用于交流电机的控制设备制造技术

提供了一种用于三相交流电机的控制设备，该控制设备包括：控制相电流获取装置；监控相电流获取装置；旋转角获取装置；两相控制电流值电流计算装置；一相电流估计值估计装置；电压命令值计算装置；其它相电流估计装置，用于计算监视相电流估计值或控制相电流估计值；异常检测装置，用于检测监视相电流传感器或控制相电流传感器中的异常；以及开关装置，用于在监视停止模式与监视模式之间进行切换，在监视停止模式下基于两相控制电流值计算电压命令值，在监视模式下基于一相电流估计值计算电压命令值，并且异常检测装置以预定的时间间隔检测异常。

【技术实现步骤摘要】
用于交流电机的控制设备
本公开内容涉及一种用于交流电机的控制设备。
技术介绍
近年来，出于更低燃料消耗和更少废气排放的社会需求，电动汽车和混合动力汽车，每种汽车都安装有AC(交流)电机作为车辆的电源，正在引起人们的注意。例如，在一些混合动力汽车中，由二次电池等制成的DC(直流)电源和AC电机经由由逆变器等构造的电力转换设备彼此连接，并且DC电源的DC电压由逆变器转换成AC电压从而驱动AC电机。另外，在AC电机被安装在电动汽车等中的情况中，从故障安全的观点来看，期望可以检测到电流传感器等中产生的异常。例如，在专利文件1中，在由针对三相布置的电流传感器感测的三相的电流值的总和不为0的情况下，认为检测到电流控制回路的异常。更进一步地，专利文件2公开了以下技术：通过基于一相的电流值获取理想AC波形来计算理想电流信号，并且将其与三相电流信号进行比较；以及在理想电流信号与三相电流信号之间的误差不小于指定值的情况下，认为该理想电流信号异常。在像专利文件1那样针对各个相布置电流传感器的情况下，例如，认为基于两相的电流感测值控制AC电机的驱动，以及基于剩余一相的电流感测值检测电流传感器的异常。此时，用于控制AC电机的驱动的电流传感器(在下文中被称为“用于控制的电流传感器”)和用于检测电流传感器的异常的电流传感器(在下文中被称为“用于监视的电流传感器”)需要彼此清楚地区分。这是因为以下原因：在电流感测值按照使得电流感测值等于期望的正弦波电流的方式被反馈的系统(例如，电动车辆的主电机)中，由用于控制的电流传感器感测的所有电流感测值按照使之变成期望的正弦波电流被精确地控制，使得当用于控制的电流传感器的电流感测值被用于电流传感器的异常时，看起来好像在电流传感器中没有产生异常。这被称为“电流反馈的干扰”。为了防止电流反馈的干扰，至少在检测电流传感器的异常时，用于监视的电流传感器需要完全地独立于反馈回路。为此，被设置用于控制AC电机的驱动的目的的、用于控制的电流传感器需要清楚地区分于用于监视的电流传感器。在这种情况下，甚至在执行高速采样和高速反馈控制的系统中，用于检测用于监视的电流传感器的异常的检测值在电流反馈控制之外，因此允许不受控制速度的限制以较低采样速度进行检测。例如，用于电流反馈控制的用于控制的电流传感器的采样周期是几百微秒，而用于监视的电流传感器的采样周期是几毫秒。另一方面，即使允许用于监视的电流传感器的采样速度低，考虑到电流传感器的异常是通过用于监视的电流传感器的感测值与用于控制的电流传感器的感测值的比较或组合来检测的，如果用于控制的电流传感器和用于监视的电流传感器在性能如检测准确度、故障率和温度特性上彼此不同，则异常的检测准确度很可能会受损。为此，别无选择只能使用与用于控制的电流传感器相同质量的用于监视的电流传感器，使得用于控制的电流传感器和用于监视的电流传感器在尺寸和成本上彼此相同。因此，这有碍于满足减小尺寸和成本的要求。另外，在专利文件2中，通过使用理想地偏移120°的各个相的AC波形，一相电流值以如下方式被延迟120°，该方式使得一相电流值对应于理想AC波形，从而估计出其它相的电流值。专利文件2是仅讨论两个电流传感器之间的增益误差以及关注通过仅偏移一相不能在一相的电流感测值中引起增益误差的事实的技术。由该方法获取的理想电流信号不是高准确度地反映实际各个电流的信息，因此不可以适当地检测电流传感器的异常。另外，在专利文件2的异常检测中，没有考虑电流反馈的干扰。另外，至少在检测异常时，必须形成用于控制的电流传感器清楚地区分于用于监视的电流传感器的状态。然而，专利文件2没有提及这些点，因此根据专利文件2的技术，极可能无法适当地检测电流传感器的异常。[专利文件1]日本未审查专利公开第Hei06-253585号[专利文件2]日本专利第4942425号
技术实现思路
本公开内容的目的是提供一种用于AC电机的控制设备，该控制设备具有针对两相的电流传感器，并且可以适当地检测AC电机的电流传感器的异常。根据本公开内容的第一方面，一种用于控制和驱动三相交流电机的控制设备，该三相交流电机具有由逆变器控制的施加电压，该控制设备包括：控制相电流获取装置，该控制相电流获取装置用于从控制相电流传感器获取控制相电流感测值，该控制相电流传感器被布置在作为交流电机的三相中的一相的控制相上；监视相电流获取装置，该监视相电流获取装置用于从监视相电流传感器获取监视相电流感测值，该监视相电流传感器被布置在作为三相中的与控制相不同的其它相的监视相上；旋转角获取装置，该旋转角获取装置用于从用于感测交流电机的旋转角的旋转角传感器获取旋转角感测值；电流计算装置，该电流计算装置用于基于控制相电流感测值、监视相电流感测值和旋转角感测值来计算两相控制电流值；电流估计装置，该电流估计装置用于基于控制相电流感测值和旋转角感测值来计算用于控制交流电机的一相电流估计值；电压命令值计算装置，该电压命令值计算装置用于基于两相控制电流或者用于控制交流电机的一相电流估计值来计算与要施加在逆变器上的电压相关的电压命令值；其它相电流估计装置，该其它相电流估计装置用于计算监视相电流估计值和控制相电流估计值中的至少一个，监视相电流估计值基于控制相电流感测值和旋转角感测值来估计，以及控制相电流估计值基于监视相电流感测值和旋转角感测值来估计；异常检测装置，该异常检测装置用于基于第一比较结果和第二比较结果中的至少一个检测监视相电流传感器和控制相电流传感器中的至少一个中产生异常，第一比较结果通过将监视相电流估计值与监视相电流感测值进行比较来获取，以及第二比较结果通过将控制相电流估计值与控制相电流感测值进行比较来获取；以及开关装置，该开关装置用于在监视停止模式与监视模式之间进行切换，在监视停止模式下，基于两相控制电流值计算电压命令值，在监视模式下，基于用于控制交流电机的一相电流估计值计算电压命令值，以及异常检测装置以预定的时间间隔检测异常。上面的控制设备具有异常检测装置，因此可以适当地检测控制相电流传感器和监视相电流传感器中的至少一个中产生的异常。另外，上面的设备关注不需要不断地检测用于检测异常的检测值的事实，并且具有针对三相中的两相布置的电流传感器。监视停止模式和监视模式以指定间隔彼此切换，监视停止模式通过使用基于控制相和监视相这两相的电流感测值的两相控制电流值来计算电压命令值，监视模式通过使用基于一相控制相的电流感测值的用于控制的一相电流估计值来计算电压命令值，并且检测控制相电流传感器和监视相电流传感器的异常。换言之，上面的设备在监视停止模式下通过使用基于两相的电流感测值的两相控制电流值以高速和高准确度执行电流反馈控制，并且以指定间隔将监视停止模式切换至监视模式。上面的设备在监视模式下不使用监视相电流感测值用于电流反馈控制，而是通过使用用于控制的一相电流估计值执行电流反馈控制，从而防止电流反馈控制干扰监视相电流感测值，并且检测电流传感器的异常。上面的设备基于电流估计值与电流感测值的比较结果来检测控制相电流传感器和监视相电流传感器的异常。相互比较的电流感测值和电流估计值中的一个是不用于电流反馈控制的监视相电流感测值本身、或者基于监视相电流感测值的值，因此其不受电流反馈控制的干扰影响，因而这使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制和驱动三相交流电机的控制设备，所述三相交流电机具有由逆变器控制的施加电压，所述控制设备包括：控制相电流获取装置，用于从控制相电流传感器获取控制相电流感测值，所述控制相电流传感器被布置在作为所述交流电机的三相中的一相的控制相上；监视相电流获取装置，用于从监视相电流传感器获取监视相电流感测值，所述监视相电流传感器被布置在作为所述三相中的与所述控制相不同的另一相的监视相上；旋转角获取装置，用于从旋转角传感器获取旋转角感测值，所述旋转角传感器用于感测所述交流电机的旋转角；电流计算装置，用于基于所述控制相电流感测值、所述监视相电流感测值和所述旋转角感测值来计算两相控制电流值；电流估计装置，用于基于所述控制相电流感测值和旋转角感测值来计算用于控制所述交流电机的一相电流估计值；电压命令值计算装置，用于基于所述两相控制电流值或用于控制所述交流电机的所述一相电流估计值来计算与要施加在所述逆变器上的电压相关的电压命令值；其它相电流估计装置，用于计算监视相电流估计值和控制相电流估计值中的至少一个，所述监视相电流估计值是基于所述控制相电流感测值和所述旋转角感测值来估计的，所述控制相电流估计值是基于所述监视相电流估计值和所述旋转角感测值来估计的；异常检测装置，用于基于第一比较结果和第二比较结果中的至少一个来检测所述监视相电流传感器和所述控制相电流传感器中的至少一个中产生的异常，所述第一比较结果是通过将所述监视相电流估计值与所述监视相电流感测值进行比较来获取的，所述第二比较结果是通过将所述控制相电流估计值与所述控制相电流感测值进行比较来获取的；以及开关装置，用于在监视停止模式与监视模式之间进行切换，在所述监视停止模式下，基于所述两相控制电流值来计算所述电压命令值，在所述监视模式下，基于用于控制所述交流电机的所述一相电流估计值来计算所述电压命令值，并且所述异常检测装置以预定的时间间隔检测所述异常。...

【技术特征摘要】
2012.09.28 JP 2012-2179361.一种用于控制和驱动三相交流电机的控制设备，所述三相交流电机具有由逆变器控制的施加电压，所述控制设备包括：控制相电流获取装置，用于从控制相电流传感器获取控制相电流感测值，所述控制相电流传感器被布置在作为所述交流电机的三相中的一相的控制相上；监视相电流获取装置，用于从监视相电流传感器获取监视相电流感测值，所述监视相电流传感器被布置在作为所述三相中的与所述控制相不同的另一相的监视相上；旋转角获取装置，用于从旋转角传感器获取旋转角感测值，所述旋转角传感器用于感测所述交流电机的旋转角；电流计算装置，用于基于所述控制相电流感测值、所述监视相电流感测值和所述旋转角感测值来计算两相控制电流值；电流估计装置，用于基于所述控制相电流感测值和旋转角感测值来计算用于控制所述交流电机的一相电流估计值；电压命令值计算装置，用于基于所述两相控制电流值或用于控制所述交流电机的所述一相电流估计值来计算与要施加在所述逆变器上的电压相关的电压命令值；其它相电流估计装置，用于计算监视相电流估计值和控制相电流估计值中的至少一个，所述监视相电流估计值是基于所述控制相电流感测值和所述旋转角感测值来估计的，所述控制相电流估计值是基于所述监视相电流感测值和所述旋转角感测值来估计的；异常检测装置，用于基于第一比较结果和第二比较结果中的至少一个来检测所述监视相电流传感器和所述控制相电流传感器中的至少一个中产生的异常，所述第一比较结果是通过将所述监视相电流估计值与所述监视相电流感测值进行比较来获取的，所述第二比较结果是通过将所述控制相电流估计值与所述控制相电流感测值进行比较来获取的；以及开关装置，用于在监视停止模式与监视模式之间进行切换，在所述监视停止模式下，基于所述两相控制电流值来计算所述电压命令值，在所述监视模式下，基于用于控制所述交流电机的所述一相电流估计值来计算所述电压命令值，并且所述异常检测装置以预定的时间间隔检测所述异常。2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述监视停止模式的时段能够根据监视相偏差或控制相偏差变化，其中，所述监视相偏差是所述监视相电流估计值与所述监视相电流感测值之间的偏差，以及其中，所述控制相偏差是所述控制相电流估计值与所述控制相电流感测值之间的偏差。3.根据权利要求1所述的控制设备，还包括：旋转圈数计算装置，用于基于所述旋转角感测值来计算所述交流电机的旋转圈数；以及旋转圈数确定装置，用于确定所述旋转圈数是否不大于预定确定值，其中，当所述旋转圈数确定装置确定所述交流电机的旋转圈数不大于所述预定确定值时，所述开关装置禁止所述监视模式并且将所述监视模式切换至所述监视停止模式。4.根据权利要求1所述的控制设备，还包括：旋转圈数计算装置，用于基于所述旋转角感测值来计算所述交流电机的旋转圈数；以及旋转圈数突变确定装置，用于确定所述旋转圈数是否在预定的时间内改变，其中，当所述旋转圈数突变确定装置确定所述旋转圈数在所述预定的时间内改变时，所述开关装置禁止所述监视模式并且将所述监视模式切换至所述监视停止模式。5.根据权利要求1所述的控制设备，还包括：转矩突变确定装置，用于确定与由所述交流电机生成的转矩相关的转矩命令值是否在预定的时间内改变，其中，当所述转矩突变确定装置确定所述转矩命令值在所述预定的时间内改变时，所述开关装置禁止所述监视模...

【专利技术属性】
技术研发人员：铃木崇史，加古宽文，伊藤武志，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：日本;JP