电动机控制设备的制作方法

专利名称：电动机控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动机控制设备，具体涉及使用电气角的电动机控制设备，其中，将 360度的电气角设定为小于360度的机械角。
背景技术：
电动机控制设备被设置在诸如具有电动机的机动车或混合动力车辆之类的车辆 中，或被设置在具有电动机的其他电气设备中。在这种电动机控制设备中使用了检测电动 机的转角的转角检测设备。例如，日本专利申请公开号2009-77481 (JP-A-2009-77481)揭示了 一种技术，其使用解算器(resolver)作为旋转检测传感器，并指示将解算器 的输出转换为数字值的R/D(解算器/数字)转换器增大或减小计数值。在 日本专利申请公开号2004-M2370 (JP-A-2004-242370)、日本专利申请公开号 2008-259347 (JP-A-2008-259347)、日本专利申请公开号 11-337371 (JP-A-11-337371)、 日本专利申请公开号2004-61157 (JP-A-2004-61157)以及日本专利申请公开号 2000-314639 (JP-A-2000-314639)中也描述了相关技术。利用根据磁极对的数量而变化的电气角来对电动机进行基本的控制。例如，在具 有一个磁极对的电动机中，电气角与机械角一致。但是，在具有两个磁极对的电动机中，电 气角在每一次机械角从0度到360度变化时均从0度到360变化两次。换言之，在具有两 个磁极对的电动机中，不能确定从0度至360度的电气角是对应于0度至180度的机械角 还是180度至360度的机械角。近年来，对于设置在车辆中的电动机日益增长的需求是具有较大转矩、紧凑尺寸 和更顺畅的控制，因此电动机中的磁极对的数量有可能例如从两个增加至四个或五个。在 此情况下，通常使用具有2、4或5的角倍增系数(也表示为2X、4X或5X)的解算器。角倍 增系数是解算器输出的一个周期的角度(通常为电气角9e)与解算器的实际机械角em 的比率。换言之，机械角em =电气角0e/角倍增系数N。此外，角倍增系数是系数而非角 度，因此，在本说明书中，角倍增系数也可被简单地称为倍增系数。但是，当诸如解算器之类的转角传感器被制造的较小或角倍增系数增大时，即使 在电气角相同的情况下，加工精度的问题也会导致与倍增系数对应的特性变化。当传感器 的特性存在上述波动时，优选地在首先校正输出以获得理想的特性之后再使用传感器。图20是示出具有角倍增系数Nx的解算器的特性的校正的曲线图。参考图20，横 轴表示解算器的转角，纵轴表示对应于转角的计数值。当解算器的特性被转换为数字值时， 输出值与理想值存在偏差。通过校正该输出值以使其与理想值一致，可以正确地计算出转 速等。输出值的上述偏差是因传感器的加工精度等与0度及360度的机械角之间的位置 对应的偏差。换言之，即使电气角是相同值，偏差量也将取决于电气角所对应的机械角的位 置而不同，由此也必需改变校正值。具体而言，当0度至360度的电气角是2X的角倍增系数时，必需在首先确认输出值(即，电气角)是对应于0度与180度之间的机械角还是对应 于180度与360度之间的机械角之后再进行校正。对于5X的角倍增系数，由当前输出值表 示的电气角可能对应于五个机械角中的任何一个。此外，两相编码器输出被用作将解算器的输出转换为数字值的R/D转换器的输 出。该两相编码器输出包括A相信号、B相信号及Z相信号。A相信号及B相信号是具有与 转角相对应的脉冲数的信号。在A相信号与B相信号之间在脉冲的上升缘及下降缘设置相 位差，由此能够通过A相信号与B相信号之间的相位关系来确认旋转是正向还是逆向。此 外，Z相信号是每一次电气角旋转一周就输出一次的信号。这种接口(interface)被广泛地 应用于电动机控制领域。利用通过接收两相编码器输出来计数的常规两相编码器计数器， 可以识别电气角，但不能识别机械角。此外，还需要使电动机自身被制造的较小，由此绕组(S卩，线圈)的不平衡卷绕等 造成的影响会增大，这会导致不平稳转动。具体而言，在低转速的情况下，乘员易于感到转 矩的起伏变化，因此优选地利用电动机控制来执行控制以消除该转矩起伏变化。但是，在此 情况下，也需要在校正电动机控制之前识别旋转检测传感器的输出值(即，电气角)是对应 于0度至180度的机械角还是对应于180度至360度的机械角。

发明内容
着眼于上述问题，本发明提供了一种电动机控制设备，其能够在使用两相编码器 输出的情况下识别机械角的位置，并基于机械角来校正命令值。因此，本发明的第一方面涉及一种电动机控制设备，其包括角度检测部，其中与 输出信号的一个周期相对应的角度被设定为比360度的机械角小；计数器，其被配置为输 出与来自所述角度检测部的所述输出信号相对应的数字值；位置检测部，其被配置为基于 所述计数器的计数值的变化，对由从所述角度检测部输出的所述信号表示的角度所对应的 所述机械角的位置进行检测；以及电动机控制部，其被配置为基于自所述电动机控制设备 的外部发送的转矩指令值来确定电流指令值，并根据所述位置检测部的输出来校正所述电 流指令值。所述角度检测部可以是电气角检测部，其中360度的电气角被设定为比360度的 机械角小，并且所述电气角检测部输出与电动机的转子的电气角相对应的两相编码器信 号。所述计数器可以是对所述两相编码器信号进行计数并且输出与所述电气角相对应的数 字值的两相编码器计数器。所述位置检测部可以是基于所述两相编码器计数器的计数值的 变化，来对由从所述电气角检测部输出的信号表示的电气角所对应的所述机械角的位置进 行检测的电气角数检测部。此外，所述电动机控制部可以基于所述电气角数检测部的输出来判定所述电动机 的所述转子的转角所对应的所述机械角的位置，并对所述电流指令值执行与所述转子的转 角相对应的校正。此外，所述电动机控制部可以具有保存有所述转矩指令值以及与所述转子的转角 相对应的校正系数的对应关系，并通过使所述电流指令值乘以所述校正系数来执行所述校正。此外，所述电气角数检测部可以生成其中所述两相编码器计数器的高位(bit)被进一步扩展至与360度的机械角相对应的值的计数值，并输出所述扩展得到的计数值。此外，所述电气角检测部包括其中360度的电气角被设定为比360度的机械角小 的解算器，以及将来自所述解算器的信号转换为数字值的解算器/数字转换器。所述解算 器/数字转换器可以输出包括A相信号、B相信号以及Z相信号的所述两相编码器信号。此外，所述两相编码器计数器可以根据所述A相信号及所述B相信号增大或减小 计数，并在所述Z相信号被输入时将所述计数值清零。可以在所述两相编码器计数器的所 述计数值正在增大的情况下，当所述两相编码器计数器的所述计数值被清零时，所述电气 角数检测部在所述两相编码器计数器在即将被清零之前的所述计数值超过阈值时将所述 扩展得到的计数值清零。此外，所述电气角检测部还可以包括检测机械角基准位置的传感器。所述两相编 码器计数器根据所述A相信号及所述B相信号增大或减小计数，并根据所述传感器的输出 将所述计数值清零。所述电气角数检测部可以根据所述传感器的输出将所述扩展得到的计数值清零。此外，所述两相编码器计数器根据所述A相信号及所述B相信号增大或减小计数， 并在所述Z相信号被输入时将所述计数值清零。所述电动机控制设备还可以包括Z相异常 检测部以及Z相异常判定部，所述Z相异常检测部被配置为判定在所述Z相信号已经被输 入时所述两相编码器计数器的所述计数值是否处于与异常时机对应的预定范围内，并且所 述Z相异常判定部被配置为在由所述Z相异常检测部已经判定得到所述计数值处于所述预 定范围内时对所述Z相信号已经被输入的次数进行计数，并在所述Z相信号已经被输入的 次数超过错误计数阈值时将由所述电气角数检测部保存的所述扩展得到的计数值清零。此外，所述角度检测部可以在每一次达到预定角度时输出表示所述一个周期已经 结束的信号作为所述输出信号。所述计数器可以包括转子位置检测部，所述转子位置检测 部从所述输出信号已经被输入之后直至下一个所述输出信号被输入时基于时钟信号对中 间计数值增大计数。所述位置检测部可以生成其中所述计数器的高位被进一步扩展至与 360度的机械角相对应的值的计数值，并输出所述扩展得到的计数值。所述电动机控制设备 还可以包括Z相异常检测部以及Z相异常判定部，所述Z相异常检测部被配置为判定在所 述输出信号已经被输入时所述计数器的所述计数值是否处于与异常时机相对应的预定范 围内，所述Z相异常判定部被配置为在由所述Z相异常检测部已经判定得到所述计数值处 于所述预定范围内时对所述输出信号已经被输入的次数进行计数，并在所述输出信号已经 被输入的次数超过错误计数阈值时将由所述位置检测部保存的所述扩展得到的计数值清 零。此外，所述电动机控制设备还可以包括角度校正部，角度校正部被配置为基于所 述位置检测部的输出来对从所述计数器输出的所述数字值执行与机械角的正确位置相对 应的校正。因此，利用本发明，无需大幅改变常规控制方法就能够在使用两相编码器输出的 情况下识别出机械角的位置，由此可以根据电动机的特性来校正电动机控制命令值，。


参考附图，通过以下对本发明的示例性实施例的详细描述，来说明本发明的特征、6优点及技术产业意义，类似的标号表示类似的元件，其中图1是车辆结构的框图，可将根据本发明的第一示例性实施例的电动机控制设备 应用至该车辆；图2是示出解算器的角倍增系数的视图；图3是根据第一示例性实施例的两相编码器计数器的位扩展(bit extension)的 视图；图4是示出通过图1中的逆变器设备执行的电动机控制的流程图；图5是示出图4中的步骤S3的电气角判定处理的细节的流程图；图6是示出在图5的步骤S12中用于判定North Marker是否正常的处理的第一 图；图7是示出在图5的步骤S12中用于判定North Marker是否正常的处理的第二 图；图8是示出在图5的步骤S14中执行的用于增大和减小两相编码器计数器的扩展 位的处理的流程图；图9是在使用具有五个磁极对的电动机时，相对于电气角及机械角的变化、计数 器的计数值所发生的变化的一个示例的波形图；图10是在North Marker前后、计数器增大期间计数值的变化的放大波形图；图11是示出图4的步骤S6中转矩起伏变化校正的细节的第一流程图；图12是示出图4的步骤S6中转矩起伏变化校正的细节的第二流程图；图13是在转矩起伏变化校正中使用的校正系数图的一个示例的视图；图14是使用了根据第二示例性实施例的电动机控制设备的车辆的框图；图15是示出第二示例性实施例中由CPU执行的两相编码器计数器的扩展位的计 数控制的流程图；图16是使用了根据本发明的第三示例性实施例的电动机控制设备的车辆的框 图；图17是示出第三示例性实施例中执行的例程的流程图；图18是示出图10中的Xmax及Xmin的视图；图19是使用了根据本发明的第四示例性实施例的电动机控制设备的车辆的框 图；并且图20是根据现有技术的具有角倍增系数Nx的解算器的特性的校正视图。
具体实施例方式以下将参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例。此外，将以类似的附图标 记来表示图中类似或对应的部分，并将省略对这些部分的描述。图1是可应用根据本发明的第一示例性实施例的电动机控制设备的车辆1的结构 的框图。参考图1，车辆1包括逆变器设备2、电动发电机4以及与电动发电机4的转子轴 连接的解算器12。如果车辆1是电动车辆、混合动力车辆或燃料电池车辆，则可以使用电动 发电机4来驱动车轮。此外，也可为其他目的来使用电动发电机4。
此外，图1示出了解算器12及R/D转换器14被用作检测电气角的电气角检测部 (即，转角传感器)的示例。但是，电气角检测部并不限于此。换言之，只要电气角检测部是 输出两相编码器输出的装置(例如，旋转编码器、或诸如电磁转角传感器或光学转角传感 器之类的各种转角传感器)，就可应用本专利申请中的本发明。在下述示例中，电气角检测 部是解算器及R/D转换器。解算器12包括转子轴、主绕组15和两个副绕组16及17，转子轴的外周部被成形 为使得距中心的间距周期性地变化，主绕组15设置在定子，两个副绕组16及17以90度的 相位差布置在定子上。转子轴的外形是其中定子之间的间隙根据角度以正弦波形变化的形 状，并且正弦波的数量根据角倍增系数来确定。如果正弦波sin on的信号被输入至解算器 12的主绕组15，则通过以90度相位差布置的两个副绕组16及17分别获得已经根据电动 机转角θ被调制的信号sincotsin θ以及sincotcos0。逆变器设备2包括CPU(中央处理单元)40、IPM(智能功率模块)7、电流传感器8 及9、以及R/D(解算器/数字)转换器14。IPM 7包括用于控制流向电动发电机4的定子 线圈的电流的诸如IGBT之类的功率开关器件。电动发电机4的定子线圈包括U相线圈、V 相线圈以及W相线圈。这些U、V及W相线圈以Y形连接，由此可以通过分别利用电流传感 器8及9来测量V及W相电流，通过计算可获得U相电流。逆变器设备2还包括分别对电流传感器8及9的输出进行放大的放大器(amp)Al 及A2，以及基于来自CPU 40的激励基准信号Ref来对解算器12的主绕组15进行激励的放 大器A3。CPU 40通过对从R/D转换器14输出的两相编码器信号进行计数来获得与电气角 θ e相对应的计数值θ 1。每一个两相编码器信号均包括A相信号PA、B相信号PB以及Z 相信号ΡΖ。此外，CPU 40还执行与角倍增系数相对应的计数，并获得与机械角em相对应 的计数值θ 2。CPU 40计算其中已经基于计数值θ 2对因解算器的加工精度等原因造成的 特性变化进行校正了的值θ 3，并将该值用于电动机控制。也可通过软件或硬件来实现CPU 40的这类工作。CPU 40包括两相编码器计数器 41、电气角数检测部42、角度校正部43以及电动机控制部44。两相编码器计数器41根据A 相信号PA以及B相信号PB来增大和减小计数，并根据Z相信号PZ来清零。电气角数检测 部42根据与由两相编码器计数器41输出的电气角相对应的计数值θ 1的变化，输出与机 械角相对应的计数值θ 2，并输出电气角的扩展计数值COUNT。角度校正部43输出与已经基 于计数值θ 2进行校正的电气角相对应的计数值θ 3。电动机控制部44基于计数值θ 3、 电气角的扩展计数值COUNT、转矩命令值TR以及电动机电流值IV及IW，来输出三相PWM信 号，S卩，U相PWM信号，V相PWM信号以及W相信号。IPM 7中的IGBT受控以接通和关断，使 得电动发电机4基于三相PWM信号(S卩，U相PWM信号、V相PWM信号以及W相PWM信号) 而运转。此外，由电气角数检测部42检测到的电气角数是表示电气角所对应的机械角的 位置的数值。例如，计数值θ 2或计数值COUNT对应于电气角数。解算器12的转子轴机械耦合至电动发电机4。由CPU 40内的D/A转换器等所实 现的激励信号产生部45所产生的诸如IOkHz的激励正弦波信号被电流放大器A3放大，并 被供应至解算器12的主绕组15。8
解算器12是在电动发电机4旋转时在次级侧(secondary side)的SIN绕组16 及COS绕组17中感生诸如IOkHz的调制后正弦波的旋转变压器。从SIN绕组16及COS绕 组17发送至R/D转换器14的信号被R/D转换器14转换为数字值，并且两相编码器输出信 号PA、PB及PZ响应于该数字值的变化而被输出。IPM 7的V及W相电流值分别由电流传感器8及9检测，并经由缓冲放大器Al及 A2被供应至CPU 40中的A/D转换输入(未示出)，然后相应的数值被输出至电动机控制部 44。电动机控制部44然后基于从主E⑶(诸如混合动力车辆中的混合动力E⑶)经由 通信发出的转矩命令值TR、校正后电气角Θ3以及电流值IV及IW来执行dq轴计算，然后 通过与PWM计时器的比较来确定通电占空比。图2是解算器的角倍增系数的图。将参考图2来描述具有2X的角倍增系数的解 算器的示例。如图2所示，具有2X的角倍增系数的解算器12被安装至具有三相及两对磁 极对的电动发电机4。电动发电机4具有设置在定子上的两个U相线圈、两个V相线圈以及 两个W相线圈，以及设置在转子上的用于两对N和S极的永磁体。选择具有2X的角倍增系 数的解算器12以与电动发电机4的两个磁极对匹配。如此进行选择意味着在电动机控制 时仅需考虑电气角θ e，由此控制能够更为简化。如果电动发电机4的转子就机械角θ m而言从0度到180度转动半圈，则解算器 12输出的电气角θ e将从0度变化至360度。如果电动发电机4的转子就机械角9m而 言从180度至360度又转动半圈，则解算器12输出的电气角θ e将再次从0度变化至360度。这里，如果解算器12的角倍增系数增大，那么除非以更高的精度加工部件，否则 将输出具有相同精度的电气角信号。因此必需将解算器12的主体制造的更大。此外，如果 解算器12制造的较小，并且以相同的精度制造部件，则电气角信号的精度将降低。因此，可 以想到对解算器12的输出进行校正、然后再使用。但是，在图2所示的示例中，因为由于解算器转子的位置偏移或转子外周加工波 动等因素而引起特性的差异，故解算器特性的差异可能会在与0度至180度的机械角相对 应的电气角情况下和在与180度至360度的机械角相对应的电气角情况下有所不同。例 如，在具有2X的角倍增系数并且转子被加工成使得转子与定子之间的间隙(即，距离)以 正弦波(即，正弦曲线)形变化的VR(可变磁阻)解算器的情况下，精度会在转子的与0度 至180度的机械角相对应的加工表面和与180度至360度的机械角相对应的加工表面之间 有所差异。因此，必需根据机械角来校正电气角。举例而言，当校正相同的10度电气角的输 出值时必须根据机械角是10度还是190度来改变校正值。因此，在第一示例性实施例中， 通过根据角倍增系数来扩展解算器的转子位置检测功能而获得机械角。图3是根据第一示例性实施例的两相编码器计数器的位扩展(bit extension)的 视图。参考图3，10位计数器被用作常规的两相编码器计数器。在此情况下，图1中的两 相编码器计数器41是10位计数器。由10位计数值来表示从0度至360度的电气角的范围。
通过使该10位计数器的高位扩展以与角倍增系数匹配，然后进行计数，可以获得 机械角。例如，2X的角倍增系数需要0和1两个状态，因此需要一个扩展位。5X的角倍增 系数例如要求0至4五个状态(000，001，010，011及100)，因此需要三个扩展位。通过图1 中的电气角数检测部42来保存与扩展位相对应的计数。因此，常规两相编码器计数器的计数值是与0度至360度的电气角θ e相对应的 计数值θ 1 (即，θ e = 0度至360度)。扩展得到的计数器的计数值是与0度至360度的 机械角θ m相对应的计数值θ 2。由此，如果可以识别与机械角相对应的计数值，则可以校正解算器12的特性的偏 差。通过图1中的角度校正部43完成上述校正。例如，通过在电动发电机4运转时进行学习来进行上述校正。例如，可通过将 JP-A-2004-242370中描述的方法应用至机械角来进行上述校正。具体而言，针对机械角的 第一圈回转(即，0度至360度)获得在规定时段中两相编码器计数器的计数值的平均增大 速率。然后，在机械角的第二圈回转(即，0度至360度)中，基于获得的平均增大速率来计 算两相编码器计数器的预测值。如果该预测值以及实际上两相编码器计数器的值(即，实 际值)落入预定范围内，则将预测值用作校正后值。如果预测值和两相编码器计数器的实 际值落在预定范围之外，则使实际值增大或减小基准值一半的值，并将结果用作校正后值。图4是示出由图1中的逆变器设备2执行的电动机控制的流程图。图4所示流程 图中的例程从预定主例程被调用，并以预定时间间隔执行或在每次满足预定条件时执行。参考图4，首先，当例程开始时，在步骤Sl中提取电流。此时，由电流传感器8及9 检测到的电流值分别经由放大器Al及Α2被输入至电动机控制部44。然后，在步骤S2中提取电气角，并且在步骤S3中进行判定该电气角对应于机械角 的哪个位置的电气角判定处理。这里，解算器12的输出通过R/D转换器14被转换为两相 编码器信号。然后，两相编码器计数器41对该两相编码器信号进行计数，以获得与电气角 θ e相对应的计数值Θ1。此外，电气角数检测部42还执行与角倍增系数相对应的计数，获 得与机械角θπι相对应的计数值θ 2，并输出计数值COUNT。角度校正部43计算已经基于 计数值θ 2校正了因解算器的加工精度等因素而导致的特性变化而得到的值θ 3，并且电 动机控制部44基于与校正后电气角相对应的值θ 3以及计数值COUNT来进行电气角判定 处理。在描述步骤S4及后续步骤之前，将详细描述电气角判定处理。随后将描述步骤S4 及后续步骤。图5是示出图4的步骤S3中的电气角判定处理的细节的流程图。参考图5，首先，在步骤Sll中，判定两相编码器计数器41的计数值是否已经增大 或减小。换言之，如果计数值已经变化，则处理从步骤Sll进行至步骤S12。如果计数值尚 未变化，则处理进行直至步骤S16，并且控制改变至图4中的流程图。在步骤S12中，判定是否满足Θ1(η-1) > XI，且θ 1 (η-1) < θ ΜΑΧ-Χ2并且 θ 1 (η) = 0的条件。这里θ 1 (η)是第η个周期的两相编码器计数器41的计数值，并且是 在执行图5中流程图中的例程时与第η个周期对应的时间时的电气角所对应的值。此外， 这里的θ 1 (η-1)是第η-1周期的两相编码器计数器41的计数值，并且是在执行图5中流 程图中的例程时与第η-1个周期对应的时间时的电气角所对应的值。Xl及Χ2表示阈值，并10且θ MAX表示两相编码器计数器41的计数值的最大值。将参考图6及图7进行描述。图6是示出在图5的步骤S12中用于判定North Marker(NM)是否正常的处理的第一图。图7是示出在图5的步骤S12中用于判定North Marker(NM)是否正常的处理的第二图。正常工作时编码器计数器的计数值类似于图6中实线的波形而变化。此外，当在 处理过程中输入两相编码器输出中的Z相信号(也被称为North Marker(NM))时，两相编码 器计数器41被重置，使得值被设定为0。一旦重置，在下一次计数值达到最大值θ MAX时， 计数就停止增大，并且计数值返回至0。正常情况下，认为该计数值返回至0的时机与下一 次Z相信号被输入时的时机一致。但是，存在因包括在两相编码器输出中的Α，B及Z相信号的延迟或两相编码器计 数器41的信号读取误差，而造成在两相编码器计数器41的计数值θ 1为0时之外的其他 时机输入Z相信号的情况。即使在此情况下，如果计数值表示正常转子位置，则即使存在时 机偏差，也可以继续电气角判定操作。但是，如果偏差超过阈值，则判定两相编码器计数器 41的计数值θ 1并未正确地表示出转子位置，由此也进行电气角判定操作的初始化。如图6所示，正常范围被设定为跨过Z相信号的正常时机，而任何其他时间均落入 异常范围内。如果Z相信号在异常范围内被输入，则计数值COUNT被清零。此外，当Z相信 号被输入时，两相编码器计数器41的计数值θ 1也被清零。因此，如图7所示，当保存固定时长内的两相编码器计数器41的计数值θ 1的 变化历史、并且计数值在时间θ (η)时变为0时，如果最近一次的计数值θ 1(即，时间 θ (η-1)时的计数值θ 1)落在Xl与θ MAX-X2之间，则判定最近的计数值θ 1异常。此外， 如果时间θ (η-1)时的计数值θ 1落在0与Xl之间或落在ΘΜΑΧ-Χ2与θ MAX之间，则判 定时间θ (η-1)时的计数值Θ1正常。此外，阈值Xl及Χ2可以是不同值或相同值。再参考图5，如果满足步骤S12的条件，则处理进行至计数值COUNT被设定为0的 步骤S13。另一方面，如果不满足步骤S12的条件，则处理进行至计数值COUNT增大或减小 的步骤S14。后续将参考图8来描述上述增大或减小的细节。一旦计数值COUNT在步骤S13或S14完成更新，则在步骤S15由两相编码器计数 器41的计数值θ 1以及与扩展位相对应的计数值COUNT合成得到与机械角对应的 计数值θ 2。然后在步骤S16，控制返回至图4所示的流程图中的例程。图8是示出在图5的步骤S14中执行的增大或减少两相编码器计数器的扩展位的 处理的流程图。该处理对应于在图1中的电气角数检测部42中执行的处理。首先，在步骤S21中判定是否满足θ 1(η-1) > χ且θ 1 (n) = 0的条件。这里， θ l(n)是第η周期的两相编码器计数器41的计数值，并且是与在执行图8的流程图中的例 程时在与第η个周期对应的时间时的电气角所对应的值。此外，这里的Θ1(η-1)是第η-1 周期的两相编码器计数器41的计数值，并且是与在执行图8的流程图中的例程时在与第 η-1个周期对应的时间时的电气角所对应的值。X表示阈值。下文将参考图10来描述该阈 值X。步骤S21中的条件被用于判定在Z相信号被输入至两相编码器计数器41并且计 数值θ 1(η)已经被清零时，一个周期之前的计数值θ 1(η-1)是否大于阈值X。如果该条件满足，则处理从步骤S21进行至步骤S22。在此情况下，在两相编码器计数器41增大计数 时，两相编码器计数器41被清零，因此，在此情况下，必需对扩展位增大计数。在步骤S22中，判定扩展位的计数值COUNT是否等于或大于与角倍增系数(或电 气角数)相对应的最大值MAX。该最大值MAX例如在解算器具有2X的角倍增系数时(即在 电动机具有两个磁极对时)是具有1位的二进制数1，并在解算器具有5X的角倍增系数时 (即在电动机具有五个磁极对时)是具有3位的二进制数100。如果在步骤S22中，计数值COUNT等于或大于最大值MAX，则处理进行至步骤S23， 在步骤S23，计数值COUNT被设定为0。另一方面，如果计数值COUNT尚未达到最大值MAX， 则处理进行至步骤S24，在步骤S24，将计数值COUNT加1，并且图3中的位扩展部分被增大 计数。如果不满足步骤S21中的条件，则处理进行至步骤S25。在步骤S25中，判定是 否满足条件θ l(n-l) = 0且θ l(n)彡ΘΜΑΧ。这里，θ 1 (η)是第η周期的两相编码器计 数器41的计数值，并且是在与第η周期对应的时间时的电气角所对应的值。此外，这里的 θ 1 (η-1)是第η-l周期的两相编码器计数器41的计数值，并且是与第η_1周期相对应的时 间时的电气角所对应的值。θ MAX是与电气角的最大值相对应的两相编码器计数器41的计 数值。步骤S25的条件被用于判定当X相信号被输入至两相编码器计数器41并且计数 值θ l(n-l)已经被清零时，一个周期之后的计数值θ l(n)是否大于θ MAX。如果满足该条 件，则处理从步骤S25进行至步骤S26。在此情况下，两相编码器计数器41在被清零之后减 小计数，因此在此情况下，必需对扩展位的计数值COUNT进行减小计数。在步骤S^判定扩展位的计数值COUNT是否等于或小于零。如果在步骤S26中判 定计数值COUNT等于或小于零，则处理进行至将计数值COUNT设定为等于MAX的步骤S27。 另一方面，如果计数值COUNT大于零，则处于进行至步骤S28，在此步骤S28，从计数值COUNT 减1，并对图3中的扩展位部分进行减小计数。在已经执行了步骤S23，S24，S27或S^之后，处理进行至步骤S29。在步骤S29， 处理改变至图5中流程图中的例程。然后，在图5的步骤S15中，由作为两相编码器计数器41的输出值的θ 1以及与 扩展位相对应的计数值COUNT合成得到与参考图3描述的机械角θ m相对应的扩展计数值 θ 2。图9是在使用具有五个磁极对的电动机时，相对于电气角及机械角的变化，计数 器的计数值发生变化的一个示例的波形图。参考图9，横轴表示机械角(0度至360度)。每一次电气角从0度改变为360度， 计数值COUNT就增大计数。与电气角相对应的计数值θ 1重复地从零改变至θ MAX。当电 气角达到360度时，Z相信号被输入，因而已经到达θ MAX的计数值θ 1被清零。此时，向 与扩展位相对应的计数值COUNT加1 (图8的步骤S24)。以此方式，每一次Z相信号被输入时，计数值θ 1就被清零，并且计数值COUNT以 从000 — 001 — 010 — 011 — 100的二进制数增大计数。在具有五个磁极对的电动机角的 情况下，图8中流程图中的MAX是100，由此当COUNT = 100之后下一次输入Z相信号时，计 数值COUNT被清零为000 (即，步骤S23)。12
图9也示出了基于计数值θ 1以及计数值COUNT获得与机械角相对应的计数值 θ 2。图10是在North Marker前后计数器增大期间计数值的变化的放大波形图。两相 编码器输出中的Z相信号也可被称为North Marker (匪)。在图9中，θ 1变化至θ MAX,并 且在θ 1随后紧接着变为零时，COUNT值增大。但是，Z相信号的输出时机可能会存在偏差， 因此执行处理以允许一定量的偏差。在图10中示出了图8的步骤S21中的阈值X。根据步骤S21的条件，如果θ 1超 过阈值X，即使计数值尚未被增大至θ MAX，也使计数值COUNT递增。换言之，当在Z相信号 被输入至图1中的两相编码器计数器41时，或当两相编码器计数器41达到最大值θ MAX 并且基于A和/或B相信号的变化而进行下一次增加时，θ 1 (η)变为等于零。通过执行步骤S21中的处理，即使Z相信号最终在达到最大值ΘΜΑΧ之前被输入， 计数值COUNT也能够在此时适当地增大计数。因此，可以获得正确地对应于机械角的计数 值θ 2。因此，在使用两相编码器输出的情况下，也能够识别出机械角的位置，由此无需大 幅改变常规控制方法，就可以校正电动机或转角传感器的特性。现将再次参考图4来描述步骤S4及后续步骤。当步骤S3中的电气角判定结束时， 在步骤S4中执行获得转矩命令值的处理。转矩命令值TR是由主ECU(诸如混合动力车辆 中的混合动力ECU)基于加速器操作量确定的，并经由通信输出。图1中的电动机控制部44 接收该转矩命令值TR。然后，在步骤S5中执行对电流命令值进行计算的处理。当图1中的 IPM的直流(DC)电源电压被可变地控制时，获得DC电源电压，并且基于θ 3的变化来计算 电动发电机4的转速。然后基于转矩命令值、DC电源电压以及转速来计算电流命令值。然后在步骤S6中，对在步骤S5中获得的电流命令值执行转矩起伏变化校正。转 矩起伏变化是尤其是在低速行驶时特别容易感到的转矩的脉冲变化。转矩起伏变化通常周 期性地出现。图11是示出图4的步骤S6中转矩起伏变化校正的细节的第一流程图。图11中的流程图示出了步骤S6的处理中的步骤S6A，其中转矩起伏变化校正的开 始和禁止是相反的。首先，在图S51中，计算电动发电机4的转速。然后，在步骤S52中，判定转速的绝 对值是否低于阈值ΝΑ。如果转速低于阈值ΝΑ，则意味着车辆正以低速行驶并且转矩起伏变 化将成为问题，由此处理进行至步骤S53。例如可将阈值NA设定为50rpm。在步骤S53，进 行判定以使转矩起伏变化校正开始。如果在步骤S52中转速的绝对值并不低于阈值NA，则处理进行至步骤S54。在步骤S54中，判定转速的绝对值是否大于阈值NB。如果转速的绝对值大于阈值 NB，则意味着车辆正以高速行驶并且存在其他振动等，由此转矩起伏变化将不会显现出来， 此外，需要较短的处理时间，因此未进行校正。因此，处理从步骤SM进行至步骤S55以判 定得到禁止转矩起伏变化校正。此外，如果在步骤SM中转速的绝对值并不大于阈值NB，则 转矩起伏变化校正即不开始，也不被禁止。而是，保持当前状态。换言之，如果转矩起伏变 化校正处于正在进行的过程中，则继续校正，但如果未进行转矩起伏变化校正，则保持该状 态。
以此方式，取决于执行步骤S53或S55中哪一个步骤，进行或不进行校正。如果步 骤S54中的判定为否，则保持当前状态，并且处理进行至步骤S56。图12是示出图4的步骤S6中转矩起伏变化校正的细节的第二流程图。图13是在转矩起伏变化校正时使用的校正系数对应关系的一个示例的视图。图12中流程图中的例程是电流校正步骤S6B，从图11中的步骤S6A中进行判定以 开始转矩起伏变化校正直至进行判定以禁止转矩起伏变化校正的时间来执行电流校正步 骤 S6B。参考图12及图13，首先在步骤S61中计算校正系数。在该校正系数的计算处理 中，通过沿机械角方向对图13中的对应关系中存储的校正系数进行线性插值，然后沿转矩 方向对校正系数进行线性插值，来获得与机械角相对应的校正系数。在图13中的对应关系中，针对各个转矩命令值TR = 20(N · m)， 40 (N · m), . . . 200 (N · m)来界定机械角与校正系数之间的关系。此外，通过使COUNT乘以 图1中的θ 3( S卩，COUNTX θ 3)而获得机械角。随后，在步骤S62中执行用于计算对电流命令的校正的处理。具体而言，通过使通 过对图13中的对应关系进行插值而获得的系数乘以图4中步骤S4中基于转矩命令值、DC 电源电压以及转速计算得到的电流命令值，来获得校正后d轴电流命令值以及q轴电流命 令值。在于步骤S62计算得到对电流命令的校正之后，在步骤S63，控制再次返回图4中的 流程图，并且执行步骤S7。在步骤S7，执行电流反馈计算处理以接近对由电流传感器8及9测量的电流值的 测量结果进行校正得到的电流命令值。然后，在步骤S8中计算三相转换处理之后的三相电压命令值，并且利用载频来执 行三相PWM开关输出。如上所述，在第一示例性实施例中，在也利用两相编码器输出的情况下，可以识别 机械角的位置，因此能够在无需大幅改变常规控制方法的情况下校正转角传感器的特性。 此外，除了校正转角传感器的特性之外，还能够对电动机控制进行校正，由此改善转矩起伏 变化情况等。此外，也可以仅校正电动机控制，而不校正转角传感器。以下将描述本发明的第二示例性实施例。利用例如具有2X的角倍增系数的解算 器，对于从O度至360度的每一回转的机械角，电气角均从0度改变至360度达两次。当需 要的仅是将第一电气角与第二电气角进行区分并据此执行校正(例如当转动期间可以学 习并校正精度时)，则可以使用第一示例性实施例。因此，无需确定机械角的绝对位置。但是，可以理解，会存在预先在工厂里利用精度测量设备来产生校正数据，但该精 度测量设备并未被包括在待运产生自身内的情况。在此情况下，如果要向运输后的产品提 供校正数据，则当产生校正数据时的机械角必需正确地对应于运输后的产品。换言之，当产 生校正数据时的机械角必需与使用校正数据时的机械角匹配。不仅对于转角传感器的校正数据是如此，当校正电动机控制的电流命令值时也是 如此。图14是使用了根据本发明的第二示例性实施例的电动机控制设备的车辆IA的框 图。参考图14，车辆IA与图1中的车辆1不同之处在于其包括解算器12A以及CPU 40A代 替解算器12及CPU 40。车辆IA的其他结构与上述车辆1的结构相同，因此将不再重复对14其的描述。解算器12A包括用于检测转子的0度机械角的位置并输出清零信号CLR的传感器 18。主绕组15以及副绕组16及17与图1中的相同，故将不再重复对其的描述。CPU 40A与图1中的CPU 40的不同之处在于其包括两相编码器计数器41A以及电 气角数检测部42A而非电气角数检测部42。CPU 40A的其他结构与CPU 40的相同，因此将 不再重复对其的描述。两相编码器计数器41A根据A相信号PA以及B相信号PB来增大或减小计数，并 基于清零信号CLR而非Z相信号PZ被清零。此外，该结构也可以是使得当Z相信号PZ或 清零信号CLR被输入时，两相编码器计数器41A被清零。电气角数检测部42A根据与从两相编码器计数器41A输出的电气角相对应的计数 值θ 1中的变化，输出与机械角对应的计数值θ 2，并输出电气角的扩展计数值COUNT。然 后，当清零信号CLR被输入时，电气角数检测部42A将计数值θ 2以及计数值COUNT清零。图15是流程图，示出了由第二示例性实施例中的CPU 40A执行的两相编码器计数 器41A的扩展位的计数控制。图15中的流程图与图8中的流程图相同，并增加了步骤SlOl及S102。因步骤S21 至S28与以上参考图8进行描述的相同，故将不再重复对这些步骤的描述。当步骤S23，S24，S27以及S28中的任一者结束并且计数值COUNT被临时确定时， 处理进行至步骤S101。在步骤S101，判定是否已经从传感器18输入清零信号CLR。如果尚 未有清零信号CLR被输入，则向图5的步骤S15提供计数值COUNT。另一方面，如果已经输 入了清零信号CLR，则在步骤S102将计数值COUNT清零，然后处于进行至步骤S29。在步骤幻9控制变化为图5中的流程图之后，在步骤S15中，由作为两相编码器计 数器41A的输出值的θ 1以及与扩展位相对应的计数值COUNT来合成出与参考图3描述的 机械角θ m相对应的扩展计数值θ 2。在该第二示例性实施例中描述的转角检测设备能够基于转角传感器的两相编码 器输出而获得机械角的绝对位置。因此，即使在工厂等位置产生了转角传感器的校正数据， 也能够将其应用于校正位置，由此可以实现更为精确的转角传感器。此外，除了对转角传感器的特性进行校正之外，即使在工厂等位置产生了用于电 动机控制以改善转矩起伏变化的校正数据，也能够将其应用于校正位置，由此可以实现更 为精确的转角传感器。此外，也可以仅校正电动机控制，而不校正转角传感器。此外，在上述第一及第二示例性实施例中，解算器及R/D转换器被用作检测电气 角的电气角检测部(即，转角传感器)。但是，电气角检测部并不限于此。换言之，只要电气 角检测部例如是各种转角传感器中任一种(例如电磁转角传感器或光学转角传感器)，以 及诸如旋转编码器之类的输出两相编码器输出的装置，就可应用本专利申请中的发明。现将参考图1等对上述第一示例性实施例进行总结。此外，除了附图标记之外，该 总结也适用于参考图8等的第二示例性实施例。这些示例性实施例的电动机控制设备包括 i)电气角检测部(即，解算器12及R/D转换器14)，其中360度的电气角被设定为小于360 度的机械角，并且其输出与电动机的转子的电气角相对应的两相编码器信号，ii)两相编码 器计数器41，其对两相编码器信号进行计数，并输出与电气角相对应的数字值，iii)电气 角数检测部42，其对由电气角检测部输出的信号表示的电气角所对应的机械角的位置进行检测，以及iv)电动机控制部44，其基于转矩命令值TR来确定电流命令值，并根据电气角数 检测部42的输出来校正电流命令值。优选地，电动机控制部44基于电气角数检测部42的输出来判定电动发电机4的 转子的转角所对应的机械角的位置，并对电流命令值执行与转子的转角相对应的校正。更优选地，电动机控制部44具有保存有转矩命令值TR以及与转子的转角相对应 的校正系数的对应关系，并通过使电流命令值乘以校正系数来执行校正。优选地，电气角数检测部42产生其中两相编码器计数器的高位被进一步扩展至 与360度的机械角相对应的值的计数值COUNT，并输出扩展计数值COUNT。更优选地，电气角检测部包括其中360度的电气角被设定为比360度的机械角小 的解算器12，以及将信号从解算器12转换为数字值的解算器/数字(R/D)转换器14，并且 R/D转换器14输出包括A相信号、B相信号以及Z相信号的两相转换器信号。更优选地，两相编码器计数器41根据A相信号及B相信号增大或减小计数，并在Z 相信号被输入时将计数值清零。如图8及图10所示，在两相编码器计数器41的计数值正在 增大的情况下，当两相编码器计数器41的计数值θ 1被清零时，电气角数检测部42在两相 编码器计数器41在即将被清零之前的计数值θ 1已经超过阈值X时，将扩展计数值COUNT 清零。更优选地，电气角检测部还包括传感器18，其检测机械角的基准位置。两相编码器 计数器41A根据A相信号及B相信号来增大或减小计数，并响应于自传感器18的输出来将 计数值Θ1清零。电气角数检测部42A响应于自传感器18的输出将扩展计数值COUNT清零。优选地，电动机控制设备还包括角度校正部43，其基于电气角数检测部42的输 出，对两相编码器计数器输出的数字值执行与机械角的校正位置相对应的校正处理。下面，将描述本发明的第三示例性实施例。在第一示例性实施例中描述的电动机 控制设备接收从位置检测器(即，解算器+R/D转换器，或编码器等)输出的Z相信号、A相 信号以及B相信号，并判定电气角数。但是，当因某些原因未预料到会输入Z相信号时，就 不能够正确地判定电气角数。例如，如果Z相信号在不接近0度的解算器角度的时机被输 入，则两相编码器计数器将被清零，并且会错误地判定电气角是下一轮电气角。因此，在第三示例性实施例中，当相对于基于A相信号及B相信号获得的解算器角 度而未如预料地产生Z相信号时，就忽略该Z相信号。此外，当连续超出预料地产生Z相信 号时，就再次检测电气角。图16是车辆IB的框图，其中使用了根据第三示例性实施例的电动机控制设备。参 考图16，车辆IB被构造为使得逆变器设备2包括CPU 40B而非图1中所示车辆1中的CPU 40。车辆IB的其他结构与上述车辆1相同，由此将不再重复对其的描述。CPU 40B与图1所示的CPU 40的不同之处在于，其包括两相编码器计数器41B以 及电气角数检测部42B代替两相编码器计数器41及电气角数检测部42，并且还包括Z相异 常检测部46以及Z相异常判定部47。CPU 40B的其他结构与CPU 40的相同，因此将不再 重复对其的描述。两相编码器计数器41B根据A相信号PA以及B相信号PB来对计数值θ 1增大或 减小计数，并根据Z相信号PZ将计数值θ 1清零。
电气角数检测部42B根据与由两相编码器计数器41B输出的电气角相对应的计数 值θ 1的变化，输出与机械角相对应的计数值θ 2，并输出电气角的扩展计数值COUNT。具 体而言，根据通过两相编码器计数器41B的传送(carry)或借用(borrow)，计数值COUNT被 增大或减小。Z相异常检测部46判定当计数值θ 1处于适当范围内时输入的Z相信号为正常， 并判定当计数值θ 1处于适当范围之外时输入的Z相信号为异常。换言之，Z相异常检测 部46将预料到的Z相信号(即，处于预料的时机的Z相信号)与未预料到的Z相信号(处 于预料之外的时机的Z相信号)进行区分。Z相异常判定部47对未预料地输入的Z相信号的数量进行计数，并判定是否存在 异常。具体而言，Z相异常判定部47对被Z相异常检测部46判定为异常的Z相信号的数 量进行计数，并在计数值超过错误限制值时输出清零信号CLR。通过清零信号CLR，将由两 相编码器计数器41Β以及电气角数检测部42Β保存的值清零。基于计数值θ 3、电气角的扩展得到的计数值COUNT、转矩命令值TR以及电动机电 流值IV及IW，电动机控制部44输出三相PWM信号，即U相PWM信号、V相PWM信号以及W 相PWM信号。基于三相PWM信号，即U相PWM信号、V相PWM信号以及W相PWM信号，控制 IPM 7中的IGBT以接通和关断，由此使电动发电机4运转。图17是示出在第三示例性实施例中执行的例程的流程图。在该流程图中的例程 在第一示例性实施例中描述的图5中的例程之外被执行，并且在每一次Z相信号PZ被输入 至Z相异常检测部46时执行。参考图17，首先在步骤S121，判定在已经输入Z相信号PZ时接收的计数值θ 1的 值是否满足条件Xmax < θ l(n) < Xmin。此外，η表示已经执行了该流程图中例程的次数 (包括当前这一次在内)，由此当下一次执行该流程图中的例程时的计数值将是θ 1 (η+1)。图18是示出图10中的Xmax及Xmin的图。参考图18，由TA来表示计数值θ 1 (η) 的值不小于Xmin并且不大于θ max的时段，由TB来表示计数值θ 1 (η)的值不小于θ min 并且不大于Xmax的时段，并且由TC来表示任何其他时段。Xmax表示接近+0度的Z相输入 正常判定阈值，并且Xmin表示接近-0度的Z相输入正常判定阈值。初始假定当θ 1 (n) = θ max时从R/D转换器14输出Z相信号PZ，但存在因为某 些原因在计数值θ 1与Z相信号PZ之间存在偏差的情况。例如，角度检测器(即，编码器， 解算器或R/D转换器)或构成角度检测器的组件(例如，布线及连接器)的失效将导致实 际电气角与角度检测器识别的角度之间产生偏差，由此导致输出Z相信号。此外，因噪音的 影响，在实际电气角与由角度检测器识别的角度之间会存在偏差，由此导致输出Z相信号。 电气噪声也可能会叠加在Z相信号自身上。因此，在时段TA或时段TB期间输入的Z相信号被认定正常，而在任何其他时段过 程中输入的Z相信号被认定为异常。两相编码器计数器41Β由被认定为正常的Z相信号清 零，但不会由被认定为异常的Z相信号清零。但是，当在异常时段TC期间多次输入Z相信号时，也不能够信任两相编码器计数 器41Β的计数值θ 1。因此，产生异常Z相信号的次数被计数，如果该数量大于预定值，则执 行控制以将两相编码器计数器41Β清零，并将由电气角数检测部42Β计数的扩展位计数值 COUNT清零。
再参考图17，如果在步骤S121中并不满足条件Xmax < θ 1 (n) < Xmin(即，如果 在图18中的时段TA或TB期间输入Z相信号PZ)，则处理进行至步骤S125，并且控制改变 返回主例程。另一方面，如果在步骤S121中满足条件Xmax < θ 1 (η) <Xmin(即，如果在图18 中的时段TC期间输入Z相信号PZ)，则处于进行至步骤S122。在步骤S122中，将+1增加至Z相异常时机输入的计数值ERR0R_C0UNT。计数值 ERR0R_C0UNT是用于对在图18中的时段TC期间输入的Z相信号PZ进行计数的计数值。然后，在步骤S123中，判定计数值ERR0R_C0UNT是否已经超过异常判定阈值 ERROR。如果ERR0R_C0UNT大于ERROR，则处理进行至步骤SIM。另一方面，如果ERR0R_ COUNT不大于ERROR，则处理进行至步骤S125，并且控制改变返回至主例程。此外，异常判 定阈值ERROR也可以任何整数，只要其等于或大于1即可。当异常判定阈值ERROR被设定 为1时，即使在图18中的时段TC期间Z相信号PZ被输入的情况发生了一次，也将计数值 COUNT重置(S卩，将执行重置操作)。通常，异常判定阈值ERROR被设定为二或更大的值，因 此将忽略因噪声等原因产生了的单次Z相信号PZ，并且当在图18的时段TC期间输入了多 个Z相信号PZ时，将执行重置操作。在步骤SlM中，由电气角数检测部42B计数的计数值COUNT被清零，同时计数值 ERR0R_C0UNT也被清零。然后，处理进行至步骤S125，并且控制改变返回至主例程。总而言之，对于第三示例性实施例，图16所示的转角检测设备包括i)角度检测部 12和14，其中与输出信号的一个周期相对应的角度被设定为比360度的机械角小，ii)计 数器41B，其输出与角度检测部的输出信号相对应的数字信号，以及iii)电气角数检测部 42B，其基于计数器41B的计数值的变化来对由从角度检测部输出的信号表示的角度所对 应的机械角的位置进行检测。优选地，角度检测部是电气角检测部12和14，其中360度的电气角被设定为比 360度的机械角小，并且其输出与转子的电气角相对应的两相编码器信号。计数器是两相编 码器计数器41B，其对两相编码器信号进行计数，并输出与电气角相对应的数字值Θ1。电 气角数检测部42B基于计数器41B的计数值的变化来对由从角度检测部输出的信号表示的 电气角所对应的机械角的位置进行检测。更优选地，电气角数检测部42B产生其中两相编码器计数器41B的高位被进一步 扩展至与360度的机械角相对应的值的计数值θ 2，并输出扩展得到的计数值COUNT。更优选地，电气角数检测部42B根据A相信号及B相信号来增大或减小计数，并在 Z相信号被输入时将计数值清零。转角检测设备还包括Z相异常检测部46以及Z相异常 判定部47，Z相异常检测部46判定当Z相信号被输入时两相编码器计数器41B的计数值是 否处于与异常时机相对应的预定范围内(即，处于图18中的时段TC内)，并且Z相异常判 定部47在由Z相异常检测部46判定得到计数值处于预定范围内时对已经输入Z相信号的 次数进行计数，并且当已经输入Z相信号的计数值ERR0R_C0UNT超过错误计数阈值ERROR 时(即，步骤S123中为是)，将由电气角数检测部42B保存的扩展计数值θ 2以及扩展位 COUNT清零。在第三实施例中，当检测到在异常时机重复输入Z相信号时，计数器就被清零，由 此即使存在错误操作，也可增大返回正常操作的几率。
在第一至第三示例性实施例中，解算器被用作转子位置检测设备。现将描述其中 替代地使用了霍尔(Hall)元件作为转子位置检测设备的第四示例性实施例。图19是使用了根据第四示例性实施例的电动机控制设备的车辆IC的框图。在图 19中，由Hall元件18C输入与Z相信号相对应的信号。参考图19，车辆IC包括逆变器设备2C、电动发电机4以及连接至电动发电机4的 转子轴的转子位置检测部12C。如果车辆IC是电动车辆、混合动力车辆或燃料电池车辆，则 可以使用电动发电机4来驱动车辆。此外，也可将电动发电机4用作其他目的。转子位置检测部12C还包括Hall元件18C，其对转子中嵌入的磁体的位置进行检 测，所述转子固定至电动发电机4的转轴。逆变器设备2C包括CPU 40C、IPM 7以及电流传感器8及9。IPM 7包括诸如IGBT 的功率开关器件，用于控制流向电动发电机4的定子线圈的电流。电动发电机4的定子线 圈包括U相线圈、V相线圈以及W相线圈。U、V及W相线圈以Y形连接，由此通过利用电流 传感器8及9测量V及W相的电流，通过计算可获得U相的电流。CPU 40C包括转子位置检测部41C、角度校正部43、电动机控制部44、正常时机判 定部48C、Z相异常检测部46C以及Z相异常判定部47C。角度校正部43以及电动机控制 部44执行与第一示例性实施例中描述的相同的操作，由此将不再重复对其的描述。当使用Hall元件时，分辨力较低，因此不能够检测出实际角度原本的大小。因此， 假定电动机旋转不会突然改变，并且转子位置检测部41C基于从输入Z相信号之间的时间 间隔获得的转速以及在已经输入最近一次Z相信号之后已经经过的时间，来估计角度。具体而言，例如，转子位置检测部41C包括计时器/计数器，其通过CPU 40C的时 钟信号等增大计数，并根据来自Hall元件18C的Z相信号被清零。转子位置检测部41C存 储计时器/计数器在即将被清零之前的值作为与360度相对应的值C0，并通过将所存储的 值CO与当前计数值C的比率乘以360度来计算与电气角相对应的计数值Θ1，Β卩，θ I = C/ CO X360。正常时机判定部48C计算预料下一次将输入Z相信号的输入时段(即，预料输入 时段)，并向Z相异常检测部46C输出表示当前时间是否与所计算的预料输入时段相对应的 信号。该预料输入时段对应于图18的时段ΤΑ+ΤΒ。Z相异常检测部46C基于从Hall元件18C输入的Z相信号是否在预料输入时段期 间来检测Z相信号异常。已经在图18的时段TC期间输入的Z相信号被判定为异常信号，并 被忽略。在此情况下，表示已经输入了异常信号的输出信号被输出至Z相异常判定部47C。Z相异常判定部47C根据Z相异常检测部46C的输出结果、基于检测的数量以及时 长来进行针对异常的判定。例如，Z相异常判定部47C可在在预定时段内已经检测到的异 常信号的次数超过错误阈值ERR0R_C0UNT时判定为Z相信号异常。如果判定为Z相信号异常，则Z相异常判定部47C将电气角数检测部42C的计数 器清零。根据该第四示例性实施例的转角检测设备包括其中与输出信号的一个周期相对 应的角度被设定为比360度的机械角小的角度检测部18C，输出与角度检测部的输出信号 相对应的数字值的计数器(即，转子位置检测部41C)，以及基于计数器(即，转子位置检测 部41C)的计数值θ 1的变化来对由从角度检测部输出的信号表示的角度所对应的机械角19的位置进行检测的电气角数检测部42C。优选地，角度检测部18C是Hall元件，其被构造为输出表示在每一次达到预定角 度时一个周期结束的信号，作为输出信号。计数器包括转子位置检测部41C，其基于时钟信 号来从已经输入了输出信号之后直至下一次输入该输出信号对中间计数值增大计数。转角 检测设备还包括Z相异常检测部46C，其判定在已经输入Z相信号时计数器(即，转子位置 检测部41C)的计数值是否处于与预定时间相对应的预定范围内，并且当由Z相异常检测部 46C判定得到计数值处于预定范围内时，Z相异常判定部47C对该输出信号已经输入的次数 进行计数，并且当该输出信号已经输入的次数超过错误计数阈值时，将由电气角数检测部 42C保存的扩展计数值清零。与第三示例性实施例类似，在第四示例性实施例中，当在异常时机检测到Z相信 号的重复输入时，将计数器清零，由此即使存在错误操作，返回至正常操作的几率也能够增 大。
权利要求
1. 一种电动机控制设备，其特征在于包括角度检测部，其中与输出信号的一个周期相对应的角度被设定为比360度的机械角计数器，其被配置为输出与来自所述角度检测部的所述输出信号相对应的数字值；位置检测部，其被配置为基于所述计数器的计数值的变化，对由从所述角度检测部输 出的所述信号表示的角度所对应的所述机械角的位置进行检测；以及电动机控制部(44)，其被配置为基于自所述电动机控制设备的外部发送的转矩指令值 来确定电流指令值，并根据所述位置检测部的输出来校正所述电流指令值。
2.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，所述角度检测部是电气角检 测部，其中360度的电气角被设定为比360度的机械角小，并且所述电气角检测部输出与电 动机(4)的转子的电气角相对应的两相编码器信号；所述计数器是对所述两相编码器信号 进行计数并且输出与所述电气角相对应的数字值的两相编码器计数器Gl，41A，41B)；并 且所述位置检测部是基于所述两相编码器计数器Gl，41A，41B)的计数值的变化，来对由 从所述电气角检测部输出的信号表示的电气角所对应的所述机械角的位置进行检测的电 气角数检测部G2，42A，42B)。
3.根据权利要求2所述的电动机控制设备，其特征在于，所述电动机控制部04)基于 所述电气角数检测部G2，42A，42B)的输出来判定所述电动机的所述转子的转角所对 应的所述机械角的位置，并对所述电流指令值执行与所述转子的转角相对应的校正。
4.根据权利要求3所述的电动机控制设备，其特征在于，所述电动机控制部04)具有 保存有所述转矩指令值以及与所述转子的转角相对应的校正系数的对应关系，并通过使所 述电流指令值乘以所述校正系数来执行所述校正。
5.根据权利要求2所述的电动机控制设备，其特征在于，所述电气角数检测部02， 42A，42B)生成其中所述两相编码器计数器Gl，41A，41B)的高位被进一步扩展至与360度 的机械角相对应的值的计数值，并输出所述扩展得到的计数值。
6.根据权利要求5所述的电动机控制设备，其特征在于，所述电气角检测部包括其中 360度的电气角被设定为比360度的机械角小的解算器(12，12A)，以及将来自所述解算器 的信号转换为数字值的解算器/数字转换器(14)；并且所述解算器/数字转换器(14)输 出包括A相信号、B相信号以及Z相信号的所述两相编码器信号。
7.根据权利要求6所述的电动机控制设备，其特征在于，所述两相编码器计数器(41A) 根据所述A相信号及所述B相信号增大或减小计数，并在所述Z相信号被输入时将所述计 数值清零；并且在所述两相编码器计数器(41A)的所述计数值正在增大的情况下，当所述 两相编码器计数器(41A)的所述计数值被清零时，所述电气角数检测部(42A)在所述两相 编码器计数器(41A)在即将被清零之前的所述计数值超过阈值时将所述扩展得到的计数 值清零。
8.根据权利要求6所述的电动机控制设备，其特征在于，所述电气角检测部还包括检 测机械角基准位置的传感器(18)；所述两相编码器计数器(41A)根据所述A相信号及所述 B相信号增大或减小计数，并根据所述传感器(18)的输出将所述计数值清零；并且所述电 气角数检测部(42A)根据所述传感器(18)的输出将所述扩展得到的计数值清零。
9.根据权利要求6所述的电动机控制设备，其特征在于，所述两相编码器计数器(41B)根据所述A相信号及所述B相信号增大或减小计数，并在所述Z相信号被输入时将所述 计数值清零；并且所述电动机控制设备还包括Z相异常检测部06)以及Z相异常判定部 (47)，所述Z相异常检测部被配置为判定在所述Z相信号已经被输入时所述两相编码器计 数器GlB)的所述计数值是否处于与异常时机对应的预定范围内，并且所述Z相异常判定 部被配置为在由所述Z相异常检测部已经判定得到所述计数值处于所述预定范围内时对 所述Z相信号已经被输入的次数进行计数，并在所述Z相信号已经被输入的次数超过错误 计数阈值时将由所述电气角数检测部(42B)保存的所述扩展得到的计数值清零。
10.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，所述角度检测部在每一次达 到预定角度时输出表示所述一个周期已经结束的信号作为所述输出信号；所述计数器包括 转子位置检测部G1C)，所述转子位置检测部从所述输出信号已经被输入之后直至下一个 所述输出信号被输入时基于时钟信号对中间计数值增大计数；所述位置检测部生成其中所 述计数器的高位被进一步扩展至与360度的机械角相对应的值的计数值，并输出所述扩展 得到的计数值；并且所述电动机控制设备还包括Z相异常检测部(46C)以及Z相异常判定 部G7C)，所述Z相异常检测部被配置为判定在所述输出信号已经被输入时所述计数器的 所述计数值是否处于与异常时机相对应的预定范围内，所述Z相异常判定部被配置为在由 所述Z相异常检测部已经判定得到所述计数值处于所述预定范围内时对所述输出信号已 经被输入的次数进行计数，并在所述输出信号已经被输入的次数超过错误计数阈值时将由 所述位置检测部保存的所述扩展得到的计数值清零。
11.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，还包括角度校正部(43)，角 度校正部被配置为基于所述位置检测部的输出来对从所述计数器输出的所述数字值执行 与机械角的正确位置相对应的校正。
全文摘要
本发明提出了一种电动机控制设备，其包括解算器(12)及R/D转换器(14)，其中360度的电气角被设定为比360度的机械角小，并且其输出与电气角相对应的两相编码器信号；两相编码器计数器(41)，其对两相编码器信号进行计数，并输出与电气角相对应的数字值；角倍增系数检测部(42)，其基于计数值的变化来对由从R/D转换器(14)输出的信号表示的角度所对应的机械角的位置进行检测；以及电动机控制部(44)，其根据角倍增系数检测部(42)的输出来对基于转矩命令值(TR)确定的电流命令值进行校正。
文档编号H02P6/16GK102055388SQ201010532179
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月29日 优先权日2009年10月29日
发明者真锅镇男 申请人:丰田自动车株式会社