电动汽车的电动机控制装置制造方法
【专利摘要】在变频装置(22)或ECU(21)中设置：推算电动机(6)的转子的永久磁铁的磁力的磁力推算机构(38)、判断机构(39)、以及减磁对应时刻变更机构(40)。磁力推算机构(38)根据电动机转数、电动机电压以及电动机电流中的至少两个检测信号，按照已确定的规则进行磁力的推算。判断机构(39)判断是否为减磁。减磁对应时刻变更机构(40)根据判断机构(39)得到的减磁的判断结果，针对变频装置(22)的电动机驱动，按照电动机的磁阻转矩增加的方式，变更相对转子的相位流过的最大电流的时刻。
【专利说明】电动汽车的电动机控制装置
[0001]相关申请
[0002]本申请要求申请日为2011年11月18日、申请号为JP特愿2011-252223号申请的优先权，通过参照其整体将其作为构成本申请的一部分的内容而进行引用。
【技术领域】
[0003]本发明涉及在电池驱动、燃料电池驱动等的电动汽车中，采用埋入磁铁型同步电动机的电动汽车的电动机控制装置。
【背景技术】
[0004]在电动汽车中，车辆驱动用的电动机的性能降低以及故障对行驶性、安全性产生较大的影响。特别是在电池驱动的电动汽车的驱动装置中，为了在有限的电池容量下提高续航距离，利用采用了钕系磁铁的具有高效率性能的埋入磁铁型同步电动机(也称为“IPM型DC无电刷电动机”)。另外，在过去，针对内轮电动机装置，为了确保可靠性，提出有下述类型，其中，测定电动机等的温度，监视过载，根据温度测定值而降低电动机的驱动电流的限制、电动机转数(比如，专利文献I?3)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I JP特开2006-258289号公报
[0008]专利文献2 JP特开2004-328819号公报
[0009]专利文献3 JP特开2008-168790号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011 ] 在用于电动汽车的电动机，特别是采用钕系磁铁的电动机中，如果永久磁铁的耐热温度低，或其环境温度超过该耐热温度的话，则造成不可逆减磁，其结果是:具有电动机驱动能力急剧恶化，根据情况不同无法进行车辆驱动的危险。另外，像上述那样，在内轮电动机装置中，测定电动机温度，监视过载，进行驱动限制，但是在根据电动机的温度测定结果的控制中，相对电动机的永久磁铁的减磁等造成的性能降低，无法进行适合的应对。
[0012]本发明的目的在于提供在产生电动机的永久磁铁的减磁的场合，可抑制电动机驱动力的降低的电动汽车的电动机控制装置，本发明的另一目的在于提供一种电动汽车，其中，在产生电动机的永久磁铁的减磁的场合，可抑制电动机驱动力的降低，自行地行驶到可维修的位置。在下面，采用表示实施方式的图中的标号对本发明的概述进行说明。
[0013]解决课题用的技术方案
[0014]本发明的电动汽车的电动机控制装置20为下述的电动机控制装置20，该电动机控制装置20包括电动机驱动控制部33，该电动机驱动控制部33对作为驱动车轮2的电动机6的埋入磁铁型同步电动机，进行与转子75的磁极位置相对应的控制，该电动机控制装置设置有:多个传感器35、36、37，该多个传感器35、36、37分别检测上述电动机6的电动机转数、电动机电压以及电动机电流中的至少两个；磁力推算机构38，该磁力推算机构38根据作为这些传感器输出的电动机转数、电动机电压以及电动机电流中的至少两个检测信号，按照已确定的规则推算上述电动机6的转子75的永久磁铁80的磁力；判断机构39,该判断机构39判断通过该磁力推算机构38推算的磁力是否在作为不产生减磁的范围的已确定的设定允许范围内；减磁对应时刻变更机构40，该减磁对应时刻变更机构40在该判断机构39判断为设定允许范围之外的场合，针对上述电动机驱动控制部33，按照上述电动机6的磁阻转矩增加的方式，变更相对转子75的相位流过的最大电流的时刻。
[0015]在同步电动机的场合，使交流电流流过定子线圈78，产生旋转磁场，从而驱动转子75。在该场合，在埋入磁铁型同步电动机中，产生通过转子侧的永久磁铁80和定子73m的相互作用而产生的磁铁转矩、以及因转子侧的磁芯部79和上述定子73m之间的吸力造成的磁阻转矩，通过两种转矩而旋转。磁铁转矩与电流成比例，在旋转磁场和转子永久磁铁80之间的相位Θ为零时最大。另一方面，磁阻转矩与电流的平方成比例，在上述相位Θ为45°时最大。由此，在埋入磁铁型同步电动机中，通常按照两个转矩的和为最大的电流施加条件而进行驱动。
[0016]在因电动机6的过度升温等而产生转子侧的永久磁铁80的减磁的场合，磁铁转矩降低或为零。但是在埋入磁铁型同步电动机中，即使在永久磁铁80产生减磁的情况下，采用磁阻转矩的电动机驱动仍可为某程度。
[0017]于是，通过上述磁力推算机构38推算转子75的永久磁铁80的磁力，通过判断机构39而判断该已推算的磁力是否在设定允许范围内。在通过判断机构39而判断在设定允许范围之外的场合，即在判断属于减磁的场合，通过减磁对应时刻变更机构40，按照磁阻转矩增加的方式，变更相对转子75的相位流过的最大电流的时刻。像这样，按照在产生减磁的场合增加磁阻转矩的方式，变更使相对转子75的相位的最大电流流过的时刻，由此，可抑制电动机6的驱动力的降低，可使电动汽车自行地移动到修理工场、道路路边等处。
[0018]磁力的推算、减磁的判断如下述那样而进行。在埋入磁铁型同步电动机等的采用永久磁铁的电动机6中，通过转子75的永久磁铁80的旋转，在定子线圈78中产生电动势，永久磁铁80的磁力(即磁通密度)越强，该电动势越大。由此，如果将电动机转数和电动机电压进行比较，则可知永久磁铁的磁力。由于上述电动势还影响电动机电流，故通过电动机转数和电动机电流的比较，也可知永久磁铁的磁力。上述电动势和永久磁铁的磁力的关系还出现于电动机电压的波形和电动机电流的波形的关系中，通过该比较，可知永久磁铁的磁力。上述磁力推算机构38通过事先设置确定这样的电动机转数、电动机电压、电动机电流的关系的适合的规则，根据电动机电流、电动机电压以及电动机转数中的至少两个检测信号，按照已确定的规则，推算上述电动机6的转子75的永久磁铁80的磁力。该已推算的永久磁铁80的磁力的输出可不为表示磁通密度等的磁力的单位，可为比如属于适当确定的磁力的阶段中的哪个阶段的值等。
[0019]上述判断机构39将通过磁力推算机构38推算的磁力与设定允许范围进行比较，判断是否为电动机转子的减磁。有时会产生永久磁铁80的热量造成的减磁和/或永久磁铁80的缺陷、开裂等造成的减磁，但是，通过将借助磁力推算机构38推算的磁力与设定允许范围进行比较，可判断这样的减磁。上述设定允许范围可根据电动机的类型等而适当设定，比如，可作为将磁力视为正常范围的范围、或评估安全的范围而适当确定。
[0020]也可在本发明中，设置减磁对应电动机驱动限制机构43，该减磁对应电动机驱动限制机构43在上述判断机构39判断为设定允许范围之外的场合，限制上述电动机驱动控制部33的电动机驱动输出。该驱动的限制比如既可为降低构成驱动指令的转矩、电流值的输出的处理，还可为停止输出的处理。
[0021]在本发明中，上述电动机控制装置20可由作为电动控制单元的E⑶21和变频装置22构成，该ECU21对车辆整体进行总控制，该变频装置22包括具有变频器31的电源电路部28和电动机控制部29，该变频器31将电池19的直流电转换为用于上述电动机6的驱动的交流电，该电动机控制部29按照上述ECU21的控制，至少对上述电源电路部28进行控制，在上述变频装置22中设置有上述磁力推算机构38、上述判断机构39以及上述减磁对应时刻变更机构40。上述减磁对应电动机驱动限制机构43也可设置于上述变频装置22中。在电动汽车中，一般设置有ECU21和变频装置22，但是，通过在处于更接近电动机6的位置的变频装置22中设置上述磁力推算机构38、判断机构39以及减磁对应时刻变更机构40，可简化布线系统，还可进行快速的控制。另外，可减轻因性能的提高而变得复杂的ECU21的负担。
[0022]在上述判断机构39等设置于变频装置22中的场合，可在该变频装置22中设置异常报告机构41，在上述判断机构39判断为设定允许范围之外时，该异常报告机构41将产生减磁的信息输出给ECU21。ECU21为进行车辆整体的控制的机构，在通过变频装置22等而进行驱动限制等控制的场合，通过接收该异常报告，进行车辆整体的适合的总体控制。
[0023]在上述电动机控制装置20由E⑶21和变频装置22构成的场合，上述磁力推算机构38和上述判断机构39可设置于上述E⑶21中。在该场合，可简化变频装置22的结构。
[0024]还有，可在上述E⑶21中设置异常显示机构42，该异常显示机构42在上述判断机构39判断为减磁时，在驾驶席的显示器27中进行提醒异常的显示。通过在驾驶席的显示器27中进行异常的显示，可进行车辆的停止和/或慢行、向修理工场的行驶等，可通过驾驶员快速地进行适合的处置。
[0025]在上述判断机构39判断为磁力降低时，对电动机6的驱动输出进行限制，由此，在比如通过电动机驱动而处于高温状态时，进行电动机6的输出降低和/或停止的处置，由此，可避免处于比现在更高的高温状态，可在今后防止电动机6的磁铁的进一步的劣化。在比如上述电动机6为采用钕系的永久磁铁的埋入磁铁型同步电动机的场合，如果永久磁铁80的耐热温度低，并且其环境温度超过该耐热温度，则产生不可逆减磁，其结果是:具有电动机驱动能力急剧地恶化，根据情况不同，车辆驱动也变得无法进行的危险。但是，可通过进行降低或停止电动机6的输出的处置，在今后防止永久磁铁80进一步恶化的情况，从而可避免电动机6的不能驱动，可使车辆行驶到修理工场、可处置的场所。另外，也可使判断机构39的设定允许范围与减磁对应时刻变更机构40发挥作用的场合的设定允许范围、以及减磁对应电动机驱动控制机构43发挥作用的场合的设定允许范围不同。
[0026]在本发明中，上述电动机6可为分别驱动电动汽车的车轮2的电动机。在通过各自的电动机6而驱动车轮2的场合，必须要求获得左右驱动轮的驱动转矩的平衡。即使在进行针对减磁而采取应急的处置的场合的行驶的场合，仍尽可能地获得左右的转矩平衡。由此，本发明的设置减磁对应时刻变更机构40带来的电动机驱动力的降低抑制的效果将更加明显。
[0027]上述电动机6的一部分或整体也可设置于车轮2内部从而构成内轮电动机装置8，该内轮电动机装置8包括上述电动机6、车轮用轴承4以及减速器7。在该内轮电动机装置8中，谋求整体的紧凑，其结果是:电动机6采用高速旋转的类型。如果电动机6高速旋转，则润电流损耗大，润电流损耗造成的发热闻。由此，电动机6的永久磁铁80容易处于闻温状态，容易产生高温造成的永久磁铁80的减磁。因此，本发明的设置减磁对应时刻变更机构40产生的上述各效果更加明显。
[0028]也可在本发明中，包括减小上述电动机6的转速的减速器7，该减速器7为具有1/4以上的高减速比的减速器。另外，还可包括减小上述电动机6的转速的减速器7，该减速器7为摆线减速器。如果采用摆线减速器，则可获得高减速比。在减速比高的场合，由于电动机6采用小型而高速旋转的类型，故上述涡电流损耗造成的发热变高。由此，本发明的设置减磁对应时刻变更机构40产生的上述各效果更加明显。
[0029]本发明的电动汽车包括本发明的上述任意项的方案的电动机控制装置20。由此，在产生电动机6的永久磁铁80的减磁的场合，可抑制通过滚电动机控制装置20而带来的电动机驱动力的降低的优点将有效地发挥，在产生减磁的场合，可自行地行驶到可维修的位置。
[0030]权利要求书和/或说明书和/或附图中公开的至少两个结构中的任意的组合均包含在本发明中。特别是，权利要求书中的各项权利要求的两个以上的任意的组合也包含在本发明中。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]根据参照附图的下面的优选的实施形式的说明，会更清楚地理解本发明。但是，实施形式和附图用于单纯的图示和说明，不应用于确定本发明的范围。本发明的范围由权利要求书确定。在附图中，多个附图中的同一部件标号表示同一或相当的部分。
[0032]图1为通过俯视图而表示本发明的一个实施方式的电动汽车的构思方案的方框图；
[0033]图2为该电动汽车的变频装置的构思方案的方框图；
[0034]图3为该电动汽车的内轮电动机驱动装置的剖面主视图；
[0035]图4为构成沿图3的IV-1V线的剖面的电动机部分的剖视图；
[0036]图5为构成沿图3的V-V线的剖面的减速器部分的剖视图；
[0037]图6为图5的部分放大剖视图；
[0038]图7为构成控制对象的电动机的磁阻转矩的作用说明图；
[0039]图8为对该电动机的磁铁转矩和磁阻转矩与电流相位的关系进行图表处理的特性图；
[0040]图9为表示给出转子的相位为零的状态的该电动机的展开状态的示意图；
[0041]图10为表示转子的相位为40°的状态的该电动机的展开状态的示意图。
【具体实施方式】
[0042]根据图1?图7，对本发明的一个实施方式进行说明。该电动汽车为四轮汽车，其中，构成车身I的左右后轮的车轮2为驱动轮，构成左右前轮的车轮3为从动轮的操舵轮。构成驱动轮和从动轮的车轮2、3均具有轮胎，分别经由车轮用轴承4、5而支承于车身I。车轮用轴承4、5在图1中附带轮毂轴承的简称“Η/B”。构成驱动轮的左右车轮2、2分别通过独立的行驶用的电动机6、6而驱动。电动机6的旋转经由减速器7和车轮用轴承4而传递给车轮2。该电动机6、减速器7和车轮用轴承4相互构成作为一个组装部件的内轮电动机驱动装置8，内轮电动机驱动装置8的一部分或整体设置于车轮2的内部。内轮电动机驱动装置8也称为内轮电动机单元。电动机6也可不经由减速器7而直接旋转驱动车轮2。在各车轮2、3中设置有电动式的制动器9、10。
[0043]作为构成左右的前轮的操舵轮的车轮3、3可经由转向机构11而进行转向，通过操舵机构12而操舵。转向机构11为通过左右移动系杆11a，改变保持车轮用轴承5的左右的转向节臂Ilb的角度的机构，通过操舵机构12的指令，驱动EPS(电动助力转向)电动机13，经由旋转、直线运动转换机构(图中未示出)而左右移动。操舵角通过操舵角传感器15而检测，该传感器的输出输出给ECU21，该信息用于左右轮的加速或减速指令等。
[0044]像图3所示的那样，内轮电动机驱动装置8在车轮用轴承4和电动机6之间介设有减速器7，通过车轮用轴承4而支承的作为驱动轮的车轮2 (图2)的轮毂和电动机6 (图3)的旋转输出轴74在同轴上连接。减速器7可为减速比1/6以上的类型。该减速器7为摆线减速器，其为下述的结构，其中，在以同轴方式连接于电动机6的旋转输出轴74的旋转输入轴82上形成偏心部82a、82b，在该偏心部82a、82b上，分别经由轴承85而安装曲线板84a、84b,将曲线板84a、84b的偏心运动作为旋转运动而传递给车轮用轴承4。另外,在本说明书中，将在安装于车身的状态下靠近车辆的车宽度方向的外侧的一侧称为外侧，将靠近车辆的中间的一侧称为内侧。
[0045]车轮用轴承4由外方部件51、内方部件52和多排滚动体55构成，在外方部件51的内周上形成多排的滚动面53，在内方部件52的外周上形成与各滚动面53面对的滚动面54，该多排滚动体55介设于该外方部件51和内方部件52的滚动面53、54之间。内方部件52兼作安装驱动轮的轮毂。该车轮用轴承4为多排的角接触球轴承，滚动体55由滚珠形成，每排通过保持器56保持。上述滚动面53、54的截面呈圆弧状，各滚动面53、54按照滚珠接触角在背面对准的方式形成。外方部件51和内方部件52之间的轴承空间的外侧端通过密封件57密封。
[0046]外方部件51为静止侧轨道圈，具有安装于减速器7的外侧的外壳83b的法兰51a，其整体是一体的部件。在法兰51a上的周向的多个部位开设有螺栓插孔64。另外，在外壳83b中的与螺栓插孔64相对应的位置上，开设有在内周切有螺纹的螺栓螺接孔94。穿过螺栓插孔64的安装螺栓65螺接于螺栓螺接孔94中，由此将外方部件51安装于外壳83b。
[0047]内方部件52为旋转侧轨道圈，由外侧件59和内侧件60构成，该外侧件59具有车辆安装用的轮毂法兰59a，该内侧件60的外侧嵌合于该外侧件59的内周，通过压接与外侧件59形成一体。在该外侧件59和内侧件60上，形成上述各排的滚动面54。在内侧件60的中心开设有通孔61。在轮毂法兰59a上的周向的多个部位，开设有轮毂螺栓66的压配合孔67。在外侧件59的轮毂法兰59a的根部附近，对驱动轮和制动部件(图中未示出)进行导向的圆筒状的导向部63向外侧突出。在该导向部63的内周安装将上述通孔61的外侧端封闭的盖68。[0048]电动机6为径向间隙型的埋入磁铁型同步电动机(即，IPM电动机)，在该电动机中，在固定于圆筒状的电动机外壳72上的电动机定子73与安装于旋转输出轴74的电动机转子75之间设置径向间隙。旋转输出轴74通过悬臂方式，借助两个轴承76而支承于减速器7的内侧的外壳83a的筒部。
[0049]图4表示电动机的剖视图(沿图3的IV-1V线的剖面)。电动机6的转子75由磁芯部79和永久磁铁80构成，该磁芯部79由叠层硅钢片等的软质磁性材料构成，该永久磁铁80内置于该磁芯部79中。在永久磁铁80中，邻接的两个永久磁铁按照在转子磁芯部79中的同一圆周上的截面呈V字状对合的方式排列。永久磁铁80采用钕系磁铁。定子73由通过软质磁性材料形成的磁芯部77和线圈78构成。磁芯部77呈外周面的截面为圆形的环状，在其内周面上，沿圆周方向并列而形成有向内径侧突出的多个齿77a。线圈78卷绕于构成定子磁芯部--的突极的上述各齿77a。
[0050]像图3所示的那样，在电动机6上设置有角度传感器36，该角度传感器36检测电动机定子73和电动机转子75之间的相对旋转角度。角度传感器36包括:角度传感器主体70,该角度传感器主体70检测表示电动机定子73和电动机转子75之间的相对旋转角度的信号，并将其输出；角度运算电路71，该角度运算电路71根据该角度传感器主体70所输出的信号对角度进行运算。角度传感器主体70由被检测部70a和检测部70b构成，该被检测部70a设置于旋转输出轴74的外周面，该检测部70b设置于电动机外壳72上，按照比如在径向面对的方式接近设置于上述被检测部70a。被检测部70a和检测部70b也可在轴向面对而接近设置。角度传感器36也可为旋转变压器。在电动机6中，为了使其效率最大化，根据角度传感器36所检测的电动机定子73和电动机转子75之间的相对旋转角度，通过电动机控制部29的电动机驱动控制部33 (图2)，对流向电动机定子73的线圈78的交流电流的各波的各相的外加时刻进行控制。另外，内轮电动机驱动装置8的电动机电流的布线和/或各种传感器系统、指令系统的布线通过设置于电动机外壳72等的连接器99而集中实施。
[0051]减速器7像上述那样为摆线减速器，像图5那样，由外形呈坡度小的波状的次摆线曲线形成的两个曲线板84a、84b分别经由轴承85而安装于旋转输出轴82的各偏心部82a、82b。使在外周侧对各曲线板84a、84b的偏心运动进行导向的多个外销86分别跨接而设置于外壳83b，安装于内方部件52的内侧件60的多个内销88在插入状态下卡合于设置于各曲线板84a、84b的内部的多个圆形的通孔89中。旋转输入轴82通过花键而与电动机6的旋转输出轴74连接，并成一体地旋转。旋转输入轴82通过两个轴承90，在两端支承于内侧的外壳83a和内方部件52的内侧件60的内径面。
[0052]如果电动机6的旋转输出轴74旋转，则安装于与其成一体地旋转的旋转输入轴82的各曲线板84a、84b进行偏心运动。该各曲线板84a、84b的偏心运动通过内销88和通孔89的卡合，作为旋转运动而传递给内方部件52。相对旋转输出轴74的旋转，内方部件52的旋转减速。比如，可通过I级摆线减速器，获得1/10以上的减速比。
[0053]上述两个曲线板84a、84b按照偏心运动相互抵消的方式，以180°的相位差而安装于旋转输入轴82的各偏心部82a、82b，在各偏心部82a、82b的两侧，按照抵消各曲线板84a,84b的偏心运动造成的振动的方式，安装向与各偏心部82a、82b的偏心方向相反的方向偏心的平衡块91。[0054]像图6以放大方式所示的那样，在上述各外销86和内销88上安装有轴承92、93，该轴承92、93的外圈92a、93a分别与各曲线板84a、84b的外周和各通孔89的内周滚动接触。于是，可降低外销86和各曲线板84a、84b的外周的接触阻力、以及内销88和各通孔89的内周的接触阻力，将各曲线板84a、84b的偏心运动顺利地作为旋转运动而传递给内方部件52。
[0055]在图3中，该内轮电动机驱动装置8的车轮用轴承4在减速器7的外壳83b或电动机6的外壳72的外周部，经由转向节等的悬架装置(图中未示出)而固定于车身。
[0056]参照图1对控制系统进行说明。作为进行汽车整体的控制的电子控制单元的ECU21、按照该ECU21的指令而进行行驶用的电动机6的控制的变频装置22、以及制动控制器23装载于车身I。通过上述E⑶21和变频装置22构成电动机控制器20。E⑶21由计算机、在其中运行的程序以及各种的电子电路等构成。
[0057]如果从功能类别分类，E⑶21可分为驱动控制部21a和普通控制部21b。驱动控制部21a根据加速踏板操作部16所输出的加速指令、制动操作部17所输出的减速指令以及转向角传感器15所输出的回转指令形成提供给左右轮的行驶用电动机6、6的加速或减速指令，其将其输出给变频装置22。驱动控制部21a除了上述功能，还可具有下述的功能，SP，采用根据设置于各车轮2、3的车轮用轴承4、5的旋转传感器24而获得的轮胎转数的信息、车载的各传感器的信息对所输出的加速或减速指令进行补偿。加速踏板操作部16由加速踏板和检测其踏入量，输出上述加速指令的传感器16a构成。制动操作部17由制动踏板和检测其踏入量、输出上述减速指令的传感器17a构成。
[0058]ECU21的普通控制部21b具有将上述制动操作部17所输出的减速指令输出给制动控制器23的功能；控制各种的辅助系统25的功能；对来自控制台的操作面板26的输入指令进行处理的功能；在显示装置27中进行显示的功能等。显示装置27可显示液晶显示器等的图像。上述辅助系统25为比如空调、灯、雨刷、GPS、气囊等，在这里，作为代表，作为一个块而示出。
[0059]制动控制器23为按照从ECU21所输出的减速指令，将制动指令提供给各车轮2、3的制动器9、10的机构。在从ECU21输出的制动指令中，包括通过制动操作部17所输出的减速指令而生成的指令，以及通过ECU21所具有的安全性提高用的机构而生成的指令。此夕卜，制动控制器23包括防抱死系统。制动控制器23由电子电路、微型计算机等构成。
[0060]变频装置22由相对各电动机6而设置的电源电路部28、与控制该电源电路部28的电动机控制部29构成。电动机控制部29具有下述的功能，即，该电动机控制部29既可相对各电源电路部28而共同地设置，也可分别地设置，然而即使在共同地设置的情况下，仍可按照比如电动机转矩不同的方式单独地控制各电源电路部28。该电动机控制部29具有将该电动机控制部29所具有的内轮电动机驱动装置8的各检测值、控制值等各信息(称为“ I丽系统信息”)输出给E⑶的功能。
[0061]图2为表示该变频装置22的构思方案的方框图。电源电路部28由变频器31与PWM驱动器32构成，变频器31将电池19的直流电转换为用于电动机6的驱动的3相的交流电，该PWM驱动器32控制该变频器31。变频器31由多个半导体开关元件(图中未示出)构成，PWM驱动器32对已输入的电流指令进行脉冲幅度调制，将开关指令提供给上述各半导体开关元件。[0062]电动机控制部29由计算机、在其中运行的程序以及电子电路构成，包括作为基本的控制部的电动机驱动控制部33。电动机驱动控制部33为下述机构，即按照从作为上级控制机构的ECU提供的转矩指令等的加速或减速指令转换为电流指令，将电流指令提供给电源电路部28的PWM驱动器32的机构。电动机驱动控制部33根据电流检测机构35而获得从变频器31而流过电动机6的电动机电流值，进行电流反馈控制。又，电动机驱动控制部33根据角度传感器36而获得电动机的转子的转角，进行与磁极位置相对应的控制，比如矢量控制。
[0063]在该实施方式中，在上述结构的电动机控制部29中，设置有下述的磁力推算机构38、判断机构39、减磁对应时刻变更机构40、减磁对应电动机驱动限制机构43以及异常报告机构41，在E⑶21中设置有异常显示机构42。另外，磁力推算机构38、判断机构39、减磁对应时刻变更机构40以及减磁对应电动机驱动限制机构43也可设置于E⑶21中。
[0064]磁力推算机构38为下述机构:根据检测上述电动机6的电动机转数的转角的角度传感器36、检测电动机电流的电流传感器35以及检测电动机电压的电压传感器37中的至少两个检测信号输出，即，电动机的转数、电动机电流以及电动机电压中的至少两个检测信号，按照已确定的规则，推算上述电动机6的转子的永久磁铁的磁力。
[0065]在同步型的电动机6中，通过转子的永久磁铁的旋转而在定子线圈78中产生电动势，永久磁铁80的磁力，即磁通密度越高，则该电动势越大。由此，如果对电动机的转数和电动机电压进行比较，可知永久磁铁的磁力。由于上述电动势还影响到电动机电流，故还通过电动机转数和电动机电流的比较，可知永久磁铁的磁力。永久磁铁的旋转还出现于电动机电压的波形和电动机电流的波形的关系中，可通过该比较而知道永久磁铁的磁力。
[0066]上述磁力推算机构38通过设置确定了这样的电动机转数、电动机电压、电动机电流的关系的适当的规则，根据电动机电流、电动机电压、以及电动机转数中的至少两个检测信号，按照已确定的规则，推算上述电动机6的转子75的永久磁铁80的磁力。该已推算的永久磁铁80的磁力的输出既可不为表示磁通密度等的磁力的单位，也可为比如属于已适当确定的磁力的阶段中的哪个阶段的值等。另外，磁力推算机构38也可针对永久磁铁80的磁力的推算，进行上述电动机转数与电动机电压的比较、电动机转数与电动机电流的比较以及电动机电压的波形和电动机电流的波形的比较中的任意者的比较，从而进行磁力的推算。
[0067]判断机构39为将通过磁力推算机构38推算的磁力与设定允许范围进行比较，判断电动机转子75是否减磁的机构。上述设定允许范围可根据电动机6的类型等而适当设定。上述设定允许范围也可比如作为一个阈值以上的范围而设定。磁力推算机构38既可进行是否减磁的2值的输出，也可在判断为减磁的场合，针对该减磁的程度，通过阶段或连续的值进行判断的输出。
[0068]减磁对应时刻变更机构40为下述机构，其在判断机构39判断在设定允许范围之外的场合，按照上述电动机6的磁阻转矩增加的方式，变更相对转子75的相位流过的最大电流的时刻。使最大电流流过的时刻的变更既可通过不改变比如电流波形(正弦波等)而改变相位，也可通过改变电流波形而改变使最大电流流过的时刻。另外，在上述判断机构39可判断减磁的程度的场合，减磁对应时刻变更机构40也可根据判断机构39所输出的减磁的程度，改变相对转子75的相位流过的最大电流的时刻的变更程度。[0069]减磁对应电动机驱动控制机构43为下述机构，其在判断机构39判断在设定允许范围的范围之外时，对上述变频装置22的输出进行限制。减磁对应电动机驱动控制机构43对变频装置22的输出的限制既可为下述处理，也可为停止输出的处理，该处理比如为:降低作为构成电动机驱动控制部33或PWM驱动器32的输出的驱动指令的转矩、电流值的输出。另外，还可阻断变频器31的输出。另外，在驱动停止的场合，电动机6优选可自由旋转。
[0070]异常报告机构41为下述机构，其在通过上述判断机构39而判断通过磁力推算机构38推算的磁力为减磁时，将异常发生信息输出给E⑶21。设置于E⑶21中的异常显示机构42为下述机构，其接收从异常报告机构41输出的异常发生信息，在驾驶席的显示装置27中进行通知异常的显示。在判断机构39设置于E⑶21中的场合，接收通过判断机构39而判断为减磁的判断结果，进行通知异常的显示。该显示装置27中的显示为字符和/或记号的显示，比如图标的显示。
[0071]对与上述结构的磁力推算和其推算结果相对应的减磁对应动作进行说明。磁力推算机构38在平时，根据上述各传感器35、36、37的输出(这些传感器35、36、37中的两个输出)，按照已确定的规则，推算上述电动机6的转子75的永久磁铁80的磁力。判断机构39监视该推算结果，将通过磁力推算机构38推算的磁力与设定允许范围进行比较，在与设定允许范围脱离时，判断为减磁。在设定允许范围之外的场合，甚至也可判断减磁的程度。
[0072]在判断机构39判断为减磁的场合，减磁对应时刻变更机构40按照电动机6的磁阻转矩增加的方式将变更时刻的指令提供给电动机驱动控制部33，该时刻为相对转子75的相位流过的最大电流的时刻。对该时刻变更进行说明。
[0073]在同步电动机中，使交流电流流过定子线圈78,形成旋转磁场,从而驱动转子75。在该场合，在埋入磁铁型同步电动机中，产生磁铁转矩和磁阻转矩，通过两种转矩而旋转。磁铁转矩为通过转子75侧的永久磁铁80和定子73m的相互作用而产生的转矩。磁阻转矩为像图7那样，因转子75侧的磁芯部79和定子73m之间的磁性吸力F (图7)而产生的转矩。
[0074]在图8中，磁铁转矩Tm与电流成比例，像图8那样，旋转磁场和转子永久磁铁80之间的相位Θ为零时为最大。另一方面，磁阻转矩Tr与电流的平方成比例，在上述相位Θ为45。时最大。由此，在本实施方式的埋入磁铁型同步电动机中，在平时，以两个转矩Tm、Tr的和(Tm+Tr)为最大的电流施加条件进行驱动。比如，如果两个转矩Tm、Tr的和(Tm+Tr)在为相位Θ (比如40° )时为最大,贝U按照以该相位Qe(40° )使最大电流流过的方式，进行电动机驱动控制部33 (图2)的控制。即，按照正弦波形等的交流电流的振幅最大的位置为上述相位Θ的方式进行电流控制。
[0075]图9表示上述相位Θ为零度的转子旋转位置。图10表示上述相位Θ为40°的转子旋转位置。另外，图9、图10为呈直线状将定子73和转子75的面对部分展开的示意图。
[0076]减磁对应时刻变更机构40在平时，如上述那样按照转矩和Tm+Tr为最大的方式进行电流相位的控制时，判断机构39判断为减磁的场合，按照磁阻转矩Tr增加的方式，变更使最大电流流过的时刻(相位Θ)。该变更为接近磁阻转矩Tr为最大的相位Θ的变更，t匕如在平时为40°时，按照仅以Λ Θ ( = 5° )递进的方式变更为45°。另外，也可不一定按照磁阻转矩Tr为最大的方式进行变更，可按照磁阻Tr增加的方式变更。
[0077]在像这样，判断为减磁的场合，按照电动机6的磁阻转矩增加的方式，变更相对转子75的相位流过的最大电流的时刻。由此，用作磁阻电动机而发挥作用，可抑制减磁的影响，从而尽可能地抑制电动机驱动力的降低。由此，在产生减磁的场合，在将车辆移动到修理工场或可处置是场所的情况下，可自行地行驶。
[0078]另外，在判断机构39判断为减磁时，减磁对应电动机驱动控制机构43对变频装置22的输出，进行降低驱动电流等的限制。由此，比如在电动机6处于高温状态时，通过进行降低或停止电动机6的输出的处置，可避免处于比现在更高的高温的情况，可在今后防止电动机6的磁铁进一步恶化的情况。在上述电动机6为采用钕系的永久磁铁的埋入磁铁型同步电动机的场合，如果永久磁铁80的耐热温度低，或该环境温度超过该温度的话，则导致不可逆减磁，其结果是:具有电动机驱动能力急剧地恶化，根据情况不同，车辆驱动变得无法进行的危险。但是，可通过进行降低或停止电动机6的输出的处置，在今后防止永久磁铁80进一步恶化的情况，可避免电动机6的不能驱动，可使车辆行驶到可处置的场所。另夕卜，判断机构39的设定允许范围可与通过减磁对应时刻变更机构40而变更时刻的场合、以及通过减磁对应电动机驱动控制机构43进行驱动限制的场合不同，也可相对相应的设定允许范围，进行判断输出。
[0079]在判断机构39判断为减磁时，异常报告机构41更进一步在ECU21中进行异常报告。通过该异常报告，进行ECU21的车辆整体的适合的总体控制。另外，通过该异常报告，ECU21的异常显示机构42在驾驶席的显示装置27中进行异常的显示。由此，在电动汽车的行驶性差的场合，驾驶员可明白该原因为减磁产生，可在早期采取适合的处置。
[0080]在本实施方式中，由于电动机6构成内轮电动机驱动装置8，故可谋求整体的紧凑，其结果是:电动机6采用高速旋转类型，减速器7采用获得1/4以上的高减速比(更具体地说为1/10以上的高减速比)的摆线减速器。如果电动机6高速旋转的话，则涡电流损耗大，润电流损耗造成的发热闻。由此，电动机6的永久磁铁80容易处于闻温状态,容易广生高温造成的永久磁铁的减磁。因此，本实施方式中的设置磁力推算机构38、判断机构39、减磁对应时刻变更机构40等的效果更加明显。
[0081]如上所述，参照附图，对优选的实施形式进行了说明，但是，如果是本领域的技术人员，在阅读了本申请说明书后，会在显然的范围内容易想到各种变更和修改方式。于是，这样的变更和修改方式应被解释为属于根据权利要求书而确定的发明范围内。
[0082]标号的说明:
[0083]标号I表不车身；
[0084]标号2、3表不车轮；
[0085]标号4、5表不车轮用轴承；
[0086]标号6表不电动机；
[0087]标号7表不减速器；
[0088]标号8表示内轮电动机驱动装置；
[0089]标号9、10表不电动式的制动器；
[0090]标号11表示转向机构；
[0091]标号12表不操舵机构；[0092]标号20表示电动机控制装置；
[0093]标号21表示ECU;
[0094]标号22表示变频装置；
[0095]标号24表不旋转传感器；
[0096]标号27表示显示装置；
[0097]标号28表不电源电路部；
[0098]标号29表示电动机控制部；
[0099]标号31表示变频装置；
[0100]标号32表不PWM驱动器；
[0101]标号33表示电动机驱动控制部；
[0102]标号35表不电流传感器；
[0103]标号36表不角度传感器；
[0104]标号37表电压传感器；
[0105]标号38表示磁力推算机构；
[0106]标号39表示判断机构；
[0107]标号40表不减磁对应时刻变更机构；
[0108]标号41表不异常报告机构；
[0109]标号42表示异常显示机构；
[0110]标号43表示减磁对应电动机驱动控制机构；
[0111]标号73表不定子；
[0112]标号73m表示定子侧的磁铁部；
[0113]标号75表不转子；
[0114]标号77a表不齿。
【权利要求】
1.一种电动汽车的电动机控制装置，该电动机控制装置包括电动机驱动控制部，该电动机驱动控制部对作为驱动车轮的电动机的埋入磁铁型同步电动机，进行与转子的磁极位置相对应的控制， 该电动机控制装置设置有:多个传感器，该多个传感器分别检测上述电动机的电动机转数、电动机电压以及电动机电流中的至少两个；磁力推算机构，该磁力推算机构根据作为这些传感器输出的电动机转数、电动机电压以及电动机电流中的至少两个检测信号，按照已确定的规则推算上述电动机的转子的永久磁铁的磁力；判断机构，该判断机构判断通过该磁力推算机构推算的磁力是否在作为不产生减磁的范围的已确定的设定允许范围内；减磁对应时刻变更机构，该减磁对应时刻变更机构在该判断机构判断为设定允许范围之外的场合，针对上述电动机驱动控制部，按照上述电动机的磁阻转矩增加的方式，变更相对转子的相位流过的最大电流的时刻。
2.根据权利 要求1所述的电动汽车的电动机控制装置，其中，设置减磁对应电动机驱动限制机构，该减磁对应电动机驱动限制机构在上述判断机构判断为设定允许范围之外的场合，限制上述电动机驱动控制部的电动机驱动输出。
3.根据权利要求1所述的电动汽车的电动机控制装置，其中，上述电动机控制装置由作为电动控制单元的ECU和变频装置构成，该ECU对车辆整体进行总控制，该变频装置包括具有变频器的电源电路部和电动机控制部，该变频器将电池的直流电转换为用于上述电动机的驱动的交流电，该电动机控制部按照上述ECU的控制，至少对上述电源电路部进行控制，在上述变频装置中设置有上述磁力推算机构、上述判断机构以及上述减磁对应时刻变更机构。
4.根据权利要求3所述的电动汽车的电动机控制装置，其中，在上述变频装置中设置异常报告机构，该异常报告机构在上述判断机构判断为设定允许范围之外时，将产生减磁的信息输出给上述ECU。
5.根据权利要求1所述的电动汽车的电动机控制装置，其中，上述电动机控制装置由作为电动控制单元的ECU和变频装置构成，该ECU对车辆整体进行总控制，该变频装置包括具有变频器的电源电路部和电动机控制部，该变频器将电池的直流电转换为用于上述电动机的驱动的交流电，该电动机控制部按照上述ECU的控制，至少控制上述电源电路部，上述磁力推算机构和上述判断机构设置于上述E⑶中。
6.根据权利要求3所述的电动汽车的电动机控制装置，其中，在上述ECU中设置异常显示机构，该异常显示机构在上述判断机构判断为设定允许范围之外时，在驾驶席的显示装置中，进行提醒异常的显示。
7.根据权利要求1所述的电动汽车的电动机控制装置，其中，上述电动机为采用钕系的永久磁铁的埋入磁铁型同步电动机。
8.根据权利要求1所述的电动汽车的电动机控制装置，其中，上述电动机为分别驱动电动汽车的车轮的电动机。
9.根据权利要求8所述的电动汽车的电动机控制装置，其中，上述电动机的一部分或整体设置于车轮内部，从而构成内轮电动机装置，该内轮电动机装置包括上述电动机、车轮用轴承以及减速器。
10.根据权利要求1所述的电动汽车的电动机控制装置，其中，包括减小上述电动机的转速的减速器，该减速器为具有1/4以上的高减速比的摆线减速器。
11.一种电动汽车 ，该电动汽车包括权利要求1所述的电动汽车的电动机控制装置。
【文档编号】H02P6/12GK103947100SQ201280056205
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2011年11月18日
【发明者】尾崎孝美 申请人:Ntn株式会社