CN1787929A

CN1787929A - 驱动车辆的马达的控制装置

Info

Publication number: CN1787929A
Application number: CNA2004800127223A
Authority: CN
Inventors: 竹内健登
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2004-09-16
Publication date: 2006-06-14
Also published as: US20060273747A1; WO2005025923A1; JP4305449B2; DE112004000829T5; US7911167B2; DE112004000829B4; JPWO2005025923A1

Abstract

车辆具备马达、与控制马达的扭矩的控制装置。控制装置选择基于电流相位(θ)检测出的各相温度中的任意一项(步骤200～218)，在车辆处于零速状态而且选择出的温度超过限制温度时，控制降低马达的扭矩。

Description

驱动车辆的马达的控制装置

技术领域

本发明涉及驱动车辆的马达的控制装置。

背景技术

作为这种驱动车辆的马达的控制装置，公知有以下装置：具备控制驱动车辆的马达的扭矩的扭矩控制机构与检测车辆的零速状态的零速状态检测机构，并在通过此零速状态检测机构检测出车辆的零速状态时，扭矩控制机构控制降低马达的扭矩。

作为这样的装置的一种形式，在检测出零速状态时，控制降低行驶用马达的扭矩以使车辆的后退速度或加速度在规定速度以下，还基于授予行驶用马达的扭矩设定有关零速状态持续的允许时间，仅在超过此已设定的允许时间零速状态仍持续时实施上述降低控制(参照专利文献1)。据此，由于降低控制使车辆后退、并伴随此使马达的转子旋转，从而切换通电相，故防止了通电相集中到特定的一相。

还有，作为另一种形式，在判定马达5处于闭锁状态(零速状态)时(步骤S11、12)，计算对应变换器电路的开关元件的接合温度最大值T_JMAX的限制扭矩τr(步骤S27)，在限制扭矩τr比马达扭矩指定值τc小而且相位区域与上次相同时，从限制扭矩τr减去位移扭矩Δτ、并使极限扭矩TL逐次降低Δτ(步骤S29～S37)，据此使相位区域产生变化、以解除闭锁状态(参照专利文献2)。

专利文献1为特开平7-336807号公报(段落编号0015～0021、图1)，专利文献2为特开平11-215687号公报(段落编号0020～0029、图2)。

在上述前半的控制装置中，能够通过马达的扭矩降低处理防止通电相集中到特定的一相。然而，由于基于扭矩指令值的大小与其持续时间降低马达扭矩，而与各相温度无关，即使通过扭矩降低处理，使得电流集中的通电相改变为温度不上升的相，也会持续降低马达扭矩，从而降低车辆的行驶性能。

还有，在后半的控制装置中，虽然能够通过改变电流集中的通电相来抑止马达扭矩的降低控制，但是由于基于检测出的温度的最大值进行降低控制，即使改变了电流集中的通电相，也会由于通电温度上升了的相的温度进行马达扭矩的降低。因此，即使切换为比电流集中的通电相温度上升少的其它2相，马达扭矩也会被限制，从而降低车辆的行驶性能。

发明内容

因此，本发明为了消除上述各问题点而做出的，其目的在于通过利用基于马达的电流相位选择出的特定相的温度降低马达的扭矩，来提高零速状态的车辆的行驶性能、行驶感觉。

本发明为具备控制驱动车辆的马达的扭矩的扭矩控制机构、检测车辆的零速状态的零速状态检测机构、分别检测供给马达的多个相的交流电流的各绕组的温度的温度检测机构、检测马达的电流相位的电流相位检测机构、与基于通过此电流相位检测机构检测出的电流相位选择通过温度检测机构检测出的各温度中的任意一项的温度选择机构，并在通过零速状态检测机构检测出车辆处于零速状态而且通过温度选择机构选择出的温度超过限制温度时，扭矩控制机构控制降低马达的扭矩的控制装置。

据此，在上坡路上处于零速状态的车辆中，由于通过电流集中的相的温度达到限制温度以降低扭矩使得车辆少许后退，故电流集中的通电相产生变化。当通电相一发生变化，就基于已变化的通电相的温度进行扭矩降低处理。因此，因为基于实际上通电的相的温度进行扭矩降低处理，比起基于过去技术的扭矩指令值及最高温度进行扭矩降低处理，由于能够通过减少扭矩降低处理确保车辆的上坡性能，故能够提高零速状态的车辆的行驶性能、行驶感觉。

在本发明的驱动车辆的马达的控制装置中，当通过电流相位检测机构检测出的电流相位在向特定的一相传导最大电流的规定范围内时，温度选择机构选择相同特定的一相的温度。据此，能够以简单的构成准确地确定传导最大电流的相。

在本发明的驱动车辆的马达的控制装置中，基于马达的旋转角度计算出电流相位。据此，能够以简单的构成导出电流相位。

附图说明

图1是表示本发明涉及的驱动车辆的马达的控制装置的一个实施方式的构成方框图。

图2是表示在图1的控制装置中运行的程序的流程图。

图3是表示在图1的控制装置中运行的程序的流程图。

图4是表示图1的马达的相电流与电路相位的关系的图。

图5是表示图1的马达的扭矩限制率与相温度的关系的图。

图6是表示图1的马达的转速与最大扭矩的关系的图。

图7是表示在图1的控制装置中实行的动作的时间图。

具体实施方式

以下，就本发明涉及的驱动车辆的马达的控制装置的一个实施方式结合附图进行说明。图1是表示此控制装置所适用的车辆的构成的构成方框图。

此车辆为具备作为驱动源的马达10的所谓电力汽车，通过驱动马达10来行驶。此马达10为三相交流马达，具有卷绕了向三相即U相、V相及W相供给交流电流的各绕组11、12、13的定子(图示省略)。各绕组11、12、13被连接至变换器电路21，变换器电路21将从作为直流电源的蓄电池22供给的直流电压变换成交流电压，并向U相、V相及W相的各绕组11、12、13依次供给此交流电压。通过向此各相供给交流电流，驱动马达10。

在各绕组11、12、13内埋设有用于测定(实测)各个温度的温度传感器11a、12a、13a。各温度传感器11a、12a、13a检测出的各绕组11、12、13内的温度即U相温度、V相温度、W相温度被送出至控制装置30。

还有，在此马达10中，U相、V相及W相的各相电流与马达10的电流相位θ之间的关系如图4所示。U相电流在电流相位θ为0°及360°时正极侧的电流值为峰值，180°时负极侧的电流值为峰值。V相电流在电流相位θ为120°时正极侧的电流值为峰值，300°时负极侧的电流值为峰值。W相电流在电流相位θ为240°时正极侧的电流值为峰值，60°时负极侧的电流值为峰值。另外，任何一相一周期都是360°。还有，设定在电流相位为0°时U相的正极侧的峰值到来，而且设定各相电流相位逐个偏移120°。这样的电流相位θ与马达10的旋转角度具有相关关系，可以基于此旋转角度被计算出来。

如图1所示，控制装置30连接检测马达10的旋转角度的旋转传感器31及检测车辆的加速踏板(图示省略)的开度的加速踏板开度传感器32。旋转传感器31将检测出的马达10的旋转角度送出至控制装置30，然后控制装置30基于旋转角度计算出马达10的转速。加速踏板开度传感器32将检测出的加速踏板开度送出至控制装置30。控制装置30基于马达10的转速以及加速踏板开度决定马达10的扭矩指令值Ta并送出至变换器电路21，然后变换器电路21向马达10供给对应扭矩指令值Ta的交流电流。

控制装置30具有微机(图示省略)，微机具备通过数据传送总线分别连接的输入输出接口、CPU、RAM及ROM(任何一个都在图中省略标示)。CPU运行对应图2的流程图的程序，基于检测出的马达10的电流相位选择三相的温度中的某一相，然后在检测出车辆处于零速状态而且选择出的相的温度超过限制温度时，控制降低马达10的扭矩。ROM记忆上述程序、表示如图4所示的各相电流与马达10的电流相位θ之间的相关关系的曲线(计算公式、图表)、表示如图5所示的马达10的扭矩限制率与各相的绕组温度之间的相关关系的图表、以及表示如图6所示的马达10的最大扭矩与转速之间的相关关系的图表。RAM暂时地记忆有关控制的计算值。

其次，就如上所述构成的驱动车辆的马达的控制装置的动作按照图2、图3的流程图进行说明。控制装置30在车辆的点火开关(图示省略)处于ON状态时，每隔规定的短时间运行对应上述流程图的程序。控制装置30每当在图2的步骤100中开始运行程序，就基于已输入的加速踏板开度及计算出的马达10的转速计算出扭矩指令值T*(步骤102)。

还有，控制装置30检测车辆是否处于零速状态(步骤104)。即，在基于已输入的旋转角度计算出的马达转速N的绝对值|N|在规定值N0(例如100rpm)以下、而且基于已输入的加速踏板开度及计算出的马达10的转速N计算出的扭矩指令值T*的绝对值|T*|在规定值Tn以上时，判定车辆处于零速状态，在此以外的场合判定车辆处于非零速状态。

在车辆处于非零速状态时，控制装置30在步骤104中判定为[NO]之后，在步骤106中将通过步骤102计算出的扭矩指令值T*输出至变换器电路21并以对应相同扭矩指令值T*的扭矩控制马达10。即，控制装置30进行通常的扭矩控制。此后，程序进入步骤108并暂时终止。

其次，当检测出车辆的零速状态，控制装置30就在步骤104中判定为[YES]，然后在步骤110中选择基于马达10的电流相位θ检测温度的相。即，控制装置30运行如图3所示的子程序。具体来讲，控制装置30每当在步骤200中开始运行子程序，就基于通过旋转传感器31检测出的旋转角度计算出电流相位θ(步骤202)。并且，控制装置30在计算出的电流相位θ在规定范围-θ1≤θ≤θ1或180°-θ1≤θ≤180°+θ1内、即向U相传导最大电流的规定范围内时，选择U相的温度(步骤204、206)。还有，在电流相位θ在规定范围120°-θ1≤θ≤120°+θ1或300°-θ1≤θ≤300°+θ1内、即向V相传导最大电流的规定范围内时，选择V相的温度(步骤210、212)。还有，在电流相位θ在规定范围60°-θ1≤θ≤60°+θ1或240°-θ1≤θ≤240°+θ1内、即向W相传导最大电流的规定范围内时，选择W相的温度。还有，电流相位θ在处于这些以外的范围(在图4中以斜线表示的范围)时选择三层中的最大温度(步骤204、210、214、218)。另外，θ1是决定规定范围的规定值，在此规定范围中被大体上设定成最大电流。在本实施方式中将θ1设定为5°。

控制装置30在选择基于如上所述的旋转停止或大体上停止的马达10的电流相位θ检测温度的相之后，使程序进入步骤208并暂时终止子程序的处理，然后进入图2的步骤112。控制装置30在步骤112中检测已选择的相的温度T。

如果在步骤112中检测出的温度T未达到限制温度Ts，控制装置30就进行如上所述的通常的扭矩控制(步骤114、116、106)。具体来讲，在步骤114中，从表示如图5所示的扭矩限制率与绕组温度(相温度)之间的相关关系的图表和检测出的相温度计算出扭矩限制率η(％)，然后在步骤116中，将相对从图6计算出的马达10的转速的最大扭矩Tmax乘以之前计算出的扭矩限制率η再除以100的计算结果(即在此温度与转速下能够输出的最大扭矩亦即限制扭矩)与扭矩指令值T*进行比较，若扭矩指令值T*在限制扭矩以下，就以此扭矩指令值T*进行通常的扭矩控制。

另一方面，若温度T在限制温度Ts以上，就计算出比直到不久前进行的通常控制的扭矩降低了的降低扭矩指令值，然后将此计算出的扭矩指令值输出至变换器电路21并以对应降低扭矩指令值的扭矩控制马达10(步骤114～118、106)。即，控制装置30进行降低扭矩控制。具体来讲，计算出如上所述的扭矩限制率η(％)(步骤114)，然后比较限制扭矩与扭矩指令值T*(步骤116)，若扭矩指令值T*比限制扭矩大，则将限制扭矩设定为新的扭矩指令值T*。此后，任一场合程序都进入步骤108并暂时终止。另外，降低扭矩指令值Tb可以设定成使车辆慢慢后退的程度。

其次，就进行上述动作的控制装置适用的车辆的动作结合图7进行说明。图7是时间图，从上开始顺序表示马达10的各相的温度、所选择出的相的温度、车辆的位置。

当上坡路上的车辆在由自重导致后退与通过马达10的扭矩的前进之间取得平衡的时刻t0变成零速状态，就选择检测温度的相(步骤102、110)。在如图7所示的例中，由于停止旋转的马达10的电流相位θ在-θ1≤θ≤θ1内，故选择U相温度、并且检测U相温度。由于处在发动机熄火不久后，故U相温度比限制温度Ts低得多，直到U相温度超过限制温度Ts，车辆就这样停止在停止位置A上。时刻t0以后，由于电流相位θ一直处在-θ1≤θ≤θ1内导致马达10的旋转停止，故向U相传导最多电流、并且U相温度相比其它的相以高上升率上升。

在时刻t1当U相温度超过限制温度Ts，控制装置30就计算出比到时刻t1为止的扭矩指令值降低了的扭矩指令值(步骤116)，并以此扭矩指令值控制马达10(步骤106)。因此，由于马达10的扭矩降低了，故到时刻t1为止取得平衡的车辆会后退。据此，车辆解除了零速状态，判定为非零速状态并进行通常的扭矩控制(步骤102、104)。因此，车辆的后退慢慢变小，在时刻t2车辆再次变成零速状态、停止在停车位置B上。

在时刻t2、控制装置30与时刻t0时同样地判定为零速状态，然后选择检测温度的相(步骤102、110)。在从时刻t1到时刻t2之间，通过车辆的少许后退电流相位θ前进约60°，为在此状态下停止车辆，由于电流相位θ在60°-θ1≤θ≤60°+θ1内，故选择W相温度、并且检测出W相温度。在时刻t2下W相温度为三相中的最小温度，虽然比起零速状态开始时间(时刻t0)温度在变高，但是W相温度比限制温度低，到W相温度超过限制温度Ts为止，车辆就这样停止在停止位置B上。时刻t2以后，由于电流相位θ一直处在60°-θ1≤θ≤60°+θ1内导致马达10的旋转停止，故向W相传导最多电流、并且W相温度相比其它的相以高上升率上升。

在时刻t3当W相温度超过限制温度Ts，由于控制装置30与时刻t1时同样地控制马达10降低扭矩，故到时刻t3为止取得平衡的车辆会后退。此后，车辆进行通常的扭矩控制，在时刻t4车辆再次变成零速状态、停止在停车位置C上。

在时刻t4、控制装置30与时刻t0时同样地判定为零速状态，然后选择检测温度的相(步骤102、110)。在从时刻t3到时刻t4之间，通过车辆的少许后退电流相位θ前进约60°，为在此状态下停止车辆，由于电流相位θ在120°-θ1≤θ≤120°+θ1内，故选择V相温度、并且检测出V相温度。在时刻t4下V相温度为三相中的最小温度，虽然比起零速状态开始时间(时刻t0)温度在变高，但是V相温度比限制温度低，到V相温度超过限制温度Ts为止，车辆就这样停止在停止位置C上。时刻t4以后，由于电流相位θ一直处在120°-θ1≤θ≤120°+θ1内导致马达10的旋转停止，故向V相传导最多电流、并且V相温度相比其它的相以高上升率上升。

在时刻t5当V相温度超过限制温度Ts，由于控制装置30与时刻t1时同样地控制马达10降低扭矩，故到时刻t5为止取得平衡的车辆会后退。

到全相温度超过限制温度Ts为止，反复进行上述处理。还有，当全相温度超过限制温度Ts，为了连续进行降低扭矩控制车辆持续后退。

因此，在已处于零速状态的车辆中，当某相的温度到达限制温度Ts，由于降低扭矩的车辆在后退，故切换电流相位θ。并且，在车辆再次变成零速状态时，到全相的温度超过限制温度Ts为止，能够连续选择温度未达到限制温度Ts的相。

另外，在上述实施方式中，就电流相位θ变成在传导最大电流的规定范围内以使马达10的旋转停止的状态进行了说明，在电流相位θ变成在规定范围外(在图4中以斜线表示的范围)以使马达10的旋转停止时，选择三相中最大温度的相(步骤200～204、210、214、218)，检测出其温度(步骤112)、并将此检测出的温度与限制温度Ts进行比较(步骤114)，然后可以进行对应比较结果的扭矩控制(步骤116、104)。

如上述说明明确所述，根据本实施方式，在上坡路上处于零速状态的车辆中，通过由某一相的温度达到限制温度Ts以降低扭矩使车辆少许后退变化电流的传导相，在再次处于零速状态时，如果控制装置30通过此状态的马达10的电流相位θ选择出的特定的一相未达到限制温度Ts，就将此相的温度与限制温度Ts进行比较，若达到限制温度Ts，则到马达10在未达到限制温度Ts的一相上停止为止，反复进行扭矩降低处理。因此，比起全相中的一相在短时间变成扭矩降低控制状态的过去技术，由于能够在直到全相变成扭矩降低控制状态的长时间中确保车辆的上坡性能，故能够提高零速状态的车辆的行驶性能、行驶感觉。

还有，由于控制装置30在电流相位θ在向特定的一相传导最大电流的规定范围内时选择相同特定的一相的温度，故能够以简单的构成准确地指定传导最大电流的相。还有，由于基于马达的旋转角度计算出电流相位θ，故能够以简单的构成导出电流相位θ。

另外，在上述实施方式中，设有作为温度检测机构、分别实测三个绕组的温度的三个温度传感器11a、12a、13a，通过温度传感器实测多个绕组中任意一个的温度，亦可基于实测值推定剩余的绕组的温度。据此，能够以简单的构成完全检测出全部相的温度。

还有，在上述实施方式中，由三相的交流马达构成马达10，但并不仅限于此，亦可由多个相的交流马达构成。

还有，在上述实施方式中，U相、V相及W相的各相电流与马达10的电流相位θ之间的关系并不仅限于上述的设定，若各相电流的相位逐个偏移120°，则各相电流的峰值到来的电流相位θ亦可设定为任意的值。

工业上的使用可能性

如上所述，本发明涉及的驱动车辆的马达的控制装置适用于通过利用基于马达的电流相位选择出的特定相的温度降低马达的扭矩，来提高零速状态的车辆的行驶性能、行驶感觉的场合。

Claims

1.一种驱动车辆的马达的控制装置，其特征在于：

具备：

对驱动车辆的马达的扭矩进行控制的扭矩控制机构、

检测上述车辆的零速状态的零速状态检测机构、

分别检测供给上述马达的多个相的交流电流的各绕组的温度的温度检测机构、

检测上述马达的电流相位的电流相位检测机构、以及

基于由该电流相位检测机构检测出的电流相位选择由上述温度检测机构检测出的各温度中的任意一项的温度选择机构，

在通过上述零速状态检测机构检测出车辆处于零速状态而且通过上述温度选择机构选择出的温度超过限制温度时，上述扭矩控制机构控制降低上述马达的扭矩。

2.根据权利要求1所述的驱动车辆的马达的控制装置，其特征在于：

上述温度选择机构在通过上述电流相位检测机构检测出的电流相位在向特定的一相传导最大电流的规定范围内时，选择相同特定的一相的温度。

3.根据权利要求1或2所述的驱动车辆的马达的控制装置，其特征在于：

上述电流相位基于上述马达的旋转角度计算出。