专利名称：混合动力车辆的电机控制装置以及驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及混合动力车辆的电机控制装置，特别是涉及通过无传感器矢量控制来 驱动控制用发动机驱动以进行发电的电动机和对驱动轮进行驱动的电动机中的一方的电 机控制装置。本发明的电机控制装置能够用于混合动力车辆的驱动装置。
背景技术：
专利文献1记载了如下的无传感器的位置角检测对同步电动机的矢量控制的两 轴(d轴、q轴)的电流、电压周期性地进行采样，以计算感应电压，并基于该感应电压以及 d、q轴电流、电压来计算转子的位置角Θ。该无传感器的位置角检测是同步电动机以能够 正确地计算感应电压的速度进行旋转时所采用的高速用位置角运算。在感应电压较低的电 动机停止中或者低速时，则不能进行位置角运算或者运算误差变大而无法应用。在专利文 献1中进一步记载了混合动力车辆的驱动装置，即由发动机、驱动轮、第1电动机、第2电动 机以及将第1电动机与发动机联结的传动机构、第2电动机和发动机联结于驱动轮的传动 机构组合而成。在专利文献2以及3中也记载了混合动力车辆驱动装置，但在它们中为了位置角 计算而采用发生表示转子的位置角的位置角信号的旋转变压器(Resolver)，并不进行无传 感器的位置角检测。专利文献4记载了如下位置运算基于电动机矢量控制的d轴电压指令、电动机的 d、q轴电流计算电动机的感应电压，并基于该感应电压和d轴电压指令以及d、q轴电流计 算位置角θ。这也是高速用位置角运算。专利文献1 日本特开平11-275884号公报专利文献2 日本特开2002-39008号公报专利文献3 日本特开2005-105957号公报专利文献4 日本特开2007-236015号公报在利用了矢量控制的电动机的无传感器驱动控制中，对于位置角计算来说还有利 用高频来进行位置角的计算，即将高频电流通入(注入)电动机，或者着眼于电动机电流的 高次谐波分量，基于高频电流或者高次谐波电流与电压来推定正交两轴的电感Ld、Lq，并以 Ld、Lq为参数来计算位置角。据此，即便在感应电压较低的电动机停止中或者低速时，也会 有源于注入的高频电流或者基于PWM控制的驱动电压的施加而发生的高次谐波电流，所以 可以进行位置角运算而且运算精度较高。但是，在高转矩(高电流)通电时，电感LcULq的 推定误差因磁饱和而变大。亦即位置角运算误差变大。因此，着眼于两轴电感的位置角计 算就是在电动机停止或者正在低速旋转时所采用的低速用位置角运算。因而，以往在开始电动机驱动时考虑如下初始状态判断使三相短路，等待经过规 定时间并检测三相电流，若三相电流大于阈值就认为电动机明确正在旋转而采用高速用位 置角运算，若小于等于阈值就认为停止或者作为旋转不明确而采用低速用位置角运算。但是，在该初始状态判断中，由于使三相短路并等待经过规定时间，所以在初始状态判断上将花费时间而在电动机的驱动调节上产生延迟。另外，若电动机正在旋转则三相 短路就会对传动机构施加制动转矩，对传动机构产生冲击。
发明内容
本发明的第1目的是通过无传感器矢量控制来驱动具备发动机、驱动轮、第1电动 机、第2电动机以及将它们之间联结起来的传动机构的混合动力驱动装置的一方电动机， 并提高该无传感器矢量控制的可靠性。第2目的是缩短该一方电动机的初始状态判断所需 要的时间，第3目的是防止初始状态判断所导致的该一方电动机的转矩变动。(1) 一种混合动力驱动装置，具备第1电动机(IOG)；使第1电动机与车辆的发动 机驱动联结的动作机构；以及与驱动轮驱动联结的第2电动机(IOM)，其特征在于，包括发动机旋转速度传感器，其检测上述发动机的旋转速度；磁极位置传感器(IOR)，其检测上述第2电动机的磁极位置；电流传感器(14、15)，其检测在上述第1电动机中流过的电流；无传感器电机控制装置(30G)，其基于由该电流传感器检测出的电流来推定第1 电动机的磁极位置，驱动控制第1电动机；及第2电机控制装置(30M)，其基于由上述磁极位置传感器检测出的磁极位置来驱 动控制第2电动机。此外，为了易于理解在括弧内附记附图
所示的后述实施例的对应或者相当要素或 者事项的标记作为例示以供参考。以下亦同样如此。发明效果因不需要检测第1电动机的磁极位置的磁极位置传感器(旋转变压器等)故能够 低成本化。因直接驱动联结在驱动轮上的第2电动机使用磁极位置传感器，故能够高精度 地控制输出到驱动轮的转矩，所以不会给驾驶者带来不谐调。(2)在上述(1)所记载的混合动力驱动装置中，上述无传感器电机控制装置(30G) 包括高速用推定单元(45)，其基于由上述电流传感器(14、巧)检测出的电流来推定上 述第1电动机(IOG)的磁极位置；低速用推定单元(44)，其在上述第1电动机中重叠高频电流来推定磁极位置；第1电动机旋转速度计算单元(51)，其基于由上述磁极位置传感器(IOR)检测出 的上述第2电动机的磁极位置来计算上述第2电动机(IOM)的旋转速度，并基于该第2电 动机的旋转速度和上述发动机旋转速度传感器来计算上述第1电动机(IOG)的旋转速度； 及选择单元06、53)，其基于由该第1电动机旋转速度计算单元所计算出的上述第1 电动机的旋转速度来选择上述高速用推定单元和上述低速用推定单元，基于由该选择单元所选择的上述高速用推定单元或者上述低速用推定单元经过 推定出的磁极位置驱动控制上述第1电动机。据此，因基于发动机的旋转速度和第2电动机的旋转速度来计算第1电动机的旋 转速度，选择高速用推定单元和低速用推定单元以推定第1电动机的磁极位置，故能够缩 短第1电动机的初始状态判断所需要的时间。
在上述(1)以及O)的一实施方式下，在通过无传感器矢量控制来驱动第1电动 机(IOG)的电机控制装置(30G)中，具备计算第1电动机(IOG)转子的位置角(θ )的低速 用位置运算功能G4)以及高速用位置运算功能G5)和位置角运算选择功能06、53)，并 通过该位置角运算选择功能(46、5；3)基于发动机以及第2电动机(IOM)的旋转速度(coe、 ωπι)、和上述传动机构的发动机、第1电动机以及第2电动机的联结所涉及的齿轮数(Na Nf)来计算第1电动机的旋转速度(《g)，若该旋转速度小于等于设定值(ωΤ)则将低速用 位置运算功能G4)计算出的位置角(θ )设为上述电机控制装置(30G)的用于矢量控制的 三相/两轴变换以及两轴/三相变换中所参照的位置角(θ )，若超过设定值则将高速用位 置运算功能0 计算出的位置角(θ )设为上述电机控制装置(30G)的用于矢量控制的三 相/两轴变换以及两轴/三相变换中所参照的位置角(θ )。这一实施方式就是如下(3)这 一项。(3)在上述(2)所记载的混合动力驱动装置中，上述无传感器电机控制装置进一 步包括将第1电动机的三相电流变换成正交两轴电流，计算出用于使该正交两轴电流与 正交两轴目标电流相吻合的两轴电压指令值(VcT，Vq*)，并将该两轴电压指令值变换成三相 电压指令值以控制上述第1电动机的矢量控制部；和从上述两轴电压指令值抽取出高频电 压的电压滤波器，上述低速用推定单元04)基于上述电压滤波器抽取出的高频电压来计算磁极位 置即位置角。在后述的实施例中，通过下面的(1)式来计算第1电动机IOG的旋转速度《g。[数1]
权利要求
1.一种混合动力驱动装置，具备第1电动机；使第1电动机与车辆的发动机驱动联结 的动作机构；以及与驱动轮驱动联结的第2电动机，其特征在于，包括发动机旋转速度传感器，其检测上述发动机的旋转速度； 磁极位置传感器，其检测上述第2电动机的磁极位置； 电流传感器，其检测在上述第1电动机中流过的电流；无传感器电机控制装置，其基于由该电流传感器检测出的电流来推定第1电动机的磁 极位置，驱动控制第1电动机；及第2电机控制装置，其基于由上述磁极位置传感器检测出的磁极位置来驱动控制第2 电动机。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动装置，其特征在于， 上述无传感器电机控制装置包括高速用推定单元，其基于由上述电流传感器检测出的电流来推定上述第1电动机的磁 极位置；低速用推定单元，其在上述第1电动机中重叠高频电流来推定磁极位置； 第1电动机旋转速度计算单元，其基于由上述磁极位置传感器检测出的上述第2电动 机的磁极位置来计算上述第2电动机的旋转速度，并基于该第2电动机的旋转速度和上述 发动机旋转速度传感器来计算上述第1电动机的旋转速度；及选择单元，其基于由该第1电动机旋转速度计算单元所计算出的上述第1电动机的旋 转速度来选择上述高速用推定单元和上述低速用推定单元，基于由该选择单元所选择的上述高速用推定单元或者上述低速用推定单元所推定出 的磁极位置驱动控制上述第1电动机。
3.根据权利要求2所述的无传感器电机控制装置，其特征在于， 上述无传感器电机控制装置还包括矢量控制部，其将第1电动机的三相电流变换成正交两轴电流，计算出用于使该正交 两轴电流与正交两轴目标电流相吻合的两轴电压指令值，并将该两轴电压指令值变换成三 相电压指令值来控制上述第1电动机；及电压滤波器，其从上述两轴电压指令值中抽取出 高频电压，上述低速用推定单元基于上述电压滤波器所抽取出的高频电压来计算作为磁极位置 的位置角。
4.根据权利要求3所述的无传感器电机控制装置，其特征在于，上述高速用推定单元，基于将上述三相电流变换成正交两轴电流后的电流以及上述电 压滤波器之前的上述两轴电压指令值来计算作为上述磁极位置的位置角。
5.根据权利要求3或4所述的无传感器电机控制装置，其特征在于，上述无传感器电机控制装置还包括速度运算单元，该速度运算单元基于在上述三相/ 两轴变换以及两轴/三相变换中所参照的磁极位置来计算第1电动机的旋转速度，上述选择单元，在上述无传感器电机控制装置被施加动作电压之后，且由上述低速用 推定单元或者上述高速用推定单元计算出磁极位置以后，如果上述速度运算单元计算出的 旋转速度小于等于设定值，则将由上述低速用推定单元计算出的磁极位置设为在上述三相 /两轴变换以及两轴/三相变换中所参照的磁极位置；如果上述速度运算单元计算出的旋转速度超过设定值，则将上述高速用运算单元计算出的磁极位置设为在上述三相/两轴变 换以及两轴/三相变换中所参照的磁极位置。
全文摘要
在对第1电动机(10G)进行无传感器矢量控制的电机控制装置(30G)中具备计算位置角的低速用运算(44)以及高速用运算(45)和位置角运算选择(46)，通过该位置角运算选择，基于发动机以及第2电动机(10M)的旋转速度(ωe，ωm)和传动机构的齿轮数(Na～Nf)计算出第1电动机的旋转速度(ωg)，若其小于等于设定值(ωT)则将低速用运算(44)所计算出的位置角设为在用于无传感器矢量控制的三相/两轴变换以及两轴/三相变换中所参照的位置角(θ)；若超过设定值则将高速用运算(45)所计算出的位置角设为在用于无传感器矢量控制的三相/两轴变换以及两轴/三相变换中所参照的位置角(θ)。从而，提高具备发动机、驱动轮和第1、第2电动机以及传动机构的混合动力驱动装置的一方电动机的无传感器矢量控制的可靠性。缩短初始状态的判断时间，防止转矩变动。
文档编号B60W10/08GK102119096SQ20098013140
公开日2011年7月6日 申请日期2009年11月25日 优先权日2008年12月24日
发明者西村圭亮, 陈志谦 申请人:爱信艾达株式会社