[发明专利]电动机用控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及电动机用控制设备，特别涉及基于电动机旋转数对电动机进行驱动与控制的电动机用控制设备。

背景技术

近些年来，混合动力车与电气车辆作为对环境友好的车辆引起了人们很大的兴趣。混合动力车为包含作为其动力源的传统发动机以及由DC电源通过变换器驱动的电动机的机动车。具体而言，通过驱动发动机获得动力，也通过由变换器将来自DC电源的DC电压转换为AC电压并使用通过转换产生的AC电压旋转电动机来获得动力。

电气车辆是包含作为其动力源的、由DC电源通过变换器驱动的电动机的机动车。

对于混合动力车或电气车辆，驱动与控制电动机的控制设备例如在日本特开No.2001-145381中提出。控制设备由通过解算器检测得到的转子位置确定电动机的旋转数，基于所确定的旋转数调节输出到电动机u、v、w各相的矩形波信号的相位，并由此控制电动机的输出转矩。

因此，在以预定的时间间隔重复执行的电动机控制程序中，控制器首先读取由解算器检测到的转子的电气角，使用所读取的电气角计算电动机的旋转数。接着，控制器基于所计算的电动机旋转数确定矩形波信号的相位。根据所确定的相位，用于u、v、w各相的开关元件被开关以便控制电动机的转矩。

然而，对于上面介绍的电动机用控制设备，在例如驱动轴滑动(skid)从而使电动机旋转数急剧增大的情况下，可能在由所读取的电气角计算得到的电动机旋转数与电动机输出转矩正在受到控制时的电动机旋转数之间产生大的差。这种差由于例如控制器计算延迟以及控制器与解算器间通信的延迟而增大。

换句话说，由于电动机旋转数的急剧增大，电动机根据所设置的输出转矩实际受到驱动与控制时的电动机旋转数可能远远大于用于设置电动机输出转矩的旋转数。

在这种情况下，如果电动机在动力运行模式下受到驱动，电动机输出转矩被设置时期望的电动机消耗电力(转矩×旋转数)被输出转矩实际受到控制时的电动机消耗电力超过。结果，可能从DC电源吸取过大的电力。

如果电动机在再生模式下受到驱动，在电动机输出转矩被设置时期望的电动机产生电力被输出转矩受到实际控制时的电动机产生电力超过。结果，可能向DC电源给予过大的电力。

由上面可见，对于借助计算得到的电动机旋转数的输出转矩控制，难以进行适应于旋转数急剧变化的控制。因此，产生DC电源被过放电或过充电到超出输入/输出电力限制的程度。

因此，做出本发明以解决上面描述的问题。本发明的目的在于提供一种电动机用控制设备，该设备能够进行跟随电动机运行状态变化的驱动与控制，并能防止电源以过量电力被充电或放电。

发明内容

根据本发明，电动机用控制设备根据驱动力指令值对电动机进行驱动和控制。电动机用控制设备包含：旋转数检测单元，其检测电动机的旋转数；移动平均计算单元，其计算旋转数检测值的移动平均；旋转数推定单元，其使用计算得到的移动平均在预定的控制定时上推定预测旋转数；驱动力指令设置单元，其将推定的预测旋转数用作控制旋转数。并基于控制旋转数在预定的控制定时上设置驱动力指令值；电动机驱动控制单元，其接收来自电源的电力并对电动机进行驱动与控制，使得电动机的输出跟随驱动力指令值。

对于上面介绍的电动机用控制设备，预测旋转数是使用旋转数的移动平均来推定的，因此，推定可在不受旋转数的小的变化影响的情况下稳定进行。预测旋转数被用作驱动和控制电动机的控制旋转数。因此，与将直接由检测旋转数推定的预测旋转数用作控制旋转数的传统电动机驱动与控制相比，电源的输入/输出电力限制可更为严格地得到满足。结果，可确定地保护电源免受过放电与过充电。

优选为，驱动力指令设置单元对驱动力指令值进行设置，使得当电动机在动力运行模式下运行时，根据控制旋转数和驱动力指令值的电动机消耗电力量不超过电源的输出电力限制值，并且，对驱动力指令值进行设置，使得当电动机在再生模式下运行时，根据控制旋转数和驱动力指令值的电动机产生电力量不超过电源的输入电力限制值。

对于上面介绍的电动机用控制设备，由移动平均推定的预测旋转数被用作确定电动机电力平衡的控制旋转数。因此，与将直接由检测旋转数推定的预测旋转数用作控制旋转数的传统电动机驱动与控制相比，电源的输入/输出电力限制可以得到更为严格的满足。

优选为，电动机用控制设备还包含旋转数变化状态判断单元，该单元基于移动平均判断旋转数处于增大状态还是减小状态。当判断为旋转数处于增大状态时，旋转数推定单元在预定的控制定时上推定预测旋转数，当判断为旋转数处于减小状态时，禁止推定预测旋转数。