(57)【要約】  本発明は誘導電動機のベクトル制御のための方法および装置に関する。本方法および本装置では、誘導電動機の実際トルクが求められ、求められた実際トルクが目標トルクと比較され、トルク偏差がある場合には、実際トルクを目標トルクに一致させるべく、磁束形成電流の目標値とトルク形成電流の目標値が変化させられる。実際トルクは誘導電動機の電力収支を用いて計算される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電動機のベクトル制御のための方法であって、前記誘導電動機の実際トルクを求め、求めた実際トルクを目標トルクと比較し、トルク偏差がある場合には、磁束形成電流の目標値とトルク形成電流の目標値を変化させて実際トルクを目標トルクに一致させるようにした方法において、前記誘導電動機の電力収支を用いて実際トルクを計算することを特徴とする、誘導電動機のベクトル制御のための方法。
【請求項２】
実際トルクを次の式
Ｍist＝（ＵZ・ＩZ・６０）／（２π・ｎ・η）
に従って求める、ただし、ここで、ＵZは中間回路電圧、ＩZは中間回路電流、ｎは回転数、ηは効率である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
実際トルクの目標トルクからの偏差を打ち消すことに成功しなかった場合、前記誘導電動機の安定状態を生じさせる、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の方法を実行するための装置において、前記誘導電動機の実際トルクを前記誘導電動機の電力収支を用いて計算する計算ユニット（１１）を有することを特徴とする装置。
【請求項５】
前記計算ユニット（１１）は、実際トルクを次の式
Ｍist＝（ＵZ・ＩZ・６０）／（２π・ｎ・η）
に従って求める、ただし、ここで、ＵZは中間回路電圧、ＩZは中間回路電流、ｎは回転数、ηは効率である、請求項４記載の装置。
【請求項６】
実際トルクの目標トルクからの偏差を打ち消すことに成功しなかった場合、前記制御装置（１１）はパルス幅変調インバータ素子（５，６，７，８，９，１０）のスイッチングトランジスタを阻止状態にする、請求項４または５記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は誘導電動機のベクトル制御のための方法および装置に関する。
【０００２】
従来技術
ハイブリッドエンジンと電動モータの電気駆動の際に誘導電動機を使用することは公知である。これらの誘導電動機はベクトル制御によって動作する。この制御原理は、３つの正弦波状相電流ＩU，ＩV，ＩWを、数学的アルゴリズムを使用して、互いに独立して調整可能な２つの直流電流からなる直流電流系に変換することを特徴としている。これら２つの直流電流とは、磁束形成電流ＩＤとトルク形成電流ＩＱである。誘導電動機のトルクＭについては、次の関係式が成り立つ。
Ｍ＝Ｋ・ＩD・ＩQ                （１）
ここで、文字Ｋは電動機定数を表している。
【０００３】
目標トルクＭSollから、ＩD,SollとＩQ,Sollの目標値ペアが形成される。測定された実際電流ＩD,IstとＩQ,Istは、実際トルクが目標トルクと一致するように、適切な制御器によって調整される。
ＭIst＝ＭSoll．                  （２）
【０００４】
この方法の欠点は、相電流ＩU，ＩV，ＩWを検出する際の誤差が磁束形成電流の誤った実際値ＩD,Istとトルク形成電流の誤った実際値ＩQ,Istを生じさせてしまうことにある。特に、ＩD,IstとＩQ,Istの値が過度に小さいと危険である。といのも、その場合、制御器が過度に大きなトルクを発生させることになるからである。
【０００５】
公知の方法では、上位の制御構造、例えば回転数制御器、電力制御器、または中間回路電圧制御器がトルク偏差に反応するが、こうした公知の方法のさらなる欠点は、上位制御構造の反応が時間遅延を伴うことにある。
【０００６】
発明の利点
請求項１に示されている特徴を備えた誘導電動機のベクトル制御のための方法によれば、有利なことに、上位制御構造は公知の方法の場合よりも格段に速くトルク偏差に反応することができる。本発明の別の利点は、誘導電動機において元々別の目的で測定される測定量を用いて、トルク偏差の存在を検出することにある。これにより、トルク偏差の検出に必要とされるコストが低く抑えられる。
【０００７】
本発明のさらなる有利な特徴は図面に基づく例示的な説明から明らかになる。
【０００８】
図面
図１は、誘導電動機と付属の電力素子のスケッチを示す。
【０００９】
実施例の説明
図１に示された誘導電動機１は星形結線で互いに接続された３つの駆動ケーブルを有しており、３つの駆動ケーブルは図１ではＳ１，Ｓ２，Ｓ３で表されている。
【００１０】
誘導電動機１はパルス幅変調インバータ２と接続されており、パルス幅変調インバータ２はバッテリ３に接続されている。バッテリ３は図示されていない自動車電気系統の電気負荷への給電に使用される。
【００１１】
パルス幅変調インバータの配線は、各駆動ケーブルＳ１，Ｓ２，Ｓ３が２つのパルス幅変調インバータ素子５／６，７／８，９／１０の間にある接続点に接続され、パルス幅変調インバータ素子がそれぞれ互いの端子と導通接続されるように為されている。  パルス幅変調インバータ素子５，６，７，８，９，１０はそれぞれスイッチングトランジスタＴとフリーホイールダイオードＤの並列回路から形成されている。パルス幅変調インバータ素子のスイッチングトランジスタにはそれぞれ制御信号ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６が印加される。これらの制御信号は制御ユニット１１から供給される。
【００１２】
さらに、パルス幅変調インバータ素子の互いの端子の間には中間回路キャパシタ４が接続されており、この中間回路キャパシタ４で中間回路電圧ＵZが降下する。中間回路キャパシタ４の両方の端子は自動車の電気系統に接続されている。図１では、この電気系統のうち、バッテリ３が図示されている。
【００１３】
さらに図１から明らかなように、電気系統からパルス幅変調インバータへ中間回路電流ＩZが流れる。さらに、誘導電動機の駆動ケーブルＳ１には相電流ＩUが、駆動ケーブルＳ２には相電流ＩVが、駆動ケーブルＳ３には相電流ＩWが流れる。誘導電動機１は回転数ｎで回転するシャフト１２を有している。
【００１４】
中間回路電圧ＵZ、中間回路電流ＩZ、および回転数ｎは誘導電動機の動作時に測定される。この測定は、公知の装置では、例えば上記パラメータを用いたエネルギー管理と関連して行われる。
【００１５】
本発明によれば、以下の電力収支が立てられ、評価される。
ＵZ・ＩZ＝Ｍist・ｎ・２π・η／６０．                （３）
ここで、
ＵZ＝中間回路電圧
ＩZ＝中間回路電流
Ｍist＝実際トルク
η＝誘導電動機の効率
上記の式を変換することにより、誘導電動機のシャフト１２に働く実際トルクが得られる。
Ｍist＝（ＵZ・ＩZ・６０）／（２π・ｎ・η）．        （４）
【００１６】
したがって、まず中間回路電圧ＵZ、中間回路電流ＩZ、および回転数ｎを求め、次に測定した値を制御ユニット１１に供給し、制御ユニット１１において上記関係式に従って実際トルクの計算を行えば、実際トルクを求めることができる。誘導電動機の効率ηは既知であり、制御ユニット１１のメモリに格納されている。
【００１７】
このようにして求められた実際トルクＭistは制御ユニット１１においてその時点の目標トルクと比較される。実際トルクＭistが所定の閾値を超えて目標トルクＭSollから偏差している場合、制御ユニット１１は、実際トルクＭistを目標トルクＭSollに一致させるべく、磁束形成電流の目標量ＩD,Sollとトルク形成電流の目標量ＩQ,Sollとに働きかける。この目的で、制御ユニット１１は、所要の相電流ＩU，ＩV，ＩWが生じるように、パルス幅変調インバータ５，６，７，８，９，１０のスイッチングトランジスタに対する制御信号ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６を生成する。
【００１８】
この方法の利点は、トルク偏差の発生に対するシステムの反応が公知の方法に比べて格段に速く行われることと、実際トルクを計算する目的での相電流ＩU，ＩV，ＩWの測定がもはや不要となるということにある。その結果、有利なことに、相電流の測定の際に生じる測定誤差のせいでトルク計算の際に誤った結果が導かれるということがない。本発明の別の利点は簡単に実施可能である点にある。というのも、実際トルクの計算に必要な中間回路電圧、中間回路電流、誘導電動機の回転数といったパラメータは多くの場合すでに他の目的で測定されているからである。
【００１９】
このような制御で実際トルクの目標トルクからの偏差を打ち消すことに成功しなかった場合、制御ユニット１１は駆動装置の、ひいては誘導電動機の安定状態を生じさせる。これは制御ユニット１１がパルス幅変調インバータ素子５，６，７，８，９，１０をそれぞれ阻止状態にすることで行われる。その結果、位相電流ＩU，ＩV，ＩWはゼロになり、もはやトルクは発生しない。
【００２０】
本発明の対象は例えばハイブリッド車の電気駆動装置の制御装置に関連して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】誘導電動機と付属の電力素子のスケッチを示す。
【図１】
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【国際調査報告】
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