DE102014103064A1

DE102014103064A1 - Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine und elektrische Servolenkungseinrichtung

Info

Publication number: DE102014103064A1
Application number: DE201410103064
Authority: DE
Inventors: Daisuke Kobayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-03-13
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-09-18
Anticipated expiration: 2034-03-08
Also published as: JP2014180070A; US20140265954A1; US9407177B2; CN104052344B; JP5811363B2; DE102014103064B4; CN104052344A

Abstract

Bei einer Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine berechnet ein Spannungsbefehlswert-Berechnungsteil (41, 42, 43, 44) basierend auf einem Strombefehlswert und einem Motorstrom einen Spannungsbefehlswert. Ein Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil (50) schätzt basierend auf dem Motorstrom eine Wechselrichterleistung. Ein Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil (50) schätzt basierend auf der Wechselrichterleistung und einer Leistungsversorgungsspannung einen Leistungsversorgungsstrom. Ein Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil (50) bestimmt basierend auf dem Leistungsversorgungsstrom und einem Zielleistungsversorgungsstrom eine Grenzverstärkung. Ein Berechnungsteil (45) eines begrenzten Spannungsbefehlswerts berechnet basierend auf dem Spannungsbefehlswert und der Grenzverstärkung einen begrenzten Spannungsbefehlswert. Ein Strombegrenzungsteil (46, 47) ist fähig, durch Ausgeben eines Befehlswerts, der dem begrenzten Spannungsbefehlswert entspricht, zu einem Wechselrichterabschnitt, den Leistungsversorgungsstrom zu begrenzen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine und auf eine elektrische Servolenkungsvorrichtung, die die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine aufweist.
HINTERGRUND
Eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine, die einen Leistungsversorgungsstrom, der von einer Leistungsquelle zu einem Wechselrichterabschnitt fließt, begrenzt und ein Antreiben einer drehenden elektrischen Maschine steuert, ist üblicherweise bekannt. Eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine, die in der JP-A-2011-125134 offenbart ist, beschränkt beispielsweise durch Begrenzen eines Leistungsversorgungsstroms eine Wärmeerzeugung auf einem Leistungsversorgungsweg und einen Ausfall von Schaltelementen bei einem Wechselrichterabschnitt. Die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine, die in der JP-A-2011-125134 offenbart ist, wird zusätzlich als eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine bei einem elektrischen Servolenkungssystem bei einem Fahrzeug verwendet, um einen Einfluss eines Verbrauchs eines übermäßigen Stroms durch die drehende elektrische Maschine auf andere Systeme in dem Fahrzeug zu beschränken.
Die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine, die in der JP-A-2011-125134 offenbart ist, berechnet einen Motorspannungsgrenz-Befehlswert, wenn der Leistungsversorgungsstrom begrenzt wird. Der Motorspannungsgrenz-Befehlswert wird unter Verwendung einer Drehmomentkonstante der drehenden elektrischen Maschine und eines Motorwiderstands berechnet. Die Drehmomentkonstante und der Motorwiderstand ändern sich abhängig von einem einzelnen Unterschied der drehenden elektrischen Maschine und einer Umgebungstemperatur. Der Motorspannungsgrenz-Befehlswert kann somit einen Fehlerspielraum haben. Wenn der Motorspannungsgrenz-Befehlswert einen Fehlerspielraum hat, kann aufgrund einer übermäßigen Grenze des Leistungsversorgungsstroms eine Ausgangsleistung der drehenden elektrischen Maschine unzureichend sein, oder ein übermäßiger Leitungsversorgungsstrom kann aufgrund einer unzureichenden Begrenzung des Leistungsversorgungsstroms fließen.
KURZFASSUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine zu schaffen, die ein Antreiben einer drehenden elektrischen Maschine mit einer stabilen Begrenzung eines Leistungsversorgungsstroms steuern kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine elektrische Servolenkungsvorrichtung zu schaffen, die die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine aufweist.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine konfiguriert, um eine drehende elektrische Maschine, die durch eine elektrische Leistung von einer Leistungsquelle angetrieben ist, zu steuern, und weist einen Wechselrichterabschnitt, einen Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsteil, einen Motorstrom-Erfassungsteil und einen Steuerabschnitt auf. Der Wechselrichterabschnitt wandelt die elektrische Leistung von der Leistungsquelle und versorgt nach der Wandlung die drehende elektrische Maschine mit der elektrischen Leistung. Der Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsteil erfasst eine Leistungsversorgungsspannung, die eine Spannung ist, die von der Leistungsquelle an den Wechselrichterabschnitt angelegt ist. Der Motorstrom-Erfassungsteil erfasst einen Motorstrom, der ein elektrischer Strom ist, der von dem Wechselrichterabschnitt zu der drehenden elektrischen Maschine fließt. Der Steuerabschnitt steuert einen Betrieb des Wechselrichterabschnitts, um ein Antreiben der drehenden elektrischen Maschine zu steuern.
Der Steuerabschnitt weist einen Berechnungsteil eines Befehlsspannungswerts, einen Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil, einen Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil, einen Zielleistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil, einen Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil, einen Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts und einen Strombegrenzungsteil auf.
Der Berechnungsteil eines Spannungsbefehlswerts basierend auf einem Strombefehlswert, der ein Befehlswert eines elektrischen Stroms ist, mit dem die drehende elektrische Maschine von dem Wechselrichterabschnitt zu versorgen ist, um die drehende elektrische Maschine anzutreiben, und dem Motorstrom, der durch den Motorstrom-Erfassungsteil erfasst wird, berechnet einen Spannungsbefehlswert, der ein Befehlswert einer Spannung ist, die von dem Wechselrichterabschnitt an die drehende elektrische Maschine anzulegen ist, um die drehende elektrische Maschine anzutreiben.
Der Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil schätzt basierend auf dem Motorstrom, der durch den Motorstrom-Erfassungsteil erfasst wird, eine Wechselrichterleistung, die die elektrische Leistung ist, mit der die drehende elektrische Maschine von dem Wechselrichterabschnitt versorgt wird. Der Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil schätzt basierend auf der Wechselrichterleistung, die durch den Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil geschätzt wird, und der Leistungsversorgungsspannung, die durch den Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsteil erfasst wird, einen Leistungsversorgungsstrom, der ein elektrischer Strom ist, der von der Leistungsquelle zu dem Wechselrichterabschnitt fließt.
Der Zielleistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil bestimmt einen Zielleistungsversorgungsstrom, der ein Zielwert des Leistungsversorgungsstroms ist. Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil bestimmt basierend auf dem Leistungsversorgungsstrom, der durch den Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil geschätzt wird, und dem Zielleistungsversorgungsstrom, der durch den Zielleistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil bestimmt wird, eine Grenzverstärkung.
Der Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts berechnet basierend auf dem Spannungsbefehlswert, der durch den Berechnungsteil eines Spannungsbefehlswerts berechnet wird, und der Grenzverstärkung, die durch den Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil bestimmt wird, einen begrenzten Spannungsbefehlswert, der der Spannungsbefehlswert nach einer Begrenzung ist. Der Strombegrenzungsteil ist fähig, durch Ausgeben eines Befehlswerts, der dem begrenzten Spannungsbefehlswert, der durch den Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts berechnet wird, entspricht, den Leistungsversorgungsstrom zu dem Wechselrichterabschnitt zu begrenzen.
Bei der Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine wird die Grenzverstärkung basierend auf den Erfassungswerten der Leistungsversorgungsspannung und des Motorstroms und den Werten, die durch den Steuerabschnitt geschätzt oder berechnet werden, bestimmt. Die Grenzverstärkung wird somit nicht durch einen einzelnen Unterschied der drehenden elektrischen Maschine und einer Umgebungstemperatur beeinflusst. Die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine kann als ein Resultat Probleme lösen, dass aufgrund einer übermäßigen Grenze des Leistungsversorgungsstroms eine Ausgangsleistung der drehenden elektrischen Maschine unzureichend ist oder aufgrund einer unzureichenden Begrenzung des Leistungsversorgungsstroms ein übermäßiger Leistungsversorgungsstrom fließt. Die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine kann daher das Antreiben der drehenden elektrischen Maschine mit einer stabilen Begrenzung des Leistungsversorgungsstroms steuern.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist eine elektrische Servolenkungsvorrichtung die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß dem ersten Aspekt und die drehende elektrische Maschine auf, die ein Unterstützungsdrehmoment zum Unterstützen eines Lenkbetriebs durch einen Fahrer erzeugt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zusätzliche Ziele und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn dieselbe zusammen mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wird, ohne Weiteres offensichtlich. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ein Diagramm, das eine elektrische Servolenkungsvorrichtung zeigt, auf die die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angewendet ist;
3 ein Diagramm, das eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
4 ein Diagramm, das eine Abbildung zeigt, die verwendet wird, wenn die drehende elektrische Maschine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel einen Zielleistungsversorgungsstrom bestimmt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Steuervorrichtungen einer drehenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Offenbarung sind unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsbeispielen sind Komponenten, die ähnliche Strukturen haben, durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet, und eine Erläuterung derselben ist weggelassen.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist unter Bezugnahme auf
1 beschrieben. Die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine steuert ein Antreiben eines Motors 10 als eine drehende elektrische Maschine. Die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine kann beispielsweise bei einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung, die einen Lenkbetrieb eines Fahrzeugs unterstützt, verwendet werden.
2 ist ein Diagramm, das ein Lenksystem 90, das eine elektrische Servolenkungsvorrichtung 99 aufweist, zeigt. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 99 weist einen Drehmomentsensor 94 auf. Der Drehmomentsensor 94 ist an einer Lenkwelle 92, die mit einem Lenkrad 91 verbunden ist, befestigt. Der Drehmomentsensor 94 erfasst ein Lenkdrehmoment, das durch einen Fahrer über das Lenkrad 91 in die Lenkwelle 92 eingegeben wird.
An einem Ende der Lenkwelle 92 ist ein Ritzel 96 befestigt. Das Ritzel 96 nimmt eine Zahnstangenwelle 97 in Eingriff. An Enden der Zahnstangenwelle 97 ist ein Paar von Rädern 98 beispielsweise über Spurstangen drehbar verbunden. Wenn dementsprechend der Fahrer das Lenkrad 91 dreht, dreht sich die Lenkwelle 92, die mit dem Lenkrad 91 verbunden ist. Das Ritzel 96 wandelt eine Drehbewegung der Lenkwelle 92 in eine lineare Bewegung der Zahnstangenwelle 97. Die Räder 98 drehen sich in Winkeln, die von der linearen Verschiebung der Zahnstangenwelle 97 abhängen.
Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 99 weist den Motor 10, die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine und ein Verlangsamungsgetriebe 93 auf. Der Motor 10 erzeugt ein Lenkunterstützungsdrehmoment. Die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine steuert ein Antreiben des Motors 10. Der Motor 10 dreht das Verlangsamungsgetriebe 93 in einer Vorwärtsrichtung oder einer Rückwärtsrichtung. Die elektrische Servolenkungsvorrichtung 99 weist ferner den Drehmomentsensor 94 und einen Geschwindigkeitssensor 95, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, auf. Durch die im Vorhergehenden beschriebene Konfiguration erzeugt die elektrische Servolenkungsvorrichtung 99 das Lenkunterstützungsdrehmoment zum Unterstützen eines Lenkbetriebs des Lenkrads 91 von dem Motor 10 und überträgt dasselbe zu der Lenkwelle 92.
Der Motor 10 ist ein bürstenloser Dreiphasenmotor. Der Motor 10 wird durch eine elektrische Leistung von einer Batterie 2 als eine Leistungsquelle angetrieben. Der Motor 10 weist einen Rotor und einen Stator, die nicht gezeigt sind, auf. Der Rotor ist ein scheibenförmiges Glied. An dem Rotor ist ein Permanentmagnet an einer Oberfläche oder innerhalb des Rotors befestigt und hat magnetische Pole. Der Rotor ist in dem Stator gehäust und ist drehbar gehalten. Der Stator hat vorspringende Abschnitte, die nach innen vorspringen und bei jeweils einem vorbestimmten Winkel angeordnet sind. Eine Spule 11, eine Spule 12 und eine Spule 13, die in 1 gezeigt sind, sind jeweils um die vorspringenden Abschnitte gewickelt. Die Spule 11, die Spule 12 und die Spule 13 entsprechen jeweils einer U-Phase, einer V-Phase und einer W-Phase des Motors 10. An dem Motor 10 ist ein Positionssensor 14, der eine Drehungsposition θ des Rotors erfasst, befestigt.
Wie in 1 gezeigt ist, weist die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine einen Wechselrichterabschnitt 20, einen Spannungssensor 3, Stromsensoren 4, 5, 6 und einen Steuerabschnitt 30 auf. Der Spannungssensor 3 kann als ein Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsteil in Betrieb sein. Die Stromsensoren 4, 5, 6 können als ein Motorstrom-Erfassungsteil in Betrieb sein. Der Wechselrichterabschnitt 20 ist ein Dreiphasenwechselrichter und weist sechs Schaltelemente 21 auf. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedes der Schaltelemente 21 ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET; MOSFET = metal-oxide-semiconductor field-effect transistor), der eine Art eines Feldeffekttransistors ist. Zwei Schaltelemente 21 bilden ein erstes Schaltelementepaar (Zweig), weitere zwei Schaltelemente 21 bilden ein zweites Schaltelementepaar, und weitere zwei Schaltelemente 21 bilden ein drittes Schaltelementepaar. Das erste Schaltelementepaar ist mit der Spule 11 verbunden. Das zweite Schaltelementepaar ist mit der Spule 12 verbunden. Das dritte Schaltelementepaar ist mit der Spule 13 verbunden. Die drei Schaltelementepaare sind mit der Batterie 2 verbunden. Bei dem Wechselrichterabschnitt 20 werden Betriebsvorgänge der Schaltelemente 21 durch den Steuerabschnitt 30 gesteuert. Der Wechselrichterabschnitt 20 wandelt eine elektrische Leistung von der Batterie 2 und versorgt den Motor 10 mit derselben.
Der Spannungssensor 3 ist zwischen der Batterie 2 und dem Wechselrichterabschnitt 20 angeordnet. Der Spannungssensor 3 kann eine Leistungsversorgungsspannung Vin. die eine Spannung, die von der Batterie 2 an den Wechselrichterabschnitt 20 angelegt ist, ist, erfassen. Jeder der Stromsensoren 4, 5, 6 ist beispielsweise ein Nebenschlusswiderstand. Der Stromsensor 4 ist zwischen dem ersten Schaltelementepaar und der Spule 11 angeordnet. Der Stromsensor 5 ist zwischen dem zweiten Schaltelementepaar und der Spule 12 angeordnet. Der Stromsensor 6 ist zwischen dem dritten Schaltelementepaar und der Spule 13 angeordnet. Wenn ein elektrischer Strom von dem Wechselrichterabschnitt 20 zu dem Motor 19 fließt, fließt ein U-Phasen-Strom Iu, der zu der Spule 11 fließt, durch den Stromsensor 4, ein V-Phasen-Strom Iv, der zu der Spule 12 fließt, fließt durch den Stromsensor 5, und ein W-Phasen-Strom Iw, der zu der Spule 13 fließt, fließt durch den Stromsensor 6. Die Stromsensoren 4, 5, 6 können dementsprechend jeweils den U-Phasen-Strom Iu, den V-Phasen-Strom Iv und den W-Phasen-Strom Iw als Motorströme erfassen.
Der Steuerabschnitt 30 verwaltet die gesamte Steuerung der Steuervorrichtung 1 der drehenden elektrischen Maschine. Der Steuerabschnitt 30 kann einen Mikrocomputer, ein Register und eine Treibschaltung, die nicht gezeigt sind, aufweisen. Der Steuerabschnitt 30 weist A/D-Wandler (A/D) 7, 8, 9, einen Drehungswinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt (WINKELGESCHWINDIGKEITSBERECHNUNG) 31, einen Dreiphasen-/Zweiphasen-Koordinaten-Wandlungsabschnitt (3-PHASEN/2-PHASEN) 32, Subtrahierer 41, 42, PI-Steuerabschnitte (PI-STEUERUNG) 43, 44, einen Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts (BERECHNUNG EINER BEGRENZTEN SPANNUNG) 45, einen Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt (2-PHASEN/3-PHASEN) 46, eine PWM-Steuerung (PWM-STEUERUNG) 47 und einen Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt (GRENZVERSTÄRKUNGSBESTIMMUNG) 50 auf. Die A/D-Wandler 7, 8, 9 können physische Komponenten sein. Der Drehungswinkelgeschwindigkeitsberechnungsabschnitt 31, der Dreiphasen-/Zweiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 32, die Subtrahierer 41, 42, die PI-Steuerabschnitte 43, 44, der Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts, der Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt, die PWM-Steuerung 47 und der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 können Softwarekomponenten oder Hardwarekomponenten sein.
Der A/D-Wandler 7 empfängt einen Ausgangswert des Stromsensors 4, das heißt, einen analogen Wert des U-Phasen-Stroms Iu, wandelt den analogen Wert in einen digitalen Wert und gibt den digitalen Wert des U-Phasen-Stroms Iu aus. Der A/D-Wandler 8 empfängt einen Ausgangswert des Stromsensors 5, das heißt, einen analogen Wert des V-Phasen-Stroms Iv, wandelt den analogen Wert in einen digitalen Wert und gibt den digitalen Wert des V-Phasen-Stroms Iv aus. Der A/D-Wandler 9 empfängt einen Ausgangswert des Stromsensors 6, das heißt, einen analogen Wert des W-Phasen-Stroms Iw, wandelt den analogen Wert in einen digitalen Wert und gibt den digitalen Wert des W-Phasen-Stroms Iw aus. Der Drehungswinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 31 berechnet basierend auf der Drehungsposition 8, die durch den Positionssensor 14 erfasst wird, eine Drehungswinkelgeschwindigkeit ω des Motors 10.
Der Steuerabschnitt 30 berechnet basierend auf der Drehungswinkelgeschwindigkeit ω des Motors 10, die durch den Drehungswinkelgeschwindigkeits-Berechnungsabschnitt 31 berechnet wird, dem Lenkdrehmoment, das durch den Drehmomentsensor 94 erfasst wird, und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 95 erfasst wird, einen q-Achsen-Strombefehlswert Iq* und einen d-Achsen-Strombefehlswert Id*. Der Dreiphasen-/Zweiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 32 wandelt die digitalen Werte des U-Phasen-Stroms Iu, des V-Phasen-Stroms Iv und des W-Phasen-Stroms Iw, die durch die A/D-Wandler 7, 8, 9 gewandelt werden, basierend auf der Drehungsposition 8, die durch den Positionssensor 14 erfasst wird, von einer Dreiphasenwechselstromkoordinate in einen q-Achsen-Stromerfassungswert Iq und einen d-Achsen-Stromerfassungswert Id in einer d-q-Koordinate.
Der Subtrahierer 41 empfängt den q-Achsen-Strombefehlswert Iq* und den q-Achsen-Stromerfassungswert Iq und sendet eine q-Achsen-Stromabweichung ΔIq, die ein Unterschied zwischen dem q-Achsen-Strombefehlswert Iq* und dem q-Achsen-Stromerfassungswert Iq ist, zu dem PI-Steuerabschnitt 43. Der Subtrahierer 42 empfingt den d-Achsen-Strombefehlswert Id* und den d-Achsen-Stromerfassungswert Id und sendet eine d-Achsen-Stromabweichung ΔId, die ein Unterschied zwischen dem d-Achsen-Strombefehlswert Id* und dem d-Achsen-Stromerfassungswert Id ist, zu dem PI-Steuerabschnitt 44.
Basierend auf der q-Achsen-Stromabweichung ΔIq, die von dem Subtrahierer 41 gesendet wird, führt der PI-Steuerabschnitt 43 eine Rückkopplungssteuerung durch, sodass der q-Achsen-Stromerfassungswert Iq als der tatsächliche Strom dem q-Achsen-Strombefehlswert Iq* folgt. Der PI-Steuerabschnitt 43 multipliziert genauer gesagt die q-Achsen-Stromabweichung ΔIq mit einer vorbestimmten PI-Verstärkung, um einen q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* zu berechnen, der ein Befehlswert einer q-Achsen-Spannung ist, die von dem Wechselrichterabschnitt 20 an den Motor 10 anzulegen ist, um den Motor 10 anzutreiben. Der PI-Steuerabschnitt 43 sendet den q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* zu dem Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts.
Basierend auf der d-Achsen-Stromabweichung ΔId, die von dem Subtrahierer 42 gesendet wird, führt der PI-Steuerabschnitt 44 eine Rückkopplungssteuerung durch, sodass der d-Achsen-Stromerfassungswert Id als der tatsächliche Strom dem d-Achsen-Strombefehlswert Id* folgt. Der PI-Steuerabschnitt 44 multipliziert genauer gesagt die d-Achsen-Stromabweichung ΔId mit einer vorbestimmten PI-Verstärkung, um einen d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* zu berechnen, der ein Befehlswert einer q-Achsen-Spannung ist, die von dem Wechselrichterabschnitt 213 an den Motor anzulegen ist, um den Motor 10 anzutreiben. Der PI-Steuerabschnitt 44 sendet den d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* zu dem Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts. Die Subtrahierer 41, 42 und die PI-Steuerabschnitte 43, 44 können als ein Berechnungsteil eines Spannungsbefehlswerts in Betrieb sein.
Der Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts berechnet basierend auf dem q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq*, der von dem PI-Steuerabschnitt 43 gesendet wird, und einer Grenzverstärkung Glimit, die später beschrieben ist, einen begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq**, der ein q-Achsen-Spannungsbefehlswert nach einer Begrenzung ist. Der Berechnungsabschnitt 45 eine begrenzten Spannungsbefehlswerts sendet den begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq** zu dem Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 46. Der Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts berechnet genauer gesagt durch Multiplizieren des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* mit der Grenzverstärkung Glimit, wie es durch eine Gleichung (1) ausgedrückt ist, den begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq**. Vq** = Vq* × Glimit (1)
Der Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts berechnet zusätzlich basierend auf dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd*, der von dem PI-Steuerabschnitt 44 gesendet wird, und der Grenzverstärkung Glimit einen begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd**, der ein d-Achsen-Spannungsbefehlswert nach einer Begrenzung ist. Der Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts sendet den begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd** zu dem Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 46. Der Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts berechnet genauer gesagt durch Multiplizieren des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* mit der Grenzverstärkung Glimit den begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd**, wie es durch eine Gleichung (2) ausgedrückt ist. Vd** = Vd* × Glimit (2)
Der Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts kann als ein Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts in Betrieb sein.
Der Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 46 wandelt basierend auf der Drehungsposition 8, die durch den Positionssensor 14 erfasst wird, den begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* * und den begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd**, die von dem Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts gesendet werden, in einen U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu*, einen V-Phasen-Spannungsbefehlswert Vv* und einen W-Phasen-Spannungsbefehlswert Vw*. Der Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 46 sendet den U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu*, den V-Phasen-Spannungsbefehlswert Vv* und den W-Phasen-Spannungsbefehlswert Vw* zu der PWM-Steuerung 47.
Die PWM-Steuerung 47 berechnet basierend auf dem U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu*, dem V-Phasen-Spannungsbefehlswert Vv* und dem W-Phasen-Spannungsbefehlswert Vw*, die von dem Zweiphasen-/Dreiphasen-Wandlungsabschnitt 46 gesendet werden, einen U-Phasen-Tastungsbefehlswert Du, einen V-Phasen-Tastungsbefehlswert Dv und einen W-Phasen-Tastungsbefehlswert Dw, die Tastverhältnissen während einer Ein-Periode der jeweiligen Schaltelemente 21 entsprechen. Die PWM-Steuerung 47 sendet den U-Phasen-Tastungsbefehlswert Du, den V-Phasen-Tastungsbefehlswert Dv und den W-Phasen-Tastungsbefehlswert Dw zu dem Wechselrichterabschnitt 20. Die PWM-Steuerung 47 kann als ein Tastungsbefehlswert-Berechnungsteil in Betrieb sein.
Der Wechselrichterabschnitt 20 steuert auf der Basis des U-Phasen-Tastungsbefehlswerts Du, des V-Phasen-Tastungsbefehlswerts Dv und des W-Phasen-Tastungsbefehlswerts Dw, die von der PWM-Steuerung 47 gesendet werden, Ein-Aus-Zustände der jeweiligen Schaltelemente 21. Spannungen, die dem U-Phasen-Tastungsbefehlswert Du, dem V-Phasen-Tastungsbefehlswert Dv und dem W-Phasen-Tastungsbefehlswert Dw entsprechen, werden dementsprechend an die Spule 11, die Spule 12 bzw. die Spule 13 angelegt, und der elektrische Strom (Motorstrom) fließt von der Batterie 2 durch den Wechselrichterabschnitt 20 zu dem Motor 10. Als ein Resultat dreht sich der Motor 10, und der Motor 10 gibt das Lenkunterstützungsdrehmoment aus. Auf diese Weise führt die PWM-Steuerung 47 eine Pulsbreitenmodulations-(PWM-; PWM = pulse width modulation)Steuerung des Motors 10 durch den Wechselrichterabschnitt durch.
Eine exemplarische Weise eines Bestimmens der Grenzverstärkung Glimit durch den Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 ist als Nächstes beschrieben. Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 bestimmt durch Durchführen einer Reihe von ersten bis vierten Schritten die Grenzverstärkung Glimit. Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 wiederholt die Reihe von ersten bis vierten Schritten mit einer vorbestimmten Periode und bestimmt jedes Mal die Grenzverstärkung Glimit.
Bei dem ersten Schritt schätzt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 basierend auf dem U-Phasen-Strom Iu, dem V-Phasen-Strom Iv, dem W-Phasen-Strom Iw, die durch jeweils die Stromsensoren 4, 5, 6 erfasst werden, (das heißt, dem U-Phasen-Strom Iu, dem V-Phasen-Phasen-Strom Iv, dem W-Phasen-Strom Iw, die durch jeweils die A/D-Wandler 7, 8, 9 in die digitalen Werte gewandelt wurden) eine Wechselrichterleistung Pinv, die eine elektrische Leistung ist, mit der Motor 10 von dem Wechselrichterabschnitt 20 versorgt wird. Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 schätzt genauer gesagt unter Verwendung einer Gleichung (3) basierend auf der Leistungsversorgungsspannung Vin, die durch den Spannungssensor 3 erfasst wird, dem U-Phasen-Tastungsbefehlswert Du, dem V-Phasen Tastungsbefehlswert Dv, dem W-Phasen-Tastungsbefehlswert Dw, die durch die PWM-Steuerung 47 berechnet werden, und dem U-Phasen-Strom Iu, dem V-Phasen-Strom Iv und dem W-Phasen-Strom Iw. die durch jeweils die A/D-Wandler 7, 8, 9 in die digitalen Werte gewandelt werden, die Wechselrichterleistung Pinv. Pinv = Vin × (Du/100) × Iu + Vin × (Dv/100) × Iv + Vin × (Dw/100) × Iw (3)
Bei dem gegenwärtigen Schritt kann der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 als ein Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil in Betrieb sein,
Bei dem zweiten Schritt schätzt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 unter Verwendung einer Gleichung (4) basierend auf der Wechselrichterleistung Pinv, die bei dem ersten Schritt geschätzt wird, und der Leistungsversorgungsspannung Vin, die durch den Spannungssensor 3 erfasst wird, einen Leistungsversorgungsstrom Iin, der ein elektrischer Strom ist, der von der Batterie 2 zu dem Wechselrichterabschnitt 20 fließt. Iin = Pin/Vin (4)
Bei dem gegenwärtigen Schritt kann der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 als ein Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil in Betrieb sein.
Bei dem dritten Schritt bestimmt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 einen Zielleistungsversorgungsstrom Iin*, der ein Zielwert des Leistungsversorgungsstroms Iin ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt die Grenzverstärkung den Zielleistungsversorgungsstrom Iin* auf einen vorbestimmten Wert (A) ein. Bei dem gegenwärtigen Schritt kann der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 als ein Leistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil in Betrieb sein.
Bei dem vierten Schritt bestimmt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 basierend auf dem Leistungsversorgungsstrom Iin, der bei dem zweiten Schritt geschätzt wird, und dem Zielleistungsversorgungsstrom Iin*, der bei dem dritten Schritt bestimmt wird, die Grenzverstärkung Glimit. Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 bestimmt genauer gesagt unter Verwendung einer Gleichung (5) basierend auf der Grenzverstärkung Glimit(n – 1), die bei dem vorausgehenden vierten Schritt bestimmt wird, dem Leistungsversorgungsstrom Iin und dem Zielleistungsversorgungsstrom Iin* die Grenzverstärkung Glimit. Glimit(n) = Glimit(n – 1) × Iin*/Iin (5)
In der Gleichung (5) drückt Glimit(n) den gegenwärtigen Wert aus, und Glimit(n – 1) drückt den vorausgehenden Wert aus. Bei dem gegenwärtigen Schritt kann der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 als ein Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil in Betrieb sein. Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 führt eine Überwachungsprozedur derart durch, dass die Grenzverstärkung Glimit(n) maximal 1 wird.
Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 bestimmt auf die im Vorhergehenden beschriebene Weise die Grenzverstärkung Glimit. Wenn der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 die Grenzverstärkung Glimit bestimmt, sendet der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 die Grenzverstärkung Glimit zu dem Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts. Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, berechnet der Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts basierend auf dem q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq*, dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* und der Grenzverstärkung Glimit den begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq** und den begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd** und sendet den begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq** und den begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd** zu dem Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 46.
Der Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 46 wandelt den begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq** und den begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd** in den U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu*, den V-Phasen-Spannungsbefehlswert Vv* und den W-Phasen-Spannungsbefehlswert Vw*. Der Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 46 sendet den U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu*, den V-Phasen-Spannungsbefehlswert Vv* und den W-Phasen-Spannungsbefehlswert Vw* zu der PWM-Steuerung 47. Die PWM-Steuerung 47 berechnet basierend auf dem U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu*, dem V-Phasen-Spannungsbefehlswert Vv* und dem W-Phasen-Spannungsbefehlswert Vw* den U-Phasen-Tastungsbefehlswert Du, den V-Phasen Tastungsbefehlswert Dv und den W-Phasen Tastungsbefehlswert Dw und sendet den U-Phasen-Tastungsbefehlswert Du, den V-Phasen-Tastungsbefehlswert Dv und den W-Phasen-Tastungsbefehlswert Dw zu dem Wechselrichterabschnitt 20.
Der Wechselrichterabschnitt 20 legt basierend auf dem U-Phasen-Tastungsbefehlswert Du, dem V-Phasen-Tastungsbefehlswert Dv und dem W-Phasen-Tastungsbefehlswert Dw die Spannungen, die dem U-Phasen-Tastungsbefehlswert Du, dem V-Phasen-Tastungsbefehlswert Dv, dem W-Phasen-Tastungsbefehlswert Dw entsprechen, an die Spule 11, die Spule 12 bzw. die Spule 13 an. Ein elektrischer Strom (Motorstrom) fließt dementsprechend von der Batterie 2 durch den Wechselrichterabschnitt 20 zu dem Motor 10. Der Leistungsversorgungsstrom Iin, der von der Batterie 2 zu dem Wechselrichterabschnitt 20 fließt, wird basierend auf der Grenzverstärkung Glimit (dem begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq** und dem begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd**) begrenzt. Die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine kann dementsprechend eine Wärmeerzeugung auf dem Leistungsweg und einen Ausfall der Schaltelemente 21 in dem Wechselrichterabschnitt 20 beschränken. Der Zweiphasen-/Dreiphasen-Wandlungsabschnitt 46 und die PWM-Steuerung 47 können als ein Strombegrenzungsteil in Betrieb sein.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die Grenzverstärkung Glimit zum Begrenzen des Leistungsversorgungsstroms Iin bestimmt wird, Werte, die von einem einzelnen Unterschied des Motors 10 und der Umgebungstemperatur abhängen, wie zum Beispiel eine Drehmomentkonstante (Kt) und ein Motorwiderstand (R), nicht notwendig. Die Grenzverstärkung Glimit wird basierend auf den Erfassungswerten der Leistungsversorgungsspannung Vin und des Motorstroms Iu, Iv, Iw und den Werten, die durch den Steuerabschnitt 30 geschätzt oder berechnet werden, bestimmt. Die Grenzverstärkung Glimit wird dementsprechend nicht durch den einzelnen Unterschied des Motors 10 und eine Umgebungstemperatur beeinflusst. Als ein Resultat kann die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine Probleme lösen, dass eine Ausgangsleistung der drehenden elektrischen Maschine aufgrund einer übermäßigen Grenze des Leistungsversorgungsstroms unzureichend ist, oder aufgrund einer unzureichenden Begrenzung des Leistungsversorgungsstroms ein übermäßiger Leistungsversorgungsstrom fließt. Die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann daher das Antreiben des Motors 10 mit einer stabilen Begrenzung des Leistungsversorgungsstroms Iin steuern.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist zusätzlich der Motor 10 die Spule 11, die Spule 12 und die Spule 13, die einer Mehrzahl von Phasen (der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase) entsprechen, auf. Der Gleichrichterabschnitt 20 weist die Schaltelemente 21, die der Spule 11, der Spule 12 und der Spule 13 entsprechen, auf. Wenn der Steuerabschnitt 30 als der Tastungsbefehlswert-Berechnungsteil in Betrieb ist, berechnet der Steuerabschnitt 30 die Tastungsbefehlswerte Du, Dv, Dw, die den Tastverhältnissen während der Ein-Periode der Schaltelemente 21 für die jeweiligen Phasen entsprechen. Wenn zusätzlich der Steuerabschnitt 30 als der Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil in Betrieb ist, schätzt der Steuerabschnitt 30 basierend auf der Leistungsversorgungsspannung Vin, die durch den Spannungssensor 3 erfasst wird, den berechneten Tastungsbefehlswerten Du, Dv, Dw der jeweiligen Phasen und den Motorströmen Iu, Iv, Iw, die jeweils durch die Stromsensoren 4, 5, 6 erfasst werden, die Wechselrichterleistung Pinv. Die vorhergehende Beschreibung ist eine exemplarische Weise eines Schätzens der Wechselrichterleistung Pinv.
Wenn ferner der Steuerabschnitt 30 als der Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts in Betrieb ist, berechnet der Steuerabschnitt 30 den begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq** und den begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd** hinsichtlich des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq* bzw. des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd*. Der Steuerabschnitt 30 kann dementsprechend sowohl eine q-Achsen-Komponente als auch eine d-Achsen-Komponente der Leistungsversorgungsleitung Iin begrenzen.
Der Steuerabschnitt 30 führt wiederholt die Verfahren als der Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil, der Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil, der Zielleistungsversorgungs-Bestimmungsteil, der Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil, der Erzeugungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts und der Strombegrenzungsteil mit der vorbestimmten Periode durch, um den Leistungsversorgungsstrom Iin, der von der Batterie 2 zu dem Wechselrichter 20 mit der vorbestimmten Periode fließt, zu begrenzen. Bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 99 kann abhängig von dem Lenkbetrieb des Lenkrads 91 durch den Fahrer plötzlich ein großer Strom zu dem Motor fließen. Die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine bestimmt die Grenzverstärkung Glimit und begrenzt den Leistungsversorgungsstrom Iin mit einer relativ kurzen Periode. Die Steuervorrichtung 1 einer drehenden elektrischen Maschine kann somit geeignet zum Antreiben des Motors 10 der elektrischen Servolenkungsvorrichtung 99 durch Begrenzen des Leistungsversorgungsstroms Iin, der zu dem Wechselrichterabschnitt 20 fließt, verwendet werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung ist unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat eine zu der Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ähnliche physische Konfiguration. Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt jedoch die Grenzverstärkung Glimit auf eine sich zu dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidende Art und Weise.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 durch eine Reihe von ersten bis vierten Schritte, die im Folgenden beschrieben sind, die Grenzverstärkung Glimit. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wiederholt ferner der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 die Reihe von ersten bis vierten Schritten mit einer vorbestimmten Periode und bestimmt jedes Mal die Grenzverstärkung Glimit.
Bei dem ersten Schritt schätzt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 basierend auf dem U-Phasen-Strom Iu, dem V-Phasen-Strom Iv und dem W-Phasen-Strom Iw, die jeweils durch die Stromsensoren 4, 5, 6 erfasst werden, (das heißt, dem U-Phasen-Strom Iu, dem V-Phasen-Strom Iv und dem W-Phasen-Strom Iw, die durch die A/D-Wandler 7, 8, 9 jeweils in digitale Werte gewandelt werden) eine Wechselrichterleistung Pinv, die eine elektrische Leistung ist, mit der der Motor 10 von dem Wechselrichterabschnitt 20 versorgt wird. Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 schätzt genauer gesagt unter Verwendung einer Gleichung (6) basierend auf dem q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* und dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd*, die durch den PI-Steuerabschnitt 43 und den PI-Steuerabschnitt 44 erfasst werden, und dem q-Achsen-Stromerfassungswert Iq und dem d-Achsen-Stromerfassungswert Id, die durch den Dreiphasen-/Zweiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 32 aus dem U-Phasen-Strom Iu, dem V-Phasen-Strom Iv und dem W-Phasen-Strom Iw gewandelt werden, die Wechselrichterleistung Pinv. Pinv = Vq* × Iq + Vd* × Id (6)
Bei dem gegenwärtigen Schritt kann der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt als ein Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil in Betrieb sein.
Bei dem zweiten Schritt schätzt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 unter Verwendung einer Gleichung (7) basierend auf der Wechselrichterleistung Pinv, die bei dem ersten Schritt geschätzt wird, und der Leistungsversorgungsspannung Vin, die durch den Spannungssensor 3 erfasst wird, einen Leistungsversorgungsstrom Iin, der ein elektrischer Strom, der von der Batterie 2 zu dem Wechselrichterabschnitt 20 fließt, ist. Iin = Pinv/Vin (7)
Bei dem gegenwärtigen Schritt kann der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 als ein Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil in Betrieb sein.
Bei dem dritten Schritt bestimmt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil 50 einen Zielleistungsversorgungsstrom Iin*, der ein Zielwert des Leistungsversorgungsstroms Iin ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 beispielsweise basierend auf einer Abbildung M, die in 4 gezeigt ist, den Zielleistungsversorgungsstrom Iin. Die Abbildung M zeigt eine Zuordnungsbeziehung zwischen der Leistungsversorgungsspannung Vin und dem Zielleistungsversorgungsstrom Iin*. Der Zielleistungsversorgungsstrom Iin* (A) erhöht sich mit einer Erhöhung der Leistungsversorgungsspannung Vin (V). Bei dem gegenwärtigen Schritt kann der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 als ein Zielleistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil in Betrieb sein.
Bei dem vierten Schritt bestimmt der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 basierend auf dem Leistungsversorgungsstrom Iin, der bei dem zweiten Schritt geschätzt wird, und dem Zielleistungsversorgungsstrom Iin*, der bei dem dritten Schritt bestimmt wird, die Grenzverstärkung Glimit. Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 bestimmt genauer gesagt durch Leiten eines Werts, der basierend auf der Grenzverstärkung Glimit(n – 1), die bei dem vorausgehenden vierten Schritt bestimmt wird, dem Leistungsversorgungsstrom Iin und dem Zielleistungsversorgungsstrom Iin* berechnet wird, durch ein Tiefpassfilter (LPF; LPF = low pass filter) die Grenzverstärkung Glimit, wie es durch eine Gleichung (8) ausgedrückt ist. Glimit(n) = LPF (Glimit(n – 1) × Iin*/Iin) (8)
Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 führt eine Überwachungsprozedur derart durch, dass die Grenzverstärkung Glimit(n) maximal 1 wird. Bei dem gegenwärtigen Schritt kann der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 als ein Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil in Betrieb sein.
Der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bestimmt auf die im Vorhergehenden beschriebene Weise die Grenzverstärkung Glimit. Wenn der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 die Grenzverstärkung Glimit bestimmt, sendet der Grenzverstärkungs-Bestimmungsabschnitt 50 die Grenzverstärkung Glimit zu dem Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts.
Der Berechnungsabschnitt 45 eines begrenzten Spannungsbefehlswerts berechnet unter Verwendung einer Gleichung (9) und einer Gleichung (10) basierend auf dem q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq*, dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* und der Grenzverstärkung Glimit den begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq** und den begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd** und sendet den begrenzten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq** und den begrenzten d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd** zu dem Zweiphasen-/Dreiphasen-Koordinatenwandlungsabschnitt 46. Vq** = Vq* (9) Vd** = Vd* × Glimit (10)
Auf diese Weise wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ohne eine Verarbeitung der begrenzte q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq** auf den q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* eingestellt, und der begrenzte d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* * wird auf einen Wert eingestellt, der durch Multiplizieren des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* mit der Grenzverstärkung Glimit berechnet wird. Der begrenzte Spannungsbefehlswert (der begrenzte d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd**) wird mit anderen Worten hinsichtlich lediglich der d-Achsen-Spannung berechnet. Lediglich die d-Achsen-Komponente in dem Leistungsversorgungsstrom Iin wird dementsprechend begrenzt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wenn die Grenzverstärkung Glimit zum Begrenzen des Leistungsversorgungsstroms Iin bestimmt wird, Werte, die von einem einzelnen Unterschied des Motors 10 und einer Umgebungstemperatur abhängen, wie zum Beispiel einer Drehmomentkonstante (Kt) und eines Motorwiderstands (R), nicht notwendig. Die Grenzverstärkung Glimit wird basierend auf den Erfassungswerten der Leistungsversorgungsspannung Vin und des Motorstroms Iu, Iv, Iw und den Werten, die durch den Steuerabschnitt 30 geschätzt oder berechnet werden, bestimmt. Die Grenzverstärkung Glimit wird dementsprechend durch den einzelnen Unterschied des Motors 10 und der Umgebungstemperatur nicht beeinflusst. Die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann daher das Antreiben des Motors 10 mit einer stabilen Begrenzung des Leistungsversorgungsstroms Iin auf eine zu dem ersten Ausführungsbeispiel ähnliche Art und Weise steuern.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel schätzt, wenn der Steuerabschnitt 30 als der Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil in Betrieb ist, der Steuerabschnitt 30 basierend auf dem berechneten q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq* und dem d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd* und den Motorströmen Iu, Iv, Iw, die jeweils durch die Stromsensoren 4, 5, 6 erfasst werden, (dem q-Achsen-Stromerfassungswert Iq und dem d-Achsen-Stromerfassungswert Id) die Wechselrichterleistung Pinv. Die vorhergehende Beschreibung ist eine exemplarische Weise zum Schätzen der Wechselrichterleistung Pinv.
Wenn zusätzlich der Steuerabschnitt 30 als der Zielleistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil in Betrieb ist, bestimmt der Steuerabschnitt 30 basierend auf der Abbildug M, die die Zuordnungsbeziehung zwischen der Leistungsversorgungsspannung Vin und dem Zielleistungsversorgungsstrom Iin angibt, den Zielleistungsversorgungsstrom Iin*. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erhöht sich der Zielleistungsversorgungsstrom Iin*(A) mit einer Erhöhung der Leistungsversorgungsspannung Vin(V). Der Leistungsversorgungsstrom Iin kann dementsprechend gemäß der Leistungsversorgungsspannung Vin begrenzt werden. Die Begrenzung des Leistungsversorgungsstroms Iin wird beispielsweise mit einer Erhöhung der Leistungsversorgungsspannung Vin erleichtert.
Wenn der Steuerabschnitt 30 als der Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil in Betrieb ist, stellt der Steuerabschnitt 30 die Grenzverstärkung Glimit auf einen Wert ein, der durch das Tiefpassfilter geleitet wird, das ein Filter ist, das ein vorbestimmtes Band eines Eingangssignals begrenzt. Der Steuerabschnitt 30 kann dementsprechend ein Schwingen beschränken, wenn der Leistungsversorgungsstrom Iin begrenzt wird.
Wenn zusätzlich der Steuerabschnitt 30 als der Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts in Betrieb ist, berechnet der Steuerabschnitt 30 hinsichtlich des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd* den begrenzen d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd**. Lediglich die d-Achsen-Komponente in dem Leistungsversorgungsstrom lin ist dementsprechend begrenzt. Da die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den d-Achsen-Strom begrenzt, der zu der Drehung des Motors 10 beiträgt, ist die Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine geeignet, wenn ein Drehmoment des Motors 10 wichtig ist.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Teile der Komponenten bei den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen können kombiniert sein, es sei denn, es gibt ein Hindernis. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise der Zielleistungsversorgungsstrom basierend auf einer Abbildung bestimmt werden, oder die begrenzte Verstärkung kann auf einen Wert, der durch ein Filter geleitet wird, eingestellt werden.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Zielleistungsversorgungsstrom basierend auf einer Berechnungsformel, die nicht auf die Abbildung begrenzt ist, bestimmt werden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der begrenzte Spannungsbefehlswert lediglich für den q-Achsen-Spannungsbefehlswert berechnet werden. In dem vorliegenden Fall ist lediglich die q-Achsen-Komponente in dem Leistungsversorgungsstrom begrenzt. Eine drehende elektrische Maschine gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist somit geeignet, wenn eine Drehung einer drehenden elektrischen Maschine wichtig ist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine drehende elektrische Maschine eine andere mehrphasige drehende elektrische Maschine als eine dreiphasige sein. Die Steuervorrichtungen einer drehenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Offenbarung können als Steuervorrichtungen von drehenden elektrischen Maschinen verwendet sein, die nicht auf die drehende elektrische Maschine bei der elektrischen Servolenkungsvorrichtung begrenzt sind.
Obwohl die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele beschrieben ist, versteht es sich von selbst, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und den Aufbau begrenzt ist. Die vorliegende Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2011-125134 A [0002, 0002, 0003]

Claims

Steuervorrichtung (1) einer drehenden elektrischen Maschine, die konfiguriert ist, um eine drehende elektrische Maschine (10), die durch eine elektrische Leistung von einer Leistungsquelle (2) angetrieben ist, zu steuern, mit: einem Wechselrichterabschnitt (20), der die elektrische Leistung von der Leistungsquelle wandelt und nach einer Wandlung die drehende elektrische Maschine mit der elektrischen Leistung versorgt; einem Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsteil (3), der eine Leistungsversorgungsspannung erfasst, die eine Spannung ist, die von der Leistungsquelle an den Wechselrichterabschnitt angelegt ist; einem Motorstrom-Erfassungsteil (4, 5, 6), der einen Motorstrom erfasst, der ein elektrischer Strom ist, der von dem Wechselrichterabschnitt zu der drehenden elektrischen Maschine fließt; einem Steuerabschnitt (30), der einen Betrieb des Wechselrichterabschnitts steuert, um ein Antreiben der drehenden elektrischen Maschine zu steuern, wobei der Steuerabschnitt einen Berechnungsteil (41, 42, 43, 44) eines Spannungsbefehlswerts, einen Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil (50), einen Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil (50), einen Zielleistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil (50), einen Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil (50), einen Berechnungsteil (45) eines begrenzten Spannungsbefehlswerts und einen Strombegrenzungsteil (46, 47) aufweist, wobei der Berechnungsteil eines Spannungsbefehlswerts basierend auf einem Strombefehlswert, der ein Befehlswert eines elektrischen Stroms ist, mit dem die drehende elektrische Maschine von dem Wechselrichterabschnitt zu versorgen ist, um die drehende elektrische Maschine anzutreiben, und dem Motorstrom, der durch den Motorstrom-Erfassungsteil erfasst wird, einen Spannungsbefehlswert, der ein Befehlswert einer Spannung ist, die von dem Wechselrichterabschnitt an die drehende elektrische Maschine anzulegen ist, um die drehende elektrische Maschine anzutreiben, berechnet, wobei der Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil basierend auf dem Motorstrom, der durch den Motorstrom-Erfassungsteil erfasst wird, eine Wechselrichterleistung, die die elektrische Leistung ist, mit der die drehende elektrische Maschine von dem Wechselrichterabschnitt versorgt wird, schätzt, wobei der Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil basierend auf der Wechselrichterleistung, die durch den Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil geschätzt wird, und der Leistungsversorgungsspannung, die durch den Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsteil erfasst wird, einen Leistungsversorgungsstrom, der ein elektrischer Strom ist, der von der Leistungsquelle zu dem Wechselrichterabschnitt fließt, schätzt, wobei der Zielleistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil einen Zielleistungsversorgungsstrom, der ein Zielwert des Leistungsversorgungsstroms ist, bestimmt, wobei der Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil basierend auf dem Leistungsversorgungsstrom, der durch den Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil geschätzt wird, und dem Zielleistungsversorgungsstrom, der durch den Zielleistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil bestimmt wird, eine Grenzverstärkung bestimmt, wobei der Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts basierend auf dem Spannungsbefehlswert, der durch den Berechnungsteil eines Spannungsbefehlswerts berechnet wird, und der Grenzverstärkung, die durch den Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil bestimmt wird, einen begrenzten Spannungsbefehlswert, der der Spannungsbefehlswert nach einer Begrenzung ist, berechnet, und wobei der Strombegrenzungsteil fähig ist, durch Ausgeben eines Befehlswerts, der dem begrenzten Spannungsbefehlswert, der durch den Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts berechnet wird, entspricht, den Leistungsversorgungsstrom zu dem Wechselrichterabschnitt zu begrenzen.
Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1, bei der die drehende elektrische Maschine eine Mehrzahl von Wicklungen, die einer Mehrzahl von Phasen entsprechen, aufweist, bei der der Wechselrichterabschnitt eine Mehrzahl von Schaltelementen, die den jeweiligen Phasen entsprechen, aufweist, bei der der Steuerabschnitt einen Tastungsbefehlswert-Berechnungsteil aufweist, der Tastungsbefehlswerte, die Tastverhältnissen während einer Ein-Periode der Schaltelemente der jeweiligen Phasen entsprechen, berechnet, und bei der der Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil basierend auf der Leistungsversorgungsspannung, die durch den Leistungsversorgungsspannungs-Erfassungsteil erfasst wird, den Tastungsbefehlswerten der jeweiligen Phasen, die durch den Tastungsbefehlswert-Berechnungsteil berechnet werden, und dem Motorstrom, der durch den Motorstrom-Erfassungsteil erfasst wird, die Wechselrichterleitung schätzt.
Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach Anspruch 1, bei der der Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil basierend auf dem Spannungsbefehlswert, der durch den Spannungsbefehlswert-Berechnungsteil berechnet wird, und dem Motorstrom, der durch den Motorstrom-Erfassungsteil erfasst wird, die Wechselrichterleistung schätzt.
Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1–3, bei. der der Zielleistungsversorgungsstrom-Bestimmungsteil basierend auf einer Abbildung, die eine Zuordnungsbeziehung zwischen der Leistungsversorgungsspannung und dem Zielleistungsversorgungsstrom angibt, den Zielleistungsversorgungsstrom bestimmt.
Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1–4, bei der der Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil einen Wert, der durch ein Filter, das ein vorbestimmtes Band eines Eingangssignals begrenzt, geleitet wird, als die Grenzverstärkung bestimmt.
Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1–5, bei der der Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts den begrenzten Spannungsbefehlswert hinsichtlich mindestens entweder eines q-Achsen-Spannungsbefehlswerts oder eines d-Achsen-Spannungsbefehlswerts in dem Spannungsbefehlswert berechnet.
Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1–6, bei der der Steuerabschnitt durch den Wechselrichterleistungs-Schätzungsteil, den Leistungsversorgungsstrom-Schätzungsteil, den Zielleistungsstrom-Bestimmungsteil, den Grenzverstärkungs-Bestimmungsteil, den Berechnungsteil eines begrenzten Spannungsbefehlswerts und den Strombegrenzungsteil Verfahren mit einer vorbestimmten Periode wiederholt.
Elektrische Servolenkungsvorrichtung mit: der Steuervorrichtung einer drehenden elektrischen Maschine nach einem der Ansprüche 1–7; und der drehenden elektrischen Maschine, die ein Unterstützungsdrehmoment zum Unterstützen eines Lenkbetriebs durch einen Fahrer erzeugt.