ES2394967T3 - Dispositivo de control de coche eléctrico - Google Patents

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ES2394967T3 ES05727629T ES05727629T ES2394967T3 ES 2394967 T3 ES2394967 T3 ES 2394967T3 ES 05727629 T ES05727629 T ES 05727629T ES 05727629 T ES05727629 T ES 05727629T ES 2394967 T3 ES2394967 T3 ES 2394967T3
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Takafumi Maruyama
Hideto Negoro
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

Un dispositivo de control de vehículo eléctrico, que controla vectorialmente un motor de inducción (3 a, 3b, 3c y 3d)mediante un dispositivo inversor (1), cuyo dispositivo de control de vehículo eléctrico comprende:una unidad de control vectorial (2) para calcular una intensidad de corriente I1q en el eje q, una intensidadde corriente I1d en el eje d, una orden de tensión E1qr en el eje q, una orden de tensión E1dr en el eje d, yuna frecuencia angular ωinv de inversor del motor de inducción (3 a, 3b, 3c, 3d); y.una unidad de cálculo de par (5) para calcular el par del motor de inducción (3 a, 3b, 3c, 3d) basándose enla intensidad de corriente I1q en el eje q, intensidad de corriente I1d en el eje d, orden de tensión E1qr en eleje q, orden de tensión E1dr en el eje d, y en la frecuencia angular ωinv de inversor; caracterizado porquecomprende.una unidad (6) de cálculo de la anchura de variación de par para calcular la anchura de variación &Delta,Tqcal >=Tqmax- Tqmin a partir de un valor máximo Tqmax y de un valor mínimo Tqmin de un resultado del cálculo de paren una anchura de tiempo predeterminada (Tw, Tw1, Tw2. Tw3) basándose en el resultado del cálculo depar que se calcula mediante de la unidad (5) de cálculo del par; y un comparador (7) para comparar laanchura de variación de par que se calcula mediante la unidad (6) de cálculo de anchura de variación de parcon un valor de referencia predeterminado ΔTqref de anchura de variación de par para entregar como salidauna señal de detección de desconexión cuando la anchura de variación de par excede al valor de referenciaΔTqref.de anchura de variación de par

Description

Dispositivo de control de coche eléctrico.
Campo técnico. La presente invención se refiere a un dispositivo de control de un vehículo eléctrico, y más particularmente, a un dispositivo de control de vehículo eléctrico que tiene una función de detectar la desconexión de un cable de motor que suministra una energía en corriente alterna a un motor de inducción desde un dispositivo inversor.
Antecedentes de la técnica anterior. Un sistema de detección de fase abierta de un dispositivo convencional de control de vehículo obtiene los valores medios Iu, lv, y lw de las respectivas intensidades de corriente de fase de una intensidad en corriente alterna trifásica que se descarga como salida mediante el dispositivo inversor, halla los valores Io = Iu + Iv+ Iw) /3 que resultan de un promedio adicional de los valores medios de estas respectivas intensidades de corriente de fase, y detecta una fase abierta cuando las diferencias [Iu – Io], [Iv-Io], y [Iw-Io] entre los valores medios de las respectivas intensidades de corriente de fase y el valor promediado adicional exceden de un valor de referencia.
Documento de patente 1: JP 06-245301 A
Documento de patente 2: JP 2005006369
Documento de patente 3: JP 20044274845
Documento de patente 4: JP 56166797
Documento de patente 5: JP06311783
Exposición de la Invención.
Problemas a solucionar por la Invención. En el dispositivo de control convencional de un vehículo eléctrico anteriormente mencionado, en el caso de un sistema en el que una pluralidad de, por ejemplo, cuatro motores de inducción estén conectados en paralelo entre sí y accionados por un dispositivo inversor con control vectorial, se plantea un problema tal que no se puede detectar un estado en el que solamente una fase de un motor de inducción entre los cuatro motores de inducción esté desconectada.. Esto se debe a que una intensidad de corriente del motor de inducción se controla a una alta velocidad por el control vectorial, con el resultado de que las respectivas intensidades medias de corriente de fase de los cuatro motores de inducción no varían incluso si una fase de un motor de inducción está desconectada, y por tanto las diferencias [Iu –Io], [Iv – Io], e [Iw –Io] no exceden del valor de referencia.
La presente invención se ha realizado para solucionar el problema anteriormente indicado, y por tanto un objeto de la presente invención es proveer un dispositivo de control de vehículo eléctrico que es capaz de detectar incluso un estado en el que solamente una fase de un motor de inducción esté desconectada en un sistema en donde una pluralidad de motores de inducción estén conectados en paralelo entre sí y accionados por un dispositivo inversor de control vectorial.
Medios para solucionar los problemas. La presente invención, según se ha especificado en la reivindicación 1, provee un dispositivo de control de vehículo eléctrico que controla vectorialmente a un motor de inducción mediante un dispositivo inversor, cuyo dispositivo de control de vehículo eléctrico incluye: una unidad de control vectorial para calcular la intensidad de corriente I1q en el eje q, una intensidad de corriente I1d en el eje d, una orden de tensión E1qr en el eje q, una orden de tensión E1dr en el eje d, y una frecuencia angular ωinv de inversor del motor de inducción , una unidad de cálculo de par para calcular el par del motor de inducción basándose en la intensidad de corriente I1q en el eje q, en la intensidad de corriente de I1d en el eje d, EGB, en la orden de tensión E1qr en el eje q, en la orden de tensión E1dr en el eje d, y en la frecuencia angular ωinv de inversor; una unidad de cálculo de anchura de la variación de par para calcular la anchura de la variación de par a partir de un valor máximo y un valor mínimo de resultado de cálculo de par en una anchura de tiempo predeterminada basándose en el resultado del cálculo de par que es calculado por la unidad de cálculo de par; y un comparador para comparar la anchura de variación de par que es calculada por la unidad de cálculo de anchura variación de par con un valor de referencia predeterminado de variación de par para entregar como salida una señal de detección de desconexión cuando la anchura de variación de par exceda del valor de referencia de la anchura de variación de par.
Efecto de laInvención. Según la presente invención, se presta atención al hecho de que el par del motor de inducción se calcula basándose en la intensidad de corriente I1q en el eje q, intensidad de corriente I1d en el eje d, orden de tensión E1qr en el eje q, orden de tensión E1dr en el eje d, y frecuencia angular ωinv de inversor, que se obtienen mediante la unidad de control vectorial, y el resultado del cálculo de par varía cuando solamente una fase del motor de inducción esté desconectada en un sistema en el que una pluralidad de motores de inducción están conectados en paralelo entre sí y accionados por un dispositivo de inversor de control vectorial, y una anchura de variación de par y un valor de referencia de variación de par se comparan entre sí para detectar la desconexión. Como resultado, se puede
detectar el estado en el que solamente una fase de un motor de inducción esté desconectada en el sistema en donde una pluralidad de motores de inducción están conectados en paralelo entre sí y accionados por un dispositivo inversor con control vectorial.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un esquema estructural que muestra un dispositivo de control de vehículo eléctrico según una
primera realización de la presente invención.
La figura 2 es un diagrama explicativo que muestra las formas de onda de las respectivas intensidades de
corriente de fase y resultados del cálculo de par en el dispositivo de control de vehículo eléctrico en un estado
normal según la primera realización de la presente invención.
La figura 3 muestra las formas de onda de la respectiva intensidad de corriente de fase y resultados de los
cálculos de par en un estado en el que una fase W de un motor de inducción está desconectada en el
dispositivo de control de motor eléctrico según la primera realización de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama explicativo que muestra un estado en el que una fase W de un motor de inducción
está desconectada en el dispositivo de control de vehículo eléctrico según la primera realización de la
presente invención.
Modo óptimo para llevar a cabo la Invención.
Primera realización. La figura 1 muestra un dispositivo de control de vehículo eléctrico según una primera realización de la presente invención. Como se muestra en la figura 1, un dispositivo inversor 1 está conectado con cuatro motores de inducción 3 a, 3b, 3c y 3d. Estos cuatro motores de inducción 3 a, 3b, 3c y 3d están conectados en paralelo con el dispositivo inversor 1, y controlados vectorialmente por el dispositivo inversor 1. El dispositivo inversor 1 está conectado con una unidad de control vectorial 2, y el dispositivo inversor 1 conmuta sobre un elemento de conmutación (no mostrado) que está instalado en el interior del dispositivo inversor 1 de acuerdo con una señal de puerta que es descargada como salida desde la unidad de control vectorial 2, para de ese modo suministrar una energía eléctrica a los cuatro motores de inducción 3 a, 3b, 3c y 3d que están conectados en paralelo con el dispositivo inversor 1. Las respectivas intensidades de corriente Iu, Iv e Iw de fase que se descargan como salida desde el dispositivo inversor 1 son detectadas por los detectores CT 4 a, 4b, y 4c de intensidad de corriente de fase, y luego se introducen como entrada a la unidad de control vectorial 2. Una intensidad de corriente I1q de eje q, una intensidad de corriente I1d de eje d, una orden de tensión E1qr de eje q, una orden de tensión E1dr de eje d, y una frecuencia angular ωinv de inversor del motor de inducción,. que se obtienen en un proceso de un cálculo de control vectorial que se implementa mediante la unidad de control vectorial 2, se introducen como entrada a una unidad 5 de cálculo de par desde la unidad de control vectorial 2. Un resultado Tqcal de cálculo de par se calcula en la unidad 5 de cálculo de par basándose en dichos valores introducidos como entrada. El resultado Tqcal de cálculo de par que se ha calculado por la unidad 5 de cálculo de par se introduce como entrada a una unidad 6 de cálculo de anchura de variación de par. Una anchura ΔTqcal de variación de par que se ha calculado en la unidad 6 de cálculo de anchura de variación de par se introduce como entrada a un comparador 7. En el comparador 7, un valor de referencia ΔTqref de anchura de variación de par predeterminado y una anchura ΔTqcal de variación de par se comparan entre sí, y se descarga como salida una señal detección de desconexión a la unidad de control vectorial 2 basándose en un resultado de la comparación.
A continuación se describe el funcionamiento de la invención. . En la unidad 5 de cálculo de par, el cálculo de las siguientes expresiones ( Ejemplo 1) a (Ejemplo 5) se implementa basándose en la intensidad de corriente I1q de eje q, intensidad de corriente I1d de eje d, orden de tensión E1qr de eje q, orden de tensión E1dr de eje d, y frecuencia angular Winv de inversor, que se han introducido como entrada desde la unidad de control vectorial 2, para obtener de ese modo el resultado Tqcal del cálculo de par.
El cálculo de los flujos magnéticos primarios Φ1d y Φ1q de eje d y de eje q del motor de inducción se realiza de la manera siguiente:
Φ1d = (E1qr – R1.I1q – sΦ1q)/ωinv (Ejemplo 1)
Φ1q = (- E1dr + R1.I1d + sΦ1d)/ωinv (Ejemplo 2)
El cálculo de las intensidades de corriente secundarias I2d e I2q del eje d y del eje q del motor de inducción se realiza del modo siguiente:
I2d = (Φ1d – L1.I1d)/M (Ejemplo 3)
I2q = (Φ1q - L1.I1q)/M (Ejemplo 4)
El cálculo del par Tqcal del motor de inducción se realiza como sigue:
Tqcal = pM (I1q.I2d – I1d.I2q) (Ejemplo 5)
En las expresiones anteriores, R1 es una resistencia primaria del motor de inducción, s es un operador diferencial, L1 es una autoinductancia primaria del motor de inducción, M es una inductancia mutua del motor de inducción, y5 p es un logaritmo polar de motor de inducción. Como el par se ha calculado por medio de los ejemplos 1 a 5 según se ha expresado anteriormente, es posible calcular con precisión un par en un breve tiempo.
La figura 2 muestra un ejemplo de formas de onda de las respectivas intensidades de corriente de Iu, Iv e Iw, y el resultado Tqcal de cálculo de par en un estado normal donde no hay desconexión de los respectivos hilos de fase 10 entre los motores de inducción 3 a, 3b, 3c y 3d que están conectados en paralelo con el dispositivo inversor 1. En la unidad 6 de cálculo de anchura de variación de par, se obtienen el valor máximo y el valor mínimo del resultado Tqcal de cálculo de par en una anchura de tiempo determinada Tw (correspondiente a Tw1, Tw2, y Tw3 de la figura 2) para calcular la anchura ΔTqcal de variación de par dentro de la anchura de tiempo Tw. Por ejemplo, cuando se asume que el valor máximo de los resultados de cálculo de par dentro de la anchura de tiempo Tw1 de
15 la figura 2 es Tqmax. , y que el valor mínimo de los resultados de cálculo de par dentro de Tw1 es Tqmin, la anchura de variación de par dentro de Tw1 se calcula con ΔTcal = Tqmax – Tqmin.
La anchura ΔTqcal de variación de par que se ha calculado mediante la unidad 6 de cálculo de anchura de variación de par se compara con un valor de referencia ΔTqref de anchura de variación de par mediante el 20 comparador 7 para entregar como salida una señal de detección de desconexión según la siguiente tabla lógica.
(Tabla 1)
Expresión lógica
Señal de detección de desconexión
[ ΔTqcal ] ≤ΔTaqref
0 (no desconectada)
[ ΔTqcal ] ≥ Δ Tqref
1 (Desconectada)
25 En un estado mostrado por la figura 2, como la anchura ΔTqcal de variación de par es menor que el valor de referencia ΔTqref de anchura de variación de par, y la señal de detección de desconexión es “0” como se muestra en la tabla lógica anterior, se introduce como entrada una señal de puerta que se determina de acuerdo con el resultado del control vectorial al dispositivo inversor 1 desde la unidad de control vectorial 2.
30 Sin embargo, se dará una descripción de un caso en el que un hilo de la fase W del motor de inducción 3a está desconectado entre los hilos de fase respectivos entre los motores de inducción 3 a, 3b, 3c 3d que están conectados en paralelo con el dispositivo inversor 1 por ejemplo, como se muestra en la figura 4, en la estructura de la figura 1. La figura 3 muestra un ejemplo de formas de onda de las respectivas intensidades de corriente Iu, Iv e
35 Iw, y el resultado Tqcal de cálculo de par en este caso.
Como resulta aparente a partir de la figura 3, las formas de onda de las respectivas intensidades de fase Iu, Iv y Iw apenas varían con respecto a las formas de onda en un tiempo normal mostradas en la figura dos, pero el resultado Tqcal de cálculo de par varía con una frecuencia que es el doble de la frecuencia de las respectivas
40 intensidades de fase. Asimismo, como el valor absoluto de la anchura ΔTqcal de variación de par llega a ser mayor que el valor de referencia ΔTqref de anchura de variación de par, la señal de detección de desconexión se convierten en “1” como se muestra en la tabla lógica anterior. Tras la introducción como entrada de la señal “1” de detección de desconexión, la unidad de control vectorial detiene la señal de puerta, y suspende el suministro de una energía eléctrica a los motores de inducción 3 a, 3b, 3c y 3d del dispositivo inversor 1.
45 El procesamiento de la unidad de control vectorial 2, unidad 5 de cálculo de par, unidad 6 de cálculo de la anchura de variación de par y comparador 7 se implementan normalmente por medio de un cálculo digital mediante un microordenador o un procesador de señal digital.
50 Según se ha descrito anteriormente, de acuerdo con la presente invención, se presta atención al hecho de que el par del motor de inducción se calcula basándose en la intensidad de corriente I1q del eje q, la intensidad de corriente I1d del eje d, orden de tensión E1qr del eje q, orden de tensión E1dr del eje d, , y frecuencia angular ωinv de inversor, que se obtiene mediante la unidad de control vectorial, y los resultados de los cálculos de par varían cuando solamente una fase del motor esté desconectada en un sistema en el que una pluralidad de motores de
55 inducción están conectados en paralelo entre sí y accionados por un dispositivo inversor con control vectorial, y la anchura de variación de par y el valor de referencia de la variación de par se comparan entre sí para detectar la desconexión. Como resultado, se puede detectar incluso el estado en que solamente una fase de un motor de inducción esté desconectada en el sistema donde una pluralidad de motores de inducción están conectados en paralelo entre sí y accionados por un dispositivo inversor controlado vectorialmente.
Asimismo, según la presente invención, dado que el resultado del cálculo de par varía ampliamente incluso en un estado en el que no existe señal de puerta o aún en un estado donde se desconecte la salida del dispositivo inversor, es posible detectar estas anormalidades.
5 En la descripción anterior, el número de motores de inducción es de cuatro, pero la presente invención no se limita al caso anterior, y el número de motores de inducción podría ser 1.2, 5,6 u otros. Asimismo, en las figuras 1 y 4, las respectivas detecciones CT de intensidad de corriente de fase se han provisto para tres fases, pero la presente invención no se limita a este caso, y, por ejemplo, solamente podrían proveerse las detecciones CT 4 a y 4b para detectar Iu y Iv. En este caso, Iw se calcula como Iw = - (Iu + Iv) mediante la unidad de control vectorial 2.
10 Asimismo, la anchura Tw de tiempo cuando se calcula la anchura de variación del par de par puede ser cualquier anchura de tiempo apropiada, pero se podía determinar de la manera siguiente. Como se ve evidentemente a partir de la figura 3, la frecuencia de variación del resultado Tqcal del cálculo de par es el doble de la frecuencia de la intensidad de corriente de fase. Teniendo este hecho en consideración, la anchura de tiempo Tw cuando se calcula
15 la anchura de variación de par se configura para que sea más de la mitad del ciclo de la intensidad de corriente fuentes fase el momento del cálculo. Con la configuración anterior, como la anchura Tw de tiempo es siempre igual
o mayor que el ciclo de variación de par, se puede calcular con precisión la anchura ΔTqcal de variación de par.

Claims (3)

  1. REIVINDICACIONES
    1.Un dispositivo de control de vehículo eléctrico, que controla vectorialmente un motor de inducción (3 a, 3b, 3c y 3d) 5 mediante un dispositivo inversor (1), cuyo dispositivo de control de vehículo eléctrico comprende:
    una unidad de control vectorial (2) para calcular una intensidad de corriente I1q en el eje q, una intensidad de corriente I1d en el eje d, una orden de tensión E1qr en el eje q, una orden de tensión E1dr en el eje d, y una frecuencia angular ωinv de inversor del motor de inducción (3 a, 3b, 3c, 3d); y.
    10 una unidad de cálculo de par (5) para calcular el par del motor de inducción (3 a, 3b, 3c, 3d) basándose en la intensidad de corriente I1q en el eje q, intensidad de corriente I1d en el eje d, orden de tensión E1qr en el eje q, orden de tensión E1dr en el eje d, y en la frecuencia angular ωinv de inversor; caracterizado porque comprende. una unidad (6) de cálculo de la anchura de variación de par para calcular la anchura de variación ΔTqcal =
    15 Tqmax- Tqmin a partir de un valor máximo Tqmax y de un valor mínimo Tqmin de un resultado del cálculo de par en una anchura de tiempo predeterminada (Tw, Tw1, Tw2. Tw3) basándose en el resultado del cálculo de par que se calcula mediante de la unidad (5) de cálculo del par; y un comparador (7) para comparar la anchura de variación de par que se calcula mediante la unidad (6) de cálculo de anchura de variación de par con un valor de referencia predeterminado ΔTqref de anchura de variación de par para entregar como salida
    20 una señal de detección de desconexión cuando la anchura de variación de par excede al valor de referencia ΔTqref.de anchura de variación de par.
  2. 2. Un dispositivo de control de vehículo eléctrico según la reivindicación 1, en donde la anchura de tiempo
    predeterminada en la unidad (6) de cálculo de anchura de la variación de par se configura para que sea la mitad o25 más , de un ciclo de una intensidad de corriente de fase.
  3. 3. Un dispositivo de control de vehículo eléctrico según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en donde la unidad
    (5) de cálculo de par calcula los flujos magnéticos primarios en el eje d y en el eje q y las corrientes secundarias en el eje d y en el eje q del motor de inducción (3 a, 3b, 3c, 3d) basándose en la intensidad de corriente I1q del eje q,
    30 la intensidad de corriente I1d del eje d, la orden de tensión E1qr en el eje q, la orden de tensión E1dr en el eje q, y la frecuencia angular ωinv de inversor para calcular el par a partir de los flujos magnéticos primarios en el eje d y en el eje q y de las intensidades de corriente secundarias en el eje d y en el eje q.
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