichkeit, dass in extremen Fällen die Fehlfunktionserfassung verzögert wird, bis der Motor nicht mehr betrieben werden kann. Ferner besteht die Möglichkeit der Verschlechterung der Stabilität des Fahrzeugverhaltens, des Kraftstoffwirkungsgrads oder einer Emissionscharakteristik aufgrund einer Verringerung der Leistungsabgabe des Motors. Ferner kann eine Möglichkeit beispielsweise einer Überhitzung des Motors, eines Stromaustritts und eines elektrischen Schlags bestehen.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein abnormaler Zustand des Stators bestimmt und wird ein Bestimmungsergebnis angezeigt, bevor der Motor nicht mehr betrieben werden kann. Das macht es möglich, einem Fahrer mitzuteilen, dass das Fahrzeug inspiziert werden muss und ein fehlerhafter Abschnitt zu identifizieren ist. Ferner ist es durch Zulassen einer frühzeitigen Inspektion möglich, eine Verschlechterung der Stabilität des Fahrzeugverhaltens des Kraftstoffwirkungsgrads oder einer Emissionscharakteristik zu verhindern.
Es ist anzumerken, dass die Ladevorrichtungs-ECU 340, die in den 5 und 15 gezeigt ist, durch Software oder durch Hardware implementiert werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Einzelnen beschrieben und dargestellt wurde, ist es klar verständlich, dass dieses nur eine Darstellung und ein Beispiel ist und nicht zur Beschränkung herangezogen werden soll, wobei der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung durch die Definitionen der beigefügten Ansprüche interpretiert wird.
Somit weist die elektrisch betriebene Ladevorrichtung eine Speichereinheit 342, die zumindest einen Anfangswert (Phasenwinkel (θ1)) zum Bestimmen einer Phasendifferenz zwischen einer Phase eines Stroms, der durch eine Statorwicklung eines Motors fließt, und einer Phase einer Abgabe (Signal (Hu)) eines Rotorpositionssensors speichert, und eine Phasendifferenzeinstelleinheit 343 auf, die eine elektrische Energiezufuhreinheit 320A auf der Grundlage des Signals Hu und des Phasenwinkels θ1 steuert, und die einen Wert der Phasendifferenz bestimmt, so dass die elektrische Leistung, die zu der Statorwicklung zugeführt wird, eine vorbestimmte Bedingung erfüllt. Indem die Phasendifferenzeinstelleinheit 343 eine optimale Phasendifferenz (Phasenwinkel (θ2)) bestimmen kann, kann der Wirkungsgrad des Motors verbessert werden.

Claims

Elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung mit: einer elektrischen Rotationsmaschine (216), die einen Rotor (214), der eine Welle (210) dreht, und eine Statorwicklung (234) hat; einem Sensor (211), der eine Rotationsposition des Rotors (214) misst; einer elektrischen Energiezufuhreinheit (320A), die der Statorwicklung (234) eine elektrische Wechselstromenergie zuführt; und einer Steuereinheit (340), die eine Phasendifferenz zwischen einer Phase eines Stroms der elektrischen Wechselstromenergie, die zu der Statorwicklung (234) zugeführt wird, und einer Phase einer Abgabe des Sensors (211) ändert, die elektrische Wechselstromenergiewerte berechnet, die mit einer Vielzahl der entsprechenden Phasendifferenzen korrespondieren und die äquivalent zu einem Zyklus der zu der Statorwicklung (234) zugeführten elektrischen Wechselstromenergie sind, die aus der Vielzahl der Phasendifferenzen eine Phasendifferenz bestimmt, von der ein Spitzenwert der berechneten elektrischen Wechselstromenergie äquivalent zu dem einen Zyklus erhalten werden kann, und die die Phasendifferenz auf die Phasendifferenz steuert, von der der Spitzenwert erhalten werden kann.
Elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (340) folgendes aufweist: eine Speichereinheit (342), die zumindest einen Anfangswert der Phasendifferenz speichert, und eine Phasendifferenzeinstelleinheit (343), die, wenn eine vorbestimmte Situation auftritt, die elektrische Energiezufuhreinheit (320A) so antreibt, dass die Phasendifferenz sich von dem Anfangswert ändert, und die die Phasendifferenz auf die Phasendifferenz ändert, von der der Spitzenwert erhalten werden kann.
Elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß Anspruch 2, ferner mit einer Abweichungsberechnungseinheit (344), die eine Abweichung zwischen der Phasendifferenz, die durch die Phasendifferenzeinstelleinheit (343) geändert wird, und dem Anfangswert berechnet, wobei, nachdem die Abweichungsberechnungseinheit (344) die Abweichung berechnet, die Phasendifferenzeinstelleinheit (343) die Phasendifferenz auf der Grundlage des Anfangswerts und der Abweichung bestimmt.
Elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Speichereinheit (342) eine Vielzahl der Anfangswerte speichert, wobei die Phasendifferenzeinstelleinheit (343) die Vielzahl der Phasendifferenzen korrespondierend mit der Vielzahl der entsprechenden Anfangswerte bestimmt, und wobei die Abweichungsberechnungseinheit (344) eine Vielzahl der Abweichungen unter Verwendung der Vielzahl der Anfangswerte und der Vielzahl der Phasendifferenzen berechnet.
Elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die elektrische Energiezufuhreinheit (320A) folgendes aufweist: eine aufladbare und entladbare Speicherbatterie (320) und einen Wandler (330), der eine elektrische Gleichstromenergie, die von der Speicherbatterie (320) zugeführt wird, in die elektrische Wechselstromenergie umwandelt, wobei ein Spannungswert der elektrischen Gleichstromenergie gemäß einem Ladungsbetrag der Speicherbatterie (320) variiert, und wobei die Speichereinheit (342) eine Vielzahl der Spannungswerte der elektrischen Gleichstromenergie und die Vielzahl der Anfangswerte speichert, so dass die Vielzahl der Spannungswerte der elektrischen Gleichstromenergie mit der Vielzahl der entsprechenden Anfangswerte korespondiert.
Elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß Anspruch 4, ferner mit einer Überwachungseinheit (345), die die Vielzahl der Abweichungen überwacht, und wenn ein absoluter Wert von zumindest einer der Vielzahl der Abweichungen größer als ein vorbestimmter Wert ist, diese bestimmt, dass die elektrische Rotationsmaschine (216) sich in einem abnormalen Zustand befindet.
Elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß Anspruch 6, ferner mit einer Anzeigeeinheit (360), die ein Bestimmungsergebnis der Überwachungseinheit (345) anzeigt.
Elektrische Rotationsmaschinenvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Welle (210) eine Welle einer Ladevorrichtung (200) ist, die Einlassluft einer Brennkraftmaschine (100) durch Rotieren unter Verwendung eines Abgases der Brennkraftmaschine (100) verdichtet.