DE112011104614T5

DE112011104614T5 - Hybridelektrofahrzeugsystem und Verfahren zu seiner Steuerung

Info

Publication number: DE112011104614T5
Application number: DE112011104614T
Authority: DE
Inventors: Goto Kosei; Oishi Yukihiko
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-10-02
Also published as: JP5452466B2; WO2012090677A1; US8773054B2; JP2012136202A; US20130271051A1

Abstract

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Schätzen eines Motordrehwinkels, das die Genauigkeit (Auflösung) eines detektierten Winkels eines Kurbelwinkelsensors, der ein alternativer Sensor ist, nicht beeinflusst, wenn in einem Resolver und in einer Peripherieschaltung davon eine Anomalie auftritt, und zum Ausführen einer Motorsteuerung (Schwachfeldsteuerung), ohne einen Defekt eines Wechselrichters oder einer Peripherievorrichtung davon zu verursachen. Zur Lösung der Aufgabe enthält ein Fahrzeugsystem einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs, einen Resolver, der einen Rotordrehwinkel des Motors detektiert, eine Motorsteuerschaltung, die den Motor auf der Grundlage von Informationen über den Rotordrehwinkel und einen Drehmomentbefehlswert steuert, eine Kraftmaschine, die über eine Kurbelwelle mit dem Motor verbunden ist, und einen Kurbelwellensensor, der die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle detektiert, wobei die Motorsteuerschaltung auf der Grundlage einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle den Rotordrehwinkel schätzt und auf der Grundlage des geschätzten Rotordrehwinkels eine Schwachfeldsteuerung ausführt, wenn eine Anomalie des Resolvers detektiert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern eines in ein Elektrofahrzeug wie etwa in ein Hybridelektrofahrzeug eingebauten Motors.
Stand der Technik
Ein Hybridelektrofahrzeug ist ein Fahrzeug, das außer einer Kraftmaschine im verwandten Gebiet als eine Fahrantriebsquelle einen Motor enthält, wobei es fährt, während nur der Motor angetrieben wird, oder wobei der Motor angetrieben wird, um die Kraftmaschine zu starten oder sie zu unterstützen, oder wobei eine Regeneration (Erzeugung) zum Laden einer Batterie ausgeführt wird.
Um einen Drehwinkel und die Drehzahl des Motors zu detektieren, ist an dem Motor ein Drehwinkelsensor wie etwa ein Resolver angebracht, wobei eine Motorsteuervorrichtung (ein Wechselrichter) eine Motorsteuerung am effizientesten auf der Grundlage von Informationen über den Drehwinkel oder die Anzahl der Umdrehungen von dem Resolver ausführt.
Allerdings ist es schwierig, die Motorsteuerung normal auszuführen, da die Motorsteuervorrichtung (der Wechselrichter) den Drehwinkel oder die Anzahl der Umdrehungen des Motors nicht genau detektieren kann, wenn der Resolver oder eine Peripherieschaltung davon versagt. Als eine Ausfallsicherungsmaßnahme wird daher ein Verfahren zum Anhalten der Motorsteuerung und Fortsetzen der Fahrt nur mit der Kraftmaschine betrachtet, wobei aber in diesem Fall eine Batteriekapazität allmählich verringert wird, da die Batterie nicht durch den Motor geladen werden kann, und im Ergebnis die Fahrt nur mit der Kraftmaschine unmöglich wird, sodass das Fahrzeug anhält.
Somit setzt in PTL 1 eine Motorsteuerung die Verwendung eines durch einen an einer Kurbelwelle einer Kraftmaschine, die gedreht wird, während sie mit einem Motor synchronisiert ist, angebrachten Kurbelwinkelsensor detektierten Drehwinkels fort, anstatt einen durch den Resolver detektierten Motordrehwinkel zu verwenden, wenn ein Resolver als anomal bestimmt wird. Ferner wird die Zuverlässigkeit des Motordrehwinkels angesichts einer Verzögerung einer Kommunikationszeit, bis die Drehwinkelinformationen an eine Motorsteuervorrichtung (einen Wechselrichter) übertragen werden, nachdem der Drehwinkel durch den Kurbelwinkelsensor detektiert worden ist, verbessert.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

PTL 1: Japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 2006-050878

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Da in dem obenerwähnten verwandten Gebiet allerdings Drehwinkelinformationen des Kurbelwinkelsensors verwendet werden und somit die Genauigkeit (Auflösung) des detektierten Winkels viel gröber als die des Resolvers ist, kann eine Schwachfeldsteuerung, die unverzichtbar für die Motorsteuerung ist, nicht ordnungsgemäß ausgeführt werden. Aus diesem Grund gibt es Bedenken, dass eine induzierte Spannung des Motors nicht unterdrückt werden kann, dass in einem Schalthalbleiterelement, in einem Kondensator oder dergleichen innerhalb des Wechselrichters eine Überspannung auftritt und dass der Wechselrichter wegen der Überspannung versagt.
7 veranschaulicht einen Vergleich zwischen Winkelinformationen des Kurbelwinkelsensors und Winkelinformationen des Resolvers, wenn die Polpaarzahl des Motors vier beträgt. Da der Kurbelwinkelsensor sechzig Impulse pro eine Umdrehung der Kraftmaschine ausgibt, kann der Drehwinkel nur mit einer Genauigkeit von fünfzehn Impulsen pro eine Periode eines elektrischen Winkels des Motors detektiert werden, während der Resolver den Drehwinkel mit einer Genauigkeit von 512 bis 1024 Bits pro eine Periode des elektrischen Winkels des Motors detektieren kann. Der elektrische Winkel pro einen Impuls (ein Bit) ist in dem Kurbelwinkelsensor 24°, in dem Resolver aber 0,7 bis 0,35°, was eine sehr hohe Genauigkeit ist.
Falls eine Vektorsteuerung des Motors unter Verwendung von Drehwinkelinformationen des Kurbelwinkelsensors ausgeführt wird, kann somit ein Strom in Bezug auf die induzierte Spannung nicht in einer geeigneten Richtung gesteuert werden (können somit ein d-Achsen-Strom und q-Achsen-Strom nicht ordnungsgemäß gesteuert werden). Ursprünglich wird eine Schwachfeldsteuerung ausgeführt, indem der d-Achsen-Strom in einer negativen Richtung fließen gelassen wird, um die induzierte Spannung des Motors zu unterdrücken, da die Drehwinkelinformationen sehr grob sind, fließt der d-Achsen-Strom aber in einer positiven Richtung, wobei das Feld in einen Zustand eines starken Felds gelangen kann. Selbst in einem Zustand niedriger Drehung, in dem die induzierte Spannung des Motors niedrig ist, gibt es Bedenken, dass eine Überspannung auftreten kann, wenn das starke Feld auftritt.
Ferner verursacht der Zustand, in dem die Genauigkeit (Auflösung) des detektierten Winkels grob ist, neben der Schwachfeldsteuerung die folgenden Probleme.

(1) Da die Schwankung (Welligkeit) des Ausgangsdrehmoments hoch ist, kann das notwendige Drehmoment nicht ausgegeben werden.
(2) Die Schwankungen (Welligkeiten) des Stroms und der Spannung sind hoch.

Da in Bezug auf (1) kein ausreichendes Drehmoment ausgegeben werden kann, kann die Kraftmaschine nicht dadurch neu gestartet werden, dass der Motor angetrieben wird, nachdem die Kraftmaschine z. B. in einer Leerlaufhaltbetriebsart angehalten wurde. Ferner gibt es Bedenken, dass die Batterie in einen Zustand gelangt, in dem sie überladen wird oder die Ladung ungenügend ist und eine Verschlechterung einer Lebensdauer oder ein Defekt der Batterie verursacht werden kann, da der Batterie kein ausreichender Strom und keine ausreichende Spannung zugeführt werden können, wenn während der Fahrt die Regeneration (Erzeugung) zum Laden einer Batterie ausgeführt wird. In Bezug auf (2) gibt es außerdem Bedenken, dass eine Verschlechterung einer Lebensdauer oder ein Defekt eines Kondensators innerhalb des Wechselrichters oder der Batterie verursacht werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des Problems gemacht, wobei die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Verfahrens zum Schätzen eines Motordrehwinkels, das die Genauigkeit (Auflösung) eines detektierten Winkels eines Kurbelwinkelsensors, der ein alternativer Sensor ist, nicht beeinflusst, wenn in einem Resolver und in einer Peripherieschaltung davon eine Anomalie auftritt, und zum Ausführen einer Motorsteuerung (Schwachfeldsteuerung), ohne einen Defekt eines Wechselrichters oder einer Peripherievorrichtung davon zu verursachen, ist.
Lösung des Problems
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Hybridfahrzeugsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung geschaffen, das enthält: eine Wechselrichterschaltung mit einem Schaltelement, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt; einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs, der den Wechselstrom empfängt, um angetrieben zu werden; einen Resolver, der einen Rotordrehwinkel des Motors detektiert; eine Steuerschaltung, die eine Schaltoperation des Schaltelements auf der Grundlage von Informationen über den Rotordrehwinkel und einen Drehmomentbefehlswert steuert; eine Kraftmaschine, die über eine Kurbelwelle mit dem Motor verbunden ist; und einen Kurbelwellensensor, der die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle detektiert, wobei die Steuerschaltung auf der Grundlage einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle den Rotordrehwinkel schätzt und auf der Grundlage des geschätzten Rotordrehwinkels eine Schwachfeldsteuerung ausführt, wenn eine Anomalie des Resolvers detektiert wird.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung geschaffen, wobei das Hybridfahrzeugsystem eine Wechselrichterschaltung mit einem Schaltelement, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs, der den Wechselstrom empfängt, um angetrieben zu werden, einen Resolver, der einen Rotordrehwinkel des Motors detektiert, eine Steuerschaltung, die eine Schaltoperation des Schaltelements auf der Grundlage von Informationen über den Rotordrehwinkel und einen Drehmomentbefehlswert steuert, eine Kraftmaschine, die über eine Kurbelwelle mit dem Motor verbunden ist, und einen Kurbelwinkelsensor, der die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle detektiert, enthält. Das Verfahren enthält das Schätzen des Rotordrehwinkels auf der Grundlage einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle und das Ausführen einer Schwachfeldsteuerung auf der Grundlage des geschätzten Rotordrehwinkels, wenn eine Anomalie des Resolvers detektiert wird.
In dem Hybridfahrzeugsystem und in dem Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann der geschätzte Rotordrehwinkel auf der Grundlage der Anzahl der Umdrehungen des Motors, bevor die Anomalie des Resolvers detektiert wird, und einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, nachdem die Anomalie des Resolvers detektiert worden ist, berechnet werden.
In dem Hybridfahrzeugsystem und in dem Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann der geschätzte Rotordrehwinkel auf der Grundlage von Informationen über die Anzahl der Umdrehungen des Motors, die gespeichert werden, wenn der Resolver normal ist, korrigiert werden.
In dem Hybridfahrzeugsystem und in dem Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann der Zeitpunkt zum Korrigieren des geschätzten Rotordrehwinkels vorliegen, wenn ein Kurbelwinkel, der durch Informationen von dem Kurbelwinkelsensor berechnet wird, eine vorgegebene Impulsstellung ist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Eine erhebliche Verschlechterung der Steuerbarkeit eines Motors kann selbst dann unterdrückt werden, wenn in einem Resolver oder in einer Peripherieschaltung davon eine Anomalie auftritt.
Weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Offenbarung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der beigefügten Zeichnungen hervor.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Systems eines Hybridelektrofahrzeugs, das ein Beispiel für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
2 veranschaulicht eine Signalform von Winkelinformationen (Impuls) von einem Kurbelwinkelsensor, der ein Beispiel für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
3 ist eine Ansicht, die einen Resolver und eine Peripherieschaltung davon in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist ein Beispiel einer Vektoransicht eines für eine Vektorsteuerung verwendeten d-q-Achsen-Koordinatensystems.
5 ist ein Ablaufplan, der ein Steuerverfahren darstellt, wenn ein Resolver oder eine Peripherieschaltung, der bzw. die ein Beispiel für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, normal ist und wenn eine Anomalie detektiert wird.
6 zeigt eine Beziehung zwischen der Anzahl der Umdrehungen einer Kraftmaschine von einem Kurbelwinkelsensor in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einem geschätzten Drehwinkel eines Motors.
7 ist eine Ansicht, die einen Vergleich von Winkelinformationen eines Kurbelwinkelsensors und von Winkelinformationen eines Resolvers, wenn die Polpaarzahl des Motors in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vier ist, darstellt.
Beschreibung von Ausführungsformen
1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Systems eines Hybridfahrzeugs, das ein Beispiel für eine Ausführungsform ist. Wie in 1 dargestellt ist, enthält ein System eines Hybridfahrzeugs einen Motor 1 zum Antreiben eines Fahrzeugs, einen Resolver 2, der die Anzahl der Umdrehungen und einen Drehwinkel des Motors 1 detektiert, eine Kraftmaschine 4, die über eine Kurbelwelle mit dem Motor 1 verbunden ist, einen Kurbelwinkelsensor 5, der die Anzahl der Umdrehungen und einen Drehwinkel der Kurbelwelle der Kraftmaschine 4 detektiert, ein Getriebe 6, das eine Drehkraft der Kurbelwelle auf eine Achse überträgt, eine Hybridsteuervorrichtung 14, die das gesamte Fahrzeug steuert, eine Motorsteuerschaltung 8, einen Dreiphasenstromsensor 16, eine Hauptbatterie 10, einen Gleichstromwandler 11 und eine Batterie 12 für eine Zusatzkomponente.
Die Hauptbatterie 10 ist eine Hochspannungsbatterie zum Antreiben des Motors 1 und ist eine Sekundärbatterie, die aus Lithium-Ionen, Nickelhydrid oder dergleichen gebildet ist.
Die Batterie 12 für eine Zusatzkomponente ist eine Niederspannungsbatterie, die eine sogenannte Zusatzkomponente wie etwa eine elektronische Ausrüstung, die einen Controller enthält, oder einen Scheinwerfer im Fahrzeug ansteuert.
Der Gleichstromwandler 11 senkt eine Hochspannung der Hauptbatterie 10 auf eine Niederspannung der Batterie 12 für eine Zusatzkomponente, um die Batterie 12 für eine Zusatzkomponente zu laden.
Die Motorsteuerschaltung 8 setzt eine Gleichspannung (DC-Spannung), die über eine DC-Stromleitung 13 von der Hauptbatterie 10 zugeführt wird, in eine Dreiphasenwechselspannung (AC-Spannung) von U, V und W um, und gibt die Dreiphasen-AC-Spannung über eine Motorstromleitung 9 an eine Motorspule des Motors 1 aus, oder setzt eine durch den Motor 1 erzeugte Dreiphasen-AC-Spannung in eine DC-Spannung um und führt die DC-Spannung der Hauptbatterie 10 zu (lädt die Hauptbatterie 10 mit der DC-Spannung).
Ferner enthält die Motorsteuerschaltung 8 eine Umsetzerschaltung mit einem Schaltelement, die einen Gleichstrom von der Hauptbatterie 10 in einen Wechselstrom umsetzt, und eine Steuerschaltung, die auf der Grundlage von Informationen, die von dem Resolver 2 ausgegeben werden, und eines Drehmomentbefehlswerts 15 eine Schaltoperation des Schaltelements steuert. Außerdem enthält die Motorsteuerschaltung 8 ferner eine Glättungskondensatorschaltung zum Glätten des Gleichstroms von der Hauptbatterie 10.
Der Motor 1 ist ein Dreiphasen-AC-Motor, der einen Rotor vom Permanentmagnettyp enthält.
Die Kraftmaschine 4 ist z. B. eine Reihen-Vierzylinder-Kraftmaschine. Die Kraftmaschine 4 wird durch den Motor 1 angetrieben, während sie über die Kurbelwelle ein positives Drehmoment von dem Motor 1 empfängt, wenn gestartet wird oder wenn sie unterstützt wird, und der Motor 1 wird durch die Kraftmaschine 4 angetrieben, um zu regenerieren, während ein negatives Drehmoment von dem Motor 1 empfangen wird, wenn das Fahrzeug fährt.
Der Kurbelwinkelsensor 5 detektiert die Anzahl der Umdrehungen der Kraftmaschine 4 und einen Drehwinkel der Kurbelwelle, wobei Informationen 7 über die Anzahl der Umdrehungen der Kraftmaschine/den Kurbelwinkel durch die Hybridsteuervorrichtung 14 verwendet werden, um einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt oder einen Zündzeitpunkt der Kraftmaschine 4 zu berechnen.
Die Informationen 7 über die Anzahl der Umdrehungen der Kraftmaschine/den Kurbelwinkel von dem Kurbelwinkelsensor 5 weisen z. B. eine wie in 2 dargestellte Impulssignalform auf, wobei jedes Mal, wenn sich die Kurbelwelle um 6° dreht, ein Impuls ausgegeben wird. Ferner werden bei 354° (59. Impuls) und 360° (60. Impuls) keine Impulse erzeugt, um Referenzpunkte anzugeben. Das heißt, in jeder Umdrehung (360°) der Kraftmaschine werden (60-2) Impulse ausgegeben. Die Hybridsteuervorrichtung 14 detektiert eine Ordnungszahl eines dem vorliegenden Zahn entsprechenden Impulses und berechnet einen Drehwinkel. Außerdem detektiert die Hybridsteuervorrichtung 14, wie viele Impulse in einer vorgegebenen Zeitdauer erzeugt werden, und berechnet sie die Anzahl der Umdrehungen. Die Genauigkeit (Auflösung) der Informationen 7 über die Anzahl der Umdrehungen der Kraftmaschine/den Kurbelwinkel von dem Kurbelwinkelsensor 5 beträgt 60 Impulse pro eine Umdrehung der Kraftmaschine (6° pro einen Impuls), wobei die Genauigkeit (Auflösung) z. B. in einem Fall, in dem der Motor ein Vier-Pol-Paar aufweist, wie in 7 dargestellt ist, aber 15 Impulse pro eine Zeitdauer des elektrischen Winkels des Motors (24° des elektrischen Winkels pro einen Impuls) wird.
Der Resolver 2 ist an dem Motor 1 angebracht und die Informationen 3 über die detektierte Anzahl von Umdrehungen/den Winkel des Motors werden über einen Kabelbaum in die Motorsteuerschaltung 8 eingegeben.
Die Informationen 3 über die Anzahl der Umdrehungen/den Winkel des Motors von dem Resolver 2 weisen eine analoge Signalform auf, wie sie in 3 dargestellt ist, und werden durch eine in die Motorsteuerschaltung 8 eingebaute Resolver-IC 21 in digitale Werte 23 der Anzahl der Umdrehungen und des Drehwinkels umgesetzt. Die Genauigkeit (Auflösung) des Drehwinkels, der in den digitalen Wert 23 umgesetzt wird, hängt von einer Leistungsfähigkeit der Resolver-IC 21 ab, ist üblicherweise aber eine Genauigkeit von 512 bis 1024 Bits pro eine Periode des elektrischen Winkels des Motors (0,7 bis 0,35° des elektrischen Winkels pro ein Bit).
Als ein Beispiel eines Defekts des Resolvers 2 und seiner Peripherieschaltung wird eine Trennung oder ein Kurzschluss eines Resolverkabelbaums 22 betrachtet. In diesem Fall führt die Resolver-IC 21 eine Diagnose aus und gibt an einen Mikroprozessor 25 ein Fehlersignal 24 aus, sodass der Mikroprozessor 25 eine Anomalie detektiert. Ferner ist der Mikroprozessor 25 ein Computerelement, das notwendig ist, um die Motorsteuerung zu implementieren.
Ferner weist die Resolver-IC 21 die folgenden Diagnosefunktionen auf und berichtet sie durch Ausgeben des Fehlersignals 24 an den Mikroprozessor 25 zur Zeit der Anomalie einen Anomaliezustand.

(1) Die Amplitude der Informationen 3 (des Analogsignals) (Sinussignalform/Kosinussignalform) über die Anzahl der Umdrehungen/den Winkel des Motors ist niedriger als ein Normalwert (Trennung des Resolverkabelbaums 22, Defekt eines Hauptkörpers des Resolvers 2).
(2) Die Amplitude der Informationen 3 (Analogsignal) (Sinussignalform/Kosinussignalform) über die Anzahl der Umdrehungen/den Winkel des Motors ist höher als ein Normalwert (Kurzschluss des Resolverkabelbaums 22, Defekt eines Hauptkörpers des Resolvers 2).
(3) Defekt der Resolver-IC 21

Die Motorsteuerschaltung 8 führt eine Dreiphasenvektorsteuerung aus, um einen Dreiphasenstrom fließen zu lassen, um auf der Grundlage der Informationen 3 über die Anzahl von Umdrehungen/den Winkel des Motors 1, die durch den Resolver 2 detektiert werden, von Dreiphasenstrominformationen 17, die durch den Dreiphasenstromsensor 16 detektiert werden, und eines Drehmomentbefehlswerts 15 von der Hybridsteuervorrichtung 14 den effizientesten Phasenwinkel zu erreichen.
4 ist eine Vektordarstellung, in der ein Dreiphasenkoordinatensystem in ein Zweiphasenkoordinatensystem (d-q-Achsen-Koordinatensystem) umgesetzt wird. Wie in 4 dargestellt ist, wird üblicherweise ein Strom I_a zum Fließen in ein Gebiet von (I_q > 0, I_d < 0) gesteuert, falls ein positives Drehmoment ausgegeben wird. Ferner wird ein Strom I_a zum Fließen in ein Gebiet von (I_q < 0, I_d < 0) gesteuert, falls ein negatives Drehmoment ausgeben wird. Der Grund für (I_d < 0) ist in beiden Fällen, dass eine induzierte Spannung des Motors dadurch unterdrückt wird, dass ermöglicht wird, dass ein Stromfluss einen Magnetfluss, der durch einen Magneten des Motors erzeugt wird, ausgleicht und das schwache Feld ausgeführt wird.
Außerdem ist ein Wert des Ausgangsdrehmoments T durch die folgende Gleichung repräsentiert. T = P{ϕ_a·I_a·cosβ + 1 / 2(L_q – L_d)I_a ²·sin2β} (1)
Hier sind P: die Polpaarzahl des Motors, ϕ_a: der Verkettungsmagnetfluss in Übereinstimmung mit einem Permanentmagneten, I_a: der Motorstrom, L_q: die q-Achsen-Induktivität, L_d: die d-Achsen-Induktivität, β: der Phasenwinkel.
5 ist ein Ablaufplan, der ein Steuerverfahren darstellt, wenn der Resolver 2 oder eine Peripherieschaltung davon normal ist und wenn eine Anomalie detektiert wird. Im Folgenden wird das Steuerverfahren anhand von 5 beschrieben.
Wenn ein Ausführungsbefehl S1 gegeben wird, wird zunächst für jede Zeitdauer einer spezifizierten Zeit dt in einem Bestimmungsprozess S2 bestimmt, ob der Resolver normal ist.
Falls der Resolver normal ist, werden in einem Prozess S3 von dem Resolver Informationen über die Anzahl der Umdrehungen N und über einen Winkel θ des Motors erhalten. Ferner werden in einem Prozess S4 Winkelinformationen (die Impulsanzahl) von dem Kurbelwinkelsensor erhalten und werden die Impulsanzahl und der Motorwinkel θ von dem Resolver, der in dem Prozess S3 erhalten wird, in einem Speicher gespeichert.
Ferner wird in einem Prozess S5 unter Verwendung der Anzahl der Umdrehungen N und des Winkels θ die Motorsteuerung ausgeführt, wobei in einem Prozess S6 die gegenwärtige Anzahl von Umdrehungen N und der Winkel θ in jede Variable N1 und θ1 eines vorhergehenden Werts eingegeben werden und die Prozesse beendet werden. Außerdem enthält die Motorsteuerung des Prozesses S5 die Schwachfeldsteuerung, die anhand von 4 beschrieben worden ist.
Falls in dem Bestimmungsprozess S2 bestimmt wird, dass der Resolver anomal ist, werden in einem Prozess S7 von dem Kurbelwinkelsensor Informationen über die gegenwärtige Anzahl von Umdrehungen N der Kraftmaschine erhalten. Ferner wird in einem Prozess S8 der gegenwärtige Motorwinkel θ auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der in dem Prozess S7 erhaltenen Anzahl von Umdrehungen N der Kraftmaschine und dem in dem Prozess S6 eingestellten vorhergehenden Wert N1 geschätzt.
Ferner wird in dem Prozess S5 die Motorsteuerung unter Verwendung der Anzahl von Umdrehungen N und des Winkels θ ausgeführt, wobei die vorliegende Anzahl von Umdrehungen N und der Winkel θ in dem Prozess S6 in jede Variable N1 und θ1 eines vorhergehenden Werts eingegeben werden, und werden die Prozesse beendet.
Falls in dem Bestimmungsprozess S2 bestimmt wird, dass der Resolver anomal ist, tritt ferner eine Unterbrechung S9 auf, wenn die Winkelinformationen (die Impulsanzahl) von dem Kurbelwinkelsensor zu einem vorgegebenen spezifischen Wert werden. Wenn in einem Prozess S10 die Unterbrechung S9 auftritt, wird aus den Informationen über die Impulsanzahl und den Motorwinkel θ, die in dem Prozess S3 in dem Speicher gespeichert werden, wenn der Resolver normal ist, ein Motorwinkel θ' in Bezug auf die Impulsanzahl, die ein Faktor der Unterbrechung ist, gesucht. Außerdem wird in einem Prozess S11 der gegenwärtige Motorwinkel θ auf den gesuchten Motorwinkel θ' korrigiert. Durch Ausführung dieses Korrekturprozesses kann die Genauigkeit des in dem Prozess S8 geschätzten Motorwinkels θ erhöht werden und kann die Zuverlässigkeit der Motorsteuerung verbessert werden.
Im Folgenden wird anhand von 6 das Schätzverfahren des Prozesses S8 beschrieben.
6 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Anzahl von Umdrehungen N der Kraftmaschine von dem Kurbelwinkelsensor und dem in dem Prozess S8 geschätzten Drehwinkel θ des Motors. Eine Änderung der Anzahl der Umdrehungen N der Kraftmaschine während der spezifizierten Zeit dt entspricht einer Änderung dθ des Drehwinkels (des elektrischen Winkels) des Motors. Das heißt, eine von der gegenwärtigen Anzahl von Umdrehungen N der Kraftmaschine und von der Anzahl der Umdrehungen N1 der Kraftmaschine eingeschlossene Fläche D die spezifizierte Zeit dt zuvor entspricht der Änderung dθ des Drehwinkels (des elektrischen Winkels) des Motors. Außerdem sind die Anfangswerte der Anzahl von Umdrehungen N1 der Kraftmaschine und des geschätzten Drehwinkels θ1 des Motors die spezifizierte Zeit dt zuvor die Anzahl der Umdrehungen Ni des Motors 1 bzw. der Drehwinkel θi des Motors 1 unmittelbar vor Detektierung einer Anomalie.
Unter der Annahme, dass die spezifizierte Zeit dt sehr kurz ist, da der Motor 1 und die Kraftmaschine 4 eine Trägheit aufweisen, wird betrachtet, dass die Änderung (N – N1) der Anzahl der Umdrehungen während der spezifizierten Zeit dt sehr klein ist. Somit wird die Änderung dθ des Drehwinkels (des elektrischen Winkels) des Motors 1 während der spezifizierten Zeit dt durch die folgende Gleichung berechnet. dθ = Fläche des Gebiets (D) = N·dt·K (2)
Hier ist K: Umrechnungskoeffizient.
Außerdem wird der gegenwärtige geschätzte Drehwinkel θ des Motors durch die folgende Gleichung aus dem geschätzten Drehwinkel θ1 des Motors die spezifizierte Zeit dt zuvor und aus der Änderung dθ des Drehwinkels (des elektrischen Winkels) des Motors 1 berechnet. θ = θ1 + dθ (3)
Wenn die Kurbelwinkelinformationen von dem Kurbelwinkelsensor 5 zu einer vorgegebenen Impulsanzahl werden, werden ferner die Winkelinformationen θ' des Motors 1, die in dem Speicher vor der Anomaliedetektierung gespeichert worden sind, auf den gegenwärtig geschätzten Drehwinkel θ des Motors korrigiert. θ = θ' (4)
Durch die Gleichungen 2 und 3 kann der Drehwinkel (der elektrische Winkel) des Motors 1 unter Verwendung einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen N der Kraftmaschine, d. h. einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, geschätzt werden. Dementsprechend kann der Drehwinkel (der elektrische Winkel) des Motors geschätzt werden, ohne durch die Grobheit der Genauigkeit der Kurbelwinkelinformationen von dem Kurbelwinkelsensor beeinflusst zu werden. Ferner wird der geschätzte Drehwinkel des Motors 1 durch die Gleichung 4 korrigiert, sodass die Zuverlässigkeit des geschätzten Drehwinkels θ des Motors verbessert werden kann.
Obgleich die Offenbarung hinsichtlich beispielhafter Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung darauf nicht beschränkt, und der Fachmann auf dem Gebiet erkennt, dass im Rahmen des Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung und des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche verschiedene Änderungen und Korrekturen vorgenommen werden können.
Bezugszeichenliste

1: Motor
2: Resolver
3: Informationen über die Anzahl von Umdrehungen/den Winkel des Motors
4: Kraftmaschine
5: Kurbelwinkelsensor
6: Getriebe
7: Informationen über die Anzahl der Umdrehungen der Kraftmaschine/den Kurbelwinkel
8: Motorsteuerschaltung
9: Motorstromleitung
10: Hauptbatterie
11: Gleichstromwandler
12: Batterie für Zusatzkomponente
13: DC-Stromleitung
14: Hybridsteuervorrichtung
15: Drehmomentbefehl
16: Dreiphasenstromsensor
17: Dreiphasenstrominformationen

1. Hybridfahrzeugsystem, das umfasst: eine Wechselrichterschaltung mit einem Schaltelement, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt; einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs, der den Wechselstrom empfängt, um angetrieben zu werden; einen Resolver, der einen Rotordrehwinkel des Motors detektiert; eine Steuerschaltung, die eine Schaltoperation des Schaltelements auf der Grundlage von Informationen über den Rotordrehwinkel und einen Drehmomentbefehlswert steuert; eine Kraftmaschine, die über eine Kurbelwelle mit dem Motor verbunden ist; und einen Kurbelwellensensor, der die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle detektiert, wobei die Steuerschaltung auf der Grundlage einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle den Rotordrehwinkel schätzt und auf der Grundlage des geschätzten Rotordrehwinkels eine Schwachfeldsteuerung ausführt, wenn eine Anomalie des Resolvers detektiert wird.
2. Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der geschätzte Rotordrehwinkel auf der Grundlage der Anzahl der Umdrehungen des Motors, bevor die Anomalie des Resolvers detektiert wird, und einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, nachdem die Anomalie des Resolvers detektiert worden ist, berechnet wird.
3. Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerschaltung den geschätzten Rotordrehwinkel auf der Grundlage von Informationen über die Anzahl der Umdrehungen des Motors, die gespeichert werden, wenn der Resolver normal ist, korrigiert.
4. Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 3, wobei der Zeitpunkt zum Korrigieren des geschätzten Rotordrehwinkels vorliegt, wenn ein Kurbelwinkel, der durch Informationen von dem Kurbelwinkelsensor berechnet wird, eine vorgegebene Impulsstellung ist.
5. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems, das eine Wechselrichterschaltung mit einem Schaltelement, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs, der den Wechselstrom empfängt, um angetrieben zu werden, einen Resolver, der einen Rotordrehwinkel des Motors detektiert, eine Steuerschaltung, die eine Schaltoperation des Schaltelements auf der Grundlage von Informationen über den Rotordrehwinkel und einen Drehmomentbefehlswert steuert, eine Kraftmaschine, die über eine Kurbelwelle mit dem Motor verbunden ist, und einen Kurbelwinkelsensor, der die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle detektiert, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Schätzen des Rotordrehwinkels auf der Grundlage einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle und Ausführen einer Schwachfeldsteuerung auf der Grundlage des geschätzten Rotordrehwinkels, wenn eine Anomalie des Resolvers detektiert wird.
6. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems nach Anspruch 5, wobei der geschätzte Rotordrehwinkel auf der Grundlage der Anzahl der Umdrehungen des Motors, bevor die Anomalie des Resolvers detektiert wird, und einer Änderungsrate der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, nachdem die Anomalie des Resolvers detektiert worden ist, berechnet wird.
7. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems nach Anspruch 5 oder 6, wobei der geschätzte Rotordrehwinkel auf der Grundlage von Informationen über die Anzahl der Umdrehungen des Motors, die gespeichert werden, wenn der Resolver normal ist, korrigiert wird.
8. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems nach Anspruch 7, wobei der Zeitpunkt zum Korrigieren des geschätzten Rotordrehwinkels vorliegt, wenn ein Kurbelwinkel, der durch Informationen von dem Kurbelwellensensor berechnet wird, eine vorgegebene Impulsstellung ist.

Claims

(geändert) Hybridfahrzeugsystem, das umfasst: eine Wechselrichterschaltung mit einem Schaltelement, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt; einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs, der den Wechselstrom empfängt, um angetrieben zu werden; einen Resolver, der einen Rotordrehwinkel des Motors detektiert; eine Steuerschaltung, die eine Schaltoperation des Schaltelements auf der Grundlage von Informationen über den Rotordrehwinkel und einen Drehmomentbefehlswert steuert; eine Kraftmaschine, die über eine Kurbelwelle mit dem Motor verbunden ist; und einen Kurbelwinkelsensor, der einen Drehwinkel und die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle detektiert, wobei die Steuerschaltung den Rotordrehwinkel auf der Grundlage einer Differenz zwischen der gegenwärtigen Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle und der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, die eine spezifizierte Zeit zuvor detektiert worden ist, schätzt und auf der Grundlage des geschätzten Rotordrehwinkels eine Motorsteuerung ausführt, die eine Schwachfeldsteuerung enthält, wenn eine Anomalie des Resolvers detektiert wird.
(geändert) Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 1, wobei der geschätzte Rotordrehwinkel auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Anzahl der Umdrehungen des Motors zu der spezifizierten Zeit, bevor die Anomalie des Resolvers detektiert wird, und der gegenwärtigen Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, wenn die Anomalie des Resolvers detektiert wird, berechnet wird.
(geändert) Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerschaltung Drehwinkelinformationen des Motors für alle spezifischen Drehwinkelinformationen des Kurbelwinkelsensors speichert und den geschätzten Rotordrehwinkel auf der Grundlage der gespeicherten Informationen korrigiert, wenn der Resolver normal ist.
(geändert) Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 3, wobei der Zeitpunkt zum Korrigieren des geschätzten Rotordrehwinkels vorliegt, wenn der Kurbelwinkelsensor die spezifischen Drehwinkelinformationen detektiert.
(geändert) Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems, das eine Wechselrichterschaltung mit einem Schaltelement, die einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandelt, einen Motor zum Antreiben eines Fahrzeugs, der den Wechselstrom empfängt, um angetrieben zu werden, einen Resolver, der einen Rotordrehwinkel des Motors detektiert, eine Steuerschaltung, die eine Schaltoperation des Schaltelements auf der Grundlage von Informationen über den Rotordrehwinkel und einen Drehmomentbefehlswert steuert, eine Kraftmaschine, die über eine Kurbelwelle mit dem Motor verbunden ist, und einen Kurbelwinkelsensor, der einen Drehwinkel und die Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle detektiert, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Schätzen des Rotordrehwinkels auf der Grundlage einer Differenz zwischen der gegenwärtigen Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle und der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, die eine spezifizierte Zeit zuvor detektiert worden ist, und Ausführen einer Motorsteuerung, die eine Schwachfeldsteuerung enthält, auf der Grundlage des geschätzten Rotordrehwinkels, wenn eine Anomalie des Resolvers detektiert wird.
(geändert) Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems nach Anspruch 5, wobei der geschätzte Rotordrehwinkel auf der Grundlage einer Differenz der Anzahl der Umdrehungen des Motors zu der spezifizierten Zeit, bevor die Anomalie des Resolvers detektiert wird, und der gegenwärtigen Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, wenn die Anomalie des Resolvers detektiert wird, berechnet wird.
(geändert) Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Drehwinkelinformationen des Motors für jede spezifische Drehwinkelinformation des Kurbelwinkelsensors gespeichert werden und der geschätzte Rotordrehwinkel auf der Grundlage der gespeicherten Informationen korrigiert wird, wenn der Resolver normal ist.
(geändert) Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugsystems nach Anspruch 7, wobei der Zeitpunkt zum Korrigieren des geschätzten Rotordrehwinkels vorliegt, wenn der Kurbelwinkelsensor die spezifischen Drehwinkelinformationen detektiert. ERKLÄRUNG GEMÄSS PCT, ARTIKEL 19(1) In Anspruch 1 beruht die Erwähnung von ”einen Kurbelwinkelsensor, der einen Drehwinkel und die Anzahl von Umdrehungen der Kurbelwelle detektiert” auf Gegenständen, die in den Absätzen 0020, 0029, 0043 und 0050 der Beschreibung zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung und in 1 offenbart sind. Die Erwähnung von ”den Rotordrehwinkel auf der Grundlage einer Differenz (einer Änderung für jede spezifizierte Zeit) zwischen der gegenwärtigen Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle und der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, die eine spezifizierte Zeit zuvor detektiert worden ist, schätzt” beruht auf den Gegenständen, die in den Absätzen 0041 bis 0052 der Beschreibung zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung offenbart sind. Die Erwähnung von ”auf der Grundlage des geschätzten Rotordrehwinkels eine Motorsteuerung ausführt, die eine Schwachfeldsteuerung enthält” beruht auf den Gegenständen, die in den Absätzen 0012 bis 0040 der Beschreibung zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung offenbart sind. In Anspruch 2 beruht die Erwähnung von ”der geschätzte Rotordrehwinkel auf der Grundlage einer Differenz (einer Änderung in einer spezifizierten Zeit) zwischen der Anzahl der Umdrehungen des Motors zu der spezifizierten Zeit, bevor die Anomalie des Resolvers detektiert wird, und der gegenwärtigen Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle, wenn die Anomalie des Resolvers detektiert wird, berechnet wird” auf dem Gegenstand, der in Absatz 0045 der Beschreibung zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung offenbart ist. In Anspruch 3 beruht die Erwähnung von ”Drehwinkelinformationen des Motors für alle spezifischen Drehwinkelinformationen (die Impulszahl) des Kurbelwinkelsensors speichert und den geschätzten Rotordrehwinkel auf der Grundlage der gespeicherten Informationen korrigiert” auf den Gegenständern, die in den Absätzen 0039 und 0043 der Beschreibung zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung offenbart sind. In Anspruch 4 beruht die Erwähnung von ”der Zeitpunkt zum Korrigieren des geschätzten Rotordrehwinkels vorliegt, wenn der Kurbelwinkelsensor die spezifischen Drehwinkelinformationen (die spezifische Impulszahl) detektiert” auf dem Gegenstand, der in Absatz 0043 der Beschreibung zum Zeitpunkt der Einreichung der Anmeldung offenbart ist. Die Ansprüche 5, 6, 7 und 8 besitzen in dieser Reihenfolge dieselben Grundlagen wie die Ansprüche 1, 2, 3 und 4.