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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektromotorsteuervorrichtung, die einen Elektromotor steuert, der einen Anker oder sowohl einen Anker als auch ein Feld aufweist.
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2. Beschreibung verwandten Stands der Technik
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Dokument
US 2010/0 001 672 A1 offenbart einen Fahrzeuggeneratormotor aufweisend einen Generatormotor, welcher mit einem Verbrennungsmotor und mehreren Sätzen von drei-Phasenwicklungen verbunden ist.
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Dokument
JP 2013-017263 A offenbart eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Motor, die in der Lage ist, instabile Rotation eines Rotors zu verhindern.
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Dokument
US 2007/0 120 520 A1 offenbart eine Motorsteuervorrichtung mit einer Doppelwicklungsstruktur aufweisend einen ersten Satz von drei-Phasenwicklungen und einen zweiten Satz von drei-Phasenwicklungen, welche an einen Stator gewickelt sind.
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Allgemein weist ein Wechselstromelektromotor einen Anker auf, der in vielen Fällen aus mehreren Wicklungen gebildet ist, und diese Konfiguration gestattet oft der Rotation selbst, sich in dem Fall einer offenen Phase aufgrund eines Ausfalls in einem Teil der Wicklungen fortzusetzen. Diese Konfiguration weist jedoch ein Problem auf, dass unerwünschte Effekte, wie etwa, dass ein gewünschtes Drehmoment nicht ermittelt werden kann und ein Drehmomentbrummen vergrößert wird, häufig auftreten.
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Damit die Steuerung des Elektromotors im Falle eines Ausfalls in einem Teil des Elektromotors fortgesetzt werden kann, wird eine beispielsweise in der
JP 2009-268 332 A beschriebene Motorsteuervorrichtung aus einer Dreiphasen-Wechselrichterschaltung
10, einer Neutralspannungs-Detektionsschaltung
15 und einem Mikrocomputer
17 gebildet. Die Neutralspannungs-Detektionsspannung
15 wird aus einer Schaltung gebildet, die eine Neutralspannung an einem Dreiphasen-Wechselstrommotor M1 detektiert. Nachdem eine Phase von allen Phasen unfähig wird, einen Strom zu führen, bestimmt der Mikrocomputer
17 eine Varianz eines Ausfallzustands auf Basis der Ausgangsspannung der Neutralspannungs-Detektionsschaltung
15 und, wenn der Ausfallzustand variiert, steuert die Dreiphasen-Wechselrichterschaltung
10 unter einem Steuerzustand entsprechend dem vielfältigen Ausfallzustand. Entsprechend, selbst wenn eine Phase aus allen Phasen unfähig wird, einen Strom zu führen und danach der Ausfallzustand variiert, wird es möglich, die Steuerung entsprechend dem Ausfallzustand, der variiert ist, durchzuführen.
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Die in
JP 2009-268 332 A beschriebene Motorsteuervorrichtung führt eine Steuerung entsprechend dem Ausfallzustand durch. Jedoch wird keine Steuerung derart, dass einem Ausfall zuvorgekommen wird, durchgeführt. Spezifischer führt diese Motorsteuervorrichtung keine Steuervorrichtung unter Berücksichtigung von Temperaturen von Wärmeerzeugung durch, die Hauptfaktoren eines Ausfalls in einem Elektromotor und einer Elektromotorsteuervorrichtung sind, und weist daher das Problem auf, dass ein Ausfall möglicher Weise aufgrund eines Temperaturanstiegs oder eines Anstiegs bei der Wärmeerzeugung während der Steuerung des Elektromotors auftreten kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung ist gemacht worden, um die oben diskutierten Probleme zu lösen und hat als Aufgabe, eine Elektromotorsteuervorrichtung bereitzustellen, die zum Fortsetzen der Durchführung der Steuerung in der Lage ist, während einem Ausfall in einem Elektromotor oder der Elektromotorsteuervorrichtung zuvorgekommen wird.
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Das Problem der Erfindung wird gelöst durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Eine Elektromotorsteuervorrichtung gemäß einem Beispiel ist eine Elektromotorsteuervorrichtung, die einen Elektromotor steuert, der einen Anker oder sowohl einen Anker als auch ein Feld aufweist, beinhaltend: Energetisierungselemente, die entsprechend einer Ankerwicklung und einer Feldwicklung des Elektromotors vorgesehen sind; einen Energetisierungsteil, der die Ankerwicklung und die Feldwicklung gemäß einem dem Energetisierungselementen gegebenen Energetisierungssignal energetisiert; und einen Energetisierungssignal-Erzeugungsteil, der das Energetisierungssignal erzeugt, das an dem Energetisierungsteil auszugeben ist. Die Elektromotorsteuervorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Energetisierungssignal auf der Basis zumindest einer Zustandsgröße aus Zustandsgrößen des Ankers, des Felds und der Energetisierungselemente erzeugt und ausgegeben wird.
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Gemäß der Elektromotorsteuervorrichtung der Erfindung wird es durch Auswählen einer Ankerwicklung und einer Feldwicklung, die gemäß der Temperatur oder dem Wärmewert zu energetisieren ist, möglich, einen Ausfall vorwegzunehmen, der auftritt, wenn die Temperatur oder der Wärmewert einen gestatteten Wert übersteigt, während einem Betrieb selbst des Elektromotors gestattet wird, sich fortzusetzen.
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Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung bei Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlicher.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Ansicht, welche schematisch eine Konfiguration einer Elektromotorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform und eines gesteuerten Elektromotors zeigt; und
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2 ist eine Ansicht, welche schematisch eine Konfiguration eines Energetisierungssignal-Erzeugungsteils in der Elektromotorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Nachfolgend wird eine Elektromotorsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Ansicht, welche schematisch eine Konfiguration einer Elektromotorsteuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform und einen gesteuerten Steuermotor zeigt. 2 ist eine Ansicht, welche schematisch eine Konfiguration eines Energetisierungssignal-Erzeugungsteils in der Elektromotorsteuervorrichtung zeigt.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein durch eine Elektromotorsteuervorrichtung 1 gesteuerter Elektromotor 2 ein Wickel-Feld-Sechsphasenelektromotor und weist einen Anker (Stator) 21 und ein Feld (Rotor) 22 auf. Ein Sechsphasenelektromotor beinhaltet verschiedene Typen und der hier verwendete weist zwei Sätze von deltaverbundenen Dreiphasenankerwicklungen und zwei Phasen von Feldwicklungen auf. Die Elektromotorsteuervorrichtung 1 wird durch einen Drehmoment-Befehlserzeugungsteil 11, der einen Drehmomentbefehl τc, das auf Basis der Drehzahl R erzeugt wird, und ein Ausgabedrehmoment des Elektromotor 2 spezifiziert, ausgibt, einen Minimum-Energetisierungspunkt-Anzahlerzeugungsteil 12, der eine Minimalanzahl von Energetisierungspunkten Nmin erzeugt, welche die Minimalanzahl von Punkten N angibt, die in den Wicklungen des Ankers 21 und des Felds 22 des Elektromotor 2 zu energetisieren sind, auf Basis der Drehzahl R und des Drehmomentbefehls τc, einen Energetisierungssignal-Ereugungsteil 13, der ein Energetisierungssignal S auf Basis der Zustandsgröße M, der Minimalanzahl von Energetisierungspunkten Nmin, dem Drehmomentbefehl τc, einem Gleichstromspannungswert Vdc, einem Stromwert I und einer Rotorposition θ erzeugt, und einen Energetisierungsteil 14, der die Ankerwicklungen des Ankers 21 und die Feldwicklungen des Felds 22 des Elektromotor 2 gemäß dem Energetisierungssignal S energetisiert, gebildet. Hierin ist der Energetisierungsteil 14 ein spannungsversorgter PWM-Wechselrichter mit so vielen Energetisierungselementen wie die entsprechenden Wicklungen des Ankers 21 und des Felds 22.
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Ein Betrieb des Minimum-Energetisierungspunkt-Anzahlerzeugungsteil 12 wird nunmehr im Detail beschrieben. Der Minimum-Energetisierungspunkt-Anzahlerzeugungsteil 12 erzeugt die Minimalanzahl von Energetisierungspunkten Nmin auf Basis der Drehzahl R und des Drehmomentsbefehls τc. In der Elektromotorsteuervorrichtung 1 dieser Ausführungsform werden in den Ankerwicklungen des Ankers 21 und den Feldwicklungen des Felds 22 des Elektromotor 2 zu energetisierende Punkte durch den Energetisierungssignal-Ereugungsteil 13 ausgewählt. Allgemein wird mit kleiner werdender Anzahl von Energetisierungspunkten N ein Drehmoment τ, das ausgegeben werden kann, reduziert und wird ein Drehmomentbrummen erhöht. Rauschen wird erhöht oder gesenkt abhängig von der Größenordnung des Drehmoments τ und eines Grads des Drehmomentbrummens. Daher, wenn die Eneretisierungspunkte ausgewählt werden, ist es notwendig, vorab die minimale Anzahl von Energetisierungspunkten zu bestimmen, die erforderlich ist, um einen gewünschten Betriebszustand zu erreichen.
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Die minimale Anzahl von Energetisierungspunkten, Nmin, kann basierend auf der Drehzahl R und dem Drehmomentbefehl τc durch Berechnung oder unter Verwendung einer Tabelle erzeugt werden. Hierin wird eine Tabelle, aus der die Ausgabe der minimalen Anzahl von Energetisierungspunkten, Nmin, vorab unter Verwendung der Drehzahl R, dem Drehmoment DC und dem Gleichstromspannungswert Vdc als Argumente erzeugt. Der Grund, warum Bezug genommen wird auf den Gleichstromspannungswert Vdc, ist wie folgt. Diese Ausführungsform verwendet nämlich einen spannungsgeführten PWM-Wechselrichter als den Energetisierungsteil 14. Daher ist von der maximalen Ausgabe des Energetisierungsteil 14 ein Teil der Ankerwicklungen des Ankers 21 1/√2 Mal der Gleichstromspannungswert Vdc als Fundamentaleffektivwert an einer Spule in der Delta-Konfigurationsverbindung angelegten Spannung und ist ein Verhältnis der Feldwicklungen des Felds 22 gleich dem Gleichstromspannungswert Vdc im Hinblick auf eine mittlere Spannung. Daher wird es durch Bezugnahme auf den Gleichstromspannungswert Vdc möglich, die minimale Anzahl von Energetisierungspunkten Nmin auch unter Berücksichtigung der maximalen Abgabe des Energetisierungsteils 14 zu erzeugen.
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In diesem Fall wird es durch Vorabeinstellen eines Drehmomentbrummgestattungswerts und eines Rauschgestattungswerts für jede Drehzahl R und jeden Drehmomentbefehl τc möglich, die minimale Anzahl von Energetisierungspunkten Nmin unter Berücksichtigung nicht nur des Drehmomentsbefehls τc, sondern auch des Drehmomentbrummens und von Rauschen zu erzeugen. Spezifischer werden das Drehmomentbrummen und Geräusche vorab durch Ändern der Drehzahl R des Drehmomentbefehls τc und der Anzahl von Energetisierungspunkten N gemessen und wird die Minimalanzahl von Energetisierungspunkten Nmin auf Basis des Messergebnisses eingestellt. Alternativ kann in einem Fall, bei dem die Elektromotorsteuervorrichtung 1 einen Teil aufweist, der direkt das Drehmoment τ unter Verwendung eines Sensors detektiert, oder einen Teil, der das Drehmoment τ aus einem Strom und einer Elektromotorkonstante abschätzt, aufweist, das Drehmoment τ anstelle des Drehmomentsbefehls τc verwendet werden.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Ankerwicklungen des Ankers 21 zwei Sätze von deltaverbundenen Dreiphasenwicklungen und ein Auswahlmuster der Ankerwicklungen des Ankers 21, der zu energetisieren ist, wird vorab so eingestellt, dass entweder ein oder zwei Sätze von deltaverbundenen Dreiphasenwicklungen ausgewählt werden oder beide der zwei Sätze von deltaverbundenen Dreiphasenwicklungen ausgewählt werden. Daher nimmt die Minimalanzahl von Energetisierungspunkten Nmin für die Ankerwicklungen des Ankers 21 irgendeinen von Werten 0, 3 und 6 an. Auch nimmt, weil das Feld 22 zwei Sätze von Feldwicklungen aufweist, die Minimalanzahl von Energetisierungspunkten Nmin einen von Werten 0, 1 und 2 an. Die Minimalanzahl von Energetisierungspunkten Nmin nimmt beispielsweise einen Wert von 0 an, wenn der Drehmomentbefehl τc 0 angibt.
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Eine Konfiguration des Energetisierungssignal-Erzeugungsteil 13 wird nunmehr unter Bezugnahme auf 2 geschrieben. Wie in 2 gezeigt, wird der Energetisierungssignal-Erzeugungsteil 13 aus einem Energetisierungspunkt-Auswahlteil 131, der ein Energetisierungspunkt-Auswahlsignal Ns ausgibt, das auf Basis der Zustandsgröße M und der Minimalanzahl von Energetisierungspunkten Nmin erzeugt wird, einem Strombefehlserzeugungsteil 132, der einen Strombefehl Ic erzeugt, der einen durch die Ankerwicklungen des Ankers 21 zu fließenden Strom spezifiziert und die Feldwicklungen des Felds 22 auf Basis der Gleichstromspannungswerts Vdc, des Energetisierungspunkt-Auswahlsignals Ns und des Drehmomentbefehls τc spezifiziert, einem Spannungsbefehlserzeugungsteil 133, der einen Spannungsbefehl Vc aus dem Strombefehl Ic und dem Stromwert I ausgibt, und einem PWM-Signalerzeugungsteil 134, der ein PWM-Signal (Energetisierungssignal), das durch Erzeugen eines Lastbefehls durch Teilen des Spannungsbefehls Vc durch die Gleichstromspannung Vdc und Vergleichen des Lastbefehls mit einem Träger (Dreieckwelle) erzeugt wird, ausgibt, gebildet. Vom Spannungsbefehl Vc ist ein Teil der Ankerwicklungen des Ankers 21 ein Wechselstromspannungsbefehl. Bezüglich des Wechselstromspannungsbefehls wird ein Spannungsbefehl auf der dq-Achse (d-Achsenspannungsbefehl und q-Achsenspannungsbefehl) zuerst aus dem Strombefehlswert Ic auf der dq-Achse (d-Achsenstrombefehl und q-Achsenstrombefehl) und dem Stromwert I auf der dq-Achse (d-Achsenstrom und q-Achsenstrom) erzeugt und dann wird der Wechselstromspannungsbefehl auf Basis des Spannungsbefehls auf der dq-Achse und der Rotorposition θ erzeugt und ausgegeben.
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Auch wird vom Strombefehl Ic ein Verhältnis der Ankerwicklungen des Ankers 21 als ein Wert auf der dq-Achse in einem Fall gegeben, bei dem eine Richtung der Magnetpolposition des Felds 22 als die d-Achse und eine Richtung orthogonal zur zuerst erwähnten Richtung als die q-Achse definiert ist. Um den Stromwert I auf der dq-Achse aus einem Wechselstrom zu ermitteln, wird typischer Weise eine Dreiphasen zu dq-Transformation verwendet. Der Spannungsbefehl auf der dq-Achse und der an die Feldwicklungen des Felds 22 gegebene Spannungsbefehl kann beispielsweise durch eine PI-Steuerung erzeugt werden, basierend auf einer Abweichung zwischen dem Strombefehl Ic und dem Stromwert I. Nachfolgend wird ein Wechselstromspannungsbefehl aus der Feldposition (Rotationsposition des Felds 22) und dem dq-Spannungsbefehl erzeugt und ausgegeben. Um einen Wechselstromspannungsbefehl Vc zu erzeugen, der den Ankerwicklungen des Ankers 21 erteilt wird, aus der Feldposition θ und dem Spannungsbefehl auf der dq-Achse, wird eine typische dq zu Dreiphasentransformation verwendet. Bei dieser Ausführungsform hat der Elektromotor 2 den Anker 21 von zwei Sätzen von deltaverbundenen Dreiphasenwicklungen und es gibt sechs Phasen. Jedoch kann das im Falle von dreiphasenunterliegende Prinzip auf einen Fall von sechs Phasen angewendet werden.
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Zusätzlich ist die Größe einer Spannung, die ausgegeben werden kann, durch den Gleichstromspannungswert Vdc begrenzt. Für die Ankerwicklungen des Ankers 21 unterscheidet sich die Obergrenze der Größe einer Spannung, die ausgegeben werden kann, zwischen sinusförmiger PWM, rechtwinkliger PWM und Übermodulations-PWM unterschiedlich. Hier wird sinusförmige PWM durchgeführt. Im Falle von sinusförmiger PWM beträgt der maximale Fundamentaleffektivwert einer an einer Spule in der Deltakonfigurationsverbindung angelegten Spannung 1/√2 Mal den Gleichstromspannungwert Vdc. Daher, weil es notwendig ist, den dq-Spannungsbefehl innerhalb dieser Grenze zu geben, wird der dq-Spannungsbefehl unter Bezugnahme auf den Gleichstromspannungswert Vdc festgelegt. Spezifischer wird der dq-Spannungsbefehl so festgelegt, dass eine Quadratwurzel von Summen von Quadraten des d-Achsenspannungsbefehls und des q-Achsenspannungsbefehls gleich oder kleiner als 1/√2 Mal der Gleichstromspannungswert Vdc wird. Für die Feldwicklungen des Felds 22 ist der Maximalwert einer an einer Spule angelegten Spannung der Gleichstromspannungswert Vdc. Daher wird der den Feldwicklungen des Felds 22 gegebene Spannungsbefehl als gleich oder kleiner als der Gleichstromspannungswert Vdc bestimmt.
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Ein Betrieb des Energetisierungspunkt-Auswahlmittels 131 wird nunmehr im Detail beschrieben. Zuerst wird eine Beschreibung eines Falles gegeben, bei dem Temperaturen oder Wärmewerte des Ankers 21 und des Felds 22 des Elektromotor 2 und der Energetisierungselemente des Energetisierungsteil 14 entsprechend den jeweiligen Wicklungen des Ankers 21 und des Felds 22 als die Zustandsgröße M eingesetzt werden, die im Energetisierungspunkt-Auswahlteil 131 verwendet wird.
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Temperaturen können durch direktes Messen der Temperatur unter Verwendung beispielsweise eines Thermistors gefunden werden. Auch können Wärmewerte durch Schätzung beispielsweise aus Widerstandswerten und Strommengen gefunden werden. Für jeden von dem Anker 21, dem Feld 22 und den jeweiligen Energetisierungselementen kann die Temperatur des Wärmewerts in einem gegebenen Teil gefunden werden. Beispielsweise kann ein gegebener Teil ein Wicklungsteil oder ein Kernteil für den Anker 21 und das Feld 22 sein und kann ein Verbindungsteil oder ein Polymerteil auf der Komponentenoberfläche für die entsprechenden Energetisierungselemente sein. Beispielsweise kann er auf solche Weise konfiguriert sein, dass Temperaturen der Ankerwicklungen des Ankers 21 und der Feldwicklungen des Felds 22 durch einen Thermistor gemessen werden und Verbindungstemperaturen der entsprechenden Energetisierungselemente durch eine Temperaturmessdiode gemessen werden.
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Nunmehr wird eine Beschreibung eines Falls gegeben, bei dem eine zu energetisierende Ankerwicklung aus mehreren Ankerwicklungen des Ankers 21 ausgewählt wird. Wie beschrieben worden ist, werden die Ankerwicklungen des Ankers 21 Satz für Satz aus den zwei Sätzen von deltaverbundenen Dreiphasenwicklungen ausgewählt. In einem Fall, bei dem beide der zwei Sätze von deltaverbunden Dreiphasenwicklungen ausgewählt werden, ist der Betrieb normal und hier wird eine Beschreibung weggelassen.
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Ein Satz von deltaverbundenen Dreiphasenwicklungen wird beispielsweise durch Auffinden eines Durchschnitts von Temperaturen oder Wärmewerten des Ankers 21 oder der Energetisierungselemente entsprechend den Ankerwicklungen des Ankers 21 für jeden Satz von deltaverbundenen Dreiphasenwicklungen ausgewählt, um die Durchschnitte der zwei Sätze zu vergleichen, und Auswählen, welcher immer auch den kleineren Durchschnitt aufweist.
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Ein oberer Grenzwert wird vorläufig für die Temperaturen oder die Wärmewerte des Ankers 21 oder die Energetisierungselemente entsprechend den jeweiligen Ankerwicklungen des Ankers 21 eingestellt und die Ankerwicklung des Ankers 21 mit einem Wert gleich oder kleiner als dem oberen Grenzwert wird ausgewählt. Unter Berücksichtigung von gestatteten Temperaturen in den jeweiligen Teilen wird der obere Grenzwert beispielsweise auf 100°C eingestellt.
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Nunmehr wird eine Beschreibung eines Falls gegeben, bei dem eine zu energetisierende Feldwicklung aus mehreren Feldwicklungen des Felds 22 ausgewählt wird. Die Feldwicklung des Felds 22 kann beispielsweise durch Vergleichen von Temperaturen oder Wärmewerten des Felds 22 oder der Energetisierungselemente entsprechend den Feldwicklungen des Felds 22 oder Differenzen der Temperaturen oder der Wärmewerte gegenüber dem gestatteten Wert zwischen den zwei Sätzen ausgewählt werden, und welche immer die niedrigere Temperatur oder den kleineren Wärmewert oder die größere Marge für den gestatteten Wert aufweist, wird ausgewählt.
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Ein oberer Grenzwert wird vorab für die Temperatur und Wärmewerte des Felds 22 oder der Energetisierungselemente entsprechend den entsprechenden Feldwicklungen des Felds 22 eingestellt und es wird die Feldwicklung des Felds 22 mit einem Wert gleich oder kleiner dem oberen Grenzwert ausgewählt.
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Es wird nunmehr eine Beschreibung eines Falls gegeben, bei dem Widerstandswerte, Induktionswerte, Reaktanzwerte und Impedanzwerte der Ankerwicklungen des Ankers 21 und der Feldwicklung des Felds 22 des Elektromotor 2 und die Energetisierungselemente des Energetisierungsteils 14 entsprechend den jeweiligen Wicklungen als die Zustandsgröße M verwendet werden.
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Es ist ideal, dass die Widerstandswerte, die Induktanzwerte, die Reaktanzwerte und die Impedanzwerte zwischen den jeweiligen Wicklungen und jeweiligen Energetisierungselementen gleich sind. Tatsächlich jedoch weisen diese Werte in vielen Fällen Varianzen auf. In einem Fall, bei dem der Elektromotor 2 durch Einstellen eines Stromes, der durch die entsprechenden Wicklungen gemäß dem Strombefehl Ic fließt, wie in dieser Ausführungsform gesteuert wird, wird ein Kupferverlust erhöht und wird der Wärmewert erhöht, wenn der Widerstandswert größer wird. Daher ist es in einem Fall, bei dem eine Bestimmung dembezüglich getroffen wird, welche der Wicklungen auszuwählen ist, wünschenswert, auszuwählen, welche immer den kleineren Widerstandswert aufweist.
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In einem Fall, bei dem eine an die Wicklungen angelegte Spannung konstant ist, wird eine Strommenge erhöht, wenn der Widerstandswert, der Induktanzwert, der Reaktanzwert und der Impendanzwert kleiner sind. Daher wird auch der Wärmewert erhöht. Entsprechend wird in einem solchen Fall die Wicklung mit dem größeren Widerstandswert, dem größeren Induktanzwert, dem größeren Reaktanzwert und dem größeren Impedanzwert ausgewählt.
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Diese Ausführungsform ist konfiguriert, einen Strom zu steuern. Daher, selbst wenn der Widerstandswert, der Induktanzwert, der Reaktanzwert und der Impedanzwert variieren, wird eine anzulegende Spannung so eingestellt, dass ein Strom gemäß dem Strombefehl fließt. Daher bleibt in einem Fall, bei dem der Widerstandswert, der Induktanzwert, der Reaktanzwert und der Impedanzwert variieren, die Spannung im Allgemeinen nicht konstant. Jedoch in einem Fall, bei dem der Elektromotor 2 in einem hohen Drehzustand ist und die Feldwicklungen des Felds 22 des Elektromotors 2 energetisiert werden, wird eine zum Fließenlassen eines Stroms durch die Ankerwicklungen des Ankers 21 notwendige Spannung durch eine Induktivspannung erhöht, die am Anker 21 erzeugt wird, und erreicht in einigen Fällen die maximale Abgabe des Energetisierungsteil 14. In einem solchen Fall verbleibt die an die Ankerwicklungen des Ankers 21 anzulegende Spannung konstant und es wird notwendig, die Erwägungen wie oben zu berücksichtigen.
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Bereiche des Widerstandswerts, des Induktanzwerts, des Reaktanzwerts und des Impedanzwerts sind zu einem gewissen Ausmaß auf normale Wicklungen und Energetisierungselemente beschränkt und jene, die vom Bereich abweichen, weisen sehr wahrscheinlich Ausfall auf oder sind verschlissen. Daher werden richtige Werte Bereiche für die oben spezifizierten Werte eingestellt und wird die Wicklung mit einem Wert innerhalb des richtigen Wertbereichs ausgewählt. Der richtige Wertbereich kann unter Berücksichtigung von Temperaturabhängigkeit eingestellt werden, weil die entsprechenden Werte der jeweiligen Teile möglicher Weise in einem gewissen Grade mit einer Temperaturänderung fluktuieren. Beispielsweise kann ein Bereich innerhalb eines nominalen Wertes ±40% als der richtige Wertebereich eingestellt werden. Wenn die Temperatur simultan mit dem Widerstandswert, dem Induktanzwert, dem Reaktanzwert und dem Impedanzwert in einem Zustand gemessen wird, bei dem ein Nominalwert bei jeder Temperatur vorab gefunden wird, können Einflüsse der Temperaturabhängigkeit auf die entsprechenden Werte reduziert werden und daher kann der richtige Wertebereich eingeengt werden. Beispielsweise kann ein Bereich innerhalb eines Nominalwerts ±10% als der richtige Wertebereich eingestellt werden.
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Der Widerstandswert, der Induktanzwert, der Reaktanzwert und der Impedanzwert können beispielsweise durch Messen jedes Wertes gefunden werden, bevor der Elektromotor 2 betrieben wird, oder können aus den Größen oder einer Phasenbeziehung einer Spannung und eines Stroms während des Betriebs abgeschätzt werden.
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Nunmehr wird eine Beschreibung eines Falls gegeben, bei dem eine Evaluierungsfunktion unter Verwendung von mehr als einem Wert von Temperatur, Wärmewert, Widerstandswert, Induktanzwert, Reaktanzwert und Impedanzwert erzeugt wird, und das Energetisierungspunkt-Ausfallsignal anhand der Evaluierungsfunktion erzeugt wird. Die Beziehung zwischen den jeweiligen Werten und der Energetisierungspunkt-Auswahl ist, wie es oben beschrieben worden ist. In einigen Fällen jedoch ist es wünschenswert, den Energetisierungspunkt gemäß mehr als einem Wert auszuwählen, beispielsweise einer Kombination der Temperatur und des Wärmewerts.
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Beispielsweise kann in einem Fall, bei dem es eine Varianz bei der Temperatur zwischen den Ankerwicklungen des Ankers 21 und den Feldwicklungen des Felds 22 des Elektromotor 2 und Energetisierungselementen des Energetisierungsteils 14 entsprechend den jeweiligen Wicklungen gibt, die Temperatur übermäßig angehoben werden, wenn die Wärmewerte alleine verglichen werden, und kann der Wärmewert übermäßig erhöht werden, wenn nur die Temperaturen verglichen werden. Um diese Unbequemlichkeit zu eliminieren, wird das Energetisierungspunkt-Auswahlsignal unter Berücksichtigung von mehr als einem Wert erzeugt, wie etwa einer Kombination der Temperatur und des Wärmewerts.
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Eine die Temperatur und den Wärmewert verwendende Evaluierungsfunktion kann durch Auffinden einer Summe der Temperatur und des Wärmewerts oder einer Summe der Temperatur und des Wärmewerts, die jeweils durch Koeffizienten multipliziert sind, und Verwenden der so aufgefundenen Summe als einem Wert der Evaluierungsfunktion erzeugt werden. Die jeweiligen Koeffizienten können beispielsweise unter Berücksichtigung von Bereichen der Temperatur und des Wärmewertes oder unter Berücksichtigung, welcher von Temperatur und Wärmewert wichtiger ist, bestimmt werden.
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Eine Kombination ist nicht auf die Kombination der Temperatur und des Wärmewerts beschränkt. Die Evaluierungsfunktion kann gemäß der Idee wie oben durch jegliche Kombination von Werten von Temperaturwärmewert, Widerstandswert, Induktanzwert, Reaktanzwert und Impedanzwert und durch Ändern der Anzahl von zu kombinierenden Werten bestimmt werden. Alternativ kann eine Summe von Differenzen zwischen den entsprechenden Werten und korrespondierenden gestatteten Werten oder einer Summe von Differenzen, die jeweils mit Koeffizienten multipliziert sind, als ein Wert der Evaluierungsfunktion verwendet werden.
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Wie oben beschrieben worden ist, kann die Elektromotorsteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform einen Ausfall vorwegnehmen, der auftritt, wenn die Temperatur oder der Wärmewert den gestatteten Wert übersteigt, während dem Betrieb selbst des Elektromotors gestattet wird, sich fortzusetzen, indem eine Ankerwicklung des Ankers und eine Feldwicklung des Felds, die zu energetisieren sind, ausgewählt wird, anhand der Temperatur oder des Wärmewerts.
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Die Ausführungsform oben hat einen Fall beschrieben, bei dem der Energetisierungssignal-Erzeugungsteil 13 den Energetisierungspunkt-Auwahlteil 131 enthält. Jedoch kann er anstelle des Auswählen des Energetisierungspunkts, in solcher Weise konfiguriert sein, dass durch die zwei Sätze von Ankerwicklungen des Ankers 21 und die zwei Sätze von Feldwicklungen des Felds 22 fließenden Strömen eine Differenz anhand eines Vergleichsergebnisses der Temperatur, des Wärmewertes, des Widerstandswertes, des Induktanzwertes, des Reaktanzwertes und des Impedanzwertes oder eines diese Werte verwendenden Evaluierungsergebnisses gegeben wird. Beispielsweise kann ein Verhältnis der Strombefehle anhand eines Verhältnisses von Temperaturen der zwei Sätze von Wicklungen geändert werden (der Strombefehl wird gesenkt, wenn die Temperatur höher wird).
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Auch hat die Ausführungsform oben beschrieben, dass der Energetisierungspunkt gemäß der Zustandsgröße M ausgewählt wird, und dass eine Differenz den durch die zwei Sätze von Ankerwicklungen des Ankers 21 und die zwei Sätze von Feldwicklungen des Felds 22, die zu energetisieren sind, fließenden Strömen gegeben wird. Diese Verarbeitung kann nur unter einer gewissen Bedingung durchgeführt werden.
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Beispielsweise in einem Fall, bei dem die Temperatur nicht so hoch ist, können alle der zwei Sätze von Ankerwicklungen des Ankers 21 und der zwei Sätze von Feldwicklungen des Felds 22 energetisiert werden. Entsprechend kann in einem Fall, bei dem die Temperatur nicht so hoch ist, das ursprüngliche Leitungsmuster durchgeführt werden. Daher kann dort ein Vorteil erzielt werden, dass der Elektromotor 2 die ursprüngliche Leistung ausüben kann, beispielsweise kann das Drehmomentbrummen durch Energetisierungen der Wicklungen aller sechs Phasen reduziert werden.
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Die Ausführungsform oben hat einen Fall beschrieben, bei dem der Elektromotor 2 als ein durch die Elektromotorsteuervorrichtung 1 zu steuerndes Objekt ein Wicklungsfeld-6-Phasen-Elektromotor ist, der den Anker von zwei Sätzen von deltaverbundenen Dreiphasenwicklungen aufweist. Es sollte jedoch erkannt werden, dass die Erfindung nicht auf diesem Fall beschränkt ist. Die Erfindung ist auch beispielsweise auf einen y-verbundenen Elektromotor oder einen Elektromotor mit unabhängigen Ankerwicklungen, wie etwa einem durch einen geschalteten Reluktanzmotor repräsentierten Elektromotor anwendbar. Die Anzahl von Phasen ist auch nicht beschränkt und die Erfindung ist einsetzbar, solang zwei oder mehr Energetisierungspfade sichergestellt sind.
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Die Ausführungsform oben hat einen Fall beschrieben, bei dem der Energetisierungspunkt in den Ankerwicklungen des Ankers 21 des Elektromotor 2 Satz für Satz aus den Sätzen von Deltakonfigurationsverbindungen ausgewählt wird. Es sollte jedoch gesehen werden, dass das Auswahlmuster nicht auf diesen Fall beschränkt ist und Auswahl in Einheiten von zwei Sätzen von Deltakonfigurationsverbindungen durchgeführt werden kann.
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Die Ausführungsform oben hat einen Fall beschrieben, bei dem der Energetisierungspunkt in den Ankerwicklungen des Ankers 32 des Elektromotors 2 Satz für Satz aus den Sätzen von Deltakonfigurationsverbindungen ausgewählt wird. Es sollte jedoch erkannt werden, dass das Auswahlmuster nicht auf diesen Fall beschränkt ist und eine Auswahl in Einheiten von zwei Sätzen von Deltakonfigurationsverbindungen vorgenommen werden kann.
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Die Ausführungsform oben hat beschrieben, dass Bezug genommen wird auf eine Feldposition θ des Elektromotors 2. Jedoch kann sie in solcher Weise konfiguriert sein, dass ein Strom durch Erzeugen einer Wechselstromphase intern ohne Bezugnahme auf die Feldposition θ passiert.
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Die Ausführungsform oben hat beschrieben, dass der Strombefehl Ic durch den Strombefehlserzeugungsteil 132 erzeugt wird. Jedoch kann sie auf solche Weise konfiguriert werden, dass beispielsweise der Spannungsbefehl Vc aus dem Drehmomentbefehl τc erzeugt wird und das Energetisierungssignal S aus dem Drehmomentbefehl τc ohne Erzeugen des Strombefehls Ic erzeugt wird.
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Die Ausführungsform oben hat beschrieben, dass der Spannungsbefehl Vc durch die PI-Steuerung erzeugt wird. Es sollte jedoch erkannt werden, dass das Erzeugungsverfahren des Spannungsbefehls Vc nicht auf das oben beschriebene Verfahren beschränkt ist. Der Spannungsbefehl Vc kann durch P-Steuerung oder I-Steuerung erzeugt werden. Auch kann der Spannungsbefehl Vc aus dem Strombefehl Ic unter Verwendung einer Nachschlagtabelle oder dergleichen ohne Rückkoppelung des Stromwerts I erzeugt werden.
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Die Ausführungsform oben hat einen Fall beschrieben, bei dem Steuerung unter Verwendung von Dreiphasen-zu-dq-Transformation und dq-zu-Dreiphasentransformation durchgeführt wird. Jedoch kann ein Wechselstrom direkt gesteuert werden.
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Die Ausführungsform oben hat beschrieben, dass der Energetisierungsteil 14 ein spannungsgeführter PWM-Wechselrichter ist. Es sollte jedoch erkannt werden, dass ein PAM-Wechselrichter oder ein stromgeführter Wechselrichter ebenfalls als der Energetisierungsteil 14 verwendet werden können und das Energetierungssignal geändert werden kann, um zu Energetisierungsteil 14 zu passen.
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Dieselben Bezugszeichen bezeichnen in den jeweiligen Zeichnungen dieselben oder äquivalenten Teile.
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Während die vorliegend bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, versteht es sich, dass diese Offenbarungen zu illustrativen Zwecken dienen und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie in den anhängigen Ansprüchen dargestellt, abzuweichen.
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Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich sein, ohne vom Schutzumfang und Geist dieser Erfindung abzuweichen, und es versteht sich, dass diese nicht auf die hier dargestellten illustrativen Ausführungsformen beschränkt ist.
