СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ И УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к способу управления двигателем и к устройству управления двигателем.

Уровень техники

[0002] Синхронный двигатель (электродвигатель), в общем, выполнен с возможностью приводиться в действие во множестве фаз, таких как U-, V- и W-фазы. В этом двигателе с постоянными магнитами, ток протекает через обмотки (катушку), предоставленные таким образом, что они соответствуют соответствующим фазам, которые вращательным образом приводят в действие двигатель.

[0003] Обмотки соответствующих фаз вырабатывают тепло, когда ток протекает. Тем не менее, в случае формирования большого количества тепла, характеристики изоляционного элемента обмоток могут ухудшаться. Следовательно, в случае если температура обмоток является чрезвычайно высокой, ток, протекающий через обмотки, должен быть ограничен, чтобы уменьшать выработку тепла. Соответственно, изучен широкий спектр технологий для оценки температур обмоток в двигателе (например, JP2013-070485A).

Сущность изобретения

[0004] В случае если двигатель находится в состоянии низкой частоты вращения, в котором двигатель стопорится таким образом, чтобы формировать крутящий момент без вращения, ток протекает в конкретную фазу (например, U-фазу), за счет чего только часть двигателя имеет высокую температуру в некоторых случаях. Следовательно, даже в случае использования технологии обеспечения предоставления температурного датчика в двигателе, температура в части внутренней части двигателя, превышающая оцененную температуру, не обеспечивает возможность соответствующей оценки температуры, в силу чего характеристики изоляционной части обмоток могут проблематично ухудшаться.

[0005] Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предоставлять способ управления двигателем и устройство управления двигателем, допускающие защиту двигателя в области низких частот вращения посредством оценки максимальной температуры двигателя.

[0006] Согласно аспекту настоящего изобретения, способ управления двигателем представляет собой способ для управления двигателем, имеющим обмотки множества фаз, включающий в себя этап оценки для оценки максимальной температуры обмотки фазы, которая достигает наибольшей температуры из числа обмоток множества фаз, в соответствии с абсолютной величиной входной мощности, которая вводится в двигатель, в случае если двигатель находится в состоянии низкой частоты вращения, и этап ограничения для ограничения входной мощности на основе максимальной температуры, оцененной на этапе оценки.

Краткое описание чертежей

[0007] Фиг. 1 является блок-схемой устройства управления двигателем в первом варианте осуществления.

Фиг. 2 является подробной блок-схемой блока определения области низких частот вращения.

Фиг. 3 является подробной блок-схемой блока оценки температуры обмоток.

Фиг. 4 является графиком для использования в обработке блока вычисления предельного модуля.

Фиг. 5 является подробной блок-схемой блока вычисления значений команд управления крутящим моментом.

Фиг. 6 является подробной блок-схемой блока управления крутящим моментом.

Фиг. 7 является подробной блок-схемой блока управления вектором тока.

Фиг. 8 является подробной блок-схемой блока управления фазой напряжения.

Фиг. 9 является схемой, иллюстрирующей изменения температуры двигателя.

Фиг. 10 является принципиальной блок-схемой устройства управления двигателем согласно второму варианту осуществления.

Фиг. 11 является подробной блок-схемой блока оценки температуры обмоток.

Фиг. 12 является схемой, иллюстрирующей изменения температуры двигателя.

Фиг. 13 является принципиальной блок-схемой блока оценки температуры обмоток согласно третьему варианту осуществления.

Фиг. 14 является принципиальной блок-схемой блока вычисления температуры инициализации.

Фиг. 15 является схемой, иллюстрирующей изменения температуры двигателя.

Фиг. 16 является принципиальной блок-схемой блока оценки температуры обмоток согласно четвертому варианту осуществления.

Фиг. 17 является схемой, иллюстрирующей изменения температуры двигателя.

Фиг. 18 является принципиальной блок-схемой блока вычисления температуры согласно пятому варианту осуществления.

Фиг. 19 является схемой, иллюстрирующей моделирование количества выработки тепла двигателя.

Фиг. 20 является схемой, иллюстрирующей изменения температуры двигателя.

Фиг. 21 является подробной блок-схемой модификации блока вычисления температуры инициализации.

Подробное описание вариантов осуществления

[0008] Далее описываются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

[0009] Первый вариант осуществления

В дальнейшем описывается устройство управления двигателем согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

[0010] Фиг. 1 является блок-схемой устройства управления двигателем в первом варианте осуществления. Согласно этой схеме, устройство 1 управления двигателем управляет двигателем 2. Двигатель 2 включает в себя обмотки множества фаз и может использоваться в качестве источника приведения в движение для электрического транспортного средства и т.п.

[0011] Далее описывается подробная конфигурация устройства 1 управления двигателем. Устройство 1 управления двигателем включает в себя контроллер (не проиллюстрирован), который выполняет запрограммированные процессы. Процессы соответствующих блоков сохраняются в качестве программ в контроллере, и процесс каждого блока выполняется посредством выполнения соответствующей программы.

[0012] В блоке 3 определения области низких частот вращения, блок 15 вычисления частоты вращения вводит значение N определения частоты вращения, указывающее частоту вращения двигателя 2. Блок 3 определения области низких частот вращения определяет то, находится двигатель 2 в состоянии низкой частоты вращения или в состоянии высокой частоты вращения, на основе входного значения и выводит результат определения области частот вращения, указывающий результат определения, в блок 6 вычисления значений команд управления крутящим моментом. Ниже описываются подробности блока 3 определения области низких частот вращения со ссылкой на фиг. 2. В этой связи, блок 6 вычисления значений команд управления крутящим моментом представляет собой пример блока ограничения, который выполняет этап ограничения.

[0013] Блок 4 оценки температуры обмоток принимает вводы оцененного значения i_{d_est} тока d-оси и оцененного значения i_{q_est} тока q-оси из блока 7 управления крутящим моментом и принимает ввод опорной температуры T_base из хост-системы (не проиллюстрирована). Блок 4 оценки температуры обмоток вычисляет оцененную максимальную температуру T_est на основе входных значений. Вместо оцененного значения i_{d_est} тока d-оси и оцененного значения i_{q_est} тока q-оси, могут использоваться значение i_d тока d-оси и значение i_q тока q-оси, которые выводятся из преобразователя 13 UVW-фазы --> dq-оси. Ниже описываются подробности блока 4 оценки температуры обмоток со ссылкой на фиг. 3. Блок 4 оценки температуры обмоток представляет собой пример блока оценки, который выполняет этап оценки. В этой связи, опорная температура T_base представляет собой температуру, измеряемую посредством датчика, предоставленного за пределами двигателя 2. Например, в случае если двигатель 2 предоставляется в электрическом транспортном средстве, опорная температура T_base представляет собой значение определения датчика температуры наружного воздуха, значение определения температурного датчика системы охлаждения и т.п.

[0014] Блок 5 вычисления предельного модуля вычисляет предельный модуль R_lim крутящего момента, который используется для того, чтобы ограничивать крутящий момент приведения в движение для двигателя 2 в соответствии с оцененной максимальной температурой T_est. Ниже описываются подробности обработки блока 5 вычисления предельного модуля со ссылкой на фиг. 4.

[0015] Блок 6 вычисления значений команд управления крутящим моментом принимает ввод результата определения области частот вращения и вводы значения T* команды управления крутящим моментом и предельного модуля R_lim крутящего момента из хост-системы (не проиллюстрирована). Значение T* команды управления крутящим моментом определяется в соответствии с открытием педали акселератора транспортного средства и т.п. Дополнительно, блок 6 вычисления значений команд управления крутящим моментом заранее сохраняет верхнее предельное значение Trq_{lim_upper} крутящего момента и нижнее предельное значение Trq_{lim_lower} крутящего момента, которые определяют диапазон, в котором может задаваться крутящий момент. Блок 6 вычисления значений команд управления крутящим моментом вычисляет значение T*_fin команды управления конечным крутящим моментом на основе входных значений и сохраненных значений. Ниже описываются подробности обработки блока 6 вычисления значений команд управления крутящим моментом со ссылкой на фиг 5.

[0016] Блок 7 управления крутящим моментом включает в себя блок управления вектором тока, который управляет вектором тока, и блок управления фазой напряжения, который управляет фазой напряжения. Блок 7 управления крутящим моментом выбирает управление вектором тока или управление фазой напряжения в соответствии с вводами значения T*_fin команды управления конечным крутящим моментом, значения V_dc определения напряжения аккумулятора, значения N определения частоты вращения и значения i_d тока d-оси и значения i_q тока q-оси, выводимыми из преобразователя 13 UVW-фазы --> dq-оси. Дополнительно, блок 7 управления крутящим моментом вычисляет значение v*_d команды управления напряжением d-оси и значение v*_q команды управления напряжением q-оси посредством выбранного способа управления и выводит эти значения команд управления напряжением в преобразователь 8 dq-оси --> UVW-фазы. Ниже описываются подробности блока 7 управления крутящим моментом со ссылкой на фиг. 6.

[0017] Преобразователь 8 dq-оси --> UVW-фазы преобразует значение v*_d команды управления напряжением d-оси и значение v*_q команды управления напряжением q-оси в значения v_u*, v_v* и v_w* команд управления трехфазным напряжением на основе значения θ определения электрического угла двигателя 2 согласно следующему выражению и затем выводит преобразованные значения команд управления напряжением в PMW-преобразователь 9.

[0018] Математическое выражение 1

[0019] PMW-преобразователь 9 выводит сигналы D_uu*, D_ul*, D_vu*, D_vl*, D_wu* и D_wl* приведения в действие силовых элементов инвертора 11 на основе значений v_u*, v_v* и v_w* команд управления трехфазным напряжением и значения V_dc определения напряжения аккумулятора, выводимого из датчика 10A напряжения, расположенного на стороне аккумулятора 10.

[0020] Инвертор 11 выполняет операции на основе сигналов приведения в действие силовых элементов, сформированных посредством PMW-преобразователя 9, с тем чтобы прикладывать трехфазные напряжения v_u, v_v и v_w к двигателю 2.

[0021] Детектор 12 тока предоставляется в проводке, по меньшей мере, двух фаз в трехфазной проводке между устройством 1 управления двигателем и двигателем 2. Например, детектор 12 тока определяет значение i_u тока U-фазы и значение i_v тока V-фазы.

[0022] Преобразователь 13 UVW-фазы --> dq-оси выполняет преобразование на основе значения θ определения электрического угла для значения i_u тока U-фазы и значения i_v тока V-фазы согласно следующему выражению, чтобы вычислять значение i_d тока d-оси и значение i_q тока q-оси, и выводит эти значения тока в блок 7 управления крутящим моментом.

[0023] Математическое выражение 2

[0024] Датчик 14 позиции ротора располагается на стороне двигателя 2. После определения значения θ определения электрического угла двигателя 2, датчик 14 позиции ротора выводит значение определения в блок 15 вычисления частоты вращения. Датчик 14 позиции ротора представляет собой пример конфигурации для этапа выполнения измерения.

[0025] Блок 15 вычисления частоты вращения находит величину изменения полученной с предварительно определенными интервалами относительно значения θ определения электрического угла, чтобы вычислять значение N определения частоты вращения. Блок 15 вычисления частоты вращения выводит значение N определения частоты вращения в блок 3 определения области низких частот вращения, блок 4 оценки температуры обмоток и блок 7 управления крутящим моментом.

[0026] Далее подробно описывается часть конфигурации, описанной со ссылкой на фиг. 1.

[0027] Фиг. 2 иллюстрирует подробную конфигурацию блока 3 определения области низких частот вращения.

[0028] Блок 3 определения области низких частот вращения включает в себя блок 31 вычисления абсолютных значений и блок 32 определения области частот вращения.

[0029] Блок 31 вычисления абсолютных значений находит абсолютное значение N_abs частоты вращения, которое представляет собой абсолютное значение для значения N определения частоты вращения входного вала, и затем выводит абсолютное значение N_abs частоты вращения в блок 32 определения области частот вращения.

[0030] Блок 32 определения области частот вращения выполняет определение на основе следующего выражения относительно абсолютного значения N_abs частоты вращения и затем определяет то, находится или нет двигатель 2 в состоянии низкой частоты вращения.

[0031] Математическое выражение 3

[0032] В частности, блок 32 определения области частот вращения выводит "Lo", указывающее область низких частот вращения, в качестве результата определения области частот вращения, если абсолютное значение N_abs частоты вращения ниже порогового значения N_{th_low} низкой частоты вращения. С другой стороны, если абсолютное значение N_abs частоты вращения равно или выше порогового значения N_{th_low} низкой частоты вращения, блок 32 определения области частот вращения выводит "Hi", указывающее область высоких частот вращения. При пороговом значении N_{th_low} низкой частоты вращения, частота вращения двигателя 2 является низкой, и величина электричества, подаваемого в обмотки нескольких фаз, является высокой. Область низких частот вращения включает в себя состояние, в котором двигатель 2 стопорится.

[0033] Фиг. 3 является схемой, иллюстрирующей подробности блока 4 оценки температуры обмоток.

[0034] Блок 41 вычисления векторной нормы тока вычисляет значение I_a² векторной нормы тока согласно следующему выражению на основе вводов оцененного значения i_{d_est} тока d-оси и оцененного значения i_{q_est} тока q-оси. Блок 41 вычисления векторной нормы тока затем выводит значение I_a² векторной нормы тока в блок 42 вычисления потерь.

[0035] Математическое выражение 4

[0036] Блок 42 вычисления потерь вычисляет потери P_loss мощности посредством умножения значения I_a² векторной нормы тока на теплостойкость R_loss всего двигателя 2 и выводит вычисленные потери P_loss мощности в блок 43 вычисления температуры. Потери P_loss мощности указывают входную мощность, вводимую в двигатель 2, и включают в себя не только энергию, используемую для вращательного приведения в действие двигателя 2, но также и энергию тепловых потерь.

[0037] Блок 43 вычисления температуры представляет собой модель тепловой схемы. Эта модель тепловой схемы используется в случае, если двигатель 2 находится в области низких частот вращения, и указывается посредством передаточной функции G(s) с выводом оцененной измененной температуры ΔT_est, которая представляет собой максимальный рост температуры в трехфазных обмотках двигателя 2, для ввода потерь P_loss мощности. Блок 43 вычисления температуры выполняет вычисление на основе передаточной функции G(s) для потерь P_loss мощности, чтобы вычислять оцененную измененную температуру ΔT_est. Передаточная функция G(s) имеет динамические характеристики первого или высшего порядка.

[0038] Сумматор 44 суммирует опорную температуру T_base с оцененной измененной температурой ΔT_est, чтобы вычислять оцененную максимальную температуру T_est обмотки, имеющей фазу, которая достигает наибольшей температуры из числа обмоток множества фаз двигателя 2.

[0039] Фиг. 4 является графиком, иллюстрирующим взаимосвязь между оцененной максимальной температурой T_est и предельным модулем R_lim крутящего момента, который используется для обработки в блоке 5 вычисления предельного модуля. Согласно этому графику, в случае если оцененная максимальная температура T_est ниже порогового значения T₁₀₀ температуры, которое представляет собой верхнюю предельную температуру, при которой крутящий момент не ограничен, предельный модуль R_lim крутящего момента составляет R₁₀₀ (100%).

[0040] Предельный модуль R_lim крутящего момента включает в себя нижнее предельное значение R_min ограничения крутящего момента, допускающее предотвращение ухудшения характеристик изоляции, вызываемого посредством высокой температуры обмоток. Кроме того, двигатель 2 может предотвращать ухудшение характеристик изоляции при определенной температуре посредством ограничения с нижним предельным значением R_min ограничения крутящего момента, даже если оцененная максимальная температура T_est увеличивается, и нижний предел температуры задается как пороговое значение T_min температуры.

[0041] Следовательно, в случае если оцененная максимальная температура T_est превышает пороговое значение T_min температуры, ток ограничен посредством использования нижнего предельного значения R_min ограничения крутящего момента. Дополнительно, в случае если оцененная максимальная температура T_est находится между пороговым значением T₁₀₀ температуры и пороговым значением T_min температуры, предельный модуль R_lim крутящего момента задается таким образом, что он уменьшается по мере того, как температура увеличивается.

[0042] Фиг. 5 является схемой, иллюстрирующей подробности работы блока 6 вычисления значений команд управления крутящим моментом.

[0043] Умножитель 61 умножает верхнее предельное значение Trq_{lim_upper} крутящего момента на предельный модуль R_lim крутящего момента, чтобы вычислять верхнее предельное значение Trq_{_upper} ограниченного крутящего момента. Кроме того, умножитель 62 умножает нижнее предельное значение Trq_{lim_lower} крутящего момента на предельный модуль R_lim крутящего момента, чтобы вычислять нижнее предельное значение Trq_{_lower} ограниченного крутящего момента. Блок 63 сравнения сравнивает нижнее предельное значение Trq_{_lower} ограниченного крутящего момента со значением T* команды управления крутящим моментом и выводит большее значение из них в блок 64 сравнения. Блок 64 сравнения сравнивает выходное значение из блока 63 сравнения с верхним предельным значением Trq_{_upper} ограниченного крутящего момента и выводит меньшее значение из них в переключатель 65.

[0044] Одновременно, блок 66 сравнения сравнивает значение T* команды управления крутящим моментом с нижним предельным значением Trq_{lim_lower} крутящего момента и выводит большее значение из них в блок 67 сравнения. Блок 67 сравнения сравнивает выходное значение из блока 66 сравнения с верхним предельным значением Trq_{lim_upper} крутящего момента и выводит меньшее значение из них в переключатель 65.

[0045] Переключатель 65 выводит любой из выводов из блока 64 сравнения и блока 67 сравнения в качестве значения T*_fin команды управления конечным крутящим моментом на основе результата определения области частот вращения, выводимого из блока 3 определения области низких частот вращения.

[0046] В частности, в случае если результат определения области частот вращения представляет собой Lo (область низких частот вращения), переключатель 65 выводит вывод из блока 64 сравнения в качестве значения T*_fin команды управления конечным крутящим моментом. В силу этого, значение T* команды управления крутящим моментом ограничено посредством верхнего предельного значения Trq_{_upper} ограниченного крутящего момента и нижнего предельного значения Trq_{_lower} ограниченного крутящего момента, для которого учитывается предельный модуль R_lim крутящего момента. Это уменьшает количество выработки тепла двигателя 2, за счет этого предотвращая ухудшение характеристик изоляции обмоток.

[0047] С другой стороны, в случае если результат определения области частот вращения представляет собой Hi (область высоких частот вращения), переключатель 65 выводит вывод из блока 67 сравнения в качестве значения T*_fin команды управления конечным крутящим моментом. Следовательно, значение T* команды управления крутящим моментом ограничено посредством верхнего предельного значения Trq_{lim_upper} крутящего момента и нижнего предельного значения Trq_{lim_lower} крутящего момента, для которого не учитывается предельный модуль R_lim крутящего момента.

[0048] Фиг. 6 является подробной блок-схемой блока 7 управления крутящим моментом.

[0049] Блок 7 управления крутящим моментом включает в себя блок 71 управления вектором тока, блок 72 управления фазой напряжения, блок 73 определения переключения управления и блок 74 переключения режима управления. В ответ на результат определения посредством блока 73 определения переключения управления, блок 74 переключения режима управления управляет двигателем 2 посредством использования вывода из блока 71 управления вектором тока или блока 72 управления фазой напряжения.

[0050] Блок 71 управления вектором тока принимает вводы значения T*_fin команды управления конечным крутящим моментом, значения N определения частоты вращения, значения V_dc определения напряжения аккумулятора, оцененного значения i_{d_est} тока d-оси и оцененного значения i_{q_est} тока q-оси. Блок 71 управления вектором тока вычисляет значения v*_di и v*_qi команд управления напряжением управления вектором тока для использования в управлении вектором тока на основе вышеуказанных входных значений и выводит эти значения команд управления в блок 74 переключения режима управления.

[0051] Блок 72 управления фазой напряжения принимает вводы значения T*_fin команды управления конечным крутящим моментом, значения N определения частоты вращения, значения V_dc определения напряжения аккумулятора, оцененного значения i_{d_est} тока d-оси и оцененного значения i_{q_est} тока q-оси. Блок 72 управления фазой напряжения вычисляет значения v*_dv и v*_qv команд управления напряжением управления фазой напряжения для использования в управлении фазой напряжения на основе вышеуказанных входных значений и выводит эти значения команд управления в блок 74 переключения режима управления.

[0052] Блок 73 определения переключения управления определяет то, какое из управления вектором тока и управления фазой напряжения используется для того, чтобы управлять двигателем 2. В случае если двигатель 2 вращается на низкой частоте вращения или в нормальном диапазоне частот вращения, управление вектором тока выбирается. С другой стороны, в случае если двигатель 2 вращается на высокой частоте вращения, и управление ослаблением поля выполняется, управление фазой напряжения выбирается. Блок 73 определения переключения управления выводит флаг определения переключения, указывающий результат выбора, в блок 74 переключения режима управления.

[0053] В случае если флаг определения переключения указывает управление вектором тока, блок 74 переключения режима управления выводит значения v*_di и v*_qi команд управления напряжением управления вектором тока, выводимые из блока 71 управления вектором тока, в качестве значений v*_d и v*_q команд управления напряжением.

[0054] С другой стороны, в случае если флаг определения переключения указывает управление фазой напряжения, блок 74 переключения режима управления выводит значения v*_dv и v*_qv команд управления напряжением управления фазой напряжения, выводимые из блока 72 управления фазой напряжения, в качестве значений v*_d и v*_q команд управления напряжением.

[0055] Далее описываются подробности конфигураций блока 71 управления вектором тока и блока 72 управления фазой напряжения.

[0056] Фиг. 7 является блок-схемой, иллюстрирующей подробности управления относительно d-оси блока 71 управления вектором тока. Поскольку конфигурация относительно q-оси является идентичной конфигурации d-оси, описание опускается.

[0057] Блок 71 управления вектором тока включает в себя блок 711 вычисления значений команд управления током, который вычисляет значение команды управления для использования в формировании вращательного крутящего момента, соответствующего значению T*_fin команды управления конечным крутящим моментом, и блок 712 вычисления напряжения защиты от помех, который вычисляет значение команды управления для использования в уменьшении помех тока магнитному потоку.

[0058] Во-первых, описывается вычисление значения команды управления током.

[0059] Блок 711 вычисления значений команд управления током вычисляет значение i*_d команды управления током на основе вводов значения T*_fin команды управления конечным крутящим моментом, значения N определения частоты вращения и значения V_dc определения напряжения аккумулятора посредством использования заранее сохраненной таблицы и затем выводит значение i*_d команды управления током в вычитатель 713.

[0060] Вычитатель 713 вычитает оцененное значение i_{d_est} тока d-оси из значения i*_d команды управления током и выводит результат вычитания в блок 714 PI-вычисления.

[0061] Блок 714 PI-вычисления находит значение v_di' команды управления напряжением d-оси посредством использования следующего выражения с тем, чтобы PI-усиливать отклонение между значением i*_d команды управления током и оцененным значением i_{d_est} тока d-оси. В этом выражении, предполагается, что K_pd и K_id указывают пропорциональное усиление d-оси и интегральное усиление d-оси, соответственно.

[0062] Математическое выражение 5

[0063] Блок 714 PI-вычисления затем выводит значение v_di' команды управления напряжением d-оси в сумматор 715.

[0064] Далее описывается вычисление компонента защиты от помех.

[0065] Блок 712 вычисления напряжения защиты от помех вычисляет значение v*_{d_dcpl} команды управления напряжением d-оси на основе вводов значения T*_fin команды управления конечным крутящим моментом, значения N определения частоты вращения и значения V_dc определения напряжения аккумулятора посредством использования заранее сохраненной таблицы. Блок 712 вычисления напряжения защиты от помех затем выводит значение v*_d команды управления напряжением в фильтр 716.

[0066] Фильтр 716, который имеет характеристики передаточной функции следующего выражения, выполняет фильтрацию отклика модели по току для значения v*_{d_dcpl} команды управления напряжением, которое представляет собой входное значение, и затем выводит фильтрованное значение в качестве значения v*_{d_dcpl_flt} напряжения защиты от помех d-оси в сумматор 715.

[0067] Математическое выражение 6

[0068] Сумматор 715 суммирует значение v_di' команды управления напряжением d-оси со значением v*_{d_dcpl_flt} напряжения защиты от помех d-оси. Как результат, сумматор 715 вычисляет значение v*_di команды управления напряжением управления вектором тока так, как представлено посредством следующего выражения.

[0069] Математическое выражение

[0070] Фиг. 8 является блок-схемой, иллюстрирующей подробности управления посредством блока 72 управления фазой напряжения.

[0071] Блок 721 вычисления значений команд управления напряжением вычисляет значение V_a* команды управления амплитудой напряжения и значение α*_ff команды управления фазой напряжения на основе вводов значения T*_fin команды управления конечным крутящим моментом, значения N определения частоты вращения и значения V_dc определения напряжения аккумулятора посредством использования заранее сохраненной таблицы. Блок 721 вычисления значений команд управления напряжением выводит значение V_a* команды управления амплитудой напряжения в блок 722 векторного преобразования и выводит значение α*_ff команды управления фазой напряжения в сумматор 723.

[0072] Блок 724, который включает в себя фильтр, имеющий характеристики, идентичные отклику модели по току, представленному посредством выражения (6), фильтрует входное значение T*_fin команды управления конечным крутящим моментом и вычисляет нормативный крутящий момент T_ref, как представлено посредством следующего выражения. Блок 724 затем выводит нормативный крутящий момент T_ref в вычитатель 725.

[0073] Математическое выражение 8

[0074] Блок 726 оценки крутящего момента вычисляет оцененный крутящий момент T_cal на основе входного оцененного значения i_{d_est} тока d-оси и оцененного значения i_{q_est} тока q-оси и выводит оцененный крутящий момент T_cal в вычитатель 725. В этой связи, обработка оценки посредством блока 726 оценки крутящего момента может представляться посредством следующего выражения. В этом выражении, L_d и L_q указывают индуктивность d-оси и индуктивность q-оси, соответственно, и Φ_a указывает разность фаз между напряжением и током. Кроме того, p указывает предварительно определенную константу.

[0075] Математическое выражение 9

[0076] Вычитатель 725 вычитает оцененный крутящий момент T_cal из нормативного крутящего момента T_ref и выводит результат вычитания в блок 727 PI-вычисления.

[0077] Блок 727 PI-вычисления PI-усиливает отклонение между нормативным крутящим моментом T_ref и оцененным крутящим моментом T_cal, вычисленное посредством вычитателя 725, чтобы вычислять значение α*_fb коррекции фазы напряжения. В частности, блок 727 PI-вычисления выполняет вычисление следующего выражения. Блок 727 PI-вычисления затем выводит результат вычисления в сумматор 723.

[0078] Математическое выражение 10

[0079] Сумматор 723 суммирует значение α*_ff команды управления фазой напряжения со значением α*_fb коррекции фазы напряжения и выводит результат суммирования, α*_fin, в блок 722 векторного преобразования. Обработка посредством сумматора 723 может представляться посредством следующего выражения.

[0080] Математическое выражение 11

[0081] Блок 722 векторного преобразования преобразует входное значение V_a* команды управления амплитудой напряжения и значение α*_fin команды управления фазой конечного напряжения в компоненты dq-оси посредством использования следующего выражения. Блок 722 векторного преобразования затем выводит результат преобразования в качестве значений v*_dv и v*_qv команд управления напряжением управления фазой напряжения.

[0082] Математическое выражение 12

[0083] Фиг. 9 является схемой, иллюстрирующей изменения температуры двигателя 2. Согласно этой схеме, оцененная максимальная температура T_est указывается посредством сплошной линии, в то время как температуры T_u, T_v и T_w обмотки U-фазы, V-фазы и W-фазы указываются посредством линии с попеременными длинным и коротким тире, линии с попеременными длинным и двумя короткими тире и линии с попеременными длинным и тремя короткими тире, соответственно.

[0084] Прогнозируется, что оцененная максимальная температура T_est выше температур T_u, T_v и T_w обмотки соответствующей фазы. Следовательно, даже в случае, если двигатель 2 находится в области низких частот вращения и, например, стопорится, за счет чего ток прикладывается только к обмотке U-фазы, что приводит к тому, что температуры являются неодинаковыми в двигателе 2, оцененная максимальная температура T_est превышает температуру T_u обмотки U-фазы в двигателе 2.

[0085] Следовательно, оцененная максимальная температура T_est оценивается таким образом, что она превышает максимальную температуру обмотки, имеющей фазу, которая достигает наибольшей температуры из числа обмоток множества фаз в двигателе 2 таким образом, и крутящий момент ограничен посредством использования оцененной максимальной температуры T_est, за счет этого предотвращая ухудшение характеристик изоляции, вызываемое нагревом во всех обмотках в двигателе 2.

[0086] Согласно способу управления двигателем 2 первого варианта осуществления, достигаются следующие преимущества.

[0087] Согласно способу управления двигателем 2 первого варианта осуществления, передаточная функция G(s) блока 4 оценки температуры обмоток может использоваться для того, чтобы вычислять температуру, которая превышает максимальную температуру обмотки, имеющей фазу, которая достигает наибольшей температуры из числа обмоток множества фаз в двигателе 2, в соответствии с потерями P_loss мощности, указывающими мощность, которая должна вводиться в двигатель 2. Другими словами, оцененная максимальная температура T_est, которая оценивается посредством блока 4 оценки температуры обмоток, превышает температуру обмотки, имеющей фазу (например, U-фазу), которая достигает наибольшей температуры из числа обмоток в двигателе 2, даже в случае, если двигатель 2 находится в области низких частот вращения, включающей в себя застопоренное состояние, в котором крутящий момент формируется в состоянии, в котором двигатель 2 практически не приводится в действие вращательно, и ток непрерывно протекает в конкретную фазу (например, U-фазу).

[0088] Таким образом, крутящий момент ограничен на основе оцененной максимальной температуры T_est, за счет которой, даже если двигатель 2 находится в области низких частот вращения, обмотка любой фазы не достигает слишком высокой температуры, за счет этого предотвращая ухудшение характеристик изоляции.

[0089] Кроме того, двигатель 2 должен содержать только термометр для использования в измерении опорной температуры T_base, и нет необходимости монтировать температурные датчики на обмотках всех фаз, за счет этого обеспечивая уменьшение затрат на изготовление.

[0090] Согласно способу управления двигателем 2 первого варианта осуществления, состояние низкой частоты вращения двигателя 2 включает в себя состояние, в котором двигатель 2 стопорится. В случае если двигатель 2 стопорится, ток непрерывно прикладывается только к конкретной фазе в состоянии отсутствия вращения, и в силу этого неодинаковость температуры в двигателе 2 является чрезвычайно большой. Соответственно, оцененная максимальная температура T_est оценивается таким образом, что она превышает максимальную температуру обмоток в двигателе 2, за счет этого предотвращая ухудшение характеристик изоляции обмоток.

[0091] Второй вариант осуществления

В первом варианте осуществления, приведено описание примера вычисления оцененной измененной температуры ΔT_est посредством использования передаточной функции G(s) в блоке 4 оценки температуры обмоток. В этом варианте осуществления, ниже приводится описание примера повышения точности оценки оцененной измененной температуры ΔT_est посредством блока 4 оценки температуры обмоток посредством инициализации передаточной функции G(s) в предварительно определенное время.

[0092] Фиг. 10 является принципиальной блок-схемой устройства 1 управления двигателем согласно этому варианту осуществления.

[0093] При сравнении с устройством 1 управления двигателем первого варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 1, устройство 1 управления двигателем на этой схеме отличается от устройства 1 управления двигателем первого варианта осуществления тем, что: дополнительно предоставляется температурный датчик 16, который измеряет температуру обмотки определенной фазы (например, U-фазы) двигателя 2; измеренная температура T_sen, определенная посредством температурного датчика 16, вводится в блок 4 оценки температуры обмоток; и блок 3 определения области низких частот вращения вводит результат определения области частот вращения в блок 4 оценки температуры обмоток.

[0094] Фиг. 11 является подробной блок-схемой блока 4 оценки температуры обмоток согласно этому варианту осуществления.

[0095] При сравнении с блоком 4 оценки температуры обмоток первого варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 3, блок 4 оценки температуры обмоток, проиллюстрированный на этой схеме, отличается от блока 4 оценки температуры обмоток первого варианта осуществления тем, что: результат определения области частот вращения вводится в блок 43 вычисления температуры; вычитатель 45 дополнительно предоставляется; и результат вычитания посредством вычитателя 45 вводится в блок 43 вычисления температуры.

[0096] Блок 4 оценки температуры обмоток выполняет обработку инициализации для фильтра, указываемого посредством передаточной функции G(s), используемой для того, чтобы вычислять оцененную измененную температуру ΔT_est посредством использования значения, полученного посредством вычитания опорной температуры T_base из измеренной температуры T_sen в то время, когда результат определения области частот вращения изменяется с Hi (области высоких частот вращения) на Lo (область низких частот вращения). Эта обработка является эквивалентной инициализации фильтра, используемого для обработки вычисления конечной вычисленной оцененной максимальной температуры T_est с измеренной температурой T_sen. Другими словами, обработка является эквивалентной началу обработки оценки оцененной максимальной температуры T_est с измеренной температурой T_sen в качестве начального значения в то время, когда двигатель 2 переходит в состояние низкой частоты вращения.

[0097] Фиг. 12 является схемой, иллюстрирующей изменения температуры двигателя 2. Согласно этой схеме, оцененная максимальная температура T_est указывается посредством пунктирной линии, в то время как температуры T_u, T_v и T_w обмотки U-фазы, V-фазы и W-фазы указываются посредством линии с попеременными длинным и коротким тире, линии с попеременными длинным и двумя короткими тире и линии с попеременными длинным и тремя короткими тире, соответственно.

[0098] Согласно этой схеме, пунктирная линия указывает случай, в котором передаточная функция G(s) не инициализируется во время t₁, когда двигатель 2 переходит в область низких частот вращения. Помимо этого, сплошная линия указывает случай, в котором передаточная функция G(s) инициализируется во время t₁.

[0099] Как указано посредством пунктирной линии, если передаточная функция G(s) не инициализируется во время t₁, когда двигатель 2 переходит в область низких частот вращения, этап оценки с использованием фильтра передаточной функции G(s) выполняется таким образом, что результат области высоких частот вращения переопределяется также в области низких частот вращения. Другими словами, после перехода в область низких частот вращения, оцененная максимальная температура T_est переопределяет результат вычисления в области высоких частот вращения. В силу этого, после перехода в область низких частот вращения, оцененная максимальная температура T_est отклоняется от температуры T_u U-фазы, которая представляет собой максимальную температуру в двигателе 2, за счет чего ухудшается точность оценки.

[0100] Следовательно, как указано посредством сплошной линии, фильтр передаточной функции G(s) инициализируется на основе измеренной температуры T_sen во время t₁. Это предотвращает переопределение, посредством оцененной максимальной температуры T_est, результата оценки в состоянии высокой частоты вращения, в котором точность оценки является низкой, за счет этого повышая точность оценки после перехода в область низких частот вращения.

[0101] Согласно способу управления двигателем 2 второго варианта осуществления, достигаются следующие преимущества.

[0102] Согласно способу управления двигателем 2 второго варианта осуществления, фильтр передаточной функции G(s) блока 4 оценки температуры обмоток спроектирован с учетом неодинаковости температуры в двигателе 2, чтобы оценивать оцененную максимальную температуру T_est в двигателе 2 в области низких частот вращения. Следовательно, определенные температуры T_u, T_v и T_w почти равны друг другу в области высоких частот вращения, в которой температуры являются в достаточной степени одинаковыми, в силу чего точность оценки оцененной максимальной температуры T_est является низкой.

[0103] Если вычисление продолжается с фильтром идентичной передаточной функции G(s) из области высоких частот вращения, оцененная максимальная температура T_est переопределяет результат вычисления в области высоких частот вращения сразу после перехода в область низких частот вращения, за счет этого ухудшая точность оценки.

[0104] Следовательно, фильтр передаточной функции G(s), используемой для вычисления оцененной максимальной температуры T_est, инициализируется на основе измеренной температуры T_sen во время перехода в состояние низкой частоты вращения. Это предотвращает переопределение, посредством оцененной максимальной температуры T_est, результата оценки в состоянии высокой частоты вращения, в котором точность оценки является низкой, за счет этого обеспечивая повышение точности оценки после перехода в область низких частот вращения.

[0105] Другими словами, для такой проблемы, что точность оценки оцененной максимальной температуры T_est является низкой в области высоких частот вращения, фильтр передаточной функции G(s) инициализируется с использованием измеренной температуры T_sen во время перехода из области высоких частот вращения в область низких частот вращения, другими словами, обработка оценки оцененной максимальной температуры T_est с измеренной температурой T_sen начинается, за счет чего оцененная максимальная температура T_est не переопределяет результат вычисления области высоких частот вращения, за счет этого повышая точность оценки после перехода в область низких частот вращения.

[0106] Третий вариант осуществления

Во втором варианте осуществления, приведено описание примера использования измеренной температуры T_sen для инициализации фильтра передаточной функции G(s). В этом варианте осуществления, ниже приводится описание другого способа инициализации фильтра передаточной функции G(s), чтобы дополнительно повышать точность оценки.

[0107] Фиг. 13 является подробной блок-схемой блока 4 оценки температуры обмоток согласно третьему варианту осуществления. Согласно этой схеме, при сравнении с блоком 4 оценки температуры обмоток второго варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 11, блок 4 оценки температуры обмоток на этой схеме отличается от блока 4 оценки температуры обмоток второго варианта осуществления тем, что блок 4 оценки температуры обмоток дополнительно включает в себя блок 46 вычисления температуры инициализации.

[0108] Блок 46 вычисления температуры инициализации выводит температуру T_ini инициализации в ответ на вводы измеренной температуры T_sen и результата определения области частот вращения. Вычитатель 45 вычитает опорную температуру T_base из температуры T_ini инициализации и выводит результат вычитания в блок 43 вычисления температуры. Помимо этого, результат вычитания используется для инициализации фильтра передаточной функции G(s) в блоке 43 вычисления температуры. В последний раз, сумматор 44 суммирует оцененную измененную температуру ΔT_est, которая представляет собой результат вычисления посредством блока 43 вычисления температуры, с опорной температурой T_base, за счет которой вычисляется оцененная максимальная температура T_est. Эта работа блока 4 оценки температуры обмоток является эквивалентной началу этапа оценки оцененной максимальной температуры T_est с температурой T_ini инициализации в качестве начального значения.

[0109] Фиг. 14 является подробной блок-схемой блока 46 вычисления температуры инициализации. Блок 46 вычисления температуры инициализации включает в себя блок 461 коррекции температуры инициализации и сумматор 462. Блок 461 коррекции температуры инициализации представляет собой пример конфигурации для выполнения этапа коррекции.

[0110] Блок 461 коррекции температуры инициализации принимает вводы сходящегося значения в "0 (нуль)", оцененной максимальной температуры T_est[k-1] предыдущего значения и результата определения области частот вращения. Помимо этого, значение T_trans корректирующей температуры инициализации для использования в коррекции температуры T_ini инициализации выводится на основе входных значений.

[0111] В этой связи, блок 461 коррекции температуры инициализации включает в себя фильтр H(s), вычисленный только в случае, если двигатель 2 находится в области высоких частот вращения, и корректирующая температура T_trans инициализации вычисляется посредством использования фильтра H(s). Другими словами, корректирующая температура T_trans инициализации изменяется после перехода в область высоких частот вращения таким образом, что она сходится от оцененной максимальной температуры T_est, которая получается при переходе, к нулю.

[0112] Сумматор 462 затем суммирует измеренную температуру T_sen с корректирующей температурой T_trans инициализации, чтобы вычислять температуру T_ini инициализации, и выводит вычисленное значение в вычитатель 45, проиллюстрированный на фиг. 13. Температура T_ini инициализации может находиться так, как представлено посредством следующего выражения.

[0113] Математическое выражение 13

[0114] Таким образом, температура T_ini инициализации, используемая для инициализации передаточной функции G(s), корректируется, когда двигатель 2 переходит в состояние низкой частоты вращения. В частности, температура T_ini инициализации корректируется посредством корректирующей температуры T_trans инициализации относительно измеренной температуры T_sen.

[0115] В этом варианте осуществления, скорректированная температура T_ini инициализации используется в качестве оцененной максимальной температуры T_est в случае, если двигатель 2 находится в состоянии высокой частоты вращения. В силу этого, для температуры T_ini инициализации, идентичная оцененная максимальная температура T_est используется до и после перехода из области низких частот вращения в область высоких частот вращения. При переходе из области высоких частот вращения в область низких частот вращения, фильтр передаточной функции G(s) блока 43 вычисления температуры инициализируется с температурой T_ini инициализации, и в силу этого идентичная температура T_ini инициализации наблюдается до и после перехода. Это обеспечивает возможность сглаживания изменения оцененной максимальной температуры T_est.

[0116] Как описано выше, обработка блока 4 оценки температуры обмоток является эквивалентной началу обработки оценки оцененной максимальной температуры T_est с измеренной температурой T_sen в качестве начального значения в то время, когда двигатель 2 переходит в состояние низкой частоты вращения. Помимо этого, фильтр передаточной функции G(s) используется для обработки оценки оцененной максимальной температуры T_est, и инициализация выполняется на основе температуры T_ini инициализации. При анализе работы этого варианта осуществления в эквивалентных функциях, температура T_ini инициализации корректируется, и во время перехода в состояние высокой частоты вращения, значение коррекции начинает сходиться от оцененной максимальной температуры T_est, которая получается во время перехода, к измеренной температуре T_sen в соответствии с характеристиками фильтра H(s).

[0117] Фильтр H(s) представляет собой передаточную функцию, имеющую характеристики рассеяния тепла двигателя 2, и является идентичным передаточной функции G(s) термической модели, используемой для оценки температуры обмоток. Помимо этого, фильтр H(s) может представлять собой передаточную характеристику G'(s), которая является доминирующей частью G(s), в качестве характеристики рассеяния тепла.

[0118] Фиг. 15 является схемой, иллюстрирующей изменения температуры внутренней части двигателя. Согласно этой схеме, температуры T_u, T_v и T_w обмотки V-фазы и W-фазы указываются посредством линии с попеременными длинным и коротким тире, линии с попеременными длинным и двумя короткими тире и линии с попеременными длинным и тремя короткими тире, соответственно. Кроме того, двигатель 2 переходит в область низких частот вращения снова во время t₂ после времени t₁, в которое двигатель 2 переходит из области низких частот вращения в область высоких частот вращения.

[0119] Предполагается, что сильный ток протекает в U-фазе до времени t₁. Кроме того, предполагается, что температурный датчик 16 предоставляется на обмотке V-фазы, и что измеренная температура T_sen равна температуре T_v V-фазы. Дополнительно, сплошная линия указывает оцененную максимальную температуру T_est. Во время t₂ и далее, пунктирная линия указывает оцененную максимальную температуру T_est в случае, если коррекция в этом варианте осуществления не выполняется.

[0120] Как описано выше, для оцененной максимальной температуры T_est, температура T_ini инициализации задается между временем t₁ и временем t₂, что представляет собой период времени области высоких частот вращения. Кроме того, как указано посредством пунктирной линии, в случае если коррекция этого варианта осуществления не выполняется, оцененная максимальная температура T_est инициализируется с измеренной температурой T_sen(T_v) во время t₂ во время перехода в область низких частот вращения.

[0121] В случае если период времени от времени t₁ до времени t₂, а именно, период времени области высоких частот вращения является небольшим, температуры являются неодинаковыми в двигателе 2 во время t₂. Следовательно, фильтр G(s), используемый для области низких частот вращения, спроектирован на основе такого допущения, что температуры являются неодинаковыми в двигателе 2, и в силу этого оцененная максимальная температура T_est, вычисленная с использованием фильтра G(s), указывает максимальную температуру в двигателе 2 более надлежащим образом, чем измеренная температура T_sen.

[0122] Ссылаясь на фиг. 15, температура T_u U-фазы, которая представляет собой максимальную температуру в двигателе 2, превышает измеренную температуру T_sen(T_v) во время t₂. Следовательно, если фильтр передаточной функции G(s) инициализируется посредством использования измеренной температуры T_sen(T_v), оцененная максимальная температура T_est (пунктирная линия) ниже температуры T_u U-фазы в некоторых секциях во время t₂ и далее.

[0123] Следовательно, температура T_ini инициализации корректируется так, как указано посредством сплошной линии. Это приводит к тому, что температура T_ini инициализации превышает температуры всех фаз во время t₂. Фильтр затем инициализируется посредством использования температуры T_ini инициализации, за счет которой может находиться соответствующая оцененная максимальная температура T_est.

[0124] В этой связи, с использованием температуры T_ini инициализации, скорректированной в качестве оцененной максимальной температуры T_est в области высоких частот вращения от времени t₁ до времени t₂, как описано выше, оцененная максимальная температура T_est последовательно изменяется во время t₁ и время t₂ при переходе между областями частот вращения.

[0125] Согласно способу управления двигателем 2 третьего варианта осуществления, достигаются следующие преимущества.

[0126] Согласно способу управления двигателем 2 третьего варианта осуществления, температура T_ini инициализации, используемая для инициализации фильтра передаточной функции G(s), корректируется, когда двигатель 2 переходит в область низких частот вращения. В частности, относительно значения коррекции, используемого для коррекции, коррекция начинается во время перехода в область высоких частот вращения, и температура T_ini инициализации представляет собой значение, которое начинается при оцененной максимальной температуре T_est и сходится к измеренной температуре T_sen во времени.

[0127] В случае короткого периода времени области высоких частот вращения, тенденция неодинаковости температуры остается в двигателе 2, и в силу этого оцененная максимальная температура T_est более подходит для инициализации фильтра, чем измеренная температура T_sen. С другой стороны, в случае длительного периода времени области высоких частот вращения, неодинаковость температуры в двигателе 2 исключается во времени, и в силу этого измеренная температура T_sen более подходит для инициализации фильтра, чем оцененная максимальная температура T_est.

[0128] Следовательно, аналогично этому варианту осуществления, температура T_ini инициализации корректируется на значение, которое сходится от оцененной максимальной температуры T_est к измеренной температуре T_sen. В силу этого, в случае короткого периода времени области высоких частот вращения, температура T_ini инициализации корректируется на значение, близкое к оцененной максимальной температуре T_est. С другой стороны, в случае длительного периода времени области высоких частот вращения, температура T_ini инициализации корректируется на значение, близкое к измеренной температуре T_sen.

[0129] Соответственно, инициализация фильтра может выполняться посредством использования соответствующей температуры T_ini инициализации, за счет этого повышая точность оценки оцененной максимальной температуры T_est и обеспечивая соответствующее ограничение по току.

[0130] Согласно способу управления двигателем третьего варианта осуществления, сходимость температуры T_ini инициализации придерживается H(s), имеющего характеристики рассеяния тепла двигателя 2. В этой связи, в случае переключения между областью низких частот вращения и областью высоких частот вращения, или в случае изменения области частот вращения после длительного промежутка времени, точность оценки оцененной максимальной температуры T_est является низкой, и надежность измеренной температуры T_sen также является низкой.

[0131] В случае если температуры являются неодинаковыми в двигателе 2, точность оценки оцененной максимальной температуры T_est является высокой. С другой стороны, в случае если температуры являются одинаковыми в двигателе 2, измеренная температура T_sen является высоконадежной. Следовательно, сходимость от оцененной максимальной температуры T_est к измеренной температуре T_sen принудительно придерживается характеристик рассеяния тепла двигателя 2, которые определяют изменение температуры в двигателе 2, за счет этого обеспечивая точную коррекцию температуры T_ini инициализации.

[0132] Четвертый вариант осуществления

В первом-третьем вариантах осуществления, приведено описание операций в случае, если двигатель 2 находится в области низких частот вращения. В этом варианте осуществления, ниже приводится описание работы в случае, если двигатель 2 находится в области высоких частот вращения.

[0133] Фиг. 16 является блок-схемой, иллюстрирующей конфигурацию блока 4 оценки температуры обмоток этого варианта осуществления. На этой схеме, при сравнении с блоком 4 оценки температуры обмоток первого варианта осуществления, проиллюстрированного на фиг. 3, блок 4 оценки температуры обмоток на этой схеме отличается от блока 4 оценки температуры обмоток первого варианта осуществления тем, что предоставляется переключатель 47.

[0134] Переключатель 47 принимает вводы суммируемого значения, выводимого из сумматора 44, результата определения области частот вращения и измеренной температуры T_sen. В случае если результат определения области частот вращения представляет собой Lo (область низких частот вращения), переключатель 47 выводит результат суммирования, выводимый из сумматора 44, в качестве оцененной максимальной температуры T_est. С другой стороны, в случае если результат определения области частот вращения представляет собой Hi (область высоких частот вращения), переключатель 47 выводит измеренную температуру T_sen в качестве оцененной максимальной температуры T_est.

[0135] Фиг. 17 иллюстрирует определенные температуры T_u, T_v и T_w трех фаз в области высоких частот вращения. В области высоких частот вращения, температуры являются одинаковыми в двигателе 2, и в силу этого определенные температуры T_u, T_v и T_w указывают почти равные температуры. Следовательно, в области высоких частот вращения, измеренная температура T_sen используется в качестве оцененной максимальной температуры T_est, за счет этого повышая точность оценки оцененной максимальной температуры T_est.

[0136] В случае если этот вариант осуществления используется в комбинации с третьим вариантом осуществления, скорректированная температура T_ini инициализации может использоваться в качестве оцененной максимальной температуры T_est, чтобы повышать точность оценки после перехода, как описано в третьем варианте осуществления, в определенной секции после перехода из области низких частот вращения в область высоких частот вращения.

[0137] Согласно способу управления двигателем 2 четвертого варианта осуществления, достигаются следующие преимущества.

[0138] Согласно способу управления двигателем 2 четвертого варианта осуществления, в случае если двигатель 2 находится в области высоких частот вращения, неодинаковость температуры является низкой в двигателе 2 по сравнению со случаем, в котором двигатель 2 находится в области низких частот вращения, и в силу этого измеренная температура T_sen находится ближе к температуре обмотки каждой фазы двигателя 2, чем оцененная максимальная температура T_est. Следовательно, использование измеренной температуры T_sen в качестве оцененной максимальной температуры T_est затрудняет приложение тормоза с ограничением по току и предотвращает ухудшение характеристик изоляции.

[0139] Пятый вариант осуществления

В первом-втором или первом-третьем вариантах осуществления, приведено описание примера нахождения оцененной максимальной температуры T_est в течение переходного периода между областью высоких частот вращения и областью низких частот вращения посредством использования измеренной температуры T_sen. В этом варианте осуществления, ниже приводится описание примера нахождения оцененной максимальной температуры T_est в течение переходного периода без использования измеренной температуры T_sen.

[0140] Фиг. 18 является подробной блок-схемой блока 43 вычисления температуры этого варианта осуществления.

[0141] Первый вычислительный блок 431 принимает ввод потерь P_loss мощности, выводимых из блока 42 вычисления потерь на фиг. 4. Первый вычислительный блок 431 имеет передаточную функцию, представленную посредством следующего выражения, и вычисляет первый рост ΔT₁ температуры в соответствии с передаточной функцией.

[0142] Математическое выражение 14

[0143] Переключатель 432 принимает вводы нулевого значения, потерь P_loss мощности и результата определения области частот вращения. В случае если результат определения области частот вращения представляет собой Hi (область высоких частот вращения), переключатель 432 выводит нуль. В случае если результат определения области частот вращения представляет собой Lo (область низких частот вращения), переключатель 432 выводит потери P_loss мощности.

[0144] Второй вычислительный блок 433 имеет передаточную функцию, представленную посредством следующего выражения, и вычисляет второй рост ΔT₂ температуры в соответствии с вводом из переключателя 432.

[0145] Математическое выражение 15

[0146] Сумматор 434 суммирует первый рост ΔT₁ температуры, выводимый из первого вычислительного блока 431, со вторым ростом ΔT₂ температуры, выводимым из второго вычислительного блока 433, чтобы вычислять оцененную измененную температуру ΔT_est.

[0147] Первый вычислительный блок 431 представляет собой пример конфигурации для выполнения первого этапа оценки. Второй вычислительный блок 433 представляет собой пример конфигурации для выполнения второго этапа оценки. Сумматор 434 представляет собой пример конфигурации для выполнения этапа сложения.

[0148] Далее описываются конфигурации первого вычислительного блока 431 и второго вычислительного блока 433.

[0149] Эти конфигурации вычисляются на основе схем, проиллюстрированных на фиг. 19. На этой схеме, абсолютные величины входной мощности в обмотки U-, V- и W-фаз указываются посредством W_u, W_v и W_w, соответственно, и температуры увеличения обмоток U-, V- и W-фаз указываются посредством ΔT_u, ΔT_v и ΔT_w, соответственно. Кроме того, резистивный компонент R_d и емкостный компонент C_d проиллюстрированы в каждой из U-, V- и W-фаз, и резистивный компонент R_x проиллюстрирован между U-, V- и W-фазами.

[0150] Во-первых, описывается случай, в котором двигатель 2 находится в состоянии высокой частоты вращения, исходя из этой температурной схемы.

[0151] В случае если двигатель 2 находится в состоянии высокой частоты вращения, практически идентичная абсолютная величина мощности прикладывается к U-, V- и W-фазам, и в силу этого потери P_loss мощности распределяются по одной трети в каждый из W_u, W_v и W_w.

[0152] Следовательно, температуры ΔT_u, ΔT_v и ΔT_w увеличения могут представляться посредством следующего детерминанта. Первый член в правой стороне представляет собой компонент, вызываемый посредством теплопроводности, и второй член в правой стороне представляет собой теплообразующий компонент согласно входной мощности.

[0153] Математическое выражение 16

[0154] При использовании этого детерминанта, температура ΔT_{u_hi} увеличения в области высоких частот вращения, которая представляет собой температуру ΔT_u увеличения U-фазы в области высоких частот вращения, может находиться следующим образом.

[0155] Математическое выражение 17

[0156] Далее изучается состояние низкой частоты вращения двигателя 2, такое как, например, застопоренное состояние.

[0157] Предполагается, что максимальная мощность прикладывается к обмотке U-фазы в случае, если двигатель 2 находится в состоянии низкой частоты вращения. В таком случае, V- и W-фазы имеют разность фаз в 120 градусов по сравнению с входным током в U-фазу, и в силу этого одна половина тока U-фазы протекает в каждую из V и W-фаз. Поскольку мощность является пропорциональной квадрату тока, W_u в четыре раза превышает каждое из W_v и W_w. Следовательно, две трети входных потерь P_loss мощности распределяются в W_u, а одна шестая их распределяются в каждое из W_v и W_w.

[0158] Следовательно, температуры ΔT_u, ΔT_v и ΔT_w увеличения могут представляться посредством следующего детерминанта. Аналогично выражению (16), первый член в правой стороне представляет собой компонент, вызываемый посредством теплопроводности, и второй член в правой стороне представляет собой теплообразующий компонент согласно входной мощности.

[0159] Математическое выражение 18

[0160] С учетом вышеуказанного выражения (17), когда этот детерминант рассчитывается, температура ΔT_{u_lo} увеличения в области низких частот вращения, которая представляет собой температуру ΔT_u увеличения U-фазы в состоянии низкой частоты вращения, может представляться посредством следующего выражения.

[0161] Математическое выражение 19

[0162] Первый член в правой стороне выражения (19) равен правой стороне выражения (17). В силу этого, первый член в правой стороне выражения (19) указывает температуру ΔT_{u_hi} увеличения в области высоких частот вращения в состоянии высокой частоты вращения, и второй член в правой стороне указывает дополнительную температуру увеличения, вызываемую посредством состояния низкой частоты вращения.

[0163] В частности, в случае состояния высокой частоты вращения, температура ΔT_{u_hi} увеличения в области высоких частот вращения может вычисляться посредством выражения (17). Помимо этого, в случае состояния низкой частоты вращения, температура ΔT_{u_lo} увеличения в области низких частот вращения может находиться посредством суммирования второго члена в правой стороне выражения (19) с результатом выражения (17).

[0164] Другими словами, поскольку первый член выражения (19), равный выражению (17), присутствует как в состоянии высокой частоты вращения, так и в состоянии низкой частоты вращения, можно сказать, что первый член является эквивалентным температуре увеличения независимо от состояния вращения. Кроме того, второй член выражения (19) указывает температуру увеличения, вызываемую посредством состояния низкой частоты вращения.

[0165] Фиг. 20 иллюстрирует температурное состояние двигателя 2.

[0166] Фиг. 20 иллюстрирует фазу двигателя 2 в верхней части и иллюстрирует температуру двигателя 2 в нижней части. Помимо этого, оцененная максимальная температура T_est указывается посредством пунктирной линии, в то время как температуры T_u, T_v и T_w обмотки U-фазы, V-фазы и W-фазы указываются посредством линии с попеременными длинным и коротким тире, линии с попеременными длинным и двумя короткими тире и линии с попеременными длинным и тремя короткими тире, соответственно.

[0167] Согласно этой схеме, двигатель 2 находится в области низких частот вращения между временем t₀ и временем t₁ и между временем t₂ и временем t₃. Двигатель 2 находится в области высоких частот вращения между временем t₁ и временем t₂. Двигатель 2 находится в области высоких частот вращения во время t₃ и далее, и частота вращения во время t₃ и далее выше частоты вращения между временем t₁ и временем t₂.

[0168] В течение периода времени между временем t₀ и временем t₁, двигатель 2 стопорится, и мощность прикладывается главным образом к проводке U-фазы, и в силу этого температура T_u U-фазы выше каждой из температуры T_v V-фазы и температуры T_w W-фазы. Кроме того, первый вычислительный блок 431 и второй вычислительный блок 433 вычисляют температуру ΔT_{u_lo} увеличения в области низких частот вращения согласно выражению (19), и в силу этого оцененная максимальная температура T_est, которая представляет собой температуру ΔT_{u_lo} увеличения в области низких частот вращения, не превышает температуру T_w W-фазы.

[0169] В течение периода времени между временем t₁ и временем t₂, двигатель 2 вращается, и мощность прикладывается к обмоткам соответствующих фаз последовательно, и в силу этого температура T_u U-фазы, температура T_v V-фазы и температура T_w W-фазы сходятся к идентичному значению при колебании. Во время t₁, двигатель 2 переходит в область высоких частот вращения, и в силу этого переключатель 432 переключает вывод на нуль. Соответственно, второй рост ΔT₂ температуры, выводимый из второго вычислительного блока 433, сходится к нулю, и в силу этого оцененная максимальная температура T_est сходится к сумме опорной температуры T_base и первого роста ΔT₁ температуры. Первый вычислительный блок 431 вычисляет температуру ΔT_{u_hi} увеличения в области высоких частот вращения согласно выражению (17), и в силу этого оцененная максимальная температура T_est, которая представляет собой температуру ΔT_{u_hi} увеличения в области высоких частот вращения, не превышает максимальную температуру обмотки каждой фазы.

[0170] В течение периода времени между временем t₂ и временем t₃, двигатель 2 стопорится, и мощность прикладывается главным образом к проводке W-фазы, и в силу этого температура T_w W-фазы выше каждой из температуры T_u U-фазы и температуры T_v V-фазы. Во время t2, двигатель 2 переходит в область низких частот вращения, и в силу этого переключатель 432 переключает вывод на потери P_loss мощности. Следовательно, второй рост ΔT₂ температуры, который выводится из второго вычислительного блока 433, представляет собой значение, соответствующее потерям P_loss мощности, и в силу этого оцененная максимальная температура T_est увеличивается во времени. Первый вычислительный блок 431 и второй вычислительный блок 433 вычисляют температуру ΔT_{u_lo} увеличения в области низких частот вращения согласно выражению (19), и в силу этого оцененная максимальная температура T_est, которая представляет собой температуру ΔT_{u_lo} увеличения в области низких частот вращения, не превышает температуру T_w W-фазы.

[0171] Во время t₃ и далее, двигатель 2 вращается, и частота вращения выше частоты вращения между временем t₂ и временем t₃. Мощность прикладывается к обмоткам соответствующих фаз последовательно, и в силу этого температура T_u U-фазы, температура T_v V-фазы и температура T_w W-фазы сходятся к идентичному значению. Во время t3, переключатель 432 переключает вывод на нуль, и в силу этого второй рост ΔT₂ температуры, выводимый из второго вычислительного блока 433, сходится к нулю. Соответственно, температура ΔT_{u_hi} увеличения в области высоких частот вращения вычисляется согласно выражению (17), и в силу этого оцененная максимальная температура T_est, которая представляет собой температуру ΔT_{u_hi} увеличения в области высоких частот вращения, не превышает максимальную температуру обмотки каждой фазы.

[0172] Фиг. 21 является частью модификации блока 4 оценки температуры обмоток этого варианта осуществления. Сумматор 435 суммирует вывод первого вычислительного блока 431 с опорной температурой T_base, чтобы вычислять первую оцененную температуру T_{est_1}. Кроме того, сумматор 434 суммирует первую оцененную температуру T_{est_1} со вторым ростом ΔT₂ температуры, который вызывается посредством состояния низкой частоты вращения, вычисленного посредством второго вычислительного блока 433, за счет этого обеспечивая возможность нахождения оцененной максимальной температуры T_est.

[0173] Согласно способу управления двигателем 2 пятого варианта осуществления, достигаются следующие преимущества.

[0174] Согласно способу управления двигателем 2 пятого варианта осуществления, переход из области высоких частот вращения в область низких частот вращения приводит к суммированию второго роста ΔT₂ температуры, который вычисляется посредством второго вычислительного блока 433, с первой оцененной температурой T_{est_1}, которая вычисляется посредством первого вычислительного блока 431, чтобы прогнозировать оцененную максимальную температуру T_est. Первая оцененная температура T_{est_1} определяется в соответствии с мощностью, прикладываемой к двигателю 2, и не изменяется в соответствии с состоянием вращения. В отличие от этого, второй рост температуры ΔT указывает рост температуры относительно первой оцененной температуры T_{est_1}, который вызывается посредством того, что двигатель 2 находится в состоянии низкой частоты вращения.

[0175] В качестве другой конфигурации, оцененная температура при переходе также может находиться посредством нахождения оцененной температуры в каждой из области высоких частот вращения и области низких частот вращения и затем фильтрации соответствующих оцененных температур и сложения их значений в случае перехода между областями частот вращения. Тем не менее, в этой другой конфигурации, может выполняться только общая фильтрация, и в силу этого переходное состояние не может моделироваться, что приводит к низкой точности оценки.

[0176] Напротив, в этом варианте осуществления, оцененная температура может находиться посредством использования выражения (19), в котором области частот вращения моделируются во всех секциях, включающих в себя переходный период после перехода между областями частот вращения, за счет этого повышая точность оценки. Помимо этого, хотя другая конфигурация требует инициализации фильтра или других процессов, такие процессы не требуются в этом варианте осуществления, за счет этого достигая высокоточной оценки посредством простого вычисления.

[0177] Согласно способу управления двигателем 2 пятого варианта осуществления, переключатель 432 выводит потери P_loss мощности во второй вычислительный блок 433 в случае области низких частот вращения. Это обусловлено тем, что в области низких частот вращения, оцененная максимальная температура T_est вычисляется посредством суммы первого члена в правой стороне, который соответствует первому вычислительному блоку 431, и второго члена в правой стороне, который соответствует второму вычислительному блоку 433, как представлено посредством выражения (19). С другой стороны, переключатель 432 выводит нуль во второй вычислительный блок 433 в случае области высоких частот вращения. Это обусловлено тем, что отсутствует влияние температуры увеличения, вызываемой посредством области низких частот вращения, вычисленной посредством второго вычислительного блока 433 в области высоких частот вращения.

[0178] Второй член в правой стороне, соответствующий второму вычислительному блоку 433, включает в себя "s", который представляет собой дифференциальный компонент, и в силу этого после переключения переключателя 432, может оцениваться изменение температуры увеличения после переключения. Таким образом, в этом варианте осуществления, переходный период после переключения между областями частот вращения также моделируется, и в силу этого оцененная максимальная температура T_est может вычисляться с большей точностью.

[0179] Хотя выше описаны варианты осуществления настоящего изобретения, эти варианты осуществления представляют собой просто иллюстрацию некоторых примеров вариантов применения настоящего изобретения, и описание не предназначено для того, чтобы ограничивать объем настоящего изобретения конкретными конфигурациями вышеописанных вариантов осуществления. Кроме того, вышеописанные варианты осуществления могут комбинироваться на необязательной основе.