[发明专利]马达驱动系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2012年8月24日提交的日本专利申请No.2012-185102并要求其优先权，该申请的内容通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种马达驱动系统，该马达驱动系统在该马达驱动系统的无传感器（sensorless）控制中利用与正常或异常状态相对应的磁极位置的估计值或者磁极位置的检测值。本发明还涉及提供有这种马达驱动系统的电动汽车。

背景技术

为了降低同步马达的驱动系统的大小和成本，已经提出一种不利用磁极位置检测设备来检测转子的磁极位置的驱动控制方法（所谓的无传感器控制方法）。

熟知的无传感器控制执行根据与马达的端电压和衔铁电流有关的信息来估计该转子的磁极位置的估计操作，并且通过基于所估计的磁极位置来控制电流来执行对该马达的扭矩控制和速度控制。

例如，在专利文献1和专利文献2中公开了采用该无传感器控制方法的马达驱动系统的已知传统技术。

专利文献1公开了一种用于驱动马达的马达控制设备，包括磁极位置检测传感器和采用无传感器控制的磁极位置估计设备。在正常操作状态下，该马达是基于该磁极位置检测传感器所检测的位置值来驱动的，而如果在该磁极位置检测传感器中出现任何故障，则该控制被切换为基于该磁极位置估计设备所估计的位置值来执行。

专利文献2公开了一种电动汽车驱动设备，该电动汽车驱动设备将来自磁极位置检测器的磁极位置的检测值与无传感器控制器对磁极位置的估计值进行比较。如果该检测值和该估计值之间的差超过预定值，则确定该磁极位置检测器中发生了某种故障。

[专利文献1]

日本未经审查的专利申请公开No.2001-112282（具体而言，第[0007]和[0011]段以及图1）

[专利文献2]

日本未经审查的专利申请公开No.2007-209105

（具体而言，第[0013]到[0020]段及图1和图2）

在专利文献1中公开的常规技术中，尽管关于磁极位置的信息加倍，从而提升了可靠性，然而磁极位置检测器、异常检测设备和磁极位置估计设备的提供使得系统变大并且提高了成本。

在专利文献2中公开的常规技术中，磁极位置检测器的异常是基于以下假设来确定的：无传感器控制器所估计的磁极位置值是正确的。因此，如果该无传感器本身变得不稳定，则磁极位置估计的准确性恶化，这导致对磁极位置检测器的异常的错误确定，甚至可能发生马达的失控。

与使用磁极位置检测器的传统驱动系统相比，具有无传感器控制算法而不带磁极位置检测器的马达驱动系统应当被制造为具有更小的尺寸和更低的价格。这种不带磁极位置检测器的马达驱动系统具有额外的优点：因为消除了由于振动、发热或噪声所带来的问题，所以整个系统的故障率降低。

然而，如果无传感器控制的可靠性未被验证，则依赖于该无传感器控制的驱动系统不能被毫不犹豫地用于像要求绝对的安全的电动汽车这样的应用。

发明内容

因此，本发明的一个目标是提供一种能够验证无传感器控制算法的可靠性、同时保证安全的马达驱动系统。本发明的另一个目标是提供一种通过安装已经被验证了其可靠性的这种马达驱动系统来呈现高度安全性的电动汽车。

为了实现上述目标，如权利要求1所述的本发明的一方面是一种用于通过电力转换器将来自DC电源的DC电力转换为AC电力并且将所述AC电力递送到同步马达来控制所述马达的扭矩或速度的马达驱动系统，所述马达驱动系统具有用于控制所述电力转换器的控制设备，所述控制设备包括无传感器控制算法，所述无传感器控制算法生成所述马达的磁极位置估计值，所述磁极位置估计值用于在所述无传感器控制算法的正常状态中控制所述电力转换器，其中所述无传感器控制算法包括第一异常确定装置，并且当所述第一异常确定装置确定所述无传感器控制算法中的异常时，所述控制设备使用磁极位置检测值代替使用所述磁极位置估计值来控制所述电力转换器，所述磁极位置检测值来自附连到所述马达的磁极位置检测装置。

当所述无传感器控制操作由于任何原因变得不稳定时，本发明的此方面的马达驱动系统允许通过转换到基于磁极位置检测装置所提供的正常磁极位置信息的控制来继续所述马达操作。从而，本发明的马达驱动系统防止该马达失控，诸如突然加速或减速，并且允许在足够稳定的状态下对该无传感器控制进行验证测试。

优选地，如在权利要求2中所述，所述第一异常确定装置基于磁极位置误差估计值来确定所述无传感器控制算法的异常，所述磁极位置误差估计值是通过至少使用所述马达的衔铁电流检测值执行运算来获得的。