DE102019101513A1

DE102019101513A1 - Steuerungsgerät für eine rotierende elektrische Wechselstrommaschine

Info

Publication number: DE102019101513A1
Application number: DE102019101513.8A
Authority: DE
Inventors: Naoto Kobayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-01-23
Filing date: 2019-01-22
Publication date: 2019-07-25
Also published as: JP2019129572A; US20190229664A1; JP6981272B2; CN110071670B; CN110071670A; US10804831B2

Abstract

In einer Magnetflussvariationsschätzeinrichtung eines Steuerungsgeräts korrigiert eine Befehlsspannungskorrektureinrichtung d- und q-Achsen-Befehlsspannungen, um eine Abweichung zwischen jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen und einer entsprechenden tatsächlichen Spannung zu reduzieren, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen ist, wobei auf diese Weise eine korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung und eine korrigierte q-Achsen-Befehlsspannung ausgegeben wird. Eine Standardspannungs-Berechnungseinrichtung berechnet auf der Grundlage einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine und eines in der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms eine d-Achsen-Standardspannung und eine q-Achsen-Standardspannung, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen sind, während die rotierende elektrische Maschine in einem vorbestimmten Standardzustand ist. Eine Schätzeinrichtung schätzt eine Magnetflussvariation als eine Funktion der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung, der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung und der q-Achsen-Standardspannung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Steuerungsgeräte zur Steuerung einer rotierenden elektrischen Permanentmagnet-Wechselstrommaschine.
HINTERGRUND
Es gibt bekannte Techniken zum Schätzen eines Magnetflusses einer Permanentmagneteinheit, die an einer rotierenden elektrischen Permanentmagnet-Wechselstrommaschine angebracht ist.
Eine Art von Steuerungsgeräten für einen Schenkelpol-Permanentmagnetmotor, der ein Beispiel für eine rotierende elektrische Permanentmagnet-Wechselstrommaschine ist und in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2943657 offenbart ist, ist konfiguriert, Ein-Aus-Schaltvorgänge von jedem Paar von Ober- und Unterzweigschaltelementen eines Leistungswandlers für die entsprechende Phase des Permanentmagnetmotors zu steuern. Das Steuerungsgerät ist ebenfalls konfiguriert, d- und q-Achsen-Spannungen, die tatsächlich an den Schenkelpol-Permanentmagnetmotor angelegt werden, entsprechend vorbestimmten d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zu justieren.
Das Steuerungsgerät, das wie vorstehend beschrieben konfiguriert ist, führt insbesondere ein Verfahren zum Schätzen eines Magnetflusses einer Permanentmagneteinheit des Motors entsprechend der tatsächlichen q-Achsen-Spannung durch, die an den Motor von dem Leistungswandler angelegt wird und durch einen Spannungssensor gemessen wird. Dann erfasst das Verfahren eine Entmagnetisierung der Permanentmagneteinheit und/oder korrigiert Fehler in dem Ausgangsdrehmoment des Motors entsprechend dem geschätzten Magnetfluss des Permanentmagneten.
ZUSAMMENFASSUNG
Es sei angenommen, dass:

(1) ein Magnetfluss einer Permanentmagneteinheit eines Permanentmagnet-Wechselstrommotors, der ein Beispiel für eine rotierende elektrische Permanentmagnet-Wechselstrommaschine ist, als ein Standardmagnetfluss definiert ist, wenn der Wechselstrommotor eine vorbestimmte Standardbedingung aufweist,
(2) eine Abweichung des Magnetflusses der Permanentmagneteinheit des Wechselstrommotors von dem Standardmagnetfluss als eine Magnetflussvariation definiert ist.

Das vorstehend beschriebene Verfahren wird bei dem Permanentmagnet-Wechselstrommotor angewendet, wodurch es ermöglicht wird, die Magnetflussvariation des Wechselstrommotors entsprechend der tatsächlichen q-Achsen-Spannung zu schätzen, die durch einen Spannungssensor gemessen wird.
Eine Verwendung der q-Achsen-Befehlsspannung anstelle der tatsächlichen q-Achsen-Spannung, die durch einen Spannungssensor gemessen wird, ermöglicht, dass der Spannungssensor von dem Wechselstrommotor beseitigt werden kann.
Im Hinblick darauf ist es bekannt, dass es eine Diskrepanz zwischen der tatsächlichen q-Achsen-Spannung, die an den Wechselstrommotor angelegt wird, und der q-Achsen-Befehlsspannung gibt, beispielsweise aufgrund von:

(1) Totzeiten, die jeweils eine Zeitdauer repräsentieren, während der die Ober- und Unterzweigschaltelemente eines entsprechenden Paars gleichzeitig ausgeschaltet sind,
(2) einen Spannungsabfall über jedes Schaltelement des Leistungswandlers.

Diese Diskrepanz kann bewirken, dass ein Fehler in der durch das vorstehend beschriebene Verfahren unter Verwendung der q-Achsen-Befehlsspannung geschätzten Magnetflussvariation enthalten ist.
Das vorstehend beschriebene Verfahren schätzt die Magnetflussvariation auf der Grundlage der q-Achsen-Spannung ohne Verwendung der d-Achsen-Spannung. Dies kann dazu führen, dass die geschätzte Magnetflussvariation gegenüber einer Änderung in einem Messfehler des Spannungssensors und/oder einer Änderung in den Induktivitäten als Maschinenparameter des Wechselstrommotors anfällig ist. Dies kann zu einer Reduktion der Schätzgenauigkeit des vorstehend beschriebenen Verfahrens führen.
In dieser Hinsicht ist eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung darauf ausgerichtet, Steuerungsgeräte für eine rotierende elektrische Wechselstrommaschine bereitzustellen, von denen jedes in der Lage ist, eine Magnetflussvariation mit höherer Genauigkeit zu schätzen.
Gemäß einer ersten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ist ein Steuerungsgerät für eine rotierende elektrische Wechselstrommaschine mit einer Permanentmagneteinheit vorgesehen. Das Steuerungsgerät weist eine Befehlsspannungsberechnungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, d- und q-Achsen-Befehlsspannungen auf der Grundlage eines Anforderungsdrehmoments für die rotierende elektrische Maschine zu berechnen. Das Steuerungsgerät weist einen Leistungswandler auf, der konfiguriert ist, auf der Grundlage der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Eingangsleistung, die darin eingegeben wird, in Wechselstromleistung umzuwandeln, und die Wechselstromleistung der rotierenden elektrischen Maschine zuzuführen. Das Steuerungsgerät weist eine Magnetflussvariationsschätzeinrichtung auf, die konfiguriert ist, eine Magnetflussvariation der Permanentmagneteinheit in Bezug auf einen Standardmagnetfluss zu schätzen. Der Standardmagnetfluss ist als ein Magnetfluss der Permanentmagneteinheit definiert, während die rotierende elektrische Maschine in einem vorbestimmten Standardzustand ist.
Die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung weist eine Befehlsspannungskorrektureinrichtung auf, die konfiguriert ist, die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zu korrigieren, um eine Abweichung zwischen jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen und einer entsprechenden tatsächlichen Spannung, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen ist, zu korrigieren, wobei auf diese Weise eine korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung und eine korrigierte q-Achsen-Befehlsspannung ausgegeben wird.
Die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung weist eine Standardspannungs-Berechnungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, auf der Grundlage einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine und eines in der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms eine d-Achsen-Standardspannung und eine q-Achsen-Standardspannung zu berechnen, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen sind, während die rotierende elektrische Maschine in dem vorbestimmten Standardzustand ist. Die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung weist eine Schätzeinrichtung auf, die konfiguriert ist, die Magnetflussvariation als eine Funktion der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung, der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung und der q-Achsen-Standardspannung zu schätzen.
Gemäß einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ist ein Steuerungsgerät für eine rotierende elektrische Wechselstrommaschine vorgesehen, die eine Permanentmagneteinheit aufweist. Das Steuerungsgerät weist einen Speicher und einen Prozessor, der mit dem Speicher kommunizieren kann, auf. Der Prozessor ist konfiguriert, d- und q-Achsen-Befehlsspannungen auf der Grundlage eines Anforderungsdrehmoments für die rotierende elektrische Maschine zu berechnen, und auf der Grundlage der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Eingangsleistung, die darin eingegeben wird, in Wechselstromleistung umzuwandeln, wobei auf diese Weise die Wechselstromleistung der rotierenden elektrischen Maschine zugeführt wird. Der Prozessor ist konfiguriert, eine Magnetflussvariation der Permanentmagneteinheit in Bezug auf einen Standardmagnetfluss zu schätzen, wobei der Standardmagnetfluss als ein Magnetfluss der Permanentmagneteinheit definiert ist, während die rotierende elektrische Maschine in einem vorbestimmten Standardzustand ist. Der Prozessor ist konfiguriert, die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zum Reduzieren einer Abweichung zwischen jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen und einer entsprechenden tatsächlichen Spannung zu korrigieren, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen ist, wobei auf diese Weise eine korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung und eine korrigierte q-Achsen-Befehlsspannung ausgegeben wird. Der Prozessor ist konfiguriert, auf der Grundlage einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine und eines in der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms eine d-Achsen-Standardspannung und eine q-Achsen-Standardspannung zu berechnen, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen sind, während die rotierende elektrische Maschine in dem vorbestimmten Standardzustand ist. Der Prozessor ist konfiguriert, eine Magnetflussvariation der Permanentmagneteinheit in Bezug auf einen Standardmagnetfluss als eine Funktion der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung, der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung und der q-Achsen-Standardspannung zu schätzen.
Jede der ersten und zweiten beispielhaften Ausgestaltungen ist konfiguriert, die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zu korrigieren, um die Abweichung zwischen jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen und einer entsprechenden Ist-Spannung, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen ist, zu reduzieren, wodurch die korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung und die korrigierte q-Achsen-Befehlsspannung ausgegeben werden. Diese Konfiguration ermöglicht, dass eine q-Achsen-Ist-Spannung auf der Grundlage der korrigierten d- und q-Achsen-Befehlsspannungen mit höherer Genauigkeit berechnet wird.
Zusätzlich ist jede der ersten und zweiten beispielhaften Ausgestaltungen konfiguriert, die Magnetflussvariation der Permanentmagneteinheit in Bezug auf den Standardmagnetfluss unter Verwendung der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung zusätzlich zu der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung zu schätzen. Dies führt zu einer Verbesserung der Schätzgenauigkeit der Magnetflussvariation der Permanentmagneteinheit.
Figurenliste
Andere Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen:

1 eine Gesamtanordnungsdarstellung zeigt, die schematisch ein Motorgeneratorantriebssystem, das in einem Fahrzeug installiert ist, gemäß einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 ein Blockschaltbild zeigt, das schematisch die Anordnung eines in 1 veranschaulichten MG-Steuerungsgeräts veranschaulicht;
3 ein Blockschaltbild zeigt, das schematisch eine in 2 gezeigte Magnetflussvariationsschätzeinrichtung veranschaulicht;
4A ein gemeinsames Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht zeigt, wie gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel Ober- und Unterzweigschaltelemente für eine ausgewählte Phase auf der Grundlage eines Schaltimpulses angetrieben werden;
4B ein gemeinsames Zeitverlaufsdiagramm zeigt, das schematisch ein Beispiel von Beziehungen zwischen dem Schaltimpuls für eine ausgewählte Phase, einem Phasenstrom der ausgewählten Phase und d- und q-Achsen-Spannungsfehler aufgrund jeweiliger Totzeiten während einer Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart in einer PWM-Steuerung gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
5 ein Blockschaltbild zeigt, das schematisch ein Beispiel veranschaulicht, wie eine Totzeitkorrektureinrichtung in einer in 2 veranschaulichten Magnetflussvariationsschätzeinrichtung implementiert ist;
6 ein gemeinsames Zeitverlaufsdiagramm zeigt, das schematisch veranschaulicht, wie gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel Schaltimpulse für ein Zielpaar von Ziel-Ober- und Unterzweigschaltelementen im Verlaufe der Zeit geändert werden und wie Ziel-Ober- und Unterzweigschaltelemente angetrieben werden;
7A einen Graphen zeigt, der schematisch eine Beziehung zwischen einer tatsächlichen Totzeit und einer Befehlstotzeit gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
7B einen Graphen zeigt, der schematisch eine Beziehung zwischen einer Stromamplitude eines Zielschaltelements und einem Anforderungsdrehmoment gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
8A einen Graphen zeigt, der schematisch Temperaturcharakteristiken einer Ein-Verzögerung in Bezug auf entweder eine Stromamplitude des Schaltelements oder ein Anforderungsdrehmoment gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
8B einen Graphen zeigt, der schematisch Temperaturcharakteristiken einer Aus-Verzögerung in Bezug auf entweder eine Stromamplitude des Schaltelements oder ein Anforderungsdrehmoment gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
8C einen Graphen zeigt, der schematisch Temperaturcharakteristiken einer tatsächlichen Totzeit für jedes Schaltelement in Bezug auf entweder eine Stromamplitude des Schaltelements oder ein Anforderungsdrehmoment gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
9A ein Blockschaltbild zeigt, das schematisch ein zusätzliches Beispiel veranschaulicht, wie die Totzeitkorrektureinrichtung in der in 2 veranschaulichten Magnetflussvariationsschätzeinrichtung implementiert ist;
9B einen Graphen zeigt, der schematisch vier Regionen in Drehzahl-Drehmomentkennlinien eines in 1 veranschaulichten MGs veranschaulicht, wobei die vier Regionen vorhergehend als für die jeweilige Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart, Zwei-Phasen-Modulationsbetriebsart, Impulsmuster-Modulationsbetriebsart und Rechteck-Modulationsbetriebsart geeignet bestimmt worden sind;
10A ein Blockschaltbild zeigt, das schematisch ein Beispiel dafür veranschaulicht, wie eine Zwei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung in der in 2 veranschaulichten Magnetflussvariationsschätzeinrichtung implementiert wird;
10B ein Blockschaltbild zeigt, das schematisch ein Beispiel dafür veranschaulicht, wie eine Impulsmuster-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung in der in 2 veranschaulichten Magnetflussvariationsschätzeinrichtung implementiert ist;
11A einen Graphen zeigt, der schematisch eine Beziehung zwischen einem Spannungsabfall über eine Freilaufdiode jedes Schaltelements und einer Stromamplitude des Schaltelements gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
11B einen Graphen zeigt, der schematisch eine Beziehung zwischen einem Spannungsabfall über jedes Schaltelement und einer Stromamplitude des Schaltelements gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
12 ein Blockschaltbild zeigt, das schematisch ein Beispiel dafür veranschaulicht, wie eine Spannungsabfallkorrektureinrichtung in der in 2 veranschaulichten Magnetflussvariationsschätzeinrichtung implementiert wird;
13 einen Graphen zeigt, der schematisch veranschaulicht, dass Kennlinien der Amplitude jeweils von d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen in Bezug auf die Stromamplitude oder das Anforderungsdrehmoment sich in Abhängigkeit von der Wechselrichtertemperatur gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ändern;
14 ein Blockschaltbild zeigt, das schematisch ein Beispiel dafür veranschaulicht, wie eine Standardspannungs-Berechnungseinrichtung in der in 2 veranschaulichten Magnetflussvariationsschätzeinrichtung implementiert wird;
15 einen Graphen zeigt, der schematisch ein erstes Beispiel dafür veranschaulicht, wie eine Magnetflussabweichung auf der Grundlage von d- und q-Achsen-Befehlsspannungen gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel geschätzt wird;
16 einen Graphen zeigt, der schematisch ein zweites Beispiel dafür veranschaulicht, wie eine Magnetflussabweichung auf der Grundlage von d- und q-Achsen-Befehlsspannungen gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel berechnet wird;
17 einen Graphen zeigt, der schematisch veranschaulicht, dass eine Phase eines Ist-dq-Spannungsvektors, der an einen MG angelegt wird, sich in Bezug auf einen Befehls-dq-Spannungsvektor gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel verzögert; und
18 einen Graphen zeigt, der schematisch ein Beispiel für eine Schätzung eines Magnetflusses veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Im Hinblick auf das vorstehend Beschriebene ist nachstehend ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Offenbarung verkörpert ein Motor-Generator- (MG-) Steuerungsgerät 20 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel, das ein Beispiel für ein Steuerungsgerät für eine rotierende elektrische Permanentmagnet-Wechselstrommaschine ist. Das heißt, dass das MG-Steuerungsgerät konfiguriert ist, eine Speisung eines Motor-Generators (MG) 80 zu steuern, der als eine Kraftmaschine eines Hybridfahrzeugs oder eines Elektrofahrzeugs dient.
Nachstehend ist ein Beispiel für die Gesamtanordnung eines MG-Antriebssystems 90 unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Das MG-Antriebssystem 90 ist in einem Fahrzeug, typischerweise einem Hybridfahrzeug, das mit einer (nicht gezeigten) Kraftmaschine ausgerüstet ist, installiert.
Gemäß 1 weist das MG-Antriebssystem 90 das MG-Steuerungsgerät 20 auf. Es sei bemerkt, dass 1 schematisch eine allgemeine Anordnung des MG-Steuerungsgeräts 20 veranschaulicht, wohingegen eine spezifische Anordnung des MG-Steuerungsgeräts 20, die später beschrieben ist, gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel in der Veranschaulichung von 1 weggelassen ist.
Das MG-Antriebssystem 90 weist ebenfalls den MG 80, eine Batterie 10 als ein Beispiel für Gleichstrom- (DC-) Leistungsquellen auf, und das MG-Steuerungsgerät 20 weist einen Wechselrichter 62 auf.
Der MG 80 ist beispielsweise als ein Permanentmagnet-Synchron-Drei-Phasen-Wechselstrommotorgenerator ausgelegt. Der in dem Hybridfahrzeug installierte MG 80 ist mit einer Antriebsachse, die an beiden Enden Antriebsräder aufweist, über einen Getriebemechanismus wie ein Getriebe gekoppelt. Das heißt, dass der MG 80 als ein Motor in einer Motorbetriebsart zur Erzeugung eines Drehmoments dient, das die Antriebsachse drehend antreibt, um dadurch die Antriebsräder über den Getriebemechanismus drehend anzutreiben. Der MG 80 dient ebenfalls als ein Generator in einer Generatorbetriebsart zur Erzeugung elektrischer Leistung auf der Grundlage eines Drehmoments, das von der Kraftmaschine und/oder den Antriebsrädern übertragen wird, und um die erzeugte elektrische Leistung zu der Batterie 10 zu laden.
Der MG 80 ist mit einem Rotor 80a und einem Stator 80b versehen. Es sei bemerkt, dass 1 schematisch die Anordnung des MG 80 veranschaulicht.
Der Rotor 80a weist einen Rotorkern 80a1 und eine Permanentmagneteinheit 80a2 auf, die zumindest aus einem Paar von Permanentmagneten besteht, die in dem Rotorkern 80a1 eingebettet sind. Das heißt, dass der MG 80 als ein Innenpermanentmagnet-Synchronmotor (IPMSM) ausgelegt ist. Es sei bemerkt, dass der MG 80 als ein Oberflächenpermanentmagnet-Synchronmotor (SPMSM) ausgelegt sein kann.
Der Rotor 80a weist eine Längsachse (d-Achse) in Übereinstimmung mit einer Richtung des durch einen N-Pol der Permanentmagneteinheit 80a2 erzeugten Magnetflusses auf. Der Rotor 80a weist ebenfalls eine Querachse (q-Achse) mit einer Phase auf, die in Bezug auf eine entsprechende d-Achse während der Drehung des Rotors 80a um einen elektrischen Winkel von π/2 rad voreilt. Anders ausgedrückt ist die q-Achse elektromagnetisch senkrecht zu der d-Achse. Die d- und q-Achsen bilden eine d-q-Koordinatensystem, d.h., ein Zwei-Phasen-Drehkoordinatensystem, das für den Rotor 80a definiert ist.
Der Stator 80b weist eine Statorkern derart auf, dass der Rotor 80a in Bezug auf den Statorkern drehbar angeordnet ist. Der Stator 80b weist ebenfalls einen Satz von Drei-Phasen-Wicklungen, d.h. Ankerwicklungen, 81, 82 und 83 auf, die in dem Statorkern gewickelt sind.
Die Drei-Phasen-, d.h. U-, V- und W-Phasen-Wicklungen, 81, 82 und 83 sind in dem Statorkern derart gewickelt, dass die U-, V- und W-Phasen-Wicklungen 81, 82 und 83 um einen elektrischen Winkel von beispielsweise 2π/3 rad in der Phase voneinander verschoben sind.
Beispielsweise weisen die Drei-Phasen-Wicklungen 81, 82 und 83 jeweils ein erstes Ende auf, das mit einer gemeinsamen Verbindung, d.h. einem Neutralpunkt, verbunden ist, und ein zweites Ende, das entgegengesetzt zu dem ersten Ende ist, zu einem separaten Anschluss in beispielsweise einer Sternkonfiguration auf.
Das MG-Steuerungsgerät 20 weist einen Wechselrichter 62 auf und ist derart konfiguriert, dass der Wechselrichter 62 Gleichstromleistung, die aus der Batterie 10 ausgegeben wird, in Drei-Phasen-Wechselstrom- (AC-) Spannungen umwandelt und die Drei-Phasen-Wechselspannungen den jeweiligen Drei-Phasen-Wicklungen 81, 82 und 83 zuführt. Dies erzeugt ein rotierendes Magnetfeld. Dies ermöglicht dem Rotor 80a, sich auf der Grundlage einer magnetischen Anziehungskraft zwischen dem rotierenden Magnetfeld und dem Magnetfluss des Rotors 10a zu drehen.
Eine ladbare Gleichstrombatterie wie eine Nickel-Wasserstoff-Batterie oder eine Lithium-Ionen-Batterie kann als die Batterie 10 verwendet werden. Ein elektrischer Doppelschichtkondensator kann ebenfalls als die Gleichstromleistungsquelle anstelle der Batterie 10 verwendet werden.
Das MG-Steuerungsgerät 20 weist einen Stromsensor 70 auf, der eingerichtet ist, um zumindest zwei von Drei-Phasen-Strömen Iu, Iv und Iw zu messen, die jeweils durch die U-, V- und W-Phasen-Wicklungen 81, 82 und 83 fließen. Wenn der Stromsensor 70 konfiguriert ist, zwei Phasen-Ströme wie die V- und W-Phasen-Ströme Iv und Iw, die durch die jeweiligen V- und W-Phasen-Wicklungen 82 und 83 fließen, zu messen, kann der Stromsensor 70 oder das MG-Steuerungsgerät 20 konfiguriert sein, den verbleibenden U-Phasen-Strom Iu unter Verwendung des Kirchhoffschen Gesetzes zu berechnen.
Das MG-Steuerungsgerät 20 weist ebenfalls einen Drehwinkelsensor 85 auf. Der Drehwinkelsensor 85, der beispielsweise aus einem Resolver zusammengesetzt ist, ist derart angeordnet, dass er beispielsweise nahe an dem Rotor 80a des MG 80 angeordnet ist. Der Drehwinkelsensor 85 ist konfiguriert, einen elektrischen Drehwinkel θ des Rotors 80a des MG 80 zu messen, d.h. zu überwachen, und den elektrischen Drehwinkel θ zu dem MG-Steuerungsgerät 20 auszugeben.
Der Wechselrichter 62 weist sechs Schaltelemente 63 bis 68 auf, die in einer Brückenkonfiguration verbunden sind, und jedes Schaltelement 63 bis 68 weist eine Freilauf- oder Schutzdiode D auf.
Insbesondere sind die Schaltelemente 63 und 66 ein Paar von U-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltelementen, die in Reihe miteinander geschaltet sind, und sind die Schaltelemente 64 und 67 ein Paar von V-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltelementen, die in Reihe miteinander geschaltet sind. Zusätzlich sind die Schaltelemente 65 und 68 ein Paar von W-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltelementen, die in Reihe miteinander geschaltet sind.
Jedes Schaltelement 63 bis 68 weist beispielsweise ein Haupthalbleiterschaltelement wie einen IGBT auf. Das heißt, dass der Emitter jedes der Oberzweigschaltelemente 63 bis 65 mit dem Kollektor des Entsprechenden der Unterzweigschaltelemente 66 bis 68 verbunden ist.
Die Kollektoren der Schaltelemente 63 bis 65 sind gemeinsam mit dem positiven Anschluss der Batterie 10 verbunden, und die Emitter der Schaltelemente 66 bis 68 sind mit dem negativen Anschluss der Batterie 10 verbunden. Dies führt dazu, dass das erste Paar der Schaltelemente 63 und 66, das zweite Paar der Schaltelemente 64 und 67 und das dritte Paar der Schaltelemente 65 und 68 parallel zu der Batterie 10 geschaltet sind.
Der Verbindungspunkt zwischen den U-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltelementen 63 und 66 ist mit dem separaten Anschluss der U-Phasen-Wicklung 81 verbunden, und der Verbindungspunkt zwischen den V-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltelementen 64 und 67 ist mit dem separaten Anschluss der V-Phasen-Wicklung 82 verbunden. Zusätzlich ist der Verbindungspunkt zwischen den W-Phasen-Ober- und Unterzweigschaltelementen 65 und 68 mit dem separaten Anschluss der W-Phasen-Wicklung 83 verbunden.
Jede der Freilaufdioden D ist antiparallel zu einem Entsprechenden der IGBTs der Schaltelemente 63 bis 68 geschaltet. Jede der Freilaufdioden D ermöglicht einem Strom, von der Niedrigpotentialseite, d.h. der Emitterseite, zu der Hochpotentialseite, d.h. der Kollektorseite, zu fließen. Beispielsweise können das Paar der IGBTs und entsprechende Freilaufdioden D für jede Phase als ein Leistungsmodul modularisiert werden.
Das MG-Steuerungsgerät 20 weist einen Temperatursensor 76 zum Messen einer Temperatur des Wechselrichters 62 als eine Wechselrichtertemperatur T_inv auf. Beispielsweise ist, wenn die Schaltelemente 63 bis 68 und die Dioden D an einer Schaltungsplatine derart montiert sind, dass sie in verpackt sind, ist der Temperatursensor 76 an der Schaltungsplatine montiert. Der Temperatursensor 76 ist konfiguriert, die Wechselrichtertemperatur T_inv als eine Temperatur jedes Schaltelements 63 bis 68 zu messen. Beispielsweise kann der Temperatursensor 76 derart angeordnet sein, dass er nahe an den Schaltelementen 63 bis 68 ist und die Umgebungstemperatur um die Schaltelemente 63 bis 68 herum als die Wechselrichtertemperatur T_inv misst. Das MG-Steuerungsgerät 20 kann temperaturempfindliche Elemente wie temperaturempfindliche Dioden aufweisen, und die temperaturempfindlichen Elemente können konfiguriert sein, die jeweiligen Schaltelemente 63 bis 68 zu messen.
Das MG-Steuerungsgerät 20 weist einen Glättungskondensator 15 auf, der parallel zu der Batterie 10 an der Eingangsseite des Glättungskondensators 15 geschaltet ist. Der Glättungskondensator 15 ist betreibbar, eine Gleichspannung, die aus der Batterie 10 ausgegeben wird, zu glätten, wobei somit eine geglättete Gleichspannung Vdc als eine Wechselrichtereingangsspannung ausgegeben wird. Es sei bemerkt, dass die geglättete Gleichspannung Vdc nachstehend einfach als Gleichspannung Vdc bezeichnet ist.
Die Gleichspannung Vdc wird direkt in den Wechselrichter 60 eingegeben. Das heißt, dass das MG-Steuerungsgerät 20 keine Hochsetzsteller zwischen der Batterie 10 und dem Wechselrichter 62 aufweist, jedoch kann es einen Hochsetzsteller zwischen der Batterie 10 und dem Wechselrichter 62 aufweisen. Der Hochsetzsteller kann konfiguriert sein, die Gleichspannung hochzusetzen, und eine hochgesetzte Gleichspannung als die Wechselrichtereingangsspannung auszugeben, die in den Wechselrichter 62 einzugeben ist.
Das MG-Steuerungsgerät 20 ist ebenfalls betreibbar, die in den Wechselrichter 62 eingegebene Gleichspannung Vdc zu erhalten.
Das MG-Steuerungsgerät 20 weist eine Steuerungseinrichtung 100 auf, die beispielsweise als eine Mikrocomputerschaltung ausgelegt ist. Insbesondere weist die Steuerungseinrichtung 100 im Wesentlichen beispielsweise eine CPU, d.h. einen Prozessor, 100a, einen Speicher 100b, der beispielsweise aus einem RAM und einem ROM besteht, und eine periphere Schaltung 100c auf; das ROM ist ein Beispiel für ein nichtflüchtiges Speichermedium. Zumindest ein Teil aller Funktionen, die durch die Steuerungseinrichtung 100 bereitgestellt werden, können durch zumindest einen Prozessor implementiert werden; wobei der zumindest eine Prozessor bestehen kann aus:

(1) der Kombination von zumindest einer programmierbaren Verarbeitungseinheit, d.h. zumindest einer programmierbaren Logikschaltung, und zumindest einem Speicher,
(2) zumindest einer festverdrahteten Logikschaltung,
(3) zumindest einer Hybridschaltung mit festverdrahteter Logik und programmierbarer Logik.

Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung 100 derart konfiguriert, dass die CPU 100a Instruktionen von Programmen durchführt, die in dem Speicher 100b gespeichert sind, wobei somit vorbestimmte Softwareaufgaben in Zusammenhang mit dem Hybridfahrzeug durchgeführt werden. Die Steuerungseinrichtung 100 kann ebenfalls derart konfiguriert sein, dass zumindest eine elektronische Spezialzweckschaltung vorbestimmte Hardwareaufgaben in Zusammenhang mit dem MG 80 durchführt. Die Steuerungseinrichtung 100 kann konfiguriert sein, sowohl die Softwareaufgaben als auch die Hardwareaufgaben durchzuführen.
Die Gates, d.h. Steuerungsanschlüsse, der Schaltelemente 63 bis 68 sind mit der Steuerungseinrichtung 100 verbunden. Die Ober- und Unterzweigschaltelemente jedes Paars werden komplementär unter der Steuerung der Steuerungseinrichtung 100 eingeschaltet.
Die Steuerungseinrichtung 100 weist funktional eine Spannungsbefehlsberechnungseinrichtung 24, eine dq-Umwandlungseinrichtung 29, eine Modulationseinrichtung 61, eine Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 86 und eine Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 auf.
Das heißt, dass das MG-Steuerungsgerät 20 die Befehlsspannungsberechnungseinrichtung 24, die dq-Umwandlungseinrichtung 29, die Modulationseinrichtung 61, die Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 86, die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 und den Wechselrichter 62 aufweist.
Wie es in 2 veranschaulicht ist, ist das MG-Steuerungsgerät 20 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel konfiguriert, beispielsweise eine Stromregelungsaufgabe durchzuführen, um dadurch d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq*, die an den MG 80 anzulegen sind, zu berechnen entsprechend:

(1) einem Anforderungsdrehmoment Trq*, das in das MG-Steuerungsgerät 20 aus einer externen elektronischen Steuerungseinheit (ECU) 150 eingegeben wird,
(2) den Drei-Phasen-Strömen Iu, Iv und Iw, die dem MG-Steuerungsgerät 20 aus dem Stromsensor 70 zurückgeführt werden,
(3) dem elektrischen Drehwinkel θ, der dem MG-Steuerungsgerät 20 aus dem Drehwinkelsensor 85 zurückgeführt wird.

Das MG-Steuerungsgerät 20 kann konfiguriert sein, eine Drehmomentregelungsaufgabe durchzuführen, um dadurch einen geschätzten Wert des Ausgangsdrehmoments des MG 80 mit dem Anforderungsdrehmoment Trq* zu vergleichen, und auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse das Muster einer Impulsausgangsspannung, die zu dem MG 80 auszugeben ist, zu justieren, wobei somit veranlasst wird, dass das Ausgangsdrehmoment des MG 80 dem Anforderungsdrehmoment Trq* nachfolgt.
Jede der Stromregelungsaufgabe und der Drehmomentregelungsaufgabe verwendet eine bekannte Vektorsteuerung auf der Grundlage des d-q-Koordinatensystems, d.h. des Zwei-Phasen-Drehkoordinatensystems, das in Bezug auf den Rotor 80a definiert ist.
Gemäß 2 tastet die dq-Umwandlungseinrichtung 29 die zumindest Zwei-Phasen-Ströme Iv und Iw ab, berechnet den U-Phasen-Strom Iu auf der Grundlage der zumindest Zwei-Phasen-Ströme Iv und Iw und wandelt die Drei-Phasen-Ströme Iu, Iv und Iw in d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq unter Verwendung des elektrischen Drehwinkels θ sowie beispielsweise einer bekannten Umwandlungsgleichung oder Kennfeldinformationen um. Danach führt die dq-Umwandlungseinrichtung 29 die d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq zu der Spannungsbefehlsberechnungseinrichtung 24 zurück.
Zusätzlich weist die Befehlsspannungsberechnungseinrichtung 24 eine Befehlsstromberechnungseinrichtung 21, eine Stromabweichungsberechnungseinrichtung 22 und eine Steuerungseinheit 23 auf.
Die Befehlsstromberechnungseinrichtung 21 berechnet einen Befehls-d-Achsen-Strom Id* und einen Befehls-q-Achsen-Strom Iq* in dem d-q-Koordinatensystem des Rotors 80a des MG 80 entsprechend dem Anforderungsdrehmoment Trq*. Der Befehls-d-Achsen-Strom Id* und der Befehls-q-Achsen-Strom Iq* sind erforderlich, um ein Drehmoment des MG 80 zu erhalten, das mit dem Anforderungsdrehmoment Trq* übereinstimmt.
Beispielsweise kann die Befehlsstromberechnungseinrichtung 21 ein Kennfeld bzw. eine Abbildung in einem Datentabellenformat, in einem mathematischen Gleichungsformat und/oder einem Programmformat aufweisen. Das Kennfeld weist Informationen auf, die eine Beziehung zwischen Werten von jedem des d-Achsen-Strombefehls Id* und des q-Achsen-Strombefehls Iq* sowie Werten des Anforderungsdrehmoments Trq* angeben. Insbesondere greift die Befehlsstromberechnungseinrichtung 21 auf das Kennfeld zu und extrahiert einen Wert von jedem des d-Achsen-Strombefehls Id* und des q-Achsen-Strombefehls Iq* entsprechend dem Eingangswert des Anforderungsdrehmoments Trq*. Es sei bemerkt, dass ein d-Achsen-Strom und ein q-Achsen-Strom nachstehend einfach als d-q-Achsen-Ströme bezeichnet sind.
Die Stromabweichungsberechnungseinrichtung 22 subtrahiert den aus der dq-Umwandlungseinrichtung 29 zurückgeführten d-Achsen-Strom Id von dem d-Achsen-Strombefehl Id*, um dadurch eine d-Achsen-Stromabweichung ΔId zu berechnen. Die Stromabweichungsberechnungseinrichtung 22 subtrahiert ebenfalls den aus der dq-Umwandlungseinrichtung 29 zurückgeführten q-Achsen-Stromwert Iq von dem q-Achsen-Strombefehl Iq*, um dadurch eine q-Achsen-Stromabweichung ΔIq zu berechnen.
Die Steuerungseinheit 23 führt eine Proportional-Integral- (PI-) Rückkopplungsoperation unter Verwendung der d-Achsen-Stromabweichung ΔId als Eingangsdaten sowie eines Proportionalverstärkungsterms und eines Integralverstärkungsterms eines PI-Regelungsalgorithmus (PI-Algorithmus) durch. Die PI-Rückkopplungsoperation berechnet eine sinusförmige d-Achsen-Befehlsspannung Vd* derart, dass die d-Achsen-Stromabweichung ΔId auf Null konvergiert, wodurch bewirkt wird, dass der d-Achsen-Strom Id dem d-Achsen-Befehlsstrom Id* nachfolgt.
Die Steuerungseinheit 23 führt eine PI-Rückkopplungsoperation unter Verwendung der q-Achsen-Stromabweichung ΔIq als Eingangsdaten sowie eines Proportionalverstärkungsterms und eines Integralverstärkungsterms eines PI-Regelungsalgorithmus (PI-Algorithmus) durch. Die PI-Rückkopplungsoperation berechnet eine sinusförmige q-Achsen-Befehlsspannung Vq* derart, dass die q-Achsen-Stromabweichung ΔIq auf Null konvergiert, wodurch bewirkt wird, dass der q-Achsen-Strom Iq dem q-Achsen-Befehlsstrom Iq* nachfolgt.
In die Modulationseinrichtung 61 werden die Gleichspannung Vdc, die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* sowie der elektrische Drehwinkel θ des MG 80 eingegeben.
Dann erzeugt die Modulationseinrichtung 61 Schaltimpulssignale entsprechend der geglätteten Gleichspannung Vdc, der d-Achsen-Befehlsspannung Vd*, der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und des elektrischen Drehwinkels θ des MG 80 und gibt die erzeugten Schaltimpulssignale zu dem Wechselrichter 62 aus.
Beispielsweise führt die Modulationseinrichtung 61 selektiv zum Beispiel auf der Grundlage eines vorbestimmten Modulationsfaktors des Wechselrichters 62 und Drehzahl-Drehmomentkennlinien des MG 80 eine der nachfolgenden Modulationsbetriebsarten durch, die aufweisen:

(1) eine bekannte Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart in einer Impulsbreitenmodulations- (PWM-) Steuerung,
(2) eine bekannte Zwei-Phasen-Modulationsbetriebsart in der PWM-Steuerung,
(3) eine bekannte Impulsmuster-Modulationsbetriebsart,
(4) eine bekannte Rechteck-Modulationsbetriebsart.

Es sei bemerkt, dass die Zwei-Phasen-Modulationsbetriebsart beispielsweise konfiguriert ist, die Schaltimpulssignale derart zu bestimmen, dass

(1) der Oberzweigschalter einer aufeinanderfolgend ausgewählten einen der drei Phasen für alle 120 elektrischen Grad des MG 80 auf Aus fixiert ist,
(2) der Unterzweigschalter für die aufeinanderfolgend ausgewählte eine der drei Phasen für alle 120 elektrischen Grad des MG 80 auf Ein fixiert ist.

Das heißt, dass die Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart konfiguriert ist, eine Impulsbreitenmodulation auf der Grundlage eines Vergleichs im Betrag zwischen jedem von dreiphasigen sinusförmigen Tastgradsignalen, die eine Phasendifferenz von 120 elektrischen Grad voneinander aufweisen und durch die Hälfte der Gleichspannung Vdc normalisiert sind, und einem Träger, wie einem dreieckförmigen Trägersignal, durchzuführen. Dies erzeugt jedes der Schaltimpulssignale für die jeweiligen Schaltelemente 63 bis 68.
Die Zwei-Phasen-Modulationsbetriebsart ist konfiguriert, beispielsweise eine Zwei-Phasen-Modulationsaufgabe durchzuführen, die Befehlstastgrade derart berechnet, dass

(1) der Oberzweigschalter einer aufeinanderfolgend ausgewählten einen der drei Phasen für alle 120 elektrischen Grad des MG 80 auf Aus fixiert ist,
(2) Der Unterzweigschalter der aufeinanderfolgend ausgewählten einen der drei Phasen für alle 120 elektrischen Grad des MG 80 auf Ein fixiert ist.

Das heißt, dass für alle 120 elektrischen Grad zwei der Drei-Phasen-Befehlstastgrade auf der Grundlage der Zwei-Phasen-Modulation bestimmt werden, um eine Erzeugung einer sinusförmigen Leitungsspannung zu ermöglichen, die zu erzeugen ist, während der verbleibende Phasenbefehlstastgrad auf den minimalen Wert von Null fixiert ist.
Die Impulsmuster-Modulationsbetriebsart ist konfiguriert, ein Schaltimpulsmuster, das an jedes Schaltelement anzulegen ist, in einer Vielzahl von vorbereiteten Impulsschaltmustern entsprechend beispielsweise dem Modulationsfaktor des Wechselrichters 62 und Drehzahl-Drehmomentkennlinie des MG 80 auszuwählen.
Die Rechteck-Modulationsbetriebsart ist konfiguriert, ein Schaltimpulsmuster für jedes Schaltelement derart zu erzeugen, dass das Verhältnis einer Ein-Dauer zu einer Aus-Dauer für das entsprechende Schaltelement auf 1 : 1 eingestellt ist.
Eine Ausführung einer ausgewählten einen der vorstehend beschriebenen Modulationsbetriebsarten ermöglicht eine Erzeugung der Schaltimpulssignale für die jeweiligen Schaltelemente 63 bis 68, wobei jedes der Schaltimpulssignale einen Tastgrad aufweist. Der Tastgrad für ein Schaltelement repräsentiert ein steuerbares Verhältnis, d.h. einen Anteil, einer Ein-Dauer des Schaltelements zu einer Gesamtdauer eines Schaltzyklus. Das heißt, dass die Modulationseinrichtung 61 individuell Ein-Aus-Schaltvorgänge der Schaltelemente 63 bis 68 entsprechend den jeweiligen Schaltimpulssignalen durchführt, um dadurch die geglättete Gleichspannung Vdc in gesteuerte Drei-Phasen-Wechselspannungen umzuwandeln, die an die jeweiligen Drei-Phasen-Wicklungen 81, 82 und 83 anzulegen sind. Insbesondere schaltet die Modulationseinrichtung 61 komplementär Ober- und Unterzweigschaltelemente jedes Paars ein, während Totzeiten, während derer die Ober- und Unterzweigschaltelemente jedes Paars gleichzeitig ausgeschaltet sind, gewährleistet werden. Ein Einführen der Totzeiten verhindert, dass die Ober- und Unterzweigschaltelemente jedes Paars gleichzeitig Ein sind, wobei ein Fluss eines Überstroms durch die Ober- und Unterzweigschaltelemente verhindert wird.
Die Ein-Aus-Schaltvorgänge der Schaltelemente 63 bis 68 ermöglichen, dass das Ausgangsdrehmoment des MG 80, das auf der Grundlage der angelegten Drei-Phasen-Wechselspannungen erzeugt wird, dem Anforderungsdrehmoment Trq nachfolgt.
Die Winkelgeschwindigkeitsberechnungseinrichtung 86 tastet den elektrischen Winkel θ aus dem Drehwinkelsensor 85 ab und differenziert zeitlich den abgetasteten elektrischen Winkel θ, um dadurch eine elektrische Winkelgeschwindigkeit ω zu berechnen.
Die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 ist konfiguriert, eine Magnetflussvariation Δϕ zu schätzen, die als eine Differenz eines gegenwärtigen Magnetflusses der Permanentmagneteinheit 80a2 von einem Standardmagnetfluss ϕ_std definiert ist. Der Standardmagnetfluss ϕ_std ist als ein Magnetfluss der Permanentmagneteinheit 80a2 definiert, während der MG 80 in einem vorbestimmten Standardzustand ist. Der MG 80, der in dem Standardzustand ist, ist als der MG 80 definiert, der einen vorbestimmten Standardtemperaturbereich aufweist.
2 zeigt, dass verschiedene Parameter in die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 eingegeben werden; wobei die verschiedenen Parameter zumindest aufweisen:

(1) die Befehlsspannungen Vd* und Vq*,
(2) die d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq oder die Befehls-d- und q-Achsenströme Id* und Iq* (siehe gestrichelte Linien),
(3) die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω.

Die verschiedenen Parameter können ebenfalls in Abhängigkeit von einer ausgewählten Konfiguration des Korrigierens der Spannungsfehler aufweisen:

(1) das Anforderungsdrehmoment Trq* (siehe gestrichelte Linie mit zwei Punkten) und/oder
(2) die Wechselrichtertemperatur T_inv (siehe die gestrichelte Linie mit zwei Punkten) und/oder
(3) die ausgewählte Modulation, die durch die Modulationseinrichtung 61 verwendet wird (siehe die gestrichelte Linie mit zwei Punkten).

Nachstehend ist beschrieben, wie das in dem veröffentlichten Patentdokument Nr. 2943657 offenbarte Verfahren den Magnetfluss der Permanentmagneteinheit eines Motors schätzt, bevor beschrieben wird, wie die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 den Magnetfluss der Permanentmagneteinheit 80a2 schätzt.
Die Beziehung zwischen d- und q-Achsen-Spannungen Vd und Vq, die an den Motor angelegt werden, und den d- und q-Achsen-Strömen Id und Iq, die in dem Motor auf der Grundlage der d- und q-Achsen-Spannungen Vd und Vq fließen, ist üblicherweise durch die nachfolgenden Spannungsgleichungen (1) unter Verwendung des Magnetflusses ausgedrückt: $\begin{array}{l} V d = - ω \times L q \times I q + R \times I d \\ V q = ω \times L d \times I d + R \times I q + ω \times Φ \end{array}$
Dabei:

repräsentiert R den Widerstandswert jeder Phasenwicklung, die als Wicklungswiderstandswert bezeichnet wird,
repräsentiert Ld die Induktivität in der d-Achse, die als eine d-Achsen-Induktivität bezeichnet wird,
repräsentiert Lq die Induktivität in der q-Achse, die als eine q-Achsen-Induktivität bezeichnet wird,
repräsentiert ϕ den Magnetfluss der Permanentmagneteinheit des Motors.

Ein Anordnen der Spannungsgleichung (1) für den Magnetfluss ϕ ermöglicht, die folgende Gleichung (2) zu erhalten: $Φ= \frac{V q - ω \times L d \times I d - R \times I q}{ω}$
Wie gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Standardmagnetfluss ϕ_std als der Magnetfluss der Permanentmagneteinheit definiert, während der Motor in dem vorbestimmten Standardzustand ist, und ist die Magnetflussvariation Δϕ als die Differenz des gegenwärtigen Magnetflusses der Permanentmagneteinheit von dem Standardmagnetfluss ϕ_std definiert.
Dann kann die Magnetflussvariation Δϕ durch die nachfolgende Gleichung (3) ausgedrückt werden: $Δ Φ=Φ = Φ_{s t d} = \frac{V q = ω \times L d \times I d - R \times I q - ω \times Φ_{s t d}}{ω}$
Zusätzlich sind d- und q-Achsen-Spannungen, die an den Motor angelegt werden, wenn der Motor in dem Standardzustand ist, d.h. der Magnetfluss der Permanentmagneteinheit der Referenzmagnetfluss ϕ_std ist, jeweils als eine d-Achsen-Standardspannung Vd_std und eine q-Achsen-Standardspannung Vq_std bezeichnet. Im Gegensatz dazu sind d- und q-Achsen-Spannungen, die tatsächlich an den Motor angelegt werden, als tatsächliche d- und q-Achsen-Spannungen (Ist-d- und q-Achsen-Spannungen) bezeichnet.
Die Spannungsgleichung (1) ermöglicht es, die q-Achsen-Standardspannung Vq_std durch die nachfolgende Gleichung (4.1) auszudrücken: $V q_{_}_{s t d} = ω \times Φ_{s t d} + ω \times L d \times Id + R \times Iq$
Die Magnetflussvariation Δϕ in der Gleichung (3) sei als ein Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est umdefiniert, und die q-Achsen-Spannung Vq sei als ein q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] definiert. Ein Einsetzen der q-Achsen-Standardspannung Vq_std in die Gleichung (3) ermöglicht ein Ausdrücken des Magnetflussvariationsschätzwerts Δϕ_est durch die nachfolgende Gleichung (4.2): $Δ Φ_{e s t} = \frac{[V q] - V q_{s t d}}{ω} = \frac{Δ V q}{ω}$
Es sei bemerkt, dass der q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] einen Schätzwert der tatsächlichen q-Achsen-Spannung bei der Schätzung der Magnetflussvariation Δϕ repräsentiert.
18 veranschaulicht die durch die Gleichung (4.1) ausgedrückte q-Achsen-Standardspannung Vq_std und den durch die Gleichung (4.2) ausgedrückten Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est in dem d-q-Koordinatensystem. Die Überlagerung des Vektors (ω × ϕ_std), des Vektors (ω × Ld Id) und des Vektors (R x Iq), die jeweils durch dicke Pfeile ausgedrückt sind, in dem d-q-Koordinatensystem repräsentiert die Gleichung (4.1), so dass eine q-Achsen-Komponente des Endpunkts eines resultierenden Vektors auf der Grundlage der Synthese des Vektors (ω × ϕ_std), des Vektors (ω × Ld × Id) und des Vektors (R × Iq) die q-Achsen-Standardspannung Vq_std repräsentiert. Der Vektor (ω × Δϕ_est) in dem d-q-Koordinatensystem, der durch einen dicken weißen Pfeil ausgedrückt ist, repräsentiert die Gleichung (4.2), so dass eine q-Achsen-Komponente des Endpunkts des Vektors (ω × Δϕ_est) den q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] repräsentiert. Es sei bemerkt, dass der Vektor (Δϕ_est) in Spannung-Zeit-Dimensionen, mit denen die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω noch nicht multipliziert worden ist, durch einen gestrichelten Pfeil ausgedrückt werden kann.
Es sei bemerkt, dass ein übliches Verfahren zum Erhalten des q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwerts einen Spannungssensor zum Messen der q-Achsen-Ist-Spannung verwendet.
Im Gegensatz dazu ist die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel konfiguriert, auf der Grundlage der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* den q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] ohne Verwendung von Spannungssensoren zu berechnen. Dies zielt auf eine Reduktion der Komponentenkosten des MG-Steuerungsgeräts 20 und des Einbauraums des MG-Steuerungsgeräts 20 in dem Hybridfahrzeug ab.
Der Erfinder dieser Anmeldung fokussiert sich auf die Tatsache, dass ein q-Achsen-Spannungsfehler Vq_err zwischen der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und der q-Achsen-Ist-Spannung aufgrund verschiedener nachstehend beschriebener Faktoren aufgetreten ist. Wenn der q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] durch die Summe der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und des q-Achsen-Spannungsfehlers Vq_err ausgedrückt wird, kann die vorstehend beschriebene Gleichung (4.2) als die nachfolgende Gleichung (5.1) umgeschrieben werden: $Δ Φ_{e s t} = \frac{(V q + V q_e r r) - V q_s t d}{ω}$
Ein Dividieren des q-Achsen-Spannungsfehlers Vq_err durch die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω ermöglicht ein Erhalten eines Schätzfehlers Δϕ_{est_err}, der durch die nachfolgende Gleichung (5.2) ausgedrückt wird: $Δ Φ_{e s t_e r r} = Δ Φ_{e s t} - Δ Φ = \frac{V q_e r r}{ω}$
In dieser Hinsicht ist die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel konfiguriert, einen Zwei-Schritt-Ansatz durchzuführen, um dadurch die Schätzgenauigkeit der Magnetflussvariation Δϕ zu verbessern.
Dieser Zwei-Schritt-Ansatz weist einen ersten Schritt des Korrigierens eines d-Achsen-Spannungsfehlers Vd_err zwischen der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der d-Achsen-Ist-Spannung und eines q-Achsen-Spannungsfehlers Vq_err zwischen der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und der q-Achsen-Ist-Spannung auf, um dadurch korrigierte d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd** und Vq** zu berechnen, was zu einer Reduktion jedes der d- und q-Achsen-Spannungsfehler Vd_err und Vq_err führt. Insbesondere treten die d- und q-Achsen-Spannungsfehler aufgrund von Totzeiten der Schaltelemente 63 bis 68 sowie eines Gleichspannungsabfalls über jedes der Schaltelemente 63 bis 68 auf.
Der Zwei-Schritt-Ansatz weist ebenfalls einen zweiten Schritt des Schätzens der Magnetflussvariation Δϕ entsprechend beider korrigierten d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd** und Vq** auf, wobei sich der zweite Schritt von dem Schätzverfahren des veröffentlichten Patentdokuments unterscheidet, das die Magnetflussvariation Δϕ entsprechend der q-Achsen-Ist-Spannung schätzt.
Insbesondere berechnet der zweite Schritt das Verhältnis der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung Vq** zu der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung Vd** und multipliziert die d-Achsen-Standardspannung Vd_std mit dem Verhältnis der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung Vq** zu der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung Vd**, wobei auf diese Weise der q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] berechnet wird. Der zweite Schritt subtrahiert dann die q-Achsen-Standardspannung Vq_std von dem q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq], um dadurch eine q-Achsen-Spannungsabweichung ΔVq zu berechnen, und dividiert die q-Achsen-Spannungsabweichung ΔVq durch die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω, wobei auf diese Weise der Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est berechnet wird (siehe nachfolgende Gleichung (6)): $Δ Φ_{e s t} = \frac{\frac{V q * *}{V d * *} \times V d_s t d - V q_s t d}{ω}$
Einzelheiten des zweiten Schritts sind nachstehend beschrieben. Der zweite Schritt resultiert zu einer Reduktion nachteiliger Wirkungen auf den Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est; diese nachteiligen Wirkungen treten aufgrund von Spannungsfehlern auf, die in den korrigierten d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd** und Vq** verbleiben, die durch den ersten Schritt erhalten werden.
Nachstehend ist eine schematische Konfiguration der Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 weist eine Befehlsspannungskorrektureinrichtung 31, eine Standardspannungskorrektureinrichtung 37 und eine Schätzberechnungseinrichtung 38 auf.
Die Befehlsspannungskorrektureinrichtung 31 ist konfiguriert, die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* zu korrigieren, um dadurch den d-Achsen-Spannungsfehler Vd_err zwischen der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der d-Achsen-Ist-Spannung sowie den q-Achsen-Spannungsfehler Vq_err zwischen der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und der q-Achsen-Ist-Spannung zu reduzieren, wobei auf diese Weise die korrigierten d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd** und Vq** ausgegeben werden.
Beispielsweise weist die Befehlsspannungskorrektureinrichtung 31 eine Totzeitkorrektureinrichtung 32, eine Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36, einen Addierer 312 und einen Addierer 316 auf.
Insbesondere wird eine Schaltfrequenz Fsw der Schaltelemente 63 bis 68 von der Modulationseinrichtung 61 in die Totzeitkorrektureinrichtung 32 eingegeben, und wird die Gleichspannung Vdc ebenfalls in die Totzeitkorrektureinrichtung 32 eingegeben. Zusätzlich werden die d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq oder die Befehls-d- und q-Achsen-Ströme Id* und Iq* aus der dq-Umwandlungseinrichtung 29 oder der Befehlsstromberechnungseinrichtung 21 in die Totzeitkorrektureinrichtung 32 eingegeben.
Dann korrigiert die Totzeitkorrektureinrichtung 32 auf der Grundlage der eingegebenen Parameter den d-Achsen-Spannungsfehler Vd_err zwischen der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der d-Achsen-Ist-Spannung sowie den q-Achsen-Spannungsfehler Vq_err zwischen der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und der q-Achsen-Ist-Spannung aufgrund der Totzeiten der jeweiligen Schaltelemente 63 bis 68, wodurch d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT ausgegeben werden.
Die d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq oder die Befehls-d- und q-Achsen-Ströme Id* und Iq* werden aus der dq-Umwandlungseinrichtung 29 oder der Befehlsstromberechnungseinrichtung 21 in die Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 eingegeben.
Dann korrigiert die Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 auf der Grundlage der eingegebenen Parameter den d-Achsen-Spannungsfehler Vd_err zwischen der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der d-Achsen-Ist-Spannung und den q-Achsen-Spannungsfehler Vq_err zwischen der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und der q-Achsen-Ist-Spannung aufgrund der Gleichspannungsabfälle über den jeweiligen Schaltelementen 63 bis 68, wobei auf diese Weise d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF ausgegeben werden.
Der Addierer 312 addiert die d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT zu den jeweiligen d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq*.
Der Addierer 316 addiert die d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF zu den jeweiligen d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq*, zu denen die d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT jeweils addiert worden sind, wobei auf diese Weise die korrigierten d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd** und Vq** ausgegeben werden.
In die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 37 werden die Winkelgeschwindigkeit ω des MG 80, die d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq oder die Befehls-d- und q-Achsen-Ströme Id* und Iq* aus der dq-Umwandlungseinrichtung 29 oder der Befehlsstromberechnungseinrichtung 21 eingegeben. Dann berechnet die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 37 auf der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit ω und der d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq oder der Befehls-d- und q-Achsen-Ströme Id* und Iq* die d- und q-Achsen-Standardspannungen Vd_std und Vq_std, die an den MG 80, der in dem Standardzustand ist, angelegt werden.
Die Schätzberechnungseinrichtung 38 berechnet das Verhältnis der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung Vq** zu der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung Vd** und multipliziert die d-Achsen-Standardspannung Vd_std mit dem Verhältnis der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung Vq** zu der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung Vd**, wobei auf diese Weise der q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] berechnet wird. Dann subtrahiert die Schätzberechnungseinrichtung 38 die q-Achsen-Standardspannung Vq_std von dem q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq], um dadurch die q-Achsen-Spannungsabweichung ΔVq zu berechnen, und dividiert die q-Achsen-Spannungsabweichung ΔVq durch die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω, wobei auf diese Weise der Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est berechnet wird.
Nachstehend ist die ausführliche Anordnung jeder Komponente der Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 beschrieben. Zunächst ist nachstehend die Totzeitkorrektureinrichtung 32 unter Bezugnahme auf 4 bis 10 beschrieben, und ist danach die Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 unter Bezugnahme auf 11 bis 13 beschrieben.
Die Totzeitkorrektureinrichtung 32 korrigiert den d-Achsen-Spannungsfehler Vd_err zwischen der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der d-Achsen-Ist-Spannung und den q-Achsen-Spannungsfehler Vq_err zwischen der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und der q-Achsen-Ist-Spannung aufgrund der Totzeiten der jeweiligen Schaltelemente 63 bis 68. Die Totzeiten repräsentieren jeweils eine Zeitdauer, während der die Ober- und Unterzweigschaltelemente jeder Phase gleichzeitig ausgeschaltet sind. Obwohl die ausführlichen Beschreibungen der Totzeiten ausgelassen sind, da die Totzeiten allgemein bekannte Techniken sind, sind nachstehend die Totzeiten unter Bezugnahme auf 4A und 4B kurz beschrieben.
4A veranschaulicht, dass ein Schaltimpuls aus der Modulationseinrichtung 61 als ein Oberzweigbefehl zu dem Ziel-Oberzweigschaltelement einer ausgewählten Phase ausgegeben wird. Es sei bemerkt, dass 4A sich zur einfachen Beschreibung der Totzeiten auf die ausgewählte Phase des Wechselrichters 62 zwischen der Batterie 10 und der Last (MG) 80 fokussiert.
Der Schaltimpuls wird derart gesteuert, dass er zu dem Zeitpunkt t1 abfällt, und danach zu dem Zeitpunkt t3 ansteigt, so dass das Ziel-Oberzweigschaltelement zu dem Zeitpunkt t1 ausgeschaltet wird und danach zu dem Zeitpunkt t4 eingeschaltet wird, wenn eine Totzeit Tdead seit dem Zeitpunkt t3 verstrichen ist. Das Ziel-Unterzweigschaltelement der ausgewählten Phase wird zu dem Zeitpunkt t2 eingeschaltet, wenn die Totzeit Tdead seit dem Zeitpunkt t1 verstrichen ist, und wird danach zu dem Zeitpunkt t3 ausgeschaltet.
Wenn ein Strom durch das Ziel-Oberzweigschaltelement in einer positiven Richtung von dem Kollektor zu dem Emitter fließt, wird die Ausgangsspannung des Wechselrichters 62 die Gleichspannung Vdc, wenn das Oberzweigschaltelement eingeschaltet ist, und wird Null, wenn der Oberzweig ausgeschaltet ist. Dies führt dazu, dass die Nullspannungszeitdauer der Ausgangsspannung von dem Zeitpunkt t3 bis zu dem Zeitpunkt t4 zu der normalen Nullspannungszeitdauer der Ausgangsspannung entsprechend der Aus-Zeitdauer des Schaltimpulses addiert wird. Zusätzlich wird, wenn ein Strom durch das Ziel-Unterzweigschaltelement in einer negativen Richtung von dem Emitter zu dem Kollektor fließt, die Ausgangsspannung des Wechselrichters 62 die Gleichspannung Vdc, wenn das Ziel-Unterzweigschaltelement ausgeschaltet ist, und wird Null, wenn der Unterzweig einschaltet ist. Dies führt dazu, dass die Vdc-Zeitdauer der Ausgangsspannung von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 zu der normalen Vdc-Zeitdauer der Ausgangsspannung entsprechend der Ein-Zeitdauer des Schaltimpulses addiert wird.
4B veranschaulicht schematisch die Beziehungen zwischen dem Schaltimpuls für eine ausgewählte Phase, einem Phasenstrom der ausgewählten Phase und den d- und q-Achsen-Spannungsfehlern aufgrund der jeweiligen Totzeiten während der Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart in der PWM-Steuerung. Ein Rechteckwellensignal auf der Grundlage des Durchschnitts der Spannungsfehler ist durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht, und das Rechteckwellenformsignal, das als ein Spannungsfehlersignal bezeichnet ist, weist eine Amplitude A auf, die auf der Grundlage des Produkts der Gleichspannung Vdc, die in den Wechselrichter 62 eingegeben wird, der Schaltfrequenz Fsw und der Totzeit Tdead bestimmt ist, die durch die Gleichung „A = Vdc × Fsw × Tdead“ ausgedrückt ist.
Zusätzlich können, wenn die Modulationseinrichtung 61 die Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart in der PWM-Steuerung durchführt, die d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT auf der Grundlage einer Stromphase βd eines Stromvektors Idq in Bezug auf die d-Achse (siehe 18) durch die nachfolgenden Gleichungen (7) ausgedrückt werden: $\begin{array}{l} {Vd_com}_{D T} = - V d c \times F s w \times T d e a d \times \frac{2 \sqrt 6}{π} \cdot c o s (β d) \\ {Vd_com}_{D T} = - V d c \times F s w \times T d e a d \times \frac{2 \sqrt 6}{π} \cdot s i n (β d) \end{array}$
Der Wert der rechten Seite der Gleichung (7) für die d-Achsen-Totzeitkorrekturspannung Vd_comp_DT in der Zeitdimension, mit der der Wert (Vdc × Fsw) noch nicht multipliziert worden ist, wird als eine d-Achsen-Beitragszeit Td_ctrb ausgedrückt, und der Wert der rechten Seite der Gleichung (7) für die q-Achsen-Totzeitkorrekturspannung Vq_comp_DT in der Zeitdimension, mit der der Wert (Vdc × Fsw) noch nicht multipliziert worden ist, wird als eine q-Achsen-Beitragszeit Tq_ctrb ausgedrückt. Diese d- und q-Achsen-Beitragszeiten Td_ctrb und Tq_ctrb werden durch die nachfolgenden Gleichungen (8.1) ausgedrückt: $\begin{array}{l} {Td_com}_{D T} = - T d e a d \times \frac{2 \sqrt 6}{π} \cdot c o s (β d) \\ {Td_com}_{D T} = - T d e a d \times \frac{2 \sqrt 6}{π} \cdot s i n (β d) \end{array}$
Eine Verwendung der d- und q-Achsen-Beitragszeiten Td_ctrb und Tq_ctrb ermöglicht ein Umschreiben der Gleichungen (7) auf die nachfolgenden Gleichungen (8.2): $\begin{array}{l} {Vd_com}_{D T} = V d c \times F s w \times {Td_com}_{D T} \\ {Vq_com}_{D T} = - V d c \times F s w \times {Tq_com}_{D t} \end{array}$
5 zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel veranschaulicht, wie die Totzeitkorrektureinrichtung 32 in der Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 implementiert ist.
Insbesondere weist die in der Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 implementierte Totzeitkorrektureinrichtung 32 ein Totzeitkorrekturkennfeld 321 und einen Multiplizierer 322 auf. Das Totzeitkorrekturkennfeld 321 ist beispielsweise als eine Funktion ausgelegt, die auf der Grundlage der Stromphase βd als ein Argument dafür, die d- und q-Achsen-Beitragszeiten Td_ctrb und Tq_ctrb berechnet, die durch die vorstehend beschriebenen Gleichungen (8.1) ausgedrückt sind.
Der Multiplizierer 322 multipliziert jede der d- und q-Achsen-Beitragszeiten Td_ctrb und Tq_ctrb, die aus dem Totzeitkorrekturkennfeld 321 ausgegeben werden, mit der Gleichspannung Vdc und der Schaltfrequenz Fw, wobei auf diese Weise die entsprechende eine der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT ausgegeben wird. Da die Stromphase βd auf der Grundlage der d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq berechnet werden kann, können die d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq in das Totzeitkorrekturkennfeld 321 als Argumente dafür anstelle der Stromphase βd eingegeben werden. Gleichermaßen können die d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq* in das Totzeitkorrekturkennfeld 321 als Argumente dafür anstelle der Stromphase βd eingegeben werden, wenn die d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq* nahe an den jeweiligen d- und q-Achsen-Strömen Id und Iq sind. Wenn die d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq* eineindeutig auf der Grundlage des Anforderungsdrehmoments Trq* bestimmt sind, kann das Anforderungsdrehmoment Trq* in das Totzeitkorrekturkennfeld 321 als ein Argument dafür anstelle der Stromphase βd eingegeben werden.
6 veranschaulicht schematisch, wie Schaltimpulse für ein Zielpaar von Ziel-Ober- und Unterzweigschaltelementen im Verlaufe der Zeit geändert werden, und wie die Ziel-Ober- und Unterzweigschaltelemente angetrieben werden.
Wie es in 6 veranschaulicht ist, gibt es eine Totzeit zwischen dem Anstiegszeitpunkt des Ein-Befehls des Schaltimpulses für das Ziel-Oberzweigschaltelement und den Abfallzeitpunkt des Ein-Befehls für das Ziel-Unterzweigschaltelement. Zusätzlich gibt es eine Totzeit zwischen dem Anstiegszeitpunkt des Ein-Befehls des Schaltimpulses für das Ziel-Unterzweigschaltelement und dem Abfallzeitpunkt für den Ein-Befehl für das Ziel-Oberzweigschaltelement. Diese Totzeiten zwischen den Ein-Befehlen der Schaltimpulse sind als Befehlstotzeiten COM Tdead bezeichnet.
Wie es in 6 veranschaulicht ist, gibt es Verzögerungen in Ein- und Aus-Zeitpunkten des Ziel-Oberzweigschaltelements und gibt es ebenfalls Verzögerungen in Ein- und Aus-Zeitpunkten des Ziel-Unterzweigschaltelements. Die Ein-Verzögerung, d.h. die Anstiegsverzögerung, OnD jedes Schaltelements 63 bis 68 ist als Zeit definiert, die für die Kollektor-Emitter-Spannung Vce des Schaltelements erforderlich ist, um auf 50% des maximalen Pegels der Kollektor-Emitter-Spannung Vce seit dem Ein-Zeitverlauf eines entsprechenden Schaltimpulses angestiegen zu sein. Gleichermaßen ist die Aus-Verzögerung, d.h. die Abfallverzögerung, OffD jedes Schaltelements 63 bis 68 als eine Zeit definiert, die für die Kollektor-Emitter-Spannung Vce des Schaltelements erforderlich ist, um auf 50% des maximalen Pegels der Kollektor-Emitter-Spannung Vce seit dem Aus-Zeitverlauf eines entsprechenden Schaltimpulses abgefallen zu sein.
Diese Definitionen ermöglichen ein Ausdrücken einer tatsächlichen Totzeit ACT Tdead auf der Grundlage einer entsprechenden Befehlstotzeit COM Tdead durch die nachfolgende Gleichung (9): $ACT Tdead = COM Tdead + OnD - OffD$
Die Ein-Verzögerung OnD und die Aus-Verzögerung OffD für jedes Schaltelement 63 bis 68 ändern sich in Abhängigkeit von der Amplitude eines durch das entsprechende Schaltelement fließenden Stroms. Wenn jede Befehlstotzeit COM Tdead für ein Ziel-Schaltelement in den Schaltelementen 63 bis 68 auf einen festen Wert eingestellt wird, und eine Erhöhung in der Ein-Verzögerung OnD für das Zielschaltelement mit einer Erhöhung der Stromamplitude größer als eine Erhöhung in der Aus-Verzögerung OffD für das Ziel-Schaltelement mit derselben Erhöhung der Stromamplitude ist, erhöhen sich die tatsächlichen Totzeiten ACT Tdead für die Ziel-Schaltelemente mit einer Erhöhung der Stromamplitude des Ziel-Schaltelements (siehe 7A). Aus diesem Grund kann die Amplitude eines durch irgendeines der Schaltelemente 63 bis 68 fließenden Stroms als ein Argument für das Totzeitkorrekturkennfeld 321 zusätzlich zu der Stromphase βd verwendet werden.
7B veranschaulicht schematisch, dass die Stromamplitude eines Zielschaltelements üblicherweise eine positive Korrelation mit dem Anforderungsdrehmoment Trq* aufweist. Wenn die Stromamplitude eines Zielschaltelements eineindeutig auf der Grundlage des Anforderungsdrehmoments Trq* bestimmt ist, kann das Anforderungsdrehmoment Trq* als ein Argument für das Totzeitkorrekturkennfeld 321 zusätzlich zu der Stromphase βd verwendet werden.
Das heißt, dass die Totzeitkorrektureinrichtung 32 konfiguriert sein kann, die Amplitude jeder der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT entsprechend einer Änderung der Stromamplitude eines ausgewählten einen der Schaltelemente 63 bis 68 und/oder des Anforderungsdrehmoments Trq* zu ändern. Dies führt zu einer höheren Genauigkeit der Totzeitkorrektur der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq*.
Die Ein-Verzögerung OnD und die Aus-Verzögerung OffD für jedes Schaltelement 63 bis 68 ändern sich ebenfalls in Abhängigkeit von der Temperatur des entsprechenden Schaltelements, d.h. der Wechselrichtertemperatur T_inv, die durch den Temperatursensor 76 gemessen wird (siehe 8A und 8B). Insbesondere ist die Ein-Verzögerung OnD für jedes Schaltelement 63 bis 68 bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 100°C bei einer beliebigen Stromamplitude oder Drehmomentanforderung Trq* kleiner als die Ein-Verzögerung OnD für das entsprechende Schaltelement 63 bis 68 bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 0°C bei derselben Stromamplitude oder derselben Drehmomentanforderung Trq*. Gleichermaßen ist die Aus-Verzögerung OffD für jedes Schaltelement 63 bis 68 bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 100°C bei einer beliebigen Stromamplitude oder Drehmomentanforderung Trq* größer als die Ein-Verzögerung OnD für das entsprechende Schaltelement 63 bis 68 bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 0°C bei derselben Stromamplitude oder Drehmomentanforderung Trq*. Zusätzlich ist die Abhängigkeit der Ein-Verzögerung OnD für jedes Schaltelement 63 bis 68 von der Wechselrichtertemperatur T_inv größer als die Abhängigkeit der Aus-Verzögerung OffD für das entsprechende Schaltelement 63 bis 68 von der Wechselrichtertemperatur T_inv.
Wie die tatsächliche Totzeit ACT Tdead für jedes Schaltelement 63 bis 68, die durch die vorstehende Gleichung (9) ausgedrückt ist, mit einer Änderung der Wechselrichtertemperatur T_inv sich ändert, ist in 8C veranschaulicht, die die Kombination der 8A und 8B ist. Wie es in 8C veranschaulicht ist, ist die tatsächliche Totzeit ACT Tdead für jedes Schaltelement 63 bis 68 bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 100°C bei einer beliebigen Stromamplitude oder Drehmomentanforderung Trq* kleiner als die tatsächliche Totzeit ACT Tdead für das entsprechende Schaltelement 63 bis 68 bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 0°C bei der gleichen Stromamplitude oder Drehmomentanforderung Trq*. Aus diesem Grund kann die Wechselrichtertemperatur T_inv als ein Argument für das Totzeitkorrekturkennfeld 321 zusätzlich zu der Stromphase βd verwendet werden.
Alternativ dazu kann das Totzeitkorrekturkennfeld 321 konfiguriert sein, jede der d- und q-Achsen-Beitragszeiten Td_ctrb und Tq_ctrb entsprechend der Wechselrichtertemperatur T_inv zu korrigieren.
Das heißt, dass die Totzeitkorrektureinrichtung 32 konfiguriert sein kann, die Amplitude jeder der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT entsprechend einer Änderung der Wechselrichtertemperatur T_inv zu ändern. Dies führt zu einer höheren Genauigkeit der Totzeitkorrektur der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq*.
Wenn die Stromamplitude von irgendeinem der Schaltelemente 63 bis 68 oder das Anforderungsdrehmoment Trq* als ein Argument für das Totzeitkorrekturkennfeld 321 zusätzlich zu der Stromphase βd ohne Verwendung der Wechselrichtertemperatur T_inv verwendet wird, können jede der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT bestimmt werden auf der Grundlage von einer von:

(1) der Temperaturkennlinie der tatsächlichen Totzeit ACT Tdead bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 100°C,
(2) der Temperaturkennlinie der tatsächlichen Totzeit ACT Tdead bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 0°C,
(3) der Durchschnittstemperaturkennlinie der Temperaturkennlinie der tatsächlichen Totzeit ACT Tdead bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 100°C und der Temperaturkennlinie der tatsächlichen Totzeit ACT Tdead bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 0°C.

9A zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch ein zusätzliches Beispiel veranschaulicht, wie die Totzeitkorrektureinrichtung 32 in der in 2 veranschaulichten Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 implementiert ist. Die in 9A veranschaulichte Totzeitkorrektureinrichtung 32 ändert jede der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT entsprechend irgendeiner der Modulationsbetriebsarten für den Wechselrichter 62, die selektiv durch die Modulationseinrichtung ausgeführt werden, und anderer Informationspunkte, die darin eingegeben werden. Das zusätzliche Beispiel für die Totzeitkorrektureinrichtung 32 ist als Totzeitkorrektureinrichtung 32A bezeichnet.
Die Totzeitkorrektureinrichtung 32A weist eine Drei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 320, eine Zwei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 33, eine Impulsmuster-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 34, und eine Rechteck-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 35 auf. Die Totzeitkorrektureinrichtung 32A kann eine weitere Modulationstotzeitkorrektureinrichtung aufweisen, wenn die Modulationseinrichtung 61 eine weitere Modulation verwendet.
Die vorstehend beschriebene Gleichung (7) gilt mit hoher Genauigkeit, wenn die Anzahl der Schaltvorgänge jedes Schaltelements ausreichend groß während eines Zyklus von 360 elektrischen Grad des MG 80 ist oder die Schaltfrequenz Fsw auf konstant eingestellt ist, gilt jedoch nicht mit hoher Genauigkeit, wenn weder die Anzahl der Schaltvorgänge jedes Schaltelements ausreichend groß während eines Zyklus von 360 elektrischen Grad des MG 80 ist, noch die Schaltfrequenz Fsw auf konstant eingestellt ist.
Wenn die Modulationseinrichtung 61 die Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart durchführt, gilt die vorstehend beschriebene Gleichung (7) im Wesentlichen mit hoher Genauigkeit, wodurch es ermöglicht wird, die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq* mit hoher Genauigkeit zu korrigieren. Wenn im Gegensatz dazu die Modulationseinrichtung 61 eine andere Modulation durchführt, kann die vorstehend beschriebene Gleichung (7) nicht mit hoher Genauigkeit gelten, was zu einer Reduktion der Genauigkeit der Korrektur der d- und q-Achsen-Spannungsfehler führt.
In dieser Hinsicht ist die Totzeitkorrektureinrichtung 32A konfiguriert, jede der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT entsprechend irgendeiner der Modulationsbetriebsarten für den Wechselrichter 62 zu ändern, die selektiv durch die Modulationseinrichtung 61 ausgeführt wird, was darauf abzielt, die Genauigkeit der Korrektur der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq* zu erhöhen.
9B veranschaulicht vier Regionen in den Drehzahl-Drehmomentkennlinien des MG 80, wobei die vier Regionen vorhergehend derart bestimmt sind, dass sie für die jeweilige Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart, Zwei-Phasen-Modulationsbetriebsart, Impulsmuster-Modulationsbetriebsart und Rechteck-Modulationsbetriebsart geeignet sind. Das heißt, dass die Modulationseinrichtung 61 beispielsweise konfiguriert ist, sequentiell die Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart, die Zwei-Phasen-Modulationsbetriebsart, die Impulsmuster-Modulationsbetriebsart und die Rechteck-Modulationsbetriebsart in dieser Reihenfolge sequentiell durchzuführen, wenn die Drehzahl N des MG 80 sich von Null an erhöht.
Die Drei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 32 weist dieselbe Konfiguration wie die Konfiguration der in 5 veranschaulichten Totzeitkorrektureinrichtung 32 auf, so dass die Drei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 32 konfiguriert ist, die d- und q- Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT entsprechend den vorstehend beschriebenen Gleichungen (7) zu berechnen.
Die Zwei-Phasen-Modulationsbetriebsart kann bewirken, dass die Amplitude und Phase von jedem der d- und q-Achsen-Spannungsfehler aufgrund der jeweiligen Totzeiten sich in Abhängigkeit von beispielsweise einem Leistungsfaktor des Wechselrichters 62 zusätzlich zu der Gleichspannung Vdc, der Schaltfrequenz Fsw und der Stromphase βd ändern. Aus diesem Grund ermöglicht ein Abbilden der Beziehungen zwischen der Amplitude und Phase von jedem der d- und q-Achsen-Spannungsfehler sowie der Parameter einschließlich des Leistungsfaktors und der Stromphase βd ein Berechnen der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT.
10A zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel dafür veranschaulicht, wie die Zwei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 33 in der Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 implementiert ist.
Insbesondere weist die Zwei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 33 ein Zwei-Phasen-Modulationstotzeitkorrekturkennfeld 331 und einen Multiplizierer 332 auf. Das Zwei-Phasen-Modulationstotzeitkorrekturkennfeld 331 ist beispielsweise als eine Funktion ausgelegt, die auf der Grundlage der Stromphase βd und des Leistungsfaktors als Argumente dafür die d- und q-Achsen-Beitragszeiten Td_ctrb und Tq_ctrb berechnet.
Der Multiplizierer 332 multipliziert jede der d- und q-Achsen-Beitragszeiten Td_ctrb und Tq_ctrb, die aus dem Totzeitkorrekturkennfeld 331 ausgegeben werden, mit der Gleichspannung Vdc und der Schaltfrequenz Fw, wobei auf diese Weise die entsprechende eine der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT ausgegeben wird.
Die Phase von jeder der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT, die aus der Zwei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 33 ausgegeben werden, wird durch einen Wert, der auf der Grundlage des Leistungsfaktors bestimmt ist, in Bezug auf die Phase der entsprechenden einen der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT, die aus der Drei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 320 ausgegeben werden, korrigiert.
Die Amplitude von jeder der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT, die aus der Zwei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 33 ausgegeben wird, wird durch einen Wert, der auf der Grundlage des Leistungsfaktors bestimmt ist, in Bezug auf die Amplitude der entsprechenden einen der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT, die aus der Drei-Phasen-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 320 ausgegeben werden, korrigiert.
Es sei bemerkt, dass der Korrekturwert für die Phase von jeder der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT simuliert oder gemessen werden kann, um in dem Kennfeld 331 implementiert zu werden.
Die Impulsmuster-Modulationsbetriebsart kann bewirken, dass die Amplitude und die Phase von jedem der d- und q-Achsen-Spannungsfehler aufgrund der jeweiligen Totzeiten sich in Abhängigkeit von beispielsweise dem ausgewählten Schaltimpulsmuster und dem Leistungsfaktor des Wechselrichters 62 zusätzlich zu der Gleichspannung Vdc, der Schaltfrequenz Fsw und der Stromphase βd ändern. Aus diesem Grund ermöglicht das Abbilden der Beziehungen zwischen der Amplitude und Phase von jedem der d- und q-Achsen-Spannungsfehler und den Parametern einschließlich des Leistungsfaktors, der vorbereiteten Schaltimpulsmuster und der Stromphase βd eine Berechnung der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT.
10B zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel veranschaulicht, wie die Impulsmuster-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 34 in der Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 implementiert ist.
Insbesondere weist die Impulsmuster-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 34 ein Impulsmuster-Modulationstotzeitkorrekturkennfeld 341 und einen Multiplizierer 342 auf. Das Impulsmuster-Modulationstotzeitkorrekturkennfeld 341 ist beispielsweise als eine Funktion ausgelegt, die auf der Grundlage der Stromphase βd, des Leistungsfaktors und des ausgewählten Schaltimpulsmusters als Argumente dafür die d- und q-Achsen-Beitragszeiten Td_ctrb und Tq_ctrb berechnet.
Der Multiplizierer 333 multipliziert jede der d- und q-Achsen-Beitragszeiten Td_ctrb und Tq_ctrb, die aus dem Totzeitkorrekturkennfeld 341 ausgegeben werden, mit der Gleichspannung Vdc und der Schaltfrequenz Fw, wobei auf diese Weise die entsprechende eine der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT ausgegeben werden.
Die Phase von jeder der aus der Impulsmuster-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 34 ausgegebenen d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT wird durch einen Wert, der auf der Grundlage des Leistungsfaktors und des ausgewählten Schaltimpulsmusters bestimmt ist, relativ zu einer Phase, die um 180 elektrische Grad in Bezug auf die Stromphase verschoben ist, korrigiert.
Die Amplitude von jeder der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT, die aus der Impulsmuster-Modulationstotzeitkorrektureinrichtung 34 ausgegeben werden, wird beispielsweise durch Multiplizieren der in den Wechselrichter 62 eingegebenen Gleichspannung Vdc mit einem Wert, der auf der Grundlage des ausgewählten Schaltimpulsmusters und des Leistungsfaktors bestimmt wird, erhalten.
Es sei bemerkt, dass der Korrekturwert für die Phase von jeder der d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen Vd_comp_DT und Vq_comp_DT simuliert oder gemessen werden kann, um in dem Kennfeld 341 implementiert zu werden.
Die Rechteck-Modulationsbetriebsart kann die Amplitude und Phase von jedem der d- und q-Achsen-Spannungsfehler aufgrund der jeweiligen Totzeiten unverändert beibehalten, so dass es unnötig ist, die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* auf der Grundlage von d- und q-Achsen-Totzeitkorrekturspannungen zu korrigieren. Im Gegensatz dazu ist es, da es einen großen Spannungsphasenfehler aufgrund der Aus-Verzögerung OffD von jedem Schaltelement 63 bis 68 geben kann, der in jeder der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* enthalten ist, notwendig, jede der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* zu korrigieren, um dadurch den Spannungsphasenfehler zu beseitigen oder zu reduzieren. Diese Korrektur ist später als eine Modifikation des beispielhaften Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 korrigiert den d-Achsen-Spannungsfehler Vd_err zwischen der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der d-Achsen-Ist-Spannung und den q-Achsen-Spannungsfehler Vq_err zwischen der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und der q-Achsen-Ist-Spannung aufgrund der Gleichspannungsabfälle über den jeweiligen Schaltelementen 63 bis 68, wobei auf diese Weise d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF ausgegeben werden. Der Gleichspannungsabfall über ein Schaltelement weist einen Spannungsabfall Vf über die Freilaufdiode und einen Spannungsabfall Vce über den IGBT des Schaltelements auf. Wenn ein IGBT und eine entsprechende Freilaufdiode jedes Schaltelements als ein Leistungsmodul modularisiert werden können, kann der Gleichspannungsabfall über das Leistungsmodul als der Gleichspannungsabfall des entsprechenden Schaltelements verwendet werden.
11A veranschaulicht schematisch, dass der Spannungsabfall Vf über die Freilaufdiode jedes Schaltelements 63 bis 68 eine positive Korrelation mit der Stromamplitude des entsprechenden Schaltelements aufweist, und gleichermaßen veranschaulicht 11B schematisch, dass der Spannungsabfall Vce über den IGBT jedes Schaltelements 63 bis 68 eine positive Korrelation mit der Stromamplitude des entsprechenden Schaltelements aufweist. Es sei bemerkt, dass, da die Kennlinie zwischen dem Spannungsabfall Vf über die Freilaufdiode jedes Schaltelements 63 bis 68 und der Stromamplitude des entsprechenden Schaltelements (siehe 11A) im Wesentlichen ähnlich zu dem Spannungsabfall Vce über den IGBT jedes Schaltelements 63 bis 68 und der Stromamplitude des entsprechenden Schaltelements ist (siehe 11B), es möglich ist, einen des Spannungsabfalls Vf und des Spannungsabfalls Vce als den Gleichspannungsabfall über jedes Schaltelement 63 bis 68 zu verwenden.
12 zeigt eine Darstellung, die schematisch ein Beispiel veranschaulicht, wie die Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 in der Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 implementiert ist.
Die Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 weist ein Spannungsabfallkorrekturkennfeld 361 auf. Das Spannungsabfallkorrekturkennfeld 361 ist beispielsweise als eine Funktion ausgelegt, die auf der Grundlage der d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq als Argumente dafür die d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF berechnet. Die d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq* können in das Spannungsabfallkorrekturkennfeld 361 als Argumente dafür anstelle der d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq eingegeben werden, wenn die d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq* nahe an den jeweiligen d- und q-Achsen-Strömen Id und Iq sind. Wie es in 7B veranschaulicht ist, kann, wenn die Stromamplitude jedes Schaltelements 63 bis 68 eineindeutig auf der Grundlage des Anforderungsdrehmoments Trq* bestimmt ist, das Anforderungsdrehmoment Trq* als ein Argument für das Spannungsabfallkorrekturkennfeld 361 anstelle der d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq verwendet werden.
Die Phase jeder der Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF, die aus der Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 ausgegeben werden, ist um 180 elektrische Grad relativ zu der Stromphase verschoben, und die Amplitude von jeder der Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF, die aus der Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 ausgegeben werden, wird durch den Gleichspannungsabfall anhand der Stromamplitude des entsprechenden Schaltelements korrigiert.
Das heißt, dass ein Korrigieren des d-Achsen-Spannungsfehlers Vd_err und des q-Achsen-Spannungsfehlers Vq_err aufgrund der Gleichspannungsabfälle über den jeweiligen Schaltelementen 63 bis 68 ein Implementieren der Genauigkeit der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung Vq** auf die korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung Vd** ermöglicht, wodurch es möglich wird, die Magnetflussvariation Δϕ mit hoher Genauigkeit zu schätzen.
Der Gleichspannungsabfall Vf und der Gleichspannungsabfall Vce über jedes Schaltelement 63 bis 68 ändern sich in Abhängigkeit von der Temperatur des entsprechenden Schaltelements, d.h. der Wechselrichtertemperatur T_inv, die durch den Temperatursensor 76 gemessen wird.
In dieser Hinsicht kann die Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 konfiguriert sein, die Amplitude von jeder der d-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF entsprechend einer Änderung der Wechselrichtertemperatur T_inv zu ändern, wie es in 13 veranschaulicht ist. Das heißt, dass 13 veranschaulicht, dass die Kennlinien der Amplitude von jeder der d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF in Bezug auf die Stromamplitude oder das Anforderungsdrehmoment Trq* sich in Abhängigkeit von der Wechselrichtertemperatur T_inv ändert.
Beispielsweise kann die Wechselrichtertemperatur T_inv zu den Argumenten für das Spannungsabfallkorrekturkennfeld 361 hinzugefügt werden. Alternativ dazu kann das Spannungsabfallkorrekturkennfeld 361 konfiguriert sein, die Amplitude von jeder der d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF, die daraus ausgegeben werden, entsprechend einer Änderung der Wechselrichtertemperatur T_inv zu ändern. Dies führt zu einer höheren Genauigkeit einer Spannungsabfallkorrektur der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq*.
Wenn die Wechselrichtertemperatur T_inv nicht für die Argumente für das Abfallkorrekturkennfeld 361 verwendet wird, kann die Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 konfiguriert sein, jede der d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF zu bestimmen entsprechend mit:

(1) der Temperaturkennlinie der Amplitude von jeder der d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 100°C,
(2) der Temperaturkennlinie der Amplitude von jeder der d- und q-Achsen-Spannungsabfallkorrekturspannungen Vd_comp_VF und Vq_comp_VF bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 0°C,
(3) der Durchschnittstemperaturkennlinie der Temperaturkennlinie bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 100°C und der Temperaturkennlinie bei der Wechselrichtertemperatur T_inv von 0°C.

Die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 37 berechnet auf der Grundlage der Winkelgeschwindigkeit ω und der d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq oder der Befehls-d- und q-Achsen-Ströme Id* und Iq* die d- und q-Achsen-Standardspannungen Vd_std und Vq_std, die an den MG 80, der in dem Standardzustand ist, angelegt werden. Der MG 80, der in dem Standardzustand ist, ist als der MG 80 definiert, der den vorbestimmten Standardtemperaturbereich aufweist. Die vorstehend beschriebenen d- und q-Achsen-Standardspannungen Vd_std und Vq_std können durch die nachfolgenden Gleichungen (10.1) ausgedrückt werden: $\begin{array}{l} Vd_s t d = - ω \times λ q + R \times I D \\ {Vq}_{s t d} = ω \times λ d + R \times I q \end{array}$
Dabei:

repräsentiert R den Wicklungswiderstandswert;
repräsentiert λd eine d-Achsen-Flussverkettung auf der Grundlage des d-Achsen-Stroms Id,
repräsentiert λq eine q-Achsen-Flussverkettung auf der Grundlage des q-Achsen-Stroms Iq.

Es sei bemerkt, dass diese Parameter Rm, λd und λq einige der konstanten Maschinenparameter des MG 80 sind.
Die Standardspannungen Vd_std und Vq_std sind nicht notwendigerweise auf konstante Werte eingestellt, und können variabel auf der Grundlage der Temperaturen von vorbestimmten Abschnitten des MG 80 entsprechend der Temperaturkennlinien jeweils des Wicklungswiderstandswerts, der d- und q-Achsen-Induktivitäten und der Permanentmagneteinheit 80a2 eingestellt werden. Die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 37 kann konfiguriert sein, Werte der jeweiligen Standardspannungen Vd_std und Vq_std an jedem von Betriebspunkten des MG 80 und/oder zu jeder Temperatur des MG 80 zu lernen, während der MG 80 ohne das Auftreten einer irreversiblen Entmagnetisierung arbeitet. Das heißt, dass die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 37 konfiguriert sein kann, zu lernen und zu speichern:

(1) einen Wert der Standardspannung Vd std zu jedem Betriebspunkt des MG 80,
(2) einen Wert der Standardspannung Vd_std zu jeder Temperatur des MG 80,
(3) einen Wert der Standardspannung Vq_std zu jedem Betriebspunkt des MG 80,
(4) einen Wert der Standardspannung Vq_std zu jeder Temperatur des MG 80.

Dann kann die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 37 konfiguriert sein, individuell jede der Standardspannungen Vd_std und Vq_std auf einen entsprechenden gelernten Wert für die Standardspannung Vd std und den gelernten Wert für die Standardspannung Vq_std einzustellen, wobei diese gelernten Werte für die jeweiligen Standardspannungen Vd_std und Vq_std mit einem gegenwärtigen Betriebspunkt und einer Temperatur des MG 80 übereinstimmen.
14 zeigt ein Blockschaltbild, das schematisch ein Beispiel veranschaulicht, wie die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 37 in der Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 implementiert ist.
Die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 37 weist ein Flussverkettungskennfeld 371 und eine Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 372 auf. Das Flussverkettungskennfeld 371 ist beispielsweise als eine Funktion ausgelegt, die auf der Grundlage der d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq als Argumente dafür die d- und q-Achsen-Flussverkettungen λd und λq berechnet. Die d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq* können in die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 37 als Argumente dafür anstelle der d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq eingegeben werden, wenn die d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq* nahe an den jeweiligen d- und q-Achsen-Strömen Id und Iq sind.
Das Flussverkettungskennfeld 371 kann eine Funktion aufweisen, die durch die nachfolgenden Gleichungen (10.2) ausgedrückt sind, und kann konfiguriert sein, auf der Grundlage der d- und q-Achsen-Induktivitäten Ld und Lq sowie des Magnetflusses ϕ der Permanentmagneteinheit 80a2 die d- und q-Achsen-Flussverkettungen λd und λq entsprechend den Gleichungen (10.2) zu berechnen: $\begin{array}{l} λ d = L d \times I d + Φ \\ λ q = L q \times I q \end{array}$
Die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 372 empfängt die d- und q-Achsen-Ströme Id und Iq, die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω, die d- und q-Flussverkettungen λd und λq und den Wicklungswiderstandswert R. Dann berechnet die Standardspannungs-Berechnungseinrichtung 372 die d- und q-Achsen-Standardspannungen Vd_std und Vq_std entsprechend den vorstehend beschriebenen Gleichungen (11).
Die Schätzberechnungseinrichtung 38 ist konfiguriert, den Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est entsprechend der vorstehend beschriebenen Gleichung (6) zu berechnen. Nachstehend ist die Berechnung des Magnetflussvariationsschätzwerts Δϕ_est unter Bezugnahme auf 15 und 16 beschrieben.
Wie gemeinsam in 15 und 16 veranschaulicht, werden die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq* jeweils auf korrigierte d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd** und Vq** in dem d-q-Koordinatensystem korrigiert. Wenn eine gerade Linie, die den Ursprung des d-q-Koordinatensystems und einen Koordinatenpunkt der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen (Vd*, Vq*) in dem d-q-Koordinatensystem verbindet, als eine Ist-Spannungsschätzgerade definiert ist, ist der Gradient der Ist-Spannungsschätzgeraden als das Verhältnis $\frac{V q * *}{V d * *}$
der korrigier-Vd** ten q-Achsen-Befehlsspannung Vq** zu der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung Vd** ausgedrückt. Anders ausgedrückt kann das Verhältnis $\frac{V q * *}{V d * *}$
durch (1/tan θ) Vd** ausgedrückt werden, wenn die Phase des Befehlsspannungsvektors (Vd**, Vq**) durch Vθ ausgedrückt wird.
Das heißt, dass der q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] einen Wert repräsentiert, der der d-Achsen-Standardspannung Vd std auf der Ist-Spannungsschätzgeraden entspricht, so dass der Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est auf der Grundlage der q-Achsen-Spannungsabweichung ΔVq von der q-Achsen-Standardspannung Vq_std auf den q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] entsprechend der Gleichung (4.2) berechnet wird. Dies wird kollektiv durch die Gleichung (6) ausgedrückt.
15 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem der q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] kleiner als die q-Achsen-Standardspannung Vq_std ist, so dass die q-Achsen-Spannungsabweichung ΔVq einen negativen Wert annimmt, was dazu führt, dass der Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est einen negativen Wert annimmt. Dies zeigt eine Entmagnetisierung der Permanentmagneteinheit 80a2 bei niedriger Temperatur.
Ein q-Achsen-Spannungsberechnungsverfahren der Berechnung des Magnetflussschätzwerts auf der Grundlage der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung Vq** ohne Verwendung der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung Vd** berechnet den Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est auf der Grundlage einer q-Achsen-Spannungsabweichung AVqz von der q-Achsen-Standardspannung Vq_std auf die korrigierte q-Achsen-Befehlsspannung Vq**. Jedoch berücksichtigt das q-Achsen-Spannungsberechnungsverfahren nicht einen d-Achsen-Spannungsfehler zwischen der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung Vd** und der tatsächlichen d-Achsen-Spannung.
Im Gegensatz dazu ermöglicht das beispielhafte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung, das den Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est auf der Grundlage der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung Vq** und der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung Vd** berechnet, dass ein Schätzfehler, der durch einen dicken weißen Pfeil angegeben ist, im Vergleich zu dem q-Achsen-Spannungsberechnungsverfahren reduziert wird (siehe 15).
16 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem der q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] größer als die q-Achsen-Standardspannung Vq_std ist, so dass die q-Achsen-Spannungsabweichung ΔVq einen positiven Wert annimmt, was dazu führt, dass der Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est einen positiven Wert annimmt. Dies zeigt beispielsweise eine Erhöhung der Magnetisierung der Permanentmagneteinheit 80a2 bei einer niedrigen Temperatur. Genau gesagt kann es eine Abweichung zwischen dem q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] und einer wahren tatsächlichen q-Achsen-Spannung unabhängig von dem Betragsverhältnis zwischen dem q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] und der q-Achsen-Standardspannung Vq_std geben. Aus diesem Grund zeigen 15 und 16 die Abweichung zwischen dem q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] und der q-Achsen-Standardspannung Vq_std, wenn der q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert [Vq] und die wahre tatsächliche q-Achsen-Spannung identisch zueinander sind.
Es sei bemerkt, dass in der Gleichung (6) es sein kann, dass der Nenner Vd** oder der Nenner ω einen Wert nahe an Null annehmen. Beispielsweise gelangt die korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung Vd** bei einer niedrigen Drehgeschwindigkeit oder einem niedrigen Ausgangsdrehmoment des MG 80 nahe an Null, und gelangt die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω bei einer niedrigen Drehgeschwindigkeit des MG 80 nahe an Null. Wenn bestimmt wird, dass die korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung Vd** oder die elektrische Winkelgeschwindigkeit ω nahe an Null gelangen, kann die Schätzberechnungseinrichtung 38 konfiguriert sein, die Berechnung des Magnetflussvariationsschätzwerts Δϕ_est zu stoppen, wodurch verhindert wird, dass das Berechnungsergebnis divergiert.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel derart konfiguriert, dass die Befehlsspannungskorrektureinrichtung 31 die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* korrigiert, um dadurch den d-Achsen-Spannungsfehler Vd_err zwischen der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der d-Achsen-Ist-Spannung sowie den q-Achsen-Spannungsfehler Vq_err zwischen der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* und der q-Achsen-Ist-Spannung zu reduzieren. Dies ermöglicht ein Schätzen der q-Achsen-Ist-Spannung mit höherer Genauigkeit ohne Verwendung einer q-Achsen-Spannungsmessung, die durch einen Spannungssensor gemessen wird.
Die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist ebenfalls derart konfiguriert, dass die Schätzberechnungseinrichtung 38 den Magnetflussvariationsschätzwert Δϕ_est unter Verwendung beider korrigierten d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd** und Vq** mit höherer Genauigkeit mit geringerem Einfluss von Variationen von Sensormessungswerten und Variationen der konstanten Maschinenparameter berechnet.
Nachstehend sind andere Ausführungsbeispiele oder Modifikationen des beispielhaften Ausführungsbeispiels beschrieben.
Die Befehlsspannungskorrektureinrichtung 31 weist die Totzeitkorrektureinrichtung 32 und die Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 auf, kann jedoch lediglich eine der Totzeitkorrektureinrichtung 32 und der Spannungsabfallkorrektureinrichtung 36 aufweisen. Die Befehlsspannungskorrektureinrichtung 31 kann konfiguriert sein, andere Spannungsfehler aufgrund anderer Faktoren außer der Totzeiten und des Gleichspannungsabfalls über jedes Schaltelement 33 bis 38 zu korrigieren.
Da der Stromsensor 70 und der Drehwinkelsensor 85, die für die Magnetflussschätzung verwendet werden, jeweils eine Verzögerung in dessen Ansprechen aufweisen, kann das MG-Steuerungsgerät 20 konfiguriert sein, den Abtastzeitverlauf der zumindest Zwei-Phasen-Ströme aus dem Stromsensor 70 entsprechend der Verzögerung in Reaktion auf den Stromsensor 70 zu justieren und/oder die abgetasteten zumindest Zwei-Phasen-Ströme entsprechend der Verzögerung im Ansprechen des Stromsensors 70 zu korrigieren. Dies erhält Werte der Drei-Phasen-Ströme, die so genau wie möglich sind, wodurch Fehler der Magnetflussschätzung aufgrund der Verzögerung im Ansprechen des Stromsensors 70 reduziert werden.
Gleichermaßen kann das MG-Steuerungsgerät 20 konfiguriert sein, den Abtastzeitverlauf des elektrischen Winkels θ aus dem Drehwinkelsensor 85 entsprechend der Verzögerung im Ansprechen des Drehwinkelsensors 85 zu justieren und/oder den abgetasteten Drehwinkel θ entsprechend der Verzögerung im Ansprechen des Drehwinkelsensors 85 zu korrigieren. Dies erhält einen Wert des elektrischen Winkels θ, der so genau wie möglich ist, wodurch Fehler der Magnetflussschätzung aufgrund der Verzögerung im Ansprechen des Drehwinkelsensors 85 reduziert werden.
Da die Verzögerung im Ansprechen von jedem Sensor Temperaturcharakteristiken aufweisen kann, kann das MG-Steuerungsgerät 20 konfiguriert sein, die Messungen der jeweiligen Sensoren 70 und 85 entsprechend ihrer Temperaturcharakteristiken zu korrigieren. Wie Messungen des Stromsensors 70 aufgrund der Verzögerung im Ansprechen des Stromsensors 70 korrigiert werden, ist beispielsweise in der Japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H09-308300 offenbart, und wie Messungen des Drehwinkelsensors 85 aufgrund der Verzögerung im Ansprechen des Drehwinkelsensors 85 zu korrigieren sind, ist beispielsweise in der Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 3676435 offenbart.
Da jedes Schaltelement 63 bis 68 die Aus-Verzögerungszeit, d.h. die abfallende Verzögerungszeit, aufweist, verzögert sich die Phase eines tatsächlichen dq-Spannungsvektors, der an den MG 80 angelegt wird, in Bezug auf den Befehls-dq-Spannungsvektor (siehe 17). Um einer derartigen Phasenverzögerung zu begegnen, kann die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 konfiguriert sein, die Phase der Befehlsspannungen Vd* und Vq* entsprechend dem Produkt der Aus-Verzögerungszeit [Sekunden] und der elektrischen Winkelgeschwindigkeit [Grad/Sekunde] zu korrigieren, wodurch Fehler in der Magnetflussschätzung aufgrund der Phasenverzögerung reduziert werden.
Genauer ist die Rechteck-Modulationsbetriebsart konfiguriert, jeden der Ober- und Unterzweigschalter für jede Phase einmal pro einer elektrischen Periode des MG 80 zu schalten, was den elektrischen 360 Grad entspricht.
Aus diesem Grund ist es schwierig, die Totzeitkorrekturen durchzuführen, die in der vorstehend beschriebenen Drei-Phasen-Modulationsbetriebsart verwendet werden.
In der Rechteck-Wellenmodulationsbetriebsart kann die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 daher konfiguriert sein, die an den MG 80 angelegten tatsächlichen Spannungen derart zu korrigieren, dass eine Verzögerung der an den MG 80 angelegten tatsächlichen Spannungen in Bezug auf die jeweiligen Befehlsspannungen durch die Aus-Verzögerungszeit beseitigt werden. Die Aus-Verzögerungszeit jedes Schaltelements weist Temperaturcharakteristiken des Schaltelements und eine Abhängigkeit des Stroms, der durch das Schaltelement fließt, auf. Aus diesem Grund kann die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung 30 konfiguriert sein, den Korrekturwert der tatsächlichen Spannungen, die an den MG 80 angelegt werden, entsprechend der Temperatur von jedem Schaltelement und/oder einem durch jedes Schaltelement fließenden Strom zu justieren.
Die Schätzberechnungseinrichtung 38 gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel berechnet den Magnetflussvariationsschätzwert in Bezug auf den Standardmagnetfluss, kann jedoch konfiguriert sein, eine q-Achsen-Komponente der Standardspannung auf der Grundlage des Werts (Ld x Id) zu berechnen, der durch Subtrahieren des Magnetflusses ϕ der Permanentmagneteinheit 80a2 des MG 80, der in einem Standardzustand ist, von der d-Achsen-Flussverkettung λd zu berechnen (siehe Gleichungen (10.2) und (4.1)). Dies ermöglicht eine Berechnung des absoluten Werts des Magnetflusses der Permanentmagneteinheit 80a2.
Die Steuerungsgeräte gemäß der vorliegenden Offenbarung sind nicht darauf begrenzt, bei MGs für Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeugen angewendet zu werden, und können bei verschiedenen rotierenden elektrischen Permanentmagnet-Wechselstrommaschinen in verschiedenen Gebieten angewendet werden. Die Steuerungsgeräte gemäß der vorliegenden Offenbarung können auf mehrphasige, wie zwei-phasige oder vier-phasige oder mehrphasige rotierende elektrische Wechselstrommaschinen angewendet werden.
Obwohl veranschaulichende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung hier beschrieben worden sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern umfasst beliebige und alle Ausführungsbeispiele, die Modifikationen, Weglassungen, Kombinationen (beispielsweise von Ausgestaltungen über verschiedene Ausführungsbeispiele hinweg), Anpassungen und/oder Abänderungen aufweisen, die durch den Fachmann auf der Grundlage der vorliegenden Offenbarung verstanden werden würden. Die Begrenzungen in den Patentansprüchen sind breit auf der Grundlage der in den Patentansprüchen angewendeten Sprache zu interpretieren und nicht auf Beispiele begrenzt, die in der vorliegenden Beschreibung oder während der Weiterverfolgung der Anmeldung beschrieben werden, wobei diese Beispiele als nicht ausschließlich zu betrachten sind.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, korrigiert in einer Magnetflussvariationsschätzeinrichtung eines Steuerungsgeräts eine Befehlsspannungskorrektureinrichtung d- und q-Achsen-Befehlsspannungen, um eine Abweichung zwischen jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen und einer entsprechenden tatsächlichen Spannung zu reduzieren, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen ist, wobei auf diese Weise eine korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung und eine korrigierte q-Achsen-Befehlsspannung ausgegeben wird. Eine Standardspannungs-Berechnungseinrichtung berechnet auf der Grundlage einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine und eines in der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms eine d-Achsen-Standardspannung und eine q-Achsen-Standardspannung, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen sind, während die rotierende elektrische Maschine in einem vorbestimmten Standardzustand ist. Eine Schätzeinrichtung schätzt eine Magnetflussvariation als eine Funktion der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung, der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung und der q-Achsen-Standardspannung.

Claims

Steuerungsgerät für eine rotierende elektrische Wechselstrommaschine, die eine Permanentmagneteinheit aufweist, wobei das Steuerungsgerät aufweist: eine Befehlsspannungsberechnungseinrichtung, die konfiguriert ist, d- und q-Achsen-Befehlsspannungen auf der Grundlage eines Anforderungsdrehmoments für die rotierende elektrische Maschine zu berechnen; einen Leistungswandler, der konfiguriert ist, auf der Grundlage der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Eingangsleistung, die darin eingegeben wird, in Wechselstromleistung umzuwandeln, und die Wechselstromleistung der rotierenden elektrischen Maschine zuzuführen; und eine Magnetflussvariationsschätzeinrichtung, die konfiguriert ist, eine Magnetflussvariation der Permanentmagneteinheit in Bezug auf einen Standardmagnetfluss zu schätzen, wobei der Standardmagnetfluss als ein Magnetfluss der Permanentmagneteinheit definiert ist, während die rotierende elektrische Maschine in einem vorbestimmten Standardzustand ist, wobei die Magnetflussvariationsschätzeinrichtung aufweist: eine Befehlsspannungskorrektureinrichtung, die konfiguriert ist, die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zu korrigieren, um eine Abweichung zwischen jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen und einer entsprechenden tatsächlichen Spannung, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen ist, zu korrigieren, wobei auf diese Weise eine korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung und eine korrigierte q-Achsen-Befehlsspannung ausgegeben wird; eine Standardspannungsberechnungseinrichtung, die konfiguriert ist, auf der Grundlage einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine und eines in der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms eine d-Achsen-Standardspannung und eine q-Achsen-Standardspannung zu berechnen, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen sind, während die rotierende elektrische Maschine in dem vorbestimmten Standardzustand ist; und eine Schätzeinrichtung, die konfiguriert ist, die Magnetflussvariation als eine Funktion der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung, der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung und der q-Achsen-Standardspannung zu schätzen.
Steuerungsgerät nach Anspruch 1, wobei: die Schätzeinrichtung konfiguriert ist, die d-Achsen-Standardspannung mit einem Verhältnis der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung zu der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung zu multiplizieren, um dadurch einen q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert zu berechnen; und die Magnetflussvariation entsprechend einer Abweichung zwischen dem q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert und der q-Achsen-Standardspannung zu schätzen.
Steuerungsgerät nach Anspruch 2, wobei: der Leistungswandler mehrere Paare von Ober- und Unterzweigschaltelementen für jeweilige mehrere Phasen aufweist, wobei die mehreren Paare von Ober- und Unterzweigschaltelementen in einer Brückenkonfiguration verschaltet sind, der Leistungswandler Ein-Aus-Schaltvorgänge der Ober- und Unterzweigschaltelemente der jeweiligen Paare derart durchführt, dass während einer Totzeit die Ober- und Unterzweigschaltelemente für jede Phase gleichzeitig aus sind; und die Befehlsspannungskorrektureinrichtung aufweist: eine Totzeitkorrektureinrichtung, die konfiguriert ist, einen Totzeitspannungsfehler, der aufgrund der Totzeiten zwischen jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen und einer entsprechenden der tatsächlichen Spannungen verursacht wird, zu korrigieren.
Steuerungsgerät nach Anspruch 3, wobei: die Totzeitkorrektureinrichtung konfiguriert ist, einen Totzeitkorrekturwert für jede der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zu berechnen, um den Totzeitspannungsfehler zu korrigieren; und den Totzeitkorrekturwert von jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen entsprechend einer Änderung einer Amplitude des in der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms und/oder einer Änderung des Anforderungsdrehmoments zu ändern.
Steuerungsgerät nach Anspruch 3 oder 4, wobei: die Totzeitkorrektureinrichtung konfiguriert ist, einen Totzeitkorrekturwert von jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zu berechnen, um den Totzeitspannungsfehler zu korrigieren; und den Totzeitkorrekturwert von jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen entsprechend einer Änderung einer Temperatur des Leistungswandlers zu ändern.
Steuerungsgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei: der Leistungswandler in einer ausgewählten einen von vorbestimmten Modulationsbetriebsarten moduliert wird, um dadurch die Ein-Aus-Schaltvorgänge der Ober- und Unterzweigschaltelemente der jeweiligen Paare entsprechend der ausgewählten einen der vorbestimmten Modulationsbetriebsarten durchzuführen; und die Totzeitkorrektureinrichtung konfiguriert ist, einen Totzeitkorrekturwert von jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zu berechnen, um den Totzeitspannungsfehler zu korrigieren; und den Totzeitkorrekturwert von jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen entsprechend der ausgewählten einen der vorbestimmten Modulationsbetriebsarten zu ändern.
Steuerungsgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei: der Leistungswandler zumindest ein Schaltelement aufweist, wobei der Leistungswandler Ein-Aus-Schaltvorgänge des zumindest einen Schaltelements durchführt, um dadurch die Eingangsleistung auf die Wechselstromleistung umzuwandeln, die Befehlsspannungskorrektureinrichtung aufweist: eine Spannungsabfallkorrektureinrichtung, die konfiguriert ist, einen Spannungsabfallfehler zu korrigieren, der aufgrund eines Gleichspannungsabfalls über das zumindest eine Schaltelement zwischen jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen und einer entsprechenden der tatsächlichen Spannungen verursacht wird.
Steuerungsgerät nach Anspruch 7, wobei: die Spannungsabfallkorrektureinrichtung konfiguriert ist, einen Spannungsabfallkorrekturwert für jede der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zu berechnen, um den Spannungsabfallfehler zu korrigieren; und den Spannungsabfallkorrekturwert von jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen entsprechend einer Änderung einer Temperatur des Leistungswandlers zu ändern.
Steuerungsgerät für eine rotierende elektrische Wechselstrommaschine, die eine Permanentmagneteinheit aufweist, wobei das Steuerungsgerät aufweist: einen Speicher; und einen Prozessor, der mit dem Speicher kommunizieren kann, wobei der Prozessor konfiguriert ist, d- und q-Achsen-Befehlsspannungen auf der Grundlage eines Anforderungsdrehmoments für die rotierende elektrische Maschine zu berechnen; auf der Grundlage der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Eingangsleistung, die darin eingegeben wird, in Wechselstromleistung umzuwandeln, wobei auf diese Weise die Wechselstromleistung der rotierenden elektrischen Maschine zugeführt wird; eine Magnetflussvariation der Permanentmagneteinheit in Bezug auf einen Standardmagnetfluss zu schätzen, wobei der Standardmagnetfluss als ein Magnetfluss der Permanentmagneteinheit definiert ist, während die rotierende elektrische Maschine in einem vorbestimmten Standardzustand ist, wobei der Prozessor konfiguriert ist, die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen zum Reduzieren einer Abweichung zwischen jeder der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen und einer entsprechenden tatsächlichen Spannung zu korrigieren, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen ist, wobei auf diese Weise eine korrigierte d-Achsen-Befehlsspannung und eine korrigierte q-Achsen-Befehlsspannung ausgegeben wird; auf der Grundlage einer elektrischen Winkelgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine und eines in der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms eine d-Achsen-Standardspannung und eine q-Achsen-Standardspannung zu berechnen, die an die rotierende elektrische Maschine anzulegen, sind, während die rotierende elektrische Maschine in dem vorbestimmten Standardzustand ist; und eine Magnetflussvariation der Permanentmagneteinheit in Bezug auf einen Standardmagnetfluss als eine Funktion der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung, der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung und der q-Achsen-Standardspannung zu schätzen.
Steuerungsgerät nach Anspruch 9, wobei: der Prozessor konfiguriert ist, die d-Achsen-Standardspannung mit einem Verhältnis der korrigierten q-Achsen-Befehlsspannung zu der korrigierten d-Achsen-Befehlsspannung zu multiplizieren, um dadurch einen q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert zu berechnen; und die Magnetflussvariation entsprechend einer Abweichung zwischen dem q-Achsen-Ist-Spannungsschätzwert und der q-Achsen-Standardspannung zu schätzen.