(57)【要約】      （修正有）【課題】車両の有用性を高めかつ運転者にさらなる自在性を与えるためには、車両の利用可能範囲が、例えば省エネ対策を実装することによって増加することが望ましい。【解決手段】駆動装置は、電動機と、少なくとも１つのフラックス角度を推定するように構成されるフラックス推定器と、ＡＣ誘導モータのロータへ連結されかつロータの機械的角度を検出するように構成される同期フレーム発生器と、モータを制御するためにフラックス角度またはロータの機械的角度の何れかを選択的に提供するように構成されるスイッチとを含む。【選択図】図１
2016129476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置であって、
電動機と、
少なくとも１つのフラックス角度を推定するように構成されたフラックス推定器と、
前記電動機のロータへ連結されかつ前記ロータの機械的角度を検出するように構成される同期フレーム発生器と、
前記電動機を制御するために前記フラックス角度または前記ロータの機械的角度の何れかを選択的に提供するように構成されるスイッチと、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記電動機のトルク要求を用いるモータコントローラと、ｑ電流調整器と、をさらに備え、前記スイッチは、前記トルク要求がゼロでありかつｑ電流がしきい値を下回ることを基礎として、前記電動機を制御するための前記ロータの機械的角度を提供するように構成される、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
ｄ電流調整器をさらに備え、前記ｄ電流調整器のｄ電流参照値は、前記電動機を制御するための前記ロータの機械的角度のスイッチングを基礎として、ゼロに設定される、請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記ｄ電流調整器へ連結されるフラックス調整器をさらに備え、前記フラックス調整器は、前記電動機を制御するための前記ロータの機械的角度のスイッチングを基礎として、前記ｄ電流調整器から分離される、請求項３に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記フラックス推定器回路は、ＤＣバス電圧信号を基礎として動作する、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記電動機は、前記スイッチが前記ロータの機械的角度を提供する間にハイバネーションに入るように構成され、前記ハイバネーションの間、前記電動機内の全電流は、前記ロータの機械的角度と整合される、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項７】
駆動装置であって、
電動機と、
前記電動機を制御するためにフラックス角度またはロータの機械的角度の何れかを選択的に提供するための手段と、を備える駆動装置。
【請求項８】
方法であって、
電動機を動作する工程であって、固定子のフラックス角度が前記電動機のコントローラの参照フレームである、工程と、
前記電動機からの要求トルクがゼロであり、かつ、前記電動機のｑ電流が第１のしきい値を下回ることを基礎として、前記固定子のフラックス角度ではなくロータの機械的角度を参照フレームとして設定する工程と、
前記要求トルクが非ゼロであり、かつ、前記電動機のフラックスが第２のしきい値を上回ることを基礎として、前記ロータの機械的角度ではなく前記固定子のフラックス角度を参照フレームとして設定する工程と、を含む方法。
【請求項９】
スイッチが前記ロータの機械的角度を提供する間に前記電動機を休止する工程をさらに含み、ハイバネーションの間、前記電動機内の全電流は、前記ロータの機械的角度とラインアップされる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記電動機のハイバネーションを防止するためにハイバネーション禁止を設定する工程をさらに含み、前記電動機は、前記ハイバネーション禁止が排除される場合にのみ、前記スイッチが前記ロータの機械的角度を提供する間に休止される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記固定子のフラックス角度ではなく前記ロータの機械的角度を参照フレームとして設定することに応答して、前記電動機のｄ電流調整器のｄ電流参照値をゼロに設定する工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記ｄ電流参照値をゼロに設定する工程は、さらに、前記ｄ電流調整器からフラックス調整器を分離することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ｄ電流参照値をゼロに設定した後に、前記電動機のインバータをオフにするための条件として電流しきい値を評価する工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記ｄ電流参照値をゼロに設定した後に、タイマカウントダウンを前記電動機のインバータをオフにするための条件として待機する工程をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記電動機のインバータは、前記ロータの機械的角度が前記参照フレームとして設定される間にオフにされ、前記方法は、前記要求トルクが非ゼロになる時点で前記インバータを再びオンにする工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
フラックスしきい値を、前記ロータの機械的角度を前記参照値として設定するための条件として考慮する工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１７】
フラックスしきい値を、前記固定子のフラックス角度を前記参照フレームとして設定するための条件として考慮する工程をさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１８】
前記固定子のフラックス角度は、フラックス推定器回路によって提供され、前記方法は、前記フラックスしきい値が満たされる前に、前記フラックス推定器回路を前記ロータの機械的角度でシードする工程をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２０１４年１２月３０日に提出された、「トルクスリープデュアル電動モータ（Ｔｏｒｑｕｅ  Ｓｌｅｅｐ  Ｄｕａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｍｏｔｏｒｓ）」と題する米国暫定特許出願第６２／０９８，３１２号、および２０１５年１月２９日に提出された、「フラックス角のための複数の参照フレームを使用する電動モータ（ＥＬＥＣＴＲＩＣ  ＭＯＴＯＲ  ＵＳＩＮＧ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＲＥＦＥＲＥＮＣＥ  ＦＲＡＭＥＳ  ＦＯＲ  ＦＬＵＸ  ＡＮＧＬＥ）」と題する米国特許出願第１４／６０９，２４２号の出願日の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、本参照によりその全体が開示に含まれる。
【背景技術】
【０００２】
電動機は、様々なコンテキスト（背景）において駆動装置（ユニット）として使用される。例えば、電気車両は、バッテリパック等の車載電力貯蔵によって給電される１つまたは複数の電動機を有する。車両の利用可能範囲は、バッテリパックの容量および電動機の効率、ならびに外的条件（風、地形）および運転スタイル等の様々な要因に依存する。車両の有用性を高めかつ運転者にさらなる自在性を与えるためには、車両の利用可能範囲が、例えば省エネ対策を実装することによって増加することが望ましい。
【発明の概要】
【０００３】
第１の態様において、駆動装置は、電動機と、少なくとも１つのフラックス角度（ｆｌｕｘ  ａｎｇｌｅ）を推定するように構成されるフラックス推定器と、電動機のロータへ連結されかつロータの機械的角度を検出するように構成される同期フレーム発生器（ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｆｒａｍｅ  ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）と、電動機を制御するためにフラックス角度またはロータの機械的角度の何れかを選択的に提供するように構成されるスイッチと、を含む。
【０００４】
実施形態は、以下の特徴のうちの何れか、または全てを包含することができる。駆動装置は、さらに、電動機のトルク要求を用いるモータコントローラと、ｑ電流調整器とを備え、スイッチは、トルク要求がゼロでありかつｑ電流がしきい値を下回ることを基礎として、電動機を制御するためのロータの機械的角度を提供するように構成される。駆動装置は、さらに、ｄ電流調整器を備え、ｄ電流調整器のｄ電流参照値は、電動機を制御するためのロータの機械的角度のスイッチングを基礎として、ゼロに設定される。駆動装置は、さらに、ｄ電流調整器へ連結されるフラックス調整器を備え、フラックス調整器は、電動機を制御するためのロータの機械的角度のスイッチングを基礎として、ｄ電流調整器から分離される。フラックス推定器回路は、ＤＣバス電圧信号を基礎として動作する。電動機は、スイッチがロータの機械的角度を提供する間にハイバネーション（休止状態）に入るように構成され、ハイバネーションの間、電動機内の全電流は、ロータの機械的角度に合わせられる。
【０００５】
第２の態様において、駆動装置は、電動機と、電動機を制御するためにフラックス角度またはロータの機械的角度の何れかを選択的に提供するための手段と、を含む。
【０００６】
第３の態様において、ある方法は、電動機を動作することであって、固定子のフラックス角度が電動機のコントローラの参照フレーム（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｒａｍｅ）であることと、電動機からの要求トルクがゼロであり、かつ、電動機のｑ電流が第１のしきい値を下回ることに基づいて、固定子のフラックス角度ではなくロータの機械的角度を参照フレームとして設定することと、要求トルクが非ゼロであり、かつ、電動機のフラックスが第２のしきい値を上回ることに基づいて、ロータの機械的角度ではなく固定子のフラックス角度を参照フレームとして設定すること、を含む。
【０００７】
実施形態は、以下の特徴のうちの何れか、または全てを包含することができる。本方法は、さらに、スイッチがロータの機械的角度を提供する間に電動機を休止状態にすることを含み、ハイバネーションの間、電動機内の全電流は、ロータの機械的角度に合わせられる。本方法は、さらに、電動機のハイバネーションを防止するためにハイバネーション禁止を設定することを含み、この場合、電動機は、ハイバネーション禁止が排除される場合にのみ、スイッチがロータの機械的角度を提供する間にハイバネーションされる。本方法は、さらに、固定子のフラックス角度ではなくロータの機械的角度を参照フレームとして設定することに応答して、電動機のｄ電流調整器のｄ電流参照値をゼロに設定することを含む。ｄ電流参照値をゼロに設定することは、さらに、ｄ電流調整器からフラックス調整器を分離することを含む。本方法は、さらに、ｄ電流参照値をゼロに設定した後に、電流しきい値を電動機のインバータをオフにするための条件として評価することを含む。本方法は、さらに、ｄ電流参照値をゼロに設定した後に、タイマのカウントダウンを電動機のインバータをオフにするための条件として待機することを含む。電動機のインバータは、ロータの機械的角度が参照フレームとして設定される間にオフにされ、本方法は、さらに、要求トルクが非ゼロになる時点でインバータを再びオンにすることを含む。本方法は、さらに、フラックスしきい値を、ロータの機械的角度を参照値として設定するための条件として考慮することも含む。本方法は、さらに、フラックスしきい値を、固定子のフラックス角度を参照フレームとして設定するための条件として考慮することを含む。固定子のフラックス角度は、フラックス推定器回路によって提供され、本方法は、さらに、フラックスしきい値が満たされる前に、フラックス推定器回路をロータの機械的角度でシードすることを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、ＡＣ誘導モータのモータコントローラの一例を示す。
【図２】図２は、駆動装置の正規モードおよびハイバネーションモードの一例を示す。
【図３】図３は、ＡＣ誘導モータのベクトル図の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本文書は、交流（ＡＣ）誘導モータまたは同期永久磁石モータ等の電気駆動装置の、正規モードまたはハイバネーションモードの何れかにおける動作例について記述する。具体的には、モータは、通常、フラックス指向の制御スキームを用いて動作するように構成されることが可能である。これには、例えば、１つまたは複数の電動機によって給電される電気車両が含まれることが可能である。モータにおけるエネルギー損失を減じるためには、モータを、モータから直にトルクが要求されない場合はいつでも、短時間または一瞬であってもハイバネーションすることが効果的であり得る。電動機において、ゼロトルクが生成されるべきである場合、磁束は、ロータと同期していなければならない。ハイバネーションの間、モータの磁束はゼロにまで減ることから、フラックス指向の制御スキーム（ｆｌｕｘ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｓｃｈｅｍｅ）は、モータ制御における使用には実行不可能になる。例えば、モータにおけるフラックス角度の測定は、不精確になりすぎて正しい追跡ができなくなり、制御スキームは、フラックスの方向性を失う。代わりに、本明細書に記述する様々な実施形態は、モータコントローラがモータのロータと同期する参照フレームに切り替わり得ることを示す。これにより、ゼロトルクおよび通常高精度で検出され得るものを下回るフラックスレベルを有することが望まれる期間中を通じても、ロバストで連続的なモータ動作が可能になる。
【００１０】
図１は、ＡＣ誘導モータ、同期リラクタンスモータまたは同期永久磁石モータ等の電動機用モータコントローラ１００の一例を示す。概して、モータコントローラは、モータをその全ての動作態様の間に制御するように設計される１つまたは複数の回路の形式で実装されることが可能である。例えば、このような回路の動作は、ソフトウェアおよび／またはファームウェアの実行によって規定されることが可能である。実施形態によっては、モータは、電気車両内に設置される。例えば、車両が２つ以上の電気駆動装置を有していれば、その各々は、対応する１つのコントローラを用いて制御されることが可能である。
【００１１】
モータコントローラは、ｖｑ値を参照フレーム変換器１０４へ提供するｑ電流調整器１０２を含む。ｑ電流調整器は、その動作のための１つまたは複数の入力を受信することができる。この場合、測定されたｑ電流（Ｉｑｍｅａｓ）および参照ｑ電流（Ｉｑ１）が入力されつつあり、即ち、ｑ電流調整器は、ｖｑを変えて、測定されたｑ電流と参照ｑ電流とが一致するように調整しようとする。例えば、電気システムには、どの程度のトルク生成電流が発生されつつあるかを測定するために、１つまたは複数の電流センサが実装される。
【００１２】
参照フレーム変換器１０４には、ｄｑ→ｘｙのラベルが貼られているが、これは、変換が、回転する参照フレーム（ｄｑ）と、静止している参照フレーム（ｘｙ）との間で生じることを意味する。既知であるように、ｄｑ参照フレームの用途は、３相電源の個々の電流を表す個々の直流（ｄ）および直交電流（ｑ）を定義することを含む。変換器は、参照フレーム間変換の一部である１つまたは複数の変換を実行するように構成される。明確を期して、ここに、本開示は、モータコントローラがフラックスベクトルの角度を決定するために異なる参照フレーム間を交互にできること、および、これは、変換器１０４内で実行されるｘｙ参照フレームおよびｄｑ参照フレーム間の変更とは別であること、について述べるものである点を記しておく。
【００１３】
モータコントローラは、対応するｖｄ値を変換器１０４へ提供するｄ電流調整器１０６も含む。即ち、ｄ電流調整器は、ｖｄを変えて、フラックスを、その対応する参照値に一致するように調整しようとする。ｖｑおよびｖｄを基礎として、変換器は、電圧ｖｓを、モータを制御するための信号として出力する。
【００１４】
一方で、参照ｑ電流は、１つまたは複数の計算アルゴリズムを実装する計算モジュール１０８によって発生させることが可能である。計算モジュールは、その入力として、駆動装置からの要求トルクを反映するトルクコマンド（tｃｍｄ）、ならびに、共に後述するフラックス角度（lａｎｇｌｅ）およびフラックスの大きさ（│lｓ│）等の様々な信号を取り込む。例えば、トルクコマンドは、運転者が電気車両内のアクセルペダルをどの程度押し下げつつあるかを反映することができる。計算モジュールへの追加的な入力には、（例えば、バッテリパックまたは他のエネルギー貯蔵システムの充電状態に対応する）駆動装置の利用可能エネルギー、およびモータの動作特性（例えば、ロータ速度および／または電流測定値）が含まれ得るが、この限りではない。
【００１５】
モータコントローラは、通常ｄ電流調整器のｄ電流参照値を生成するフラックス調整器１１０を含む。実装によっては、フラックス調整器は、フィードバック機構、または、測定値と計算値または参照値との差を安定させる、または別段で変調または補正するように構成される他の調整器を含むことが可能である。例えば、フラックス調整器は、ここでは、フラックスの大きさ（│lｓ│）およびフラックス角度（lａｎｇｌｅ）を共にフラックス推定器１１２から受信することができる。実装によっては、第１のフラックスの大きさは、トルクコマンド値、利用可能エネルギー信号およびモータの少なくとも１つの動作特性のうちの幾つか、または全てを用いて計算されるフラックス値の参照値であってもよい。フラックスの大きさは、ｄ電流をロータインダクタンスで乗算すること等の複数の方法のうちの何れかで推定されることが可能である。
【００１６】
次に、フラックス推定器１１２は、モータのロータ内に存在するフラックスの量を推定するコンポーネントである。実装によっては、本推定器は、その入力としてＤＣバス電圧信号を、モータに給電するエネルギー貯蔵システムから取り込む。推定器は、フラックスの推定値に到達するために、この信号を、インバータに関する特有の知識（例えば、どのスイッチがいつ入っているか）を基礎として処理することができる。例えば、フラックスベクトルは、その大きさ、並びに参照フレームに対するその角度に関連して推定されてもよい。
【００１７】
フラックス推定器は、先に述べたように、推定されたフラックスの大きさを計算モジュールへ提供することができる。一方で、推定されたフラックス角度は、計算モジュールへ直に提供されない。この推定されたフラックス角度は、むしろ、計算モジュールへ連結されるスイッチ１１４へ提供されることが可能である。次に、スイッチには、ソフトウェアまたはファームウェアに実装される論理を備える同期フレーム発生器１１６から、別の角度も提供される。同期フレーム発生器は、ＡＣ誘導モータのロータへ連結されるロータエンコーダ１１７から入力を受信する。ロータエンコーダは、ロータの機械的回転を追跡し、例えば、同期フレーム発生器は、任意の所定の時間にロータへ仮想マークを貼付し、かつその後、この任意マークを参照してロータの回転を辿ることができる。ロータ角度の検出には、レゾルバを含む、但しこれに限定されないロータエンコーダ以外の他のデバイスの使用が可能である。
【００１８】
一部または全てのモータコントローラがソフトウェアまたはファームウェアの形式で実装され得ることについては先に言及した。よって、スイッチ１１４は、計算モジュールがその角度をフラックス推定器から受信するか、ロータエンコーダから受信するかを規定する、プロセッサによって実行可能な命令を含むことができる。下例では、このようなスイッチングが、異なる参照フレーム間、即ち、正規動作（即ち、トルクを印加する場合）に適する固定子フラックスの参照フレーム（フラックス推定器からの入力を用いる場合）と、ゼロトルク状況（即ち、駆動装置をハイバネーションする場合）に適するロータと同期するロータ参照フレームとの間のモータ制御をシフトする働きをし得ること、について記述する。
【００１９】
同期マシンにおいては、フラックスを、同期的であるように制御しなければならないだけでなく、フラックスは、ゼロトルクが生成されるように特定のロータ上角度とラインアップしなければならない。即ち、このようなマシンにおいて、ｑ電流がゼロであれば、これは、フラックスが（例えば、磁石のポジションまたはロータの形状によって画定される）この角度と合わせられている（ラインアップ）ことを意味する。
【００２０】
図２は、駆動装置の正規モード２０２およびハイバネーションモード２０４Ａ−Ｃの一例２００を概念的に示している。水平のレーンは、この場合、個々のモードを表すために使用され、かつ駆動装置の動作は、レーン内および／またはレーン間の矢印によって示されている。例えば、動作２０６は、正規モードで発生しているが、これは、駆動装置の制御に固定子フラックス角度の参照フレームが使用されつつあることを意味する。例えば、これは、計算部へ、ロータエンコーダからの同期角度ではなくフラックス推定器からの参照角度（lａｎｇｌｅ）を提供するスイッチ１１４（図１）に対応する。この参照フレームは、次に、各瞬間において、モータ内に存在するｑ電流およびｄ電流の量の規定に使用される。例えば、駆動装置が電気車両内に実装される場合、正規モードにおける動作は、少なくとも、この駆動装置からトルクが要求される度（加速時または丘を登るとき等）に発生する。
【００２１】
しかしながら、随時的に、駆動装置からゼロトルクが要求されることがある。例えば、これは、多モータ車両において、１つまたは複数の他の駆動装置により送られるトルクが全体的なトルク要求を満たすに足る場合に発生し得る。別の例として、ゼロトルク要求は、（単モータまたは多モータ）電気車両が停止信号等で停止する場合に生じる。
【００２２】
駆動装置からゼロトルクが要求されることは、おそらくはハイバネーションモードへ移行する前に満たされなければならない１つの条件である。１つまたは複数の条件が、追加して適用されることも可能である。実装によっては、測定されたｑ電流がゼロまたはゼロに近いことが要求され得る。例えば、ｑ電流の大きさは、ｑ電流しきい値（Ｉｑｔｈｒｅｓｈ）と比較されてもよい。別の条件例として、フラックスしきい値は、ハイバネーション前にフラックスが十分低いことを保証するために適用されることが可能である。
【００２３】
ここで、動作２０８は、モータコントローラが固定子フラックス角度の参照フレームの使用からロータ角度参照フレームへシフトすることに対応している。即ち、参照フレームのこのシフトは、モータコントローラが、もはや正規動作間のように電流測定値を基礎としてロータ内のフラックス角度を予測するものではなく、むしろ、ロータ内に残存することが予期されるフラックス角度を特定していて、この角度をロータに対して一定に保持しつつあることを示している。これは、ロータの機械的角度と称されることがある。さらに、駆動装置は、ロータ角度の参照フレームに関連して制御されるが、モータコントローラが許容する固定子内の唯一の電流は、ロータ上の符号化された仮想マークに整合される任意の電流である。
【００２４】
駆動装置は、駆動装置をハイバネーションする意図に応答して、２０４Ａとラベリングされているハイバネーションモードの一部へ入る。即ち、（先に例示した）１つまたは複数の状況を基礎として、モータコントローラは、続いて対応するインバータの一時的な停止を引き起こす可能性もある。これにより、ＡＣ誘導モータがハイバネーションされる結果となるプロセスを開始している。実装によっては、この意図は、１つまたは複数のビットによって反映されてもよい。例えば、モータコントローラにおいては、あらゆる所定の瞬間において、他の条件が満たされているという想定の下でその駆動装置のハイバネーションを開始するかどうかを示す１つのビットが規定されてもよい。このような実装において、このビットの値は、モータコントローラをモード２０４Ａに入らせるために要求される条件のうちの１つである。
【００２５】
ハイバネーションモード２０４Ａに入った時点で、ｄ電流の参照値は、ゼロに設定され、その結果、全電流がゼロに設定される。この場合、これは、ｄ電流調整器１０６（図１）に対し、ｄ電流の要求を停止するように要求することに対応する。実施形態によっては、ｄ電流参照値のゼロへの設定は、フラックス調整器１１０（図１）をｄ電流調整器から分離することを含む。例えば、ｄ電流調整器にフラックス調整器からの出力、または一定の（ゼロ）入力の何れかを提供するように、これらの調整器間にスイッチが実装されてもよい。先に述べたハイバネーションの意図に関連して、ハイバネーションモード２０４Ａにおいてｄ電流参照値をゼロに設定することは、この意図が依然として駆動装置をハイバネーションへ至らせることであるという確認に対応する。
【００２６】
ｄ電流参照値をゼロに設定することは、動作２１０に対応し、動作２１０において、駆動装置は、ハイバネーションモード２０４Ｂに至り、インバータは事実上オフにされて、駆動装置は、エネルギー貯蔵からの電気使用が停止される。実施形態によっては、インバータをオフにする前に、１つまたは複数の条件が満たされなければならない。例えば、モータコントローラは、固定子電流の大きさがゼロであるか、存在してもかなり低い（例えば、しきい値レベルを下回る）ものであるか、を決定してもよい。別の例として、タイマカウントダウンを用いれば、ロータのフラックスに、インバータが停止する前に落ち着くに足る時間を与えることができる。実施形態によっては、インバータは、インバータの動作を制御するパルス幅変調信号を無効にすることによってオフにされる。
【００２７】
動作２１２は、駆動装置が実質的にハイバネーション状態にあることに対応する。即ち、駆動装置から要求されるトルクはゼロであり、よって、ｑ電流はゼロであり、ｄ電流もゼロである。この時点で、フラックスは、（回転している）ロータ内に残存している可能性もあるが、インバータは、オフにされていて、事実上開路になっていることから、ロータから到来する電力（逆起電力と称されることもある）は何れも、単にインバータ端子へと印加される。要するに、この場合、ロータ内にフラックスは存在するが、それでも固定子電流は存在せず、トルクも生成されない。
【００２８】
インバータを完全に停止することには、少なくとも２つの優位点がある。第１に、モータ内の磁束をゼロにすれば、回転中のモータ損失は低減する。第２に、インバータが活性状態である場合に（これが、正味ゼロの基本電流、よってゼロ磁束およびゼロトルクを生成するものであっても）、インバータおよびモータ内を流れるリプル電流は、もはや発生しない。後者は、そうでなければインバータ内のスイッチングに起因して被るスタンバイ損失を排除する。したがって、電気車両において、レンジ増加という優位点を実現することができる。
【００２９】
動作２１２は、必要なだけ短時間または長時間に渡って続いてもよい。インバータを再びオンにするかどうかを決定するためには、１つまたは複数の基準が評価されてもよい。実施形態によっては、モータコントローラは、駆動装置をハイバネーションから引き出すという明白な意図によってトリガされる。例えば、駆動装置に要求されるトルクが非ゼロになっていれば（即ち、トルクが要求されるようになれば）、駆動装置がトルクを生成できるようにハイバネーションは終了しなければならない。
【００３０】
動作２１４は、駆動装置がハイバネーションから引き出され、かつインバータが再びオンにされることに対応する。この時点で、ｑ電流調整器およびｄ電流調整器は共に、その標準方式において活性状態になる。実施形態によっては、モータコントローラは、この時点で再び、ｄ電流調整器１０６（図１）が、ｄ電流参照値をゼロに設定させることではなく、フラックス調整器１１０によって制御されることを許容する。例えば、フラックス調整器は、ｄ電流調整器へ連結し直されてもよい。この時点で、おそらくはロータ内にフラックスはほとんど、または全く存在していないことから、マシン内にフラックスを作り上げるためには、大量のｄ電流が要求される。フラックス調整器１１０は、その大きさ出力が信頼に足るという判断を所与として、動作２１２−２１４を通じて実行されることが可能である。
【００３１】
インバータが再び作動していて、フラックス調整器がｄ電流を要求しつつあることから、モータ内のフラックスは、比較的高速で増大することが予期される。先に述べたように、フラックス推定器は、引き続き、上昇するフラックスの大きさを推定していく。しかしながら、フラックス推定器の角度出力に再び信頼を置く前に、フラックスが十分な大きさに増大するまで待機することが効果的であり得る。モータコントローラによるこの動作状態を、ここでは、ハイバネーションモード２０４Ｃと称する。即ち、インバータのこの再活性化は、駆動装置がハイバネーションモード２０４Ｂを抜けつつあるが、移行によって駆動装置はまずモード２０４Ｃへと至り、ここで、ロータの機械的角度は、フラックスがランプアップする間に引き続き参照フレームとして使用されることを示す。
【００３２】
ハイバネーションモード２０４Ｃから正規モード２０２へと戻る移行は、１つまたは複数の基準によって制御されることが可能である。実装によっては、フラックス推定器により報告されるフラックスの大きさが、しきい値と比較される。例えば、この場合、動作２１６は、│Ｆｌｕｘ│＞Ｆｌｕｘｍｉｎが真であること、よって、駆動装置が再び正規モードに入っていくことを示す。即ち、モード２０４Ｃは、フラックス調整器を再びｄ電流参照値の担当に戻すことと、フラックス調整器に正規最小フラックスのフラックスターゲットを与えることと、フラックス調整器によるこのターゲットの達成を待機することと、この後、再び正規モードに移行すること、を含んでもよい。
【００３３】
フラックス推定器の角度は、信頼できる場合もあれば、信頼できない場合もあることから、モード２０２へ移行した時点で、フラックス角度は、ロータと同期する参照フレームを基礎とする値で上書きされてもよい。即ち、ハイバネーションの終了時点で、モータコントローラは、フラックス推定器を、ある意味でフラックスが何であるかに関するシステム最良の利用可能情報である初期値でシードすることができる。フラックス推定器は、このフラックス値を基礎として推定を実行する。
【００３４】
上述の移行は、参照フレームを、ロータの機械的角度からフラックス推定器により発生されるフラックス角度へ変更することを包含する。駆動装置は、次に、正規モードでの動作を状況が別段を指図するまで続けることができ、例えば、車両が停止に至った場合、または再びハイバネーションモードに入った場合、先の手順が再度略実行される。
【００３５】
一方で、モード２０４Ｃの間に状況が変われば、モータコントローラは、再びハイバネーションモード２０４Ａへ、かつここから、まず正規モードへ戻ることなく、これらの条件に従って、おそらくはモード２０４Ｂへ入ることができる。先に述べたように、モード２０４Ａは、駆動装置が最終的にモード２０４Ｂへ入ることを可能にしてインバータが再びオフにされるように、ｄ電流参照値をゼロに設定することを包含する。
【００３６】
次に、引き続き例２００を参照し、かつ上記シナリオに対照させて、インバータをオフにしない幾つかの状況について述べる。まず、動作２１８は、車両が正規モードで動作し続けることを概念的に示している。例えば、ハイバネーションに関する少なくとも１つの基準が満たされなければ、これは、モータをハイバネーションする意図の欠如に対応する。しかしながら、駆動装置のハイバネーション禁止が規定され得るという別の例もある。このような禁止は、モータコントローラ内に、駆動装置がハイバネーションに入ることを、そのための条件が存在する場合でも防止する、というフラグを設定することによって実行可能である。したがって、これらの事例において、駆動装置は、ハイバネーション禁止が除去された後まで、ハイバネーションへ移行しない。
【００３７】
第２に、動作２２０は、当初ハイバネーションへの意図が存在するが、インバータが実質的にオフにされる前に状況が変わるシナリオを示している。即ち、駆動装置は、正規モードから、ハイバネーションに関する基準が満たされたことによってハイバネーションモード２０４Ａへ移行する。したがって、モータコントローラは、先に述べたように、ロータ角度の参照フレームを代わりに使用し始める。しかしながら、ここでは、代わりに、先にゼロであった、よって移行をトリガした要求トルクが非ゼロ値まで上がることを想定されたい。言い替えれば、駆動装置をハイバネーションするための条件は存在せず、よってもはや、ハイバネーションする意図は存在しない。その結果、コントローラは、即時モード２０４Ｃへ移行し、モード２０４Ｃにおいて、フラックス調整器は、モータ内にフラックスを作り上げるためにｄ電流の要求を開始し、よってｄ電流調整器は、ｄ電流の増加を開始する。本例は、ロータと同期する参照フレームを用いる優位点、即ち、残留するフラックスがロータ内のどこに存在するかを追跡し続けることにより、ハイバネーションが突然解消される場合のより滑らかな移行が促進される、という優位点を示している。
【００３８】
動作２２０は、モータコントローラのこの変化を、モード２０４Ｂへ入ることのないモード２０４Ａからモード２０４Ｃへの直接的移行によって示している。即ち、モード２０４Ａおよびモード２０４Ｃは、共にロータの機械的角度の参照フレームを用いることを包含するが、フラックスが上方へ調整されているのは後者においてのみである。駆動装置は、次に、動作２１６によって再び正規モードへ移行することができる。
【００３９】
図３は、ＡＣ誘導モータのベクトル図の例３００Ａ−Ｈを示す。各ベクトル図は、ＡＣ誘導モータのロータ３０２を示しているが、ここでは単純さのために、固定子が示されていない。例は、正規モードからハイバネーションモードへ移行し、その後、正規モードに戻るモータを示している。これらのベクトル図は、ここでは、モータコントローラがフラックス用にどの参照フレームを用いるかに従って配置されている。即ち、領域３０４は、固定子フラックスの参照フレームに対応し、かつ領域３０６は、ロータの機械的角度の参照フレームに対応する。
【００４０】
図３００Ａは、ロータの機械的角度を表すベクトル（ＲＭＡ）を示す。ＲＭＡは、ここでは、ロータ自体に対して固定されている。例えば、ロータ上の任意の１点が、同期フレーム発生器を用いて仮想マークを貼付すること等によって選択され、次に、ＲＭＡがこのマークと一致（ラインアップ）するように画定される。この時点で、モータはトルクを生成しつつあり、よって、本図において画定されているフラックスベクトル（ＦＶ）は、ＲＭＡに対して空転（即ち、回転）している。即ち、ＲＭＡに対して、ＦＶは、ここでは小さい矢印で示されているように、いずれの方向にも回転しているように見えていて、トルクが大きいほど、ＦＶの回転は速くなる。また、ｑ電流およびｄ電流、即ちＩｑおよびＩｄ、の個々の軸も示されている。ｄ軸は、ＦＶと整合され、よってこれらの軸は、ＲＭＡに対しても旋回する。
【００４１】
図３００Ｂは、ＡＣ誘導モータからゼロトルクが要求されている状況に対応する。この場合、これは、ＦＶが停止し、代わりにＲＭＡに対して固定されたままであることに対応する。ＲＭＡの始点は任意に選ばれることから、ＦＶは、最終的に、ＲＭＡに対するあらゆる場所で終わることができる。
【００４２】
これまでのところ、移動するＦＶが参照フレームとして使用されているが、これは、全ての電流参照ベクトルが移動するＦＶに対して測定されたことを意味する。しかしながら、フラックスベクトルが停止すれば、モータコントローラは、他の参照フレームに切り替える用意ができている。
【００４３】
図３００Ｃにおいて、ＲＭＡは、次に、停止したＦＶと整合するように画定し直される。これは、図３００Ｂとの唯一の相違点である。例えば、ロータ上の先の仮想マークは消去され、代わりに、ＦＶが存在する場所に新しいマークが付される。これは、モータコントローラが本例を通じて用いるＲＭＡである。図３００Ｃは、２つの事柄を示している。第１に、本図は、領域３０６内に存在し、この時点でロータ角度の参照システムが使用されていることを示している。第２に、この時点で、ＦＶおよびＲＭＡは、参照フレームが再現されていることに起因して整合されている。ＦＶが停止していることから、ｑ軸およびｄ軸も、ＲＭＡに対して固定されたままである。
【００４４】
図３００Ｄは、実際に測定されたフラックスが、ＲＭＡに対して変わり始め得ることを示す。即ち、モータコントローラがフラックスを下降させるにつれて、ＦＶがどうしているかの推定は、不正確になる可能性もある。推定されるＦＶの大きさは、この点を超えても適度に正確であり続け得るが、少なくとも一部の実施形態において、これらの状況におけるフラックスの大きさは、主として、システムとは無関係である。例えば、フラックスの大きさの入力を受信するコンポーネントであるフラックス調整器１１０（図１）は、ゼロフラックスへ下降する途中で使用されない可能性がある。どちらかと言えば、フラックスの大きさは、フラックスが上方へ調整される場合の方が重要である。したがって、ＦＶは、ドリフトし始め、かつＲＭＡを中心とする移動を、コントローラによるゼロトルクの保全に影響を与えることなく開始することができる。
【００４５】
さらに、ＦＶが十分に小さくなれば、ＲＭＡに対するＦＶ角度の概念は、雑音内で失われることになる。図３００Ｅは、ゼロに近い長さを有していて所定の方向を指すＦＶを示す。記述しているように、この時点におけるフラックスの極めて小さい変化も、推定される方向を著しく、例えば１８０度反転するほどに変えさせる可能性もある。これは、代わりに、フラックス角度のよりロバストな推定を提供する何かに依存する必要性を示し、ここでは、そのためにＲＭＡが使用されている。モータコントローラは、図３００Ｄおよび図３００Ｅに示されている何れの状態においても、インバータを止める。二者間の唯一の相違は、ＦＶの方が小さくなっていることにある。実施形態によっては、インバータの停止は、ＡＣ誘導モータがハイバネーションモード２０４Ｂ（図２）へ入ることに対応する。記述しているように、インバータをオフにすることにより、全ての電圧は排除されず、むしろ逆起電力が残存するが、これは、時間と共に消えることが予期される。
【００４６】
次に、図３００Ｆを参照すると、トルクが再び要求され、よってＡＣ誘導モータがハイバネーションから抜け出るべきであることを想定されたい。再び上昇する途中で、モータコントローラは、ｑ電流をゼロに保つが、フラックス調整器１１０（図１）がｄ電流を増加することを許容する。言い替えれば、適用（付加）される唯一の電流は、ｄ軸に沿っていて、記述しているように、これは、定義によりＲＭＡに整合されている。
【００４７】
モータ内のランプアップ電流（ｒａｍｐｉｎｇ  ｕｐ  ｃｕｒｒｅｎｔ）は、結果的にフラックスを増加し、かつこの時点の全電流は、ｄ軸に沿って発生することから、フラックスベクトルは、この軸とも整合（ラインアップ）する。図３００Ｇは、ｄ軸およびＲＭＡと整合されたＦＶを示す。即ち、ｄ軸は、その時点でフラックスが存在する場所であり、かつ選択される参照フレーム（即ち、ロータへ固定されるもの）に起因して、モータコントローラは、プロセスを通じるフラックス方向を認識している。
【００４８】
フラックス推定器は、さらに、ベクトルが十分に大きくなれば、最終的に、推定されるフラックスベクトルの存在場所に同意するに至る。実施形態によっては、最終的に正しい予測に到達するフラックス推定器のこの能力は、十分にロバストであって、モータコントローラは、ｄ軸と推定されるフラックスベクトルとの間に何らかの角度差が存在するかどうかをチェックする必要がない。よって、この瞬間は、再びもう一方の参照フレームへと変わることが適切な時点である。
【００４９】
図３００Ｈは、システムが既に、トルクが生成されつつあり、よってＦＶがＲＭＡに対して何れの方向にも回る状況に戻っていることを示す。即ち、フラックス推定器から到来するＦＶは、この時点で、その大きさおよび角度の双方について再び確実なものとなり、よって参照フレームとして使用されていく。さらに、領域３０４および領域３０６に対応する各参照フレームは、まさしくこの移行の瞬間に互いに同意しあっている。即ち、ＦＶがＲＭＡに対して空転し始めるのは、トルクが印加されつつあるときのみである。
【００５０】
図３を参照して説明した上述の例は、ＡＣ誘導モータに関するものである。しかしながら、他の実施形態は、異なるタイプのモータに関連するものであってもよい。例えば、同期電動機では、ロータ上に、フラックスベクトルと整合されるとゼロトルクが生じる特定の角度が存在するが、本例示では、この角度がＲＭＡで表される。同期モータの場合、トルクは、空転ではなく、ＦＶとＲＭＡとの間の角度オフセットによって生成されない。図３００Ｂにおいて、ゼロトルクを生成するために、ＦＶは、その時点でＲＭＡと整合していなければならず、よって、必ずしも、誘導モータの事例において行われるようなＲＭＡの再画定を行なう必要がない。
【００５１】
実施形態は、異なるコンテキストで使用されることが可能である。その１つは、１つまたは複数の電動機により給電される電気車両に存在する。二重電動機を有する電気車両は、略同一設計の２つのモータを有する場合もあれば、異なるタイプである２つの電動機を有する場合もある。
【００５２】
車両は、これらの駆動装置のうちの一方のみ、または双方がフラックスを推定するために参照フレーム間で変わる能力を有するように構成されることが可能である。例えば、複数タイプの駆動装置の何れによっても作動するように、汎用のモータ制御コードが開発されてもよく、よって、これらのモータタイプの何れもが必要に応じて参照フレームを変更することができる。二重モータ車両の１つの優位点は、個々のモータ出力間の正確な混合率を、１ミリ秒当たり１回、またはこれを上回る速度で極めて精確に調整する能力にある。実施形態によっては、これらの割り付けは、駆動装置間に異なるトルクスプリットを複数の特性を基礎として割り付けるマップを参照することによって決定される。
【００５３】
車両において２つの異なるモータタイプが使用されていれば、これらは、特に車両の速度範囲およびトルクレベル範囲の観点から、異なる効率および性能特性を有し得る。例えば、一方の駆動装置は、もう一方の駆動装置より強力であるが、その代わりに、幾分か低い効率を有する場合がある。トルクを生成していない場合にこのようなモータにより消費されるエネルギーは、もう一方の駆動装置がゼロトルク時に消費するものより大きい。したがって、エネルギー損失は、少なくともより強力な駆動装置をハイバネーションモードで提供することによって低減されることが可能である。これは、２つの駆動装置間での合計要求トルクの割り付けにより画定される、より強力なモータのトルク要求がゼロであれば、このモータは、一時的にハイバネーションモードに置かれることが可能であり、よって、そうでなければゼロトルクの生成時であっても発生するはずのエネルギー損失がなくなることを意味する。車両が、例えば高速道路上で定速走行している間、より強力なモータは、トルク要求がない限りオフにされることが可能であり、かつ必要とされれば即座に動作状態に復活されることが可能である。
【００５４】
しかしながら、他のシナリオでは、エネルギーの観点から、もう一方の、小さい方の駆動装置をハイバネーションすることがより効果的であり得る。例えば、車両が低速運転中であって合計要求トルクが適度に高い状況においては、全てのトルクが２つの駆動装置のうちのより強力である方から到来することが最良のソリューションであることを、トルク割付けマップが示してもよい。したがって、この時点で、小さい方のモータは、より短時間またはより長時間に渡ってハイバネーションされることが可能である。ルックアップマップが一方の駆動装置へゼロトルクを割り付ける状況は、何れも、そのモータをハイバネーションモードに入らせる一候補となる。
【００５５】
参照フレーム間の変更を使用できるさらに別の例は、モータが、駐車後に動作モードに置かれる場合のように、まず起動される場合である。既存の電気車両によっては、駆動モードへのシフトは、モータコントローラをトリガして駆動装置のフラックスアップを開始させる。この設計の１つの理由は、フラックスアッププロセスにある程度の時間がかかることであったと思われる。即ち、このプロセスが、運転者の足がアクセル上にかかった時点で初めて開始されれば、明らかな遅延が発生する可能性もある。一方で、フラックスをランプアップする本件技術は、ロータ上の１点を選択し、トルク要求を待機し、かつこの要求が到着すれば、前記点にラインアップされるｄ電流をフラックスが所定のしきい値を上回るまでランプアップすることを含むことから、著しく高速であることが可能であって、駆動装置は、この後、正規モードに移行してトルクを印加できるようになる。したがって、一部の実装は、駆動モードへシフトする場合にもこれらの技術を適用することができる。
【００５６】
以上、幾つかの実施形態を実施例として説明した。しかしながら、他の実施形態も、以下のクレームの範囲に含まれる。
【図１】
2016129476.tif 000003
【図２】
2016129476.tif 000004
【図３】
2016129476.tif 000005
【外国語明細書】
2016129476000001.pdf