專利名稱：交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置及電動(dòng)車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置及車輛，尤其是涉及基于調(diào)制率而對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的控制模式進(jìn)行切換的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置、以及搭載有該控制裝置和交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛。
背景技術(shù)：
為了使用直流電源對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，而采用一種使用了逆變器的驅(qū)動(dòng)方法。逆變器通過驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行開關(guān)控制。作為逆變器的控制，例如有PWM(Pulse Width Modulation 脈沖寬度調(diào)制)控制及矩形波電壓控制(也稱為矩形波控制)等。例如日本特開2007-306699號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)公開有一種能夠?qū)WM控制和矩形波控制進(jìn)行切換的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備以下說明的執(zhí)行控制的控制電路。控制電路在切換成矩形波控制前的d軸電流小于指令值時(shí)，對(duì)控制電壓向量的相位進(jìn)行校正，以使其接近d軸電流所對(duì)應(yīng)的指令值。控制電路基于該校正后的控制電壓向量的相位而執(zhí)行矩形波控制?？刂齐娐樊?dāng)調(diào)制率大于規(guī)定值時(shí)，將逆變器的控制模式從PWM 控制切換成矩形波控制。另一方面，控制電路在調(diào)制率為該規(guī)定值以下且達(dá)到q軸電流所對(duì)應(yīng)的指令值時(shí)，將逆變器的控制模式從矩形波控制切換成PWM控制。專利文獻(xiàn)1 日本特開2007-306699號(hào)公報(bào)根據(jù)日本特開2007-30669號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)，與是否需要從PWM控制向矩形波控制的切換僅基于調(diào)制率進(jìn)行判定的情況相對(duì)，是否需要從矩形波控制向PWM控制的切換基于調(diào)制率和q軸電流進(jìn)行判定。因此，用于判定是否需要控制模式的切換的處理有可能變得復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠避免是否需要進(jìn)行逆變器的控制的切換的判定復(fù)雜化的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置及搭載有該控制裝置和交流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛。本發(fā)明概括來說是交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置。附加給交流電動(dòng)機(jī)的附加電壓由將直流電壓轉(zhuǎn)換成附加電壓的逆變器控制?？刂蒲b置具備電流檢測(cè)器、脈沖寬度調(diào)制控制部、矩形波電壓控制部、電壓偏差運(yùn)算部、調(diào)制率運(yùn)算部、及模式切換判定部。電流檢測(cè)器對(duì)在逆變器與交流電動(dòng)機(jī)之間流動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行檢測(cè)。脈沖寬度調(diào)制控制部基于由電流檢測(cè)器檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)電流和與交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的電流指令之間的電流偏差，生成用于使交流電動(dòng)機(jī)按照動(dòng)作指令進(jìn)行動(dòng)作的交流電壓指令。脈沖寬度調(diào)制控制部通過基于交流電壓指令與載波的比較的脈沖寬度調(diào)制控制來產(chǎn)生逆變器的控制指令。矩形波電壓控制部通過矩形波電壓控制來產(chǎn)生逆變器的控制指令，該矩形波電壓控制是如下所述的控制基于由電流檢測(cè)器檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)電流和交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作指令，對(duì)附加電壓進(jìn)行控制以使附加電壓成為具有與動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的相位的矩形波電壓。電壓偏差運(yùn)算部通過執(zhí)行將電流偏差代入交流電動(dòng)機(jī)的電壓方程式的運(yùn)算，而運(yùn)算第一電壓指令與第二電壓指令之間的電壓偏差，該第一電壓指令與執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)的交流電壓指令相對(duì)應(yīng)，該第二電壓指令與執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制控制時(shí)的交流電壓指令相對(duì)應(yīng)。調(diào)制率運(yùn)算部基于第一電壓指令及電壓偏差而運(yùn)算表示調(diào)制率的第一控制值，該調(diào)制率被定義為附加電壓的有效值相對(duì)于直流電壓的值之比。模式切換判定部在矩形波電壓控制部執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)， 基于第一控制值判定是否需要進(jìn)行交流電動(dòng)機(jī)的控制模式從矩形波電壓控制向脈沖寬度調(diào)制控制的切換。優(yōu)選，電流偏差包含d軸電流偏差及q軸電流偏差。電壓偏差運(yùn)算部通過執(zhí)行將d 軸電流偏差及q軸電流偏差代入電壓方程式的運(yùn)算，來運(yùn)算包含d軸電壓偏差及q軸電壓偏差的電壓偏差。調(diào)制率運(yùn)算部通過從表示與第一電壓指令對(duì)應(yīng)的電壓向量的大小的第一值減去表示d軸電壓偏差及q軸電壓偏差的合成向量的大小的校正值，來運(yùn)算表示與第二電壓指令對(duì)應(yīng)的電壓向量的大小的第二值。調(diào)制率運(yùn)算部基于第二值相對(duì)于第一值的比率及執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)的調(diào)制率的值運(yùn)算第一控制值。優(yōu)選，調(diào)制率運(yùn)算部基于第二電壓指令及直流電壓的值，運(yùn)算表示脈沖寬度調(diào)制控制部執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制控制時(shí)的調(diào)制率的第二控制值。模式切換判定部基于第二控制值而判定是否需要進(jìn)行控制模式從脈沖寬度調(diào)制控制向矩形波電壓控制的切換。優(yōu)選，模式切換判定部在第一控制值小于第一基準(zhǔn)值時(shí)，判定為需要進(jìn)行從矩形波電壓控制向脈沖寬度調(diào)制控制的切換。模式切換判定部在第二控制值大于第二基準(zhǔn)值時(shí)，判定為需要進(jìn)行從脈沖寬度調(diào)制控制向矩形波電壓控制的切換。第一基準(zhǔn)值小于第二基準(zhǔn)值。優(yōu)選，脈沖寬度調(diào)制控制部以使電流偏差接近0的方式生成第二電壓指令。優(yōu)選，脈沖寬度調(diào)制控制部包含第一控制部和第二控制部。第一控制部按照正弦波脈沖寬度調(diào)制方式，根據(jù)電流偏差產(chǎn)生控制指令。第二控制部按照過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制方式，根據(jù)電流偏差產(chǎn)生控制指令，該過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制方式用于輸出與正弦波脈沖寬度調(diào)制方式相比基波成分較大的附加電壓。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種電動(dòng)車輛，具備交流電動(dòng)機(jī)、逆變器、及控制裝置。逆變器將直流電壓轉(zhuǎn)換成向交流電動(dòng)機(jī)附加的附加電壓，并對(duì)附加電壓進(jìn)行控制。控制裝置控制逆變器?？刂蒲b置包含電流檢測(cè)器、脈沖寬度調(diào)制控制部、矩形波電壓控制部、電壓偏差運(yùn)算部、調(diào)制率運(yùn)算部、及模式切換判定部。電流檢測(cè)器對(duì)在逆變器與交流電動(dòng)機(jī)之間流動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行檢測(cè)。脈沖寬度調(diào)制控制部基于由電流檢測(cè)器檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)電流和與交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的電流指令之間的電流偏差，生成用于使交流電動(dòng)機(jī)按照動(dòng)作指令進(jìn)行動(dòng)作的交流電壓指令。脈沖寬度調(diào)制控制部通過基于交流電壓指令與載波的比較的脈沖寬度調(diào)制控制來產(chǎn)生逆變器的控制指令。矩形波電壓控制部通過矩形波電壓控制來產(chǎn)生逆變器的控制指令，該矩形波電壓控制是如下所述的控制基于由電流檢測(cè)器檢測(cè)出的電動(dòng)機(jī)電流和交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作指令，對(duì)附加電壓進(jìn)行控制以使附加電壓成為具有與動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的相位的矩形波電壓。電壓偏差運(yùn)算部通過執(zhí)行將電流偏差代入交流電動(dòng)機(jī)的電壓方程式的運(yùn)算，而運(yùn)算第一電壓指令與第二電壓指令之間的電壓偏差，該第一電壓指令與執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)的交流電壓指令相對(duì)應(yīng)，該第二電壓指令與執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制控制時(shí)的交流電壓指令相對(duì)應(yīng)。調(diào)制率運(yùn)算部基于第一電壓指令及電壓偏差而運(yùn)算表示調(diào)制率的第一控制值，該調(diào)制率被定義為附加電壓的有效值相對(duì)于直流電壓的值之比。模式切換判定部在矩形波電壓控制部執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)，基于第一控制值判定是否需要進(jìn)行交流電動(dòng)機(jī)的控制模式從矩形波電壓控制向脈沖寬度調(diào)制控制的切換。優(yōu)選，電流偏差包含d軸電流偏差及q軸電流偏差。電壓偏差運(yùn)算部通過執(zhí)行將d 軸電流偏差及q軸電流偏差代入電壓方程式的運(yùn)算，來運(yùn)算包含d軸電壓偏差及q軸電壓偏差的電壓偏差。調(diào)制率運(yùn)算部通過從表示與第一電壓指令對(duì)應(yīng)的電壓向量的大小的第一值減去表示d軸電壓偏差及q軸電壓偏差的合成向量的大小的校正值，來運(yùn)算表示與第二電壓指令對(duì)應(yīng)的電壓向量的大小的第二值。調(diào)制率運(yùn)算部基于第二值相對(duì)于第一值的比率及執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)的調(diào)制率的值運(yùn)算第一控制值。優(yōu)選，調(diào)制率運(yùn)算部基于第二電壓指令及直流電壓的值，運(yùn)算表示脈沖寬度調(diào)制控制部執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制控制時(shí)的調(diào)制率的第二控制值。模式切換判定部基于第二控制值而判定是否需要進(jìn)行控制模式從脈沖寬度調(diào)制控制向矩形波電壓控制的切換。優(yōu)選，模式切換判定部在第一控制值小于第一基準(zhǔn)值時(shí)，判定為需要進(jìn)行從矩形波電壓控制向脈沖寬度調(diào)制控制的切換。模式切換判定部在第二控制值大于第二基準(zhǔn)值時(shí)，判定為需要進(jìn)行從脈沖寬度調(diào)制控制向矩形波電壓控制的切換。第一基準(zhǔn)值小于第二基準(zhǔn)值。優(yōu)選，脈沖寬度調(diào)制控制部以使電流偏差接近0的方式生成第二電壓指令。優(yōu)選，脈沖寬度調(diào)制控制部具有第一控制部和第二控制部。第一控制部按照正弦波脈沖寬度調(diào)制方式，根據(jù)電流偏差產(chǎn)生控制指令。第二控制部按照過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制方式，根據(jù)電流偏差產(chǎn)生控制指令，該過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制方式用于輸出與正弦波脈沖寬度調(diào)制方式相比基波成分較大的附加電壓。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠避免是否需要進(jìn)行逆變器的控制的切換的判定變得復(fù)雜化的情況。


圖1是適用了本發(fā)明的實(shí)施方式的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是概略性地說明本發(fā)明的實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100具有的交流電動(dòng)機(jī)Ml的控制模式的圖。圖3是表示交流電動(dòng)機(jī)Ml的動(dòng)作狀態(tài)與各控制模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。圖4是表示圖1所示的控制裝置30的控制結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖5是表示圖4的正弦波PWM控制部200的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖6是說明圖4的PWM調(diào)制部沈0的動(dòng)作的波形圖。圖7是表示過調(diào)制PWM控制部201的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖8是表示矩形波電壓控制部400的結(jié)構(gòu)的功能框圖。圖9是說明電壓指令向量的圖。圖10是說明控制模式從矩形波電壓控制向過調(diào)制PWM控制切換時(shí)的交流電壓指令的變化的圖。圖11是說明控制模式從矩形波電壓控制向過調(diào)制PWM控制切換時(shí)的電流指令及電動(dòng)機(jī)電流值的圖。
圖12是說明控制模式的切換判定處理的一例的流程圖。
圖13是說明本實(shí)施方式的控制模式的切換判定處理的流程圖。
圖14是表示適用圖1所示的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電動(dòng)車輛的
標(biāo)號(hào)說明
5地線
6、7電力線
10#直流電壓發(fā)生部
10、13電壓傳感器
11>24電流傳感器
12轉(zhuǎn)換器
14逆變器
15U相臂
16V相臂
17W相臂
25旋轉(zhuǎn)角傳感器
30控制裝置
100電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)
110第一 MG
120第二 MG
130動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)
140減速機(jī)
150發(fā)動(dòng)機(jī)
160驅(qū)動(dòng)輪
170逆變器單元
200正弦波PWM控制部
201過調(diào)制PWM控制部
210電流指令生成部
220-.250坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部
230電流濾波器
240電壓指令生成部
260PWM調(diào)制部
262載波
264交流電壓指令
270電壓振幅校正部
280PWM控制部
320電壓偏差運(yùn)算部
340調(diào)制率運(yùn)算部
360模式切換判定部
-例的框圖。
380模式選擇部400矩形波電壓控制部410電力運(yùn)算部420轉(zhuǎn)矩運(yùn)算部430 PI 運(yùn)算部440矩形波發(fā)生器450信號(hào)發(fā)生部1000混合動(dòng)力車輛Al低轉(zhuǎn)速區(qū)域A2中轉(zhuǎn)速區(qū)域A3高轉(zhuǎn)速區(qū)域B直流電源B1、B2 曲線CO、Cl平滑電容器Dl D8反并聯(lián)二極管Ll電抗器Ml交流電動(dòng)機(jī)P1、P2 點(diǎn)Ql Q8電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件Sl S8開關(guān)控制信號(hào)SRU SR2系統(tǒng)繼電器VU V2電壓指令向量
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，對(duì)以下圖中的相同或相當(dāng)部分標(biāo)注相同標(biāo)號(hào)而不重復(fù)其說明。(電動(dòng)機(jī)控制的整體結(jié)構(gòu))圖1是適用了本發(fā)明的實(shí)施方式的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。參照?qǐng)D1，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100具備直流電壓發(fā)生部10#、平滑電容器CO、逆變器14、交流電動(dòng)機(jī)Ml、電流傳感器M、及控制裝置30。本發(fā)明的實(shí)施方式的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置至少包括電流傳感器M和控制裝置30。交流電動(dòng)機(jī)Ml例如是用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)，該轉(zhuǎn)矩用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)輪。需要說明的是，“電動(dòng)車輛”是指混合動(dòng)力車、電動(dòng)車或燃料電池車等利用電能產(chǎn)生車輛驅(qū)動(dòng)力的車。交流電動(dòng)機(jī)Ml也可以構(gòu)成為具有通過發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的功能。而且，交流電動(dòng)機(jī)Ml也可以構(gòu)成為同時(shí)具有電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)的功能。此外，交流電動(dòng)機(jī)Ml也可以作為使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作(例如，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng))的電動(dòng)機(jī)而搭載于混合動(dòng)力車。即，在本實(shí)施方式中，“交流電動(dòng)機(jī)”包括交流驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)及電動(dòng)發(fā)電機(jī)。
直流電壓發(fā)生部10#包含直流電源B、系統(tǒng)繼電器SRI、SR2、平滑電容器Cl、及轉(zhuǎn)換器12。直流電源B代表性地由鎳氫或鋰離子等二次電池或雙電層電容器等蓄電裝置構(gòu)成。直流電源B輸出的直流電壓Vb及向直流電源B輸入輸出的直流電流Λ分別由電壓傳感器10及電流傳感器11檢測(cè)。系統(tǒng)繼電器SRl連接在直流電源B的正極端子及電力線6之間。系統(tǒng)繼電器SR2 連接在直流電源B的負(fù)極端子及地線5之間。系統(tǒng)繼電器SRI、SR2根據(jù)來自控制裝置30 的信號(hào)SE而接通/斷開。轉(zhuǎn)換器12包含電抗器Li、電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件Q1、Q2、及反并聯(lián)二極管D1、D2。 電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql及Q2串聯(lián)連接在電力線7及地線5之間。電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql的接通及斷開根據(jù)來自控制裝置30的開關(guān)控制信號(hào)Sl來控制。電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件Q2的接通及斷開根據(jù)來自控制裝置30的開關(guān)控制信號(hào)S2來控制。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，作為電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件(以下，簡(jiǎn)稱為“開關(guān)元件”)，可以使用例如IGBTdnsulated Gate Bipolar Transistor 絕緣柵雙極型晶體管)、 或電力用M0S(Metal Oxide Semiconductor 金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管、或電力用雙極晶體管等。相對(duì)于開關(guān)元件Q1、Q2分別配置反并聯(lián)二極管D1、D2。電抗器Ll連接在開關(guān)元件Ql及Q2的連接節(jié)點(diǎn)與電力線6之間。而且，平滑電容器CO連接在電力線7及地線5之間。逆變器14包含并聯(lián)設(shè)置在電力線7及地線5之間的U相臂15、V相臂16、及W相臂17。各臂由串聯(lián)連接在電力線7及地線5之間的兩個(gè)開關(guān)元件構(gòu)成。例如，U相臂15由開關(guān)元件Q3、Q4構(gòu)成，V相臂16由開關(guān)元件Q5、Q6構(gòu)成，W相臂17由開關(guān)元件Q7、Q8構(gòu)成。此外，相對(duì)于開關(guān)元件Q3 Q8分別連接有反并聯(lián)二極管D3 D8。開關(guān)元件Q3 Q8 的接通及斷開通過來自控制裝置30的開關(guān)控制信號(hào)S3 S8進(jìn)行控制。代表性地，交流電動(dòng)機(jī)Ml是三相永久磁鐵型同步電動(dòng)機(jī)，具有U相線圈、V相線圈及W相線圈的一端共同連接在中性點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。各相線圈的另一端連接在對(duì)應(yīng)的臂中所包含的兩個(gè)開關(guān)元件的連接節(jié)點(diǎn)上。轉(zhuǎn)換器12構(gòu)成為能夠進(jìn)行升壓動(dòng)作及降壓動(dòng)作。轉(zhuǎn)換器12在升壓動(dòng)作時(shí)，通過使從直流電源B供給的直流電壓Vb升壓，而將直流電壓VH向逆變器14供給。具體而言， 對(duì)來自控制裝置30的開關(guān)控制信號(hào)Si、S2進(jìn)行響應(yīng)，而將開關(guān)元件Ql的接通期間及開關(guān)元件Q2的接通期間(或開關(guān)元件Ql、Q2這雙方斷開的期間)交替設(shè)置。升壓比與這些接通期間的比相對(duì)應(yīng)?；蛘呷魧㈤_關(guān)元件Ql及Q2分別固定成接通及斷開，則可以使VH與Vb 相等(升壓比為1.0)。需要說明的是，以下，將與向逆變器14的輸入電壓相當(dāng)?shù)闹绷麟妷?VH稱為“系統(tǒng)電壓”。轉(zhuǎn)換器12在降壓動(dòng)作時(shí)，對(duì)從逆變器14經(jīng)由平滑電容器CO供給的直流電壓 VH(系統(tǒng)電壓)進(jìn)行降壓，對(duì)直流電源B進(jìn)行充電。具體而言，對(duì)來自控制裝置30的開關(guān)控制信號(hào)S1、S2進(jìn)行響應(yīng)，將僅開關(guān)元件Ql接通的期間和開關(guān)元件Q1、Q2這雙方斷開的期間 (或開關(guān)元件Q2的接通期間)交替設(shè)置。降壓比與上述接通期間的占空比對(duì)應(yīng)。平滑電容器CO對(duì)來自轉(zhuǎn)換器12的直流電壓進(jìn)行平滑化，將該平滑化后的直流電壓向逆變器14供給。電壓傳感器13對(duì)平滑電容器CO的兩端的電壓進(jìn)行檢測(cè)，即對(duì)系統(tǒng)電
10壓VH進(jìn)行檢測(cè)，而將該檢測(cè)值向控制裝置30輸出。當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩指令值為正(Trqcom > 0)時(shí)，逆變器14將從平滑電容器 CO供給的直流電壓VH轉(zhuǎn)換成交流電壓。逆變器14通過將該交流電壓附加給交流電動(dòng)機(jī) M1，而驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)Ml以輸出正的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩指令值為0時(shí)(TrqCOm = 0)，逆變器14將從平滑電容器 CO供給的直流電壓VH轉(zhuǎn)換為交流電壓。逆變器14通過將該交流電壓附加給交流電動(dòng)機(jī) M1，而驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)Ml以使轉(zhuǎn)矩成為0。開關(guān)元件Q3 Q8對(duì)來自控制裝置30的開關(guān)控制信號(hào)S3 S8進(jìn)行響應(yīng)而執(zhí)行開關(guān)動(dòng)作。由此，將用于從交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出由轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom所指定的正(或0)的轉(zhuǎn)矩的交流電壓附加給交流電動(dòng)機(jī)。此外，在搭載有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100的電動(dòng)車輛的再生制動(dòng)時(shí)，將交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom設(shè)定為負(fù)(Trqcom < 0)。這種情況下，逆變器14將交流電動(dòng)機(jī) Ml利用與開關(guān)控制信號(hào)S3 S8響應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作而進(jìn)行發(fā)電所產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓。逆變器14將該轉(zhuǎn)換后的直流電壓(系統(tǒng)電壓)經(jīng)由平滑電容器CO向轉(zhuǎn)換器12供給。需要說明的是，在此所說的再生制動(dòng)包含由駕駛電動(dòng)車輛的駕駛員操作制動(dòng)踏板而執(zhí)行的伴隨再生發(fā)電的制動(dòng)、雖然未操作制動(dòng)踏板但通過在行駛中斷開加速踏板而進(jìn)行再生發(fā)電并使車輛減速(或加速的中止)的情況。電流傳感器M對(duì)在逆變器14與交流電動(dòng)機(jī)Ml之間流動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行檢測(cè)， 并將該檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流向控制裝置30輸出。三相電流iu、iv、iw的瞬時(shí)值之和為0。 由此，如圖1所示，電流傳感器對(duì)只要配置成檢測(cè)兩相量的電動(dòng)機(jī)電流(例如，V相電流iv 及W相電流iw)即可。旋轉(zhuǎn)角傳感器25對(duì)交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角θ進(jìn)行檢測(cè)，并將該檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角θ向控制裝置30送出。旋轉(zhuǎn)角傳感器25例如由旋轉(zhuǎn)變壓器構(gòu)成。控制裝置30能夠基于檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角θ而算出交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)速度)及角速度ω (rad/s) 0 需要說明的是，控制裝置30根據(jù)電動(dòng)機(jī)電壓或電動(dòng)機(jī)電流來直接運(yùn)算旋轉(zhuǎn)角θ，因此也可以省略旋轉(zhuǎn)角傳感器25的配置?？刂蒲b置30由電子控制單元(EOT)構(gòu)成，通過利用未圖示的CPU(Central Processing Unit)執(zhí)行預(yù)先存儲(chǔ)的程序的軟件處理及/或?qū)Ｓ玫碾娮与娐返挠布幚恚刂齐妱?dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100的動(dòng)作。作為代表性的功能，控制裝置30對(duì)轉(zhuǎn)換器12及逆變器14進(jìn)行控制，以利用后述的控制方式使交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出與轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。S卩，控制裝置30生成用于如上所述控制轉(zhuǎn)換器12及逆變器14的開關(guān)控制信號(hào)Sl S8而向轉(zhuǎn)換器12及逆變器14輸出?？刂蒲b置30為了生成開關(guān)控制信號(hào)Sl S8，接受轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom、利用電壓傳感器10檢測(cè)到的直流電壓Vb、利用電流傳感器11檢測(cè)到的直流電流lb、利用電壓傳感器13檢測(cè)到的系統(tǒng)電壓VH及利用電流傳感器M檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流iv、iw、利用旋轉(zhuǎn)角傳感器25檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角θ等。在轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作時(shí)，控制裝置30以使系統(tǒng)電壓VH與電壓指令值一致的方式生成開關(guān)控制信號(hào)Si、S2。這種情況下，控制裝置30執(zhí)行基于電壓傳感器13的檢測(cè)值的反饋控制。
控制裝置30在從外部E⑶(未圖示)接受到表示電動(dòng)車輛進(jìn)入到再生制動(dòng)模式的情況的信號(hào)RGE時(shí)，以將由交流電動(dòng)機(jī)Ml產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的方式生成開關(guān)控制信號(hào)S3 S8并向逆變器14輸出。由此，逆變器14將由交流電動(dòng)機(jī)Ml產(chǎn)生的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓并向轉(zhuǎn)換器12供給。此外，控制裝置30以對(duì)從逆變器14供給的直流電壓進(jìn)行降壓的方式生成開關(guān)控制信號(hào)S1、S2并向轉(zhuǎn)換器12輸出。轉(zhuǎn)換器12根據(jù)開關(guān)控制信號(hào)Si、S2對(duì)來自逆變器14的直流電壓進(jìn)行降壓。由此，將由交流電動(dòng)機(jī)Ml生成的電力向直流電源B供給。(控制模式的說明)圖2是簡(jiǎn)要說明本發(fā)明的實(shí)施方式的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100具有的交流電動(dòng)機(jī) Ml的控制模式的圖。參照?qǐng)D2，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100為了交流電動(dòng)機(jī)Ml的控制(由逆變器14進(jìn)行的電力轉(zhuǎn)換)而具有三個(gè)控制模式(方式)。三個(gè)控制模式是正弦波PWM控制、過調(diào)制PWM 控制及矩形波電壓控制。正弦波PWM控制作為一般性的PWM控制被使用，根據(jù)正弦波狀的電壓指令與載波 (代表性的是三角波)的電壓比較而對(duì)各相中含有的上臂元件及下臂元件進(jìn)行接通斷開控制。其結(jié)果是，關(guān)于與上臂元件的接通期間相對(duì)應(yīng)的高電平期間和與下臂元件的接通期間相對(duì)應(yīng)的低電平期間的集合，在一定期間內(nèi)控制占空比以使其基波成分成為正弦波。眾所周知，在正弦波PWM控制中，正弦波狀的電壓指令的振幅被限制在載波振幅以下的范圍。由此，僅能將向交流電動(dòng)機(jī)Ml的附加電壓(以下，僅為“電動(dòng)機(jī)附加電壓”)的基波成分提高到逆變器的直流鏈路電壓的約0. 61倍左右。需要說明的是，在本說明書中，將電動(dòng)機(jī)附加電壓(線間電壓)的基波成分(有效值)相對(duì)于逆變器14的直流鏈路電壓(即，系統(tǒng)電壓VH)之比稱為“調(diào)制率”。在正弦波PWM控制中，由于正弦波的電壓指令的振幅為載波振幅以下的范圍，因此附加給交流電動(dòng)機(jī)Ml的線間電壓成為正弦波。而且，提出有使3η次高次諧波成分(η為自然數(shù)，代表性的是η = 1的3次高次諧波)與載波振幅以下的范圍的正弦波成分重疊而生成電壓指令的控制方式。在該控制方式中，通過高次諧波成分，雖然電壓指令在比載波振幅高的期間產(chǎn)生，但與各相重疊的3η次高次諧波成分在線間被消除。由此，能夠?qū)⒕€間電壓的波形維持成正弦波。在本實(shí)施方式中，該控制方式也包含在正弦波PWM控制中。在矩形波電壓控制中，與矩形波的1個(gè)脈沖相對(duì)應(yīng)的電壓被附加給交流電動(dòng)機(jī)。 在該矩形波中，上述一定期間內(nèi)的高電平期間及低電平期間之比成為1 1。由此，調(diào)制率升高至0. 78。過調(diào)制PWM控制在電壓指令(正弦波成分)的振幅大于載波振幅的范圍內(nèi)，進(jìn)行與上述正弦波PWM控制同樣的PWM控制。尤其是通過使電壓指令從原來的正弦波波形變形 (振幅校正)而能夠提高基波成分，因此能夠?qū)⒄{(diào)制率從正弦波PWM控制模式下的最高調(diào)制率(上述的約0.61)提高至0.78的范圍。在過調(diào)制PWM控制中，由于電壓指令(正弦波成分)的振幅大于載波振幅，因此附加給交流電動(dòng)機(jī)Ml的線間電壓成為正弦波變形后的電壓。在交流電動(dòng)機(jī)Ml中，當(dāng)轉(zhuǎn)速或輸出轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，感應(yīng)電壓升高，因此必要的驅(qū)動(dòng)電壓(電動(dòng)機(jī)必要電壓)升高?；谵D(zhuǎn)換器12的升壓電壓即系統(tǒng)電壓VH需要設(shè)定成高于該電動(dòng)機(jī)必要電壓。另一方面，在基于轉(zhuǎn)換器12的升壓電壓即系統(tǒng)電壓VH中存在界限值 (VH最大電壓)。因此，根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)Ml的動(dòng)作狀態(tài)，選擇性地適用正弦波PWM控制、過調(diào)制PWM 控制及矩形波電壓控制模式中的任一種。需要說明的是，以下，將正弦波PWM控制及過調(diào)制 PWM控制總括性地稱為“PWM控制模式”。在正弦波PWM控制或過調(diào)制PWM控制中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)電流的反饋而控制電動(dòng)機(jī)附加電壓(交流)的振幅及相位。由此執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制。對(duì)應(yīng)于此，在矩形波電壓控制中，電動(dòng)機(jī)附加電壓的振幅被固定。因此，在矩形波電壓控制中，基于轉(zhuǎn)矩實(shí)際值與轉(zhuǎn)矩指令值的偏差而控制矩形波電壓脈沖的相位，從而執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制。圖3中示出交流電動(dòng)機(jī)Ml的動(dòng)作狀態(tài)與上述的控制模式的對(duì)應(yīng)關(guān)系。參照?qǐng)D3，概括來說，在低轉(zhuǎn)速區(qū)域Al中為了減小轉(zhuǎn)矩變動(dòng)而適用正弦波PWM控制，在中轉(zhuǎn)速區(qū)域A2中適用過調(diào)制P麗控制，在高轉(zhuǎn)速區(qū)域A3中適用矩形波電壓控制。尤其是通過適用過調(diào)制PWM控制及矩形波電壓控制，而實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)Ml的輸出提高。(控制裝置的結(jié)構(gòu))圖4是表示圖1所示的控制裝置30的控制結(jié)構(gòu)的功能框圖。包含圖4在內(nèi)，在以下說明的框圖所記載的用于電動(dòng)機(jī)控制的各功能塊通過基于控制裝置30的硬件或軟件的處理來實(shí)現(xiàn)。參照?qǐng)D4，控制裝置30包含PWM控制部280、矩形波電壓控制部400、電壓偏差運(yùn)算部320、調(diào)制率運(yùn)算部340、模式切換判定部360、及模式選擇部380。PWM控制部280包含正弦波PWM控制部200和過調(diào)制PWM控制部201。正弦波PWM控制部200接受轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom、利用電流傳感器M檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流iv及iw、利用旋轉(zhuǎn)角傳感器25檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角θ，以使交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出與轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩的方式生成逆變器14的開關(guān)控制信號(hào)S3 S8。具體而言，正弦波PWM控制部200基于轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom、電動(dòng)機(jī)電流iv及iw、旋轉(zhuǎn)角θ，而運(yùn)算轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom所對(duì)應(yīng)的電流指令值與檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流的偏差即電流偏差Δ Id、Δ Iq0 正弦波PWM控制部200基于該電流偏差A(yù)id、Δ Iq，而運(yùn)算電動(dòng)機(jī)附加電壓的指令值即電壓指令值Vd#、Vq#。正弦波PWM控制部200基于電壓指令值Vd#、Vq#，而生成開關(guān)控制信號(hào) S3 S8。需要說明的是，正弦波PWM控制部200將電流偏差Δ Id、Δ Iq向電壓偏差運(yùn)算部 320輸出，并將電壓指令值Vd#、Vq#向調(diào)制率運(yùn)算部340輸出。過調(diào)制PWM控制部201接受轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom、利用電流傳感器M檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流iv及iw、利用旋轉(zhuǎn)角傳感器25檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角θ，而生成用于驅(qū)動(dòng)逆變器14的開關(guān)控制信號(hào)S3 S8。過調(diào)制PWM控制部201通過執(zhí)行與基于正弦波PWM控制部200的運(yùn)算同樣的運(yùn)算，而運(yùn)算電流偏差Δ Id、Δ Iq及電壓指令值Vd#、Vq#，并生成開關(guān)控制信號(hào) S3 S8。過調(diào)制PWM控制部201將電流偏差Δ Id、Δ Iq向電壓偏差運(yùn)算部320輸出，并將電壓指令值Vd#、Vq#向調(diào)制率運(yùn)算部340輸出。矩形波電壓控制部400接受轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom、利用電流傳感器M檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流iv及iw、利用旋轉(zhuǎn)角傳感器25檢測(cè)到的旋轉(zhuǎn)角θ。矩形波電壓控制部400基于檢測(cè)到的各相的電動(dòng)機(jī)電流和向交流電動(dòng)機(jī)Ml的各相的附加電壓而運(yùn)算轉(zhuǎn)矩推定值。矩形波電壓控制部400根據(jù)該轉(zhuǎn)矩推定值與轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom之間的偏差而設(shè)定附加給逆變器14的電壓相位，并基于該電壓相位而生成開關(guān)控制信號(hào)S3 S8。電壓偏差運(yùn)算部320基于從PWM控制部280 (正弦波PWM控制部200或過調(diào)制PWM 控制部201)接受的電流偏差A(yù)id、Δ Iq，而運(yùn)算電壓偏差A(yù)Vd、AVq。電壓偏差A(yù)VcUAVq 表示矩形波電壓控制執(zhí)行時(shí)電壓指令相對(duì)于與某轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom對(duì)應(yīng)的電壓指令(PWM 控制的執(zhí)行時(shí)的電壓指令)的偏差。調(diào)制率運(yùn)算部340在PWM控制的執(zhí)行時(shí)，基于通過PWM控制部200運(yùn)算出的電壓指令值Vd#、Vq#、及利用電壓傳感器13檢測(cè)到的直流電壓VH，而運(yùn)算調(diào)制率MD。調(diào)制率運(yùn)算部340在矩形波電壓控制時(shí)，基于通過電壓偏差運(yùn)算部320運(yùn)算出的電壓偏差A(yù)Vd、AVq， 而運(yùn)算調(diào)制率MD。模式切換判定部360基于通過調(diào)制率運(yùn)算部340運(yùn)算出的調(diào)制率MD，來判定是否需要進(jìn)行將控制模式從矩形波電壓控制向PWM控制的切換、以及是否需要進(jìn)行從PWM控制向矩形波電壓控制的切換。此外，模式切換判定部360基于通過調(diào)制率運(yùn)算部340運(yùn)算出的調(diào)制率MD，來判定是否需要進(jìn)行從正弦波PWM控制向過調(diào)制PWM控制部的切換，并判定是否需要進(jìn)行從過調(diào)制PWM控制部向正弦波PWM控制的切換。模式選擇部380基于由模式切換判定部360產(chǎn)生的判定結(jié)果，而在PWM控制模式與矩形波電壓控制模式之間切換交流電動(dòng)機(jī)Ml的控制模式。此外，當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)Ml的控制模式為PWM控制模式時(shí)，模式選擇部380基于由模式切換判定部360所產(chǎn)生的判定結(jié)果， 而在正弦波PWM控制與過調(diào)制PWM控制部之間切換控制模式。接下來，對(duì)圖4所示的各功能塊進(jìn)行更詳細(xì)的說明。圖5是表示圖4的正弦波PWM 控制部200的結(jié)構(gòu)的功能框圖。參照?qǐng)D5，正弦波PWM控制部200包含電流指令生成部210、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部220、250、 電壓指令生成部對(duì)0、及PWM調(diào)制部沈0。電流指令生成部210根據(jù)預(yù)先制成的表等，而生成與交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩指令值 Trqcom相應(yīng)的d軸電流指令值Idcom及q軸電流指令值Iqcom。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部220通過使用了由旋轉(zhuǎn)角傳感器25檢測(cè)出的交流電動(dòng)機(jī)Ml的旋轉(zhuǎn)角 θ的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(從三相向二相的轉(zhuǎn)換)，基于由電流傳感器對(duì)檢測(cè)到的V相電流iv及W 相電流iw，而算出d軸電流Id及q軸電流Iq。d軸電流指令值與d軸電流Id的偏差Δ Id (Aid = Idcom-Id)及q軸電流指令值與q軸電流Iq的偏差Δ Iq (AIq= Iqcom-Iq)被輸入給電壓指令生成部M0。電壓指令生成部240通過相對(duì)于d軸電流偏差Δ Id及q軸電流偏差Δ Iq分別進(jìn)行基于規(guī)定增益的PI (比例積分)運(yùn)算，而求出控制偏差。電壓指令生成部240生成與該控制偏差相應(yīng)的 d軸電壓指令值Vd#及q軸電壓指令值Vq#。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部250通過使用了交流電動(dòng)機(jī)Ml的旋轉(zhuǎn)角θ的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(從二相向三相的轉(zhuǎn)換)，而將d軸電壓指令值Vd#及q軸電壓指令值Vq#轉(zhuǎn)換成U相電壓指令Vu、V相電壓指令Vv及W相電壓指令Vw。如圖6所示，PWM調(diào)制部260基于載波沈2與交流電壓指令沈4(總括性地表示 Vu.Vv.Vw的指令)的比較，通過對(duì)逆變器14的各相的上下臂元件進(jìn)行接通斷開控制，而在交流電動(dòng)機(jī)Ml的各相生成模擬正弦波電壓。載波沈2由規(guī)定頻率的三角波或鋸齒波構(gòu)成。 需要說明的是，如上所述，也可以相對(duì)于正弦波的交流電壓指令使3η次高次諧波重疊。
在用于逆變器控制的脈沖寬度調(diào)制中，載波262的振幅相當(dāng)于逆變器14的輸入直流電壓(系統(tǒng)電壓VH)。但是，關(guān)于進(jìn)行了脈沖寬度調(diào)制的交流電壓指令沈4的振幅，若轉(zhuǎn)換成將原來的電壓指令Vu、Vv, Vw的振幅除以系統(tǒng)電壓VH后的振幅，則能夠?qū)WM調(diào)制部 260中使用的載波沈2的振幅固定。再次參照?qǐng)D5，逆變器14按照由PWM控制部200生成的開關(guān)控制信號(hào)S3 S8進(jìn)行開關(guān)控制，從而對(duì)交流電動(dòng)機(jī)Ml附加用于輸出與轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩的交流電壓。d軸電流偏差A(yù)Id及q軸電流偏差A(yù)Iq向電壓偏差運(yùn)算部320發(fā)送。而且由電壓指令生成部240生成的d軸電壓指令值Vd#及q軸電壓指令值Vq#向調(diào)制率運(yùn)算部340 發(fā)送。圖7是表示過調(diào)制PWM控制部201的結(jié)構(gòu)的功能框圖。參照?qǐng)D7及圖5，過調(diào)制PWM控制部201除了正弦波PWM控制部200的結(jié)構(gòu)之外， 還包含電流濾波器230及電壓振幅校正部270。電流濾波器230執(zhí)行沿時(shí)間軸方向?qū)τ勺鴺?biāo)轉(zhuǎn)換部220算出的d軸電流Id及q 軸電流Iq進(jìn)行平滑化的處理。由此，基于傳感器檢測(cè)值的實(shí)際電流IcUIq被轉(zhuǎn)換成濾波器處理后的電流Idf、Iqf。并且，在過調(diào)制PWM控制部201中，電流偏差Δ Id、Δ Iq使用濾波器處理后的電流 Idf、Iqf 來計(jì)算。S卩，電流偏差 Δ Id、Δ Iq 按照 Δ Id = Idcom-Idf 及 Δ Iq = Iqcom-Iqf 的式子來計(jì)算。電壓振幅校正部270相對(duì)于由電壓指令生成部240算出的原來的d軸電壓指令值軸電壓指令值Vq#，執(zhí)行用于將電動(dòng)機(jī)附加電壓的振幅放大的校正處理。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
部250及調(diào)制部260根據(jù)由電壓振幅校正部270校正的電壓指令生成逆變器14的開關(guān)控制信號(hào)S3 S8。d軸電流偏差A(yù)Id及q軸電流偏差A(yù)Iq向電壓偏差運(yùn)算部320發(fā)送。而且由電壓指令生成部240生成的d軸電壓指令值Vd#及q軸電壓指令值Vq#向調(diào)制率運(yùn)算部340 發(fā)送。需要說明的是，在適用過調(diào)制PWM控制時(shí)，對(duì)電壓指令值Vd#、Vq#進(jìn)行了二相-三相轉(zhuǎn)換后的各相電壓指令的振幅成為大于逆變器輸入電壓(系統(tǒng)電壓VH)的狀態(tài)。該狀態(tài)在圖6(波形圖)中，相當(dāng)于交流電壓指令沈4的振幅大于載波沈2的振幅的狀態(tài)。這種情況下，逆變器14無法對(duì)交流電動(dòng)機(jī)Ml施加超過系統(tǒng)電壓VH的電壓。因此，在使用了基于原來的電壓指令值Vd#、Vq#的各相電壓指令信號(hào)的PWM控制中，無法確保與電壓指令值Vd#、 Vq#相對(duì)應(yīng)的調(diào)制率(原來的調(diào)制率)。因此，在適用過調(diào)制PWM控制時(shí)，相對(duì)于基于電壓指令值Vd#、Vq#的交流電壓指令，以增大電壓附加區(qū)間的方式進(jìn)行放大電壓振幅的校正處理。由此，能夠確保基于電壓指令值Vd#、Vq#的原來的調(diào)制率。需要說明的是，基于電壓振幅校正部270的電壓振幅的放大比(大于1的值)能夠基于該原來的調(diào)制率而理論性地導(dǎo)出。如此，正弦波PWM控制部200執(zhí)行基于由電流傳感器M檢測(cè)到的電動(dòng)機(jī)電流的反饋控制。圖8是表示矩形波電壓控制部400的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
參照?qǐng)D8，矩形波電壓控制部400包含電力運(yùn)算部410、轉(zhuǎn)矩運(yùn)算部420、PI運(yùn)算部 430、矩形波發(fā)生器440、及信號(hào)發(fā)生部450。電力運(yùn)算部410基于根據(jù)由電流傳感器M產(chǎn)生的V相電流iv及W相電流iw而求出的各相電流和各相(U相、V相、W相)電壓Vu、Vv、Vw，按照下式(1)來算出向電動(dòng)機(jī)的供給電力(電動(dòng)機(jī)電力)Riit。Pmt = iu · Vu+iν · Vv+iw · Vw. . . (1)轉(zhuǎn)矩運(yùn)算部420使用通過電力運(yùn)算部410求出的電動(dòng)機(jī)電力Riit、及根據(jù)由旋轉(zhuǎn)角傳感器25檢測(cè)出的交流電動(dòng)機(jī)Ml的旋轉(zhuǎn)角θ算出的角速度ω，按照下式( 算出轉(zhuǎn)矩推定值I^q。Tq = Pmt/ω. · . (2)PI運(yùn)算部430接受相對(duì)于轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom的轉(zhuǎn)矩偏差Δ Tq ( Δ Tq = Trqcom-Tq)。PI運(yùn)算部430通過對(duì)轉(zhuǎn)矩偏差Δ Tq執(zhí)行基于規(guī)定增益的PI運(yùn)算而求出控制偏差。PI運(yùn)算部430根據(jù)求出的控制偏差而設(shè)定矩形波電壓的相位Φ V。具體而言，PI運(yùn)算部430在產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩(TrqCom>0)時(shí)，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)矩不足而使電壓相位超前，另一方面，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)矩過剩而使電壓相位滯后。PI運(yùn)算部430在產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩(Trqcom <0)時(shí)，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)矩不足而使電壓相位滯后，另一方面對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)矩過剩而使電壓相位超前。矩形波發(fā)生器440根據(jù)通過PI運(yùn)算部430設(shè)定的電壓相位Φ V，而產(chǎn)生電壓指令值(矩形波脈沖)Vu、Vv、Vw。信號(hào)發(fā)生部450根據(jù)電壓指令值Vu、Vv、Vw而產(chǎn)生開關(guān)控制信號(hào)S3 S8。逆變器14通過進(jìn)行按照開關(guān)控制信號(hào)S3 S8的開關(guān)動(dòng)作，而附加按照電壓相位Φν的矩形波脈沖作為電動(dòng)機(jī)的各相電壓。如此，在適用矩形波電壓控制時(shí)，通過轉(zhuǎn)矩(電力)的反饋控制，而能夠進(jìn)行電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩控制。但是，在PWM控制方式中，雖然電動(dòng)機(jī)附加電壓的振幅及相位成為操作量，但在矩形波電壓控制方式中，電動(dòng)機(jī)附加電壓的操作量?jī)H為相位。因此，在適用矩形波電壓控制時(shí)，與適用PWM控制方式時(shí)相比，控制響應(yīng)性下降。需要說明的是，也可以取代電力運(yùn)算部410及轉(zhuǎn)矩運(yùn)算部420而配置轉(zhuǎn)矩傳感器。 這種情況下，能夠基于該轉(zhuǎn)矩傳感器的檢測(cè)值求出轉(zhuǎn)矩偏差Δ Tq。再次參照?qǐng)D4，電壓偏差運(yùn)算部320通過將d軸電流偏差Δ Id及q軸電流偏差 Δ Iq代入電動(dòng)機(jī)電壓方程式進(jìn)行運(yùn)算而算出電壓偏差A(yù)Vd、八Vq0電動(dòng)機(jī)電壓方程式由下式(3)及式⑷表示。Vd = Ra · Id-ω · Lq · Iq. · · (3)Vq = ω · Ld · Id+Ra ‘ Iq+ω · Φ · · · (4)在式(3)及式(4)中，Ra表示電樞繞組電阻，ω表示交流電動(dòng)機(jī)Ml的電角速度， Φ表示永久磁鐵的電樞交鏈磁通數(shù)。通過將Δ Id、Δ Iq分別代入式C3)及式中的Id 及Iq，而電壓偏差A(yù)Vd、AVq由以下的式(5)及式(6)分別表示。Δ Vd = Ra · Δ Id-ω · Lq · Δ Iq··· (5)Δ Vq = ω · Ld · Δ Id+Ra · Δ Iq+ω · φ ... (6)在執(zhí)行PWM控制時(shí)，調(diào)制率運(yùn)算部340基于由PWM控制部200運(yùn)算出的電壓指令值Vd#、Vq#及由電壓傳感器13檢測(cè)到的直流電壓VH(系統(tǒng)電壓)，來運(yùn)算調(diào)制率MD。這種情況下，調(diào)制率運(yùn)算部340按照下式(7)，來運(yùn)算調(diào)制率MD。
MD= (Vd#2+Vq#2) 1/2/VH— (7)另一方面，在執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)，調(diào)制率MD固定成0.78。在執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)，調(diào)制率算出部340計(jì)算出在由模式切換判定部360進(jìn)行是否需要從矩形波電壓控制向PWM控制切換的判定中所使用的調(diào)制率。該調(diào)制率是將控制模式從矩形波電壓控制切換成PWM控制時(shí)的調(diào)制率(所謂臨時(shí)的調(diào)制率)。但是，如上所述，在執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)調(diào)制率一定。因此，調(diào)制率算出部340 使用由電壓偏差運(yùn)算部320算出的電壓偏差△ Vd、△ Vq及執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)的電壓指令向量，而算出臨時(shí)的調(diào)制率。圖9是說明電壓指令向量的圖。參照?qǐng)D9，在d-q軸平面上，由電壓指令值Vd#、Vq#的組合所表示的電壓指令向量沿著以原點(diǎn)為中心的圓周進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在矩形波電壓控制中，各相電壓的振幅被固定為逆變器輸入電壓VH。因此，在矩形波電壓控制中，上述的圓的半徑對(duì)應(yīng)于逆變器輸入電壓(系統(tǒng)電壓VH)。在執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)，生成與圖9中的電壓指令向量Vl對(duì)應(yīng)的交流電壓指令。控制模式從矩形波電壓控制向過調(diào)制PWM控制轉(zhuǎn)移時(shí)，通過由過調(diào)制PWM控制部 201(圖8)進(jìn)行的控制運(yùn)算，而生成與電壓指令向量V2對(duì)應(yīng)的交流電壓指令。在此，電壓指令向量V2對(duì)應(yīng)于通過圖8的電壓振幅校正部270進(jìn)行了振幅校正處理后的電壓指令值 Vd#、Vq#。電壓指令偏差A(yù)Vr與表示電壓指令向量Vl的大小的值(以后，表示為Vr_VPH) 與表示電壓指令向量V2的大小的值(以后，表示為Vr)的差分對(duì)應(yīng)。電壓指令偏差A(yù)Vr 由下式(8)表示。Δ Vr = (Δ Vd2+ Δ Vq2)1/2. . . (8)即，電壓指令偏差Δ Vr表示d軸電壓偏差Δ Vd及q軸電壓偏差A(yù)Vq的合成向量的大小。調(diào)制率運(yùn)算部340在執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)，按照下式(9)算出電壓指令向量V2 的大小Vr。Vr = Vr_VPH- Δ Vr. . . (9)Vr_VPH為固定值。在執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)，調(diào)制率運(yùn)算部340按照下式(10)算出控制模式從矩形波電壓控制切換成PWM控制時(shí)的調(diào)制率MD (臨時(shí)的調(diào)制率)。MD = VrXk. . . (10)系數(shù)k由下式(11)表示。k = 0. 78/Vr_VPH. · · (11)Vr越接近Vr_VPH，按照式(10)及式(11)算出的調(diào)制率MD越接近0. 78。另一方面，Vr越小，按照式(10)及式(11)算出的調(diào)制率MD越小。在執(zhí)行PWM控制時(shí)，模式切換判定部360判定按照式(7)算出的調(diào)制率MD是否為規(guī)定的基準(zhǔn)值MDl以上。當(dāng)調(diào)制率MD為該基準(zhǔn)值MDl以上時(shí)，模式切換判定部360判定為需要進(jìn)行從PWM控制向矩形波電壓控制的切換。此外，該判定結(jié)果被發(fā)送至調(diào)制率運(yùn)算部 340及模式選擇部380。由此，調(diào)制率運(yùn)算部340將調(diào)制率MD的計(jì)算中所使用的式子從式 (7)切換成式(10)及式(11)。在執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)，模式切換判定部360判定按照式(10)及式(11)算出的調(diào)制率MD是否為規(guī)定的基準(zhǔn)值MD2以下?；鶞?zhǔn)值MD2是比基準(zhǔn)值MDl小的值。當(dāng)調(diào)制率MD為基準(zhǔn)值MD2以下時(shí)，模式切換判定部360判定為需要進(jìn)行從PWM控制向矩形波電壓控制的切換。該判定結(jié)果被發(fā)送至調(diào)制率運(yùn)算部340及模式選擇部380。由此，調(diào)制率運(yùn)算部340將調(diào)制率MD的計(jì)算中所使用的式子從式(10)及式(11)切換成式(7)。在執(zhí)行PWM控制模式時(shí)，模式切換判定部360判定適用正弦波PWM控制及過調(diào)制 PWM控制中的哪一個(gè)。該判定可以通過將調(diào)制率MD與規(guī)定的閾值(例如，適用正弦波PWM 控制的調(diào)制率的理論最大值為0.61)進(jìn)行比較來執(zhí)行。該判定結(jié)果被發(fā)送至調(diào)制率運(yùn)算部 340及模式選擇部380?；谟赡Ｊ角袚Q判定部360產(chǎn)生的判定結(jié)果，模式選擇部380從矩形波電壓控制模式、過調(diào)制PWM控制模式及正弦波PWM控制模式中選擇逆變器的控制模式。在此，控制模式在矩形波電壓控制與過調(diào)制PWM控制之間進(jìn)行切換時(shí)，會(huì)產(chǎn)生與控制穩(wěn)定性相關(guān)的以下的課題。圖10是說明控制模式從矩形波電壓控制向過調(diào)制PWM控制切換時(shí)的交流電壓指令的變化的圖。參照?qǐng)D10，在執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)，電壓指令向量Vl的相位Φ ν基于轉(zhuǎn)矩偏差 ATq(參照?qǐng)D8)進(jìn)行控制。需要說明的是，圖10所示的電壓指令向量Vl對(duì)應(yīng)于從矩形波電壓控制向過調(diào)制PWM控制切換時(shí)的矩形波電壓控制產(chǎn)生的交流電壓指令的最終值?？刂颇Ｊ綇木匦尾妷嚎刂葡蜻^調(diào)制PWM控制轉(zhuǎn)移時(shí)，通過由過調(diào)制PWM控制部 201(圖7)進(jìn)行的控制運(yùn)算生成與電壓指令向量V2對(duì)應(yīng)的交流電壓指令。在從矩形波電壓控制向過調(diào)制PWM控制切換時(shí)，用于轉(zhuǎn)矩控制的操作量大幅變化。因此，在電壓指令向量 Vl及電壓指令向量V2之間容易產(chǎn)生大的變化。圖11是說明控制模式從矩形波電壓控制向過調(diào)制PWM控制切換時(shí)的電流指令及電動(dòng)機(jī)電流值的圖。參照?qǐng)Dll，d_q軸平面上的曲線Bl表示與某轉(zhuǎn)矩指令值對(duì)應(yīng)的電流指令(Idcom， Iqcom)。d-q軸平面上的曲線B2表示從交流電動(dòng)機(jī)Ml產(chǎn)生曲線Bl所示的轉(zhuǎn)矩時(shí)的電動(dòng)機(jī)電流值。d-q軸平面被曲線Bl分成矩形波電壓控制區(qū)域和PWM控制區(qū)域。電流相位相對(duì)于與曲線Bl對(duì)應(yīng)的電流向量(基準(zhǔn)電流向量)成為滯后側(cè)的區(qū)域是PWM控制區(qū)域。另一方面，電流相位相對(duì)于該電流向量成為超前側(cè)的區(qū)域是矩形波電壓控制區(qū)域。曲線Bl上的點(diǎn)Pl表示根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值確定的電流指令值。即點(diǎn)Pl表示執(zhí)行PWM 控制時(shí)的電流指令值。曲線B2上的點(diǎn)P2表示根據(jù)矩形波電壓控制產(chǎn)生的交流電壓指令的最終值而從逆變器14輸出的電流值。在本實(shí)施方式中，通過將電流偏差Δ Id及Δ Iq代入表示電動(dòng)機(jī)模型的電動(dòng)機(jī)電壓方程式(參照式C3)及式(4))，而運(yùn)算對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)矩指令值的電壓指令與對(duì)應(yīng)于由矩形波電壓控制產(chǎn)生的交流電壓指令的最終值的電壓指令之差，即運(yùn)算電壓偏差A(yù)Vd、AVq。由此，能夠不使用電壓指令值對(duì)#、￥9#來算出電壓偏差A(yù)Vd、AVq。與轉(zhuǎn)矩指令值對(duì)應(yīng)的電壓指令對(duì)應(yīng)于圖10的電壓指令向量V2。另一方面，與由矩形波電壓控制產(chǎn)生的交流電壓指令的最終值對(duì)應(yīng)的電壓指令對(duì)應(yīng)于圖10的電壓指令向量 VI。調(diào)制率運(yùn)算部340基于電壓偏差A(yù)Vd、AVq及式⑶算出電壓指令向量的大小的變化量即電壓指令偏差ΔνΓ。由于電壓指令向量Vl的大小(Vr_VPH)是固定值，因此電壓指令向量V2的大小Vr能夠基于Vr_VPH及Δ Vr來算出。調(diào)制率運(yùn)算部340按照式(10)算出調(diào)制率MD。式(10)表示調(diào)制率MD與電壓指令向量V2的大小(Vr)成比例。執(zhí)行矩形波控制時(shí)的電壓指令向量Vl的大小(Vr_VPH)及調(diào)制率都是固定值，因此當(dāng)逆變器14的輸入電壓(直流電壓VH) —定時(shí)，通過算出Vr相對(duì)于Vr_VPH的比率，而能夠算出從矩形波電壓控制切換成PWM控制時(shí)的調(diào)制率MD。需要說明的是，由式(11)表示的系數(shù)k為一定值。而且，Vr_VPH也為一定值。艮口， 在本實(shí)施方式中，通過算出ΔνΓ，而能夠算出從矩形波電壓控制切換成PWM控制時(shí)的調(diào)制率MD。(控制模式的切換)接下來，使用圖12及圖13對(duì)矩形波電壓控制與PWM控制之間的控制模式的切換判定進(jìn)行說明。圖12是說明控制模式的切換判定處理的一例的流程圖。在圖12所示的切換判定處理中，在從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的控制模式的切換判定中使用電流相位。需要說明的是，圖12的流程圖所示的處理是作為本實(shí)施方式的控制模式的切換判定處理的比較例而示出的處理。參照?qǐng)D12，在步驟STlO中，判定當(dāng)前的控制模式是否為PWM控制模式。當(dāng)判定為當(dāng)前的控制模式是PWM控制模式時(shí)(在步驟STlO中為是)，基于按照PWM控制模式的電壓指令值Vd#、Vq#及系統(tǒng)電壓VH運(yùn)算調(diào)制率(步驟ST11)。例如通過上述式(7)來算出調(diào)制率MD。接下來，在步驟ST12中，判定步驟STll中求出的調(diào)制率是否為0. 78以上。當(dāng)判定為調(diào)制率大于0. 78時(shí)(在步驟ST12中為是)，由于在PWM控制模式中無法產(chǎn)生適當(dāng)?shù)慕涣麟妷?，因此切換控制模式來選擇矩形波電壓控制模式(步驟ST15)。另一方面，當(dāng)判定為調(diào)制率小于0. 78時(shí)(在步驟ST12中為否)，繼續(xù)選擇PWM控制模式(步驟ST14)。當(dāng)判定為當(dāng)前的控制模式是矩形波電壓控制模式時(shí)(在步驟STlO中為否)，判定從逆變器14向交流電動(dòng)機(jī)Ml供給的交流電流相位(實(shí)際電流相位)Φ i的絕對(duì)值是否小于規(guī)定的切換電流相位Φ0的絕對(duì)值(步驟ST13)。需要說明的是，切換電流相位Φ0也可以在交流電動(dòng)機(jī)Ml的動(dòng)力運(yùn)行時(shí)及再生時(shí)設(shè)定成不同的值。當(dāng)判定為實(shí)際電流相位Φ i的絕對(duì)值小于切換電流相位Φ0的絕對(duì)值時(shí)(在步驟 ST13中為是)，控制模式從矩形波電壓控制模式切換成PWM控制。由此選擇PWM控制模式 (步驟 ST14)。當(dāng)判定為實(shí)際電流相位Φ 的絕對(duì)值為切換電流相位Φ0的絕對(duì)值以上時(shí)(在步驟ST13中為否)，控制模式維持成矩形波電壓控制模式(步驟ST15)。在選擇PWM控制模式時(shí)(步驟ST14)，判定適用了正弦波PWM控制及過調(diào)制PWM控制中的哪一個(gè)(步驟ST16)。該判定可以通過將調(diào)制率MD與規(guī)定的閾值(例如，作為適于正弦波PWM控制的調(diào)制率的理論最大值的0. 61)進(jìn)行比較來執(zhí)行。在調(diào)制率為閾值以下時(shí)，適用正弦波PWM控制。在調(diào)制率為上述的閾值以下時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)交流電壓指令264(正弦波成分)的振幅為載波262的振幅以下的PWM控制。相對(duì)于
19此，在調(diào)制率大于上述的閾值時(shí)，適用過調(diào)制PWM控制。這種情況下，交流電壓指令沈4 (正弦波成分)的振幅大于載波262的振幅。根據(jù)圖12所示的處理，在從PWM控制模式向矩形波電壓控制模式的轉(zhuǎn)移的判定時(shí)使用調(diào)制率，而在從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的轉(zhuǎn)移的判定時(shí)使用實(shí)際電流相位Φ 。如此，由于在控制模式的切換的判定中使用多種參數(shù)，而判定處理變得復(fù)雜。圖13是說明本實(shí)施方式的控制模式的切換判定處理的流程圖。參照?qǐng)D13及圖 12，本實(shí)施方式的控制模式的切換判定處理在取代步驟ST12的處理及步驟ST13的處理而執(zhí)行步驟ST20的處理及步驟ST23的處理這方面，及追加了步驟ST21、ST22的處理這方面與圖12所示的處理不同。需要說明的是，圖13所示的其他步驟的處理與圖12所示的對(duì)應(yīng)的步驟的處理相同。因此，以下，主要說明步驟ST20 ST23的處理。需要說明的是，圖13 所示的處理通過控制裝置30例如每隔一定周期執(zhí)行。在步驟STlO中，控制裝置30判定當(dāng)前的控制模式是否為PWM控制模式。當(dāng)判定為當(dāng)前的控制模式是PWM控制模式時(shí)(在步驟STlO中為是)，控制裝置30 (調(diào)制率運(yùn)算部 340)基于按照PWM控制模式的電壓指令值Vd#、Vq#及系統(tǒng)電壓VH，根據(jù)上述式(7)，來運(yùn)算調(diào)制率(步驟STl 1)。接下來，在步驟ST20中，控制裝置30(模式切換判定部360)判定步驟STll中求出的調(diào)制率MD是否在基準(zhǔn)值MDl以上。當(dāng)判定為調(diào)制率MD在MDl以上時(shí)(在步驟ST20 中為是)，通過控制裝置30 (模式切換判定部360及模式選擇部380)將控制模式從PWM控制切換成矩形波電壓控制模式(步驟ST15)。另一方面，當(dāng)判定為步驟STll中求出的調(diào)制率MD小于基準(zhǔn)值MDl時(shí)(在步驟ST20 中為否)，繼續(xù)選擇PWM控制模式(步驟ST14)。當(dāng)判定為當(dāng)前的控制模式是矩形波電壓控制模式時(shí)(在步驟STlO中為否)，控制裝置30 (電壓偏差運(yùn)算部320)根據(jù)由PWM控制部200算出的電流偏差A(yù)id、Δ Iq來運(yùn)算電壓偏差A(yù)Vd、AVq(步驟ST21)。如上所述，電壓偏差運(yùn)算部320通過將電流偏差A(yù)id、 Δ Iq代入式(5)及式(6)來運(yùn)算電壓偏差A(yù)Vd、AVq。接下來，控制裝置30(調(diào)制率運(yùn)算部340)基于在步驟ST21中算出的電壓偏差 Δ Vd、Δ Vq及電壓指令向量Vl來運(yùn)算調(diào)制率MD (步驟ST2》。調(diào)制率運(yùn)算部340按照上述的式(8)至式(10)來運(yùn)算調(diào)制率MD。接下來，控制裝置30 (模式切換判定部360)判定在步驟ST22中算出的調(diào)制率MD 是否在基準(zhǔn)值MD2以下(步驟ST2!3)。當(dāng)判定為調(diào)制率MD小于基準(zhǔn)值MD2時(shí)(在步驟ST23 中為是)，控制裝置30 (模式切換判定部360)判定為需要從矩形波電壓控制模式向PWM控制切換。因此選擇PWM控制模式(步驟ST14)。當(dāng)判定為調(diào)制率MD大于基準(zhǔn)值MD2時(shí)(在步驟ST23中為否)，控制裝置30(模式切換判定部360)判定為不需要從矩形波電壓控制模式向PWM控制的切換。因此控制模式維持成矩形波電壓控制模式(步驟ST15)。在選擇PWM控制模式時(shí)(步驟ST14)，控制裝置30 (模式切換判定部360)判定適用正弦波PWM控制及過調(diào)制PWM控制中的哪一個(gè)(步驟ST16)?？刂蒲b置30(模式切換判定部360)通過將調(diào)制率MD與正弦波PWM控制模式下的最高調(diào)制率(0.61)進(jìn)行比較來判定適用正弦波PWM控制及過調(diào)制PWM控制中的哪一個(gè)。
如上所述，在本實(shí)施方式中，通過算出AVr而能夠算出從矩形波電壓控制切換成 PWM控制時(shí)的調(diào)制率MD。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠容易地算出從矩形波電壓控制切換成 PWM控制時(shí)的調(diào)制率MD。由于容易地算出調(diào)制率MD，而能夠僅基于調(diào)制率MD判定是否需要將控制模式從矩形波電壓控制向PWM控制切換。由此，能夠容易地執(zhí)行控制模式是否需要從矩形波電壓控制向PWM控制切換的判定。此外，根據(jù)本實(shí)施方式，僅基于調(diào)制率，就能夠?qū)⒖刂颇Ｊ皆赑WM控制模式與矩形波電壓控制模式之間進(jìn)行相互切換。由此，能夠避免控制模式切換與否的判定的復(fù)雜化。基準(zhǔn)值MD2也可以與基準(zhǔn)值MDl相等。但是，優(yōu)選使基準(zhǔn)值MD2小于基準(zhǔn)值MDl。 能夠通過使基準(zhǔn)值MD2小于基準(zhǔn)值MDl而設(shè)定與控制模式的切換相關(guān)的磁滯現(xiàn)象。由此， 在控制模式的切換時(shí)能夠防止產(chǎn)生振蕩。通過防止振蕩而能夠迅速地切換控制模式。根據(jù)本實(shí)施方式，由于能夠容易地設(shè)定磁滯現(xiàn)象，因此能夠迅速地切換控制模式。此外，根據(jù)本實(shí)施方式，在執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)，為了算出調(diào)制率，而使用按照轉(zhuǎn)矩指令的電流指令和與由矩形波電壓控制產(chǎn)生的交流電壓指令的最終值對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)電流值(實(shí)際電流值)的電流偏差。當(dāng)該調(diào)制率小于基準(zhǔn)值MD2時(shí)，判斷是否需要從矩形波電壓控制向PWM控制(過調(diào)制PWM控制)的切換。由此，能夠以減小從矩形波電壓控制向PWM控制(過調(diào)制PWM控制)切換時(shí)的電流偏差的方式確定基準(zhǔn)值MD2。在執(zhí)行PWM控制時(shí)，電流偏差在電壓指令的生成中使用。具體而言，在執(zhí)行PWM控制時(shí)，以使電流偏差成為0的方式生成交流電壓指令。控制模式能夠通過減小剛從矩形波電壓控制切換成PWM控制之后的電流偏差，而防止在PWM控制開始時(shí)交流電壓指令較大地變化的情況。由此，能夠抑制PWM控制(電流反饋控制)開始時(shí)的過沖，因此能夠避免在剛從矩形波電壓控制向PWM控制切換之后交流電動(dòng)機(jī)Ml的控制變得不穩(wěn)定的情況(例如轉(zhuǎn)矩的急速變動(dòng)等)。(電動(dòng)車輛的結(jié)構(gòu)例)圖14是表示適用圖1所示的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的電動(dòng)車輛的一例的框圖。參照?qǐng)D14及圖1，混合動(dòng)力車輛1000具備發(fā)動(dòng)機(jī)150、第一 MG(Motor Generator 電動(dòng)發(fā)電機(jī))110、第二 MG120、動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)130、減速機(jī)140、控制裝置30、直流電壓發(fā)生部10#、逆變器單元170、及驅(qū)動(dòng)輪160。發(fā)動(dòng)機(jī)150、第一 MGllO及第二 MG120與動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)130連結(jié)。并且，混合動(dòng)力車輛1000在來自發(fā)動(dòng)機(jī)150及第二 MG120的至少一方的驅(qū)動(dòng)力的作用下進(jìn)行行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)150產(chǎn)生的動(dòng)力通過動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)130分割成兩個(gè)路徑。即，一方是經(jīng)由減速機(jī)140向驅(qū)動(dòng)輪160傳遞的路徑，另一方是向第一 MGllO傳遞的路徑。第一 MG110、第二 MG120都是上述的電動(dòng)發(fā)電機(jī)、即交流電動(dòng)機(jī)。圖1所示的交流電動(dòng)機(jī)Ml能夠適用于第一 MGllO及第二 MG120中的任一個(gè)。而且，逆變器單元170包含用于分別對(duì)第一 MGllO及第二 MG120進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的兩個(gè)逆變器(與圖1所示的逆變器14 相對(duì)應(yīng))。第一 MGllO使用由動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)130分割的發(fā)動(dòng)機(jī)150的動(dòng)力進(jìn)行發(fā)電。例如， 當(dāng)表示直流電源B的充電狀態(tài)(以下也稱為“SOCGtate Of Charge)”。)的值低于預(yù)先確定的值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)150起動(dòng)而通過第一 MGllO進(jìn)行發(fā)電。由第一 MGllO進(jìn)行發(fā)電的電力通過逆變器單元170被從交流轉(zhuǎn)換成直流，通過轉(zhuǎn)換器12對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整而蓄積在直流電源B中。此外，第一 MGllO使用蓄積在直流電源B中的電力來使發(fā)動(dòng)機(jī)150起動(dòng)。第二 MG120使用蓄積在直流電源B中的電力及由第一 MGl 10產(chǎn)生的電力中的至少一方而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。并且，第二 MG120的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由減速機(jī)140傳遞給驅(qū)動(dòng)輪160。由此， 第二 MG120對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)150進(jìn)行輔助，或通過來自第二 MG120的驅(qū)動(dòng)力而使車輛行駛。需要說明的是，在圖14中，驅(qū)動(dòng)輪160表示為前輪，但第二 MG120也可以取代前輪而驅(qū)動(dòng)后輪， 或驅(qū)動(dòng)前輪和后輪。在混合動(dòng)力車輛1000的制動(dòng)時(shí)等，經(jīng)由減速機(jī)140通過驅(qū)動(dòng)輪160對(duì)第二 MG120 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而使第二 MG120作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行工作。由此，第二 MG120作為將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成電力的再生制動(dòng)器而進(jìn)行工作。并且，由第二 MG120產(chǎn)生的電力蓄積在直流電源B中。動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)130由包含太陽輪、小齒輪、行星輪架、齒圈在內(nèi)的行星齒輪構(gòu)成。 小齒輪與太陽齒輪及齒圈扣合。行星輪架將小齒輪支承為能夠自轉(zhuǎn)，并與發(fā)動(dòng)機(jī)150的曲軸連結(jié)。太陽齒輪與第一 MGllO的旋轉(zhuǎn)軸連結(jié)。齒圈與第二 MG120的旋轉(zhuǎn)軸及減速機(jī)140 連結(jié)。并且，發(fā)動(dòng)機(jī)150、第一 MGllO及第二 MG120經(jīng)由由行星齒輪構(gòu)成的動(dòng)力分割機(jī)構(gòu) 130連結(jié)，從而發(fā)動(dòng)機(jī)150、第一 MGllO及第二 MG120的轉(zhuǎn)速在列線圖中成為由直線連結(jié)的關(guān)系?？刂蒲b置30對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)150、直流電壓發(fā)生部10#及逆變器單元170進(jìn)行控制。通過使控制裝置30控制逆變器單元170來控制第一 MGllO及第二 MG120。需要說明的是，在圖14中作為電動(dòng)車輛的一例而表示了混合動(dòng)力車，但也可以在電力車或燃料電池車等利用電能產(chǎn)生車輛驅(qū)動(dòng)力的車上適用本發(fā)明。在所述電動(dòng)車輛上搭載有產(chǎn)生用于對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。作為該電動(dòng)機(jī)，可以采用交流電動(dòng)機(jī)。由此，可以對(duì)上述的電動(dòng)車輛適用本發(fā)明。應(yīng)該考慮到本次公開的實(shí)施方式全部的方面只是例示，并限于此。本發(fā)明的范圍不是上述的說明而是由權(quán)利要求所公開的內(nèi)容，包含與權(quán)利要求均等的內(nèi)容及范圍內(nèi)的全部的變更。
權(quán)利要求
1.一種交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其中，附加給所述交流電動(dòng)機(jī)的附加電壓由將直流電壓轉(zhuǎn)換成所述附加電壓的逆變器(14) 控制，所述控制裝置具備電流檢測(cè)器(M)，對(duì)在所述逆變器(14)與所述交流電動(dòng)機(jī)之間流動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行檢測(cè)；脈沖寬度調(diào)制控制部080)，基于由所述電流檢測(cè)器04)檢測(cè)出的所述電動(dòng)機(jī)電流和與所述交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的電流指令之間的電流偏差，生成用于使所述交流電動(dòng)機(jī)按照所述動(dòng)作指令進(jìn)行動(dòng)作的交流電壓指令，并且通過基于所述交流電壓指令與載波的比較的脈沖寬度調(diào)制控制來產(chǎn)生所述逆變器(14)的控制指令；矩形波電壓控制部G00)，通過矩形波電壓控制來產(chǎn)生所述逆變器(14)的所述控制指令，該矩形波電壓控制是如下所述的控制基于由所述電流檢測(cè)器04)檢測(cè)出的所述電動(dòng)機(jī)電流和所述交流電動(dòng)機(jī)的所述動(dòng)作指令，對(duì)所述附加電壓進(jìn)行控制以使所述附加電壓成為具有與所述動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的相位的矩形波電壓；電壓偏差運(yùn)算部(320)，通過執(zhí)行將所述電流偏差代入所述交流電動(dòng)機(jī)的電壓方程式的運(yùn)算，而運(yùn)算第一電壓指令與第二電壓指令之間的電壓偏差，該第一電壓指令與執(zhí)行所述矩形波電壓控制時(shí)的所述交流電壓指令相對(duì)應(yīng)，該第二電壓指令與執(zhí)行所述脈沖寬度調(diào)制控制時(shí)的所述交流電壓指令相對(duì)應(yīng)；調(diào)制率運(yùn)算部(340)，基于所述第一電壓指令及所述電壓偏差而運(yùn)算表示調(diào)制率的第一控制值，該調(diào)制率被定義為所述附加電壓的有效值相對(duì)于所述直流電壓的值之比；及模式切換判定部(360)，在所述矩形波電壓控制部(400)執(zhí)行所述矩形波電壓控制時(shí)， 基于所述第一控制值判定是否需要進(jìn)行所述交流電動(dòng)機(jī)的控制模式從所述矩形波電壓控制向所述脈沖寬度調(diào)制控制的切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其中， 所述電流偏差包含d軸電流偏差及q軸電流偏差，所述電壓偏差運(yùn)算部(320)通過執(zhí)行將所述d軸電流偏差及所述q軸電流偏差代入所述電壓方程式的運(yùn)算，來運(yùn)算包含d軸電壓偏差及q軸電壓偏差的所述電壓偏差，所述調(diào)制率運(yùn)算部(340)通過從表示與所述第一電壓指令對(duì)應(yīng)的電壓向量的大小的第一值減去表示所述d軸電壓偏差及所述q軸電壓偏差的合成向量的大小的校正值，來運(yùn)算表示與所述第二電壓指令對(duì)應(yīng)的電壓向量的大小的第二值，并且基于所述第二值相對(duì)于所述第一值的比率及執(zhí)行所述矩形波電壓控制時(shí)的所述調(diào)制率的值運(yùn)算所述第一控制值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其中，所述調(diào)制率運(yùn)算部(340)基于所述第二電壓指令及所述直流電壓的值，運(yùn)算表示所述脈沖寬度調(diào)制控制部(觀0)執(zhí)行所述脈沖寬度調(diào)制控制時(shí)的所述調(diào)制率的第二控制值，所述模式切換判定部(360)基于所述第二控制值而判定是否需要進(jìn)行所述控制模式從所述脈沖寬度調(diào)制控制向所述矩形波電壓控制的切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其中，所述模式切換判定部(360)在所述第一控制值小于第一基準(zhǔn)值時(shí)，判定為需要進(jìn)行從所述矩形波電壓控制向所述脈沖寬度調(diào)制控制的切換，并且在所述第二控制值大于第二基準(zhǔn)值時(shí)，判定為需要進(jìn)行從所述脈沖寬度調(diào)制控制向所述矩形波電壓控制的切換， 所述第一基準(zhǔn)值小于所述第二基準(zhǔn)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其中，所述脈沖寬度調(diào)制控制部O80)以使所述電流偏差接近0的方式生成所述第二電壓指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流電動(dòng)機(jī)的控制裝置，其中， 所述脈沖寬度調(diào)制控制部(觀0)包含第一控制部O00)，按照正弦波脈沖寬度調(diào)制方式，根據(jù)所述電流偏差產(chǎn)生所述控制指令；及第二控制部O01)，按照過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制方式，根據(jù)所述電流偏差產(chǎn)生所述控制指令，該過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制方式用于輸出與所述正弦波脈沖寬度調(diào)制方式相比基波成分較大的所述附加電壓。
7.一種電動(dòng)車輛，具備 交流電動(dòng)機(jī)(Ml)；逆變器(14)，將直流電壓轉(zhuǎn)換成向所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)附加的附加電壓，并對(duì)所述附加電壓進(jìn)行控制；及控制裝置，控制所述逆變器(14)， 所述控制裝置具備電流檢測(cè)器(M)，對(duì)在所述逆變器(14)與所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)之間流動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流進(jìn)行檢測(cè)；脈沖寬度調(diào)制控制部080)，基于由所述電流檢測(cè)器04)檢測(cè)出的所述電動(dòng)機(jī)電流和與所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的電流指令之間的電流偏差，生成用于使所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)按照所述動(dòng)作指令進(jìn)行動(dòng)作的交流電壓指令，并且通過基于所述交流電壓指令與載波的比較的脈沖寬度調(diào)制控制來產(chǎn)生所述逆變器(14)的控制指令；矩形波電壓控制部G00)，通過矩形波電壓控制來產(chǎn)生所述逆變器(14)的所述控制指令，該矩形波電壓控制是如下所述的控制基于由所述電流檢測(cè)器04)檢測(cè)出的所述電動(dòng)機(jī)電流和所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的所述動(dòng)作指令，對(duì)所述附加電壓進(jìn)行控制以使所述附加電壓成為具有與所述動(dòng)作指令相對(duì)應(yīng)的相位的矩形波電壓；電壓偏差運(yùn)算部(320)，通過執(zhí)行將所述電流偏差代入所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的電壓方程式的運(yùn)算，而運(yùn)算第一電壓指令與第二電壓指令之間的電壓偏差，該第一電壓指令與執(zhí)行所述矩形波電壓控制時(shí)的所述交流電壓指令相對(duì)應(yīng)，該第二電壓指令與執(zhí)行所述脈沖寬度調(diào)制控制時(shí)的所述交流電壓指令相對(duì)應(yīng)；調(diào)制率運(yùn)算部(340)，基于所述第一電壓指令及所述電壓偏差而運(yùn)算表示調(diào)制率的第一控制值，該調(diào)制率被定義為所述附加電壓的有效值相對(duì)于所述直流電壓的值之比；及模式切換判定部(360)，在所述矩形波電壓控制部(400)執(zhí)行所述矩形波電壓控制時(shí)， 基于所述第一控制值判定是否需要進(jìn)行所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)的控制模式從所述矩形波電壓控制向所述脈沖寬度調(diào)制控制的切換。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)車輛，其中，所述電流偏差包含d軸電流偏差及q軸電流偏差，所述電壓偏差運(yùn)算部(320)通過執(zhí)行將所述d軸電流偏差及所述q軸電流偏差代入所述電壓方程式的運(yùn)算，來運(yùn)算包含d軸電壓偏差及q軸電壓偏差的所述電壓偏差，所述調(diào)制率運(yùn)算部(340)通過從表示與所述第一電壓指令對(duì)應(yīng)的電壓向量的大小的第一值減去表示所述d軸電壓偏差及所述q軸電壓偏差的合成向量的大小的校正值，來運(yùn)算表示與所述第二電壓指令對(duì)應(yīng)的電壓向量的大小的第二值，并且基于所述第二值相對(duì)于所述第一值的比率及執(zhí)行所述矩形波電壓控制時(shí)的所述調(diào)制率的值運(yùn)算所述第一控制值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)車輛，其中，所述調(diào)制率運(yùn)算部(340)基于所述第二電壓指令及所述直流電壓的值，運(yùn)算表示所述脈沖寬度調(diào)制控制部(觀0)執(zhí)行所述脈沖寬度調(diào)制控制時(shí)的所述調(diào)制率的第二控制值，所述模式切換判定部(360)基于所述第二控制值而判定是否需要進(jìn)行所述控制模式從所述脈沖寬度調(diào)制控制向所述矩形波電壓控制的切換。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電動(dòng)車輛，其中，所述模式切換判定部(360)在所述第一控制值小于第一基準(zhǔn)值時(shí)，判定為需要進(jìn)行從所述矩形波電壓控制向所述脈沖寬度調(diào)制控制的切換，并且在所述第二控制值大于第二基準(zhǔn)值時(shí)，判定為需要進(jìn)行從所述脈沖寬度調(diào)制控制向所述矩形波電壓控制的切換， 所述第一基準(zhǔn)值小于所述第二基準(zhǔn)值。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)車輛，其中，所述脈沖寬度調(diào)制控制部(觀0)以使所述電流偏差接近0的方式生成所述第二電壓指令。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)車輛，其中， 所述脈沖寬度調(diào)制控制部(觀0)包含第一控制部O00)，按照正弦波脈沖寬度調(diào)制方式，根據(jù)所述電流偏差產(chǎn)生所述控制指令；及第二控制部O01)，按照過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制方式，根據(jù)所述電流偏差產(chǎn)生所述控制指令，該過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制方式用于輸出與所述正弦波脈沖寬度調(diào)制方式相比基波成分較大的所述附加電壓。
全文摘要
交流電動(dòng)機(jī)(M1)、逆變器(14)及控制裝置(30)搭載于電動(dòng)車輛?？刂蒲b置(30)包含電壓偏差運(yùn)算部(320)、調(diào)制率運(yùn)算部(340)、及模式切換判定部(360)。電壓偏差運(yùn)算部(320)通過將電流偏差代入交流電動(dòng)機(jī)的電壓方程式，來運(yùn)算執(zhí)行矩形波電壓控制時(shí)的第一電壓指令與執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制控制時(shí)的第二電壓指令的電壓偏差。調(diào)制率運(yùn)算部(340)基于第一電壓指令及電壓偏差來運(yùn)算調(diào)制率。模式切換判定部(360)基于該調(diào)制率判定是否需要進(jìn)行交流電動(dòng)機(jī)(M1)的控制模式從矩形波電壓控制向脈沖寬度調(diào)制控制的切換。
文檔編號(hào)H02P21/00GK102282758SQ200980154589
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2009年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月14日
發(fā)明者大野敏和, 山川隼史, 山田堅(jiān)滋, 黑松豐 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社