电动机控制设备制造技术

本发明专利技术提出了一种电动机控制设备，其包括：解算器（１２）及Ｒ／Ｄ转换器（１４），其中３６０度的电气角被设定为比３６０度的机械角小，并且其输出与电气角相对应的两相编码器信号；两相编码器计数器（４１），其对两相编码器信号进行计数，并输出与电气角相对应的数字值；角倍增系数检测部（４２），其基于计数值的变化来对由从Ｒ／Ｄ转换器（１４）输出的信号表示的角度所对应的机械角的位置进行检测；以及电动机控制部（４４），其根据角倍增系数检测部（４２）的输出来对基于转矩命令值（ＴＲ）确定的电流命令值进行校正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动机控制设备，具体涉及使用电气角的电动机控制设备，其中，将 360度的电气角设定为小于360度的机械角。
技术介绍
电动机控制设备被设置在诸如具有电动机的机动车或混合动力车辆之类的车辆 中，或被设置在具有电动机的其他电气设备中。在这种电动机控制设备中使用了检测电动 机的转角的转角检测设备。例如，日本专利申请公开号2009-77481 (JP-A-2009-77481)揭示了 一种技术，其使用解算器(resolver)作为旋转检测传感器，并指示将解算器 的输出转换为数字值的R/D(解算器/数字)转换器增大或减小计数值。在 日本专利申请公开号2004-M2370 (JP-A-2004-242370)、日本专利申请公开号 2008-259347 (JP-A-2008-259347)、日本专利申请公开号 11-337371 (JP-A-11-337371)、 日本专利申请公开号2004-61157 (JP-A-2004-61157)以及日本专利申请公开号 2000-314639 (JP-A-2000-314639)中也描述了相关技术。利用根据磁极对的数量而变化的电气角来对电动机进行基本的控制。例如，在具 有一个磁极对的电动机中，电气角与机械角一致。但是，在具有两个磁极对的电动机中，电 气角在每一次机械角从0度到360度变化时均从0度到360变化两次。换言之，在具有两 个磁极对的电动机中，不能确定从0度至360度的电气角是对应于0度至180度的机械角 还是180度至360度的机械角。近年来，对于设置在车辆中的电动机日益增长的需求是具有较大转矩、紧凑尺寸 和更顺畅的控制，因此电动机中的磁极对的数量有可能例如从两个增加至四个或五个。在 此情况下，通常使用具有2、4或5的角倍增系数(也表示为2X、4X或5X)的解算器。角倍 增系数是解算器输出的一个周期的角度(通常为电气角9e)与解算器的实际机械角em 的比率。换言之，机械角em =电气角0e/角倍增系数N。此外，角倍增系数是系数而非角 度，因此，在本说明书中，角倍增系数也可被简单地称为倍增系数。但是，当诸如解算器之类的转角传感器被制造的较小或角倍增系数增大时，即使 在电气角相同的情况下，加工精度的问题也会导致与倍增系数对应的特性变化。当传感器 的特性存在上述波动时，优选地在首先校正输出以获得理想的特性之后再使用传感器。图20是示出具有角倍增系数Nx的解算器的特性的校正的曲线图。参考图20，横 轴表示解算器的转角，纵轴表示对应于转角的计数值。当解算器的特性被转换为数字值时， 输出值与理想值存在偏差。通过校正该输出值以使其与理想值一致，可以正确地计算出转 速等。输出值的上述偏差是因传感器的加工精度等与0度及360度的机械角之间的位置 对应的偏差。换言之，即使电气角是相同值，偏差量也将取决于电气角所对应的机械角的位 置而不同，由此也必需改变校正值。具体而言，当0度至360度的电气角是2X的角倍增系数时，必需在首先确认输出值(即，电气角)是对应于0度与180度之间的机械角还是对应 于180度与360度之间的机械角之后再进行校正。对于5X的角倍增系数，由当前输出值表 示的电气角可能对应于五个机械角中的任何一个。此外，两相编码器输出被用作将解算器的输出转换为数字值的R/D转换器的输 出。该两相编码器输出包括A相信号、B相信号及Z相信号。A相信号及B相信号是具有与 转角相对应的脉冲数的信号。在A相信号与B相信号之间在脉冲的上升缘及下降缘设置相 位差，由此能够通过A相信号与B相信号之间的相位关系来确认旋转是正向还是逆向。此 外，Z相信号是每一次电气角旋转一周就输出一次的信号。这种接口(interface)被广泛地 应用于电动机控制领域。利用通过接收两相编码器输出来计数的常规两相编码器计数器， 可以识别电气角，但不能识别机械角。此外，还需要使电动机自身被制造的较小，由此绕组(S卩，线圈)的不平衡卷绕等 造成的影响会增大，这会导致不平稳转动。具体而言，在低转速的情况下，乘员易于感到转 矩的起伏变化，因此优选地利用电动机控制来执行控制以消除该转矩起伏变化。但是，在此 情况下，也需要在校正电动机控制之前识别旋转检测传感器的输出值(即，电气角)是对应 于0度至180度的机械角还是对应于180度至360度的机械角。
技术实现思路
着眼于上述问题，本专利技术提供了一种电动机控制设备，其能够在使用两相编码器 输出的情况下识别机械角的位置，并基于机械角来校正命令值。因此，本专利技术的第一方面涉及一种电动机控制设备，其包括角度检测部，其中与 输出信号的一个周期相对应的角度被设定为比360度的机械角小；计数器，其被配置为输 出与来自所述角度检测部的所述输出信号相对应的数字值；位置检测部，其被配置为基于 所述计数器的计数值的变化，对由从所述角度检测部输出的所述信号表示的角度所对应的 所述机械角的位置进行检测；以及电动机控制部，其被配置为基于自所述电动机控制设备 的外部发送的转矩指令值来确定电流指令值，并根据所述位置检测部的输出来校正所述电 流指令值。所述角度检测部可以是电气角检测部，其中360度的电气角被设定为比360度的 机械角小，并且所述电气角检测部输出与电动机的转子的电气角相对应的两相编码器信 号。所述计数器可以是对所述两相编码器信号进行计数并且输出与所述电气角相对应的数 字值的两相编码器计数器。所述位置检测部可以是基于所述两相编码器计数器的计数值的 变化，来对由从所述电气角检测部输出的信号表示的电气角所对应的所述机械角的位置进 行检测的电气角数检测部。此外，所述电动机控制部可以基于所述电气角数检测部的输出来判定所述电动机 的所述转子的转角所对应的所述机械角的位置，并对所述电流指令值执行与所述转子的转 角相对应的校正。此外，所述电动机控制部可以具有保存有所述转矩指令值以及与所述转子的转角 相对应的校正系数的对应关系，并通过使所述电流指令值乘以所述校正系数来执行所述校正。此外，所述电气角数检测部可以生成其中所述两相编码器计数器的高位(bit)被进一步扩展至与360度的机械角相对应的值的计数值，并输出所述扩展得到的计数值。此外，所述电气角检测部包括其中360度的电气角被设定为比360度的机械角小 的解算器，以及将来自所述解算器的信号转换为数字值的解算器/数字转换器。所述解算 器/数字转换器可以输出包括A相信号、B相信号以及Z相信号的所述两相编码器信号。此外，所述两相编码器计数器可以根据所述A相信号及所述B相信号增大或减小 计数，并在所述Z相信号被输入时将所述计数值清零。可以在所述两相编码器计数器的所 述计数值正在增大的情况下，当所述两相编码器计数器的所述计数值被清零时，所述电气 角数检测部在所述两相编码器计数器在即将被清零之前的所述计数值超过阈值时将所述 扩展得到的计数值清零。此外，所述电气角检测部还可以包括检测机械角基准位置的传感器。所述两相编 码器计数器根据所述A相信号及所述B相信号增大或减小计数，并根据所述传感器的输出 将所述计数值清零。所述电气角数检测部可以根据所述传感器的输出将所述扩展得到的计数值清零。此外，所述两相编码器计数器根据所述A相信号及所述B相信号增大或减小计数， 并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机控制设备，其特征在于包括：角度检测部，其中与输出信号的一个周期相对应的角度被设定为比３６０度的机械角小；计数器，其被配置为输出与来自所述角度检测部的所述输出信号相对应的数字值；位置检测部，其被配置为基于所述计数器的计数值的变化，对由从所述角度检测部输出的所述信号表示的角度所对应的所述机械角的位置进行检测；以及电动机控制部（４４），其被配置为基于自所述电动机控制设备的外部发送的转矩指令值来确定电流指令值，并根据所述位置检测部的输出来校正所述电流指令值。

【技术特征摘要】
JP 2009-10-29 2009-248876;JP 2010-6-15 2010-1358621. 一种电动机控制设备，其特征在于包括角度检测部，其中与输出信号的一个周期相对应的角度被设定为比360度的机械角计数器，其被配置为输出与来自所述角度检测部的所述输出信号相对应的数字值；位置检测部，其被配置为基于所述计数器的计数值的变化，对由从所述角度检测部输 出的所述信号表示的角度所对应的所述机械角的位置进行检测；以及电动机控制部(44)，其被配置为基于自所述电动机控制设备的外部发送的转矩指令值 来确定电流指令值，并根据所述位置检测部的输出来校正所述电流指令值。2.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，所述角度检测部是电气角检 测部，其中360度的电气角被设定为比360度的机械角小，并且所述电气角检测部输出与电 动机(4)的转子的电气角相对应的两相编码器信号；所述计数器是对所述两相编码器信号 进行计数并且输出与所述电气角相对应的数字值的两相编码器计数器Gl，41A，41B)；并 且所述位置检测部是基于所述两相编码器计数器Gl，41A，41B)的计数值的变化，来对由 从所述电气角检测部输出的信号表示的电气角所对应的所述机械角的位置进行检测的电 气角数检测部G2，42A，42B)。3.根据权利要求2所述的电动机控制设备，其特征在于，所述电动机控制部04)基于 所述电气角数检测部G2，42A，42B)的输出来判定所述电动机的所述转子的转角所对 应的所述机械角的位置，并对所述电流指令值执行与所述转子的转角相对应的校正。4.根据权利要求3所述的电动机控制设备，其特征在于，所述电动机控制部04)具有 保存有所述转矩指令值以及与所述转子的转角相对应的校正系数的对应关系，并通过使所 述电流指令值乘以所述校正系数来执行所述校正。5.根据权利要求2所述的电动机控制设备，其特征在于，所述电气角数检测部02， 42A，42B)生成其中所述两相编码器计数器Gl，41A，41B)的高位被进一步扩展至与360度 的机械角相对应的值的计数值，并输出所述扩展得到的计数值。6.根据权利要求5所述的电动机控制设备，其特征在于，所述电气角检测部包括其中 360度的电气角被设定为比360度的机械角小的解算器(12，12A)，以及将来自所述解算器 的信号转换为数字值的解算器/数字转换器(14)；并且所述解算器/数字转换器(14)输 出包括A相信号、B相信号以及Z相信号的所述两相编码器信号。7.根据权利要求6所述的电动机控制设备，其特征在于，所述两相编码器计数器(41A) 根据所述A相信号及所述B相信号增大或减小...

【专利技术属性】
技术研发人员：真锅镇男，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]