電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置的制造方法
【專利說明】電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置
[0001 ] 關(guān)聯(lián)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求于2013年I月31日申請(qǐng)的日本特愿2013-016441的優(yōu)先權(quán)，通過參照其整體，將其作為構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的內(nèi)容而進(jìn)行引用。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，在行駛驅(qū)動(dòng)源僅為電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)汽車、搭載電動(dòng)機(jī)以及發(fā)動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力形式的電動(dòng)汽車中，該控制裝置用于上述行駛用的電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004]在電動(dòng)汽車中，作為行駛用電動(dòng)機(jī)多為采用IPM (埋入式永磁)型電動(dòng)機(jī)、SPM (表面式永磁)型電動(dòng)機(jī)等的作為交流驅(qū)動(dòng)的永磁電動(dòng)機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)。這些電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)中，為了提高控制性能，以矢量控制方式的逆變裝置進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但是在作為具有永磁鐵的電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造上發(fā)生的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，存在因勵(lì)磁磁通的高次諧波而發(fā)生的電源頻率6倍的頻率。
[0005]如果以圖1B進(jìn)行說明的話，相對(duì)給予電動(dòng)機(jī)2的目標(biāo)電流值I ref而輸出的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩Te，如將轉(zhuǎn)矩波形模式化顯示那樣，為含有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。
[0006]如此，如果在電動(dòng)機(jī)中發(fā)生轉(zhuǎn)矩波動(dòng)，在電動(dòng)汽車的場(chǎng)合，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)與車體的振動(dòng)直接產(chǎn)生聯(lián)系，乘坐的感覺會(huì)變差。
[0007]作為抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的技術(shù)，提案有補(bǔ)償?shù)窒鸌PM電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的技術(shù)，具體來說，對(duì)應(yīng)IPM電動(dòng)機(jī)的矢量控制理論模型式，加入d、q軸電流指令或轉(zhuǎn)矩指令(比如專利文獻(xiàn)I)。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:日本特開2007-267466號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 發(fā)明想要解決的課題
[0012]對(duì)應(yīng)專利文獻(xiàn)I等中的IPM電動(dòng)機(jī)的矢量控制理論模型式而加入補(bǔ)償信號(hào)的技術(shù)，理論上很好。但是，計(jì)算量過多，求出各參數(shù)的運(yùn)算也不簡(jiǎn)單，所以，實(shí)用性低。特別是，在中高速行駛中，以如上述那樣復(fù)雜的運(yùn)算式進(jìn)行計(jì)算的場(chǎng)合，計(jì)算跟不上，加入的補(bǔ)償信號(hào)反而有成為雜音的危險(xiǎn)。
[0013]本發(fā)明的目的是提供一種電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置，在該控制裝置中，以簡(jiǎn)單的運(yùn)算抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的實(shí)用性優(yōu)異。
[0014]用于解決問題的方案
[0015]以下，為了容易理解，從方便性上，參照實(shí)施方式的符號(hào)進(jìn)行說明。
[0016]本發(fā)明的電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置I對(duì)行駛驅(qū)動(dòng)用的同步型的電動(dòng)機(jī)2給予對(duì)應(yīng)于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令T的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流i，其特征在于，設(shè)置有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3，該轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3將補(bǔ)正電流Λ i加到上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流i中，該補(bǔ)正電流Λ i為頻率為上述電動(dòng)機(jī)2的轉(zhuǎn)速的6倍、并且相位與上述電動(dòng)機(jī)2所發(fā)生的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相反的正弦波補(bǔ)正電流。根據(jù)該構(gòu)成，可形成實(shí)用性優(yōu)異的控制裝置，能以簡(jiǎn)單的運(yùn)算來抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0017]同步電動(dòng)機(jī)為交流驅(qū)動(dòng)的永磁鐵電動(dòng)機(jī)，因此，發(fā)生具有電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的6倍頻率的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。轉(zhuǎn)矩波動(dòng)與磁極數(shù)等無關(guān)，為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的6倍頻率。對(duì)此，上述轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3將補(bǔ)正電流Λ i加到上述電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流i中，該補(bǔ)正電流Λ i為頻率為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的6倍、而且相位與上述同步電動(dòng)機(jī)2所發(fā)生的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相反的正弦波補(bǔ)正電流。由此，根據(jù)補(bǔ)正電流Λ i，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)被抵消。又，因?yàn)樯鲜鲛D(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3將與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相位相反的正弦波的補(bǔ)正電流Λ i加入，該電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置I與進(jìn)行對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)的控制理論模型式的補(bǔ)正的裝置相比，處理簡(jiǎn)單而且可高速進(jìn)行，以簡(jiǎn)單的構(gòu)成就可以高效地抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。
[0018]如此，該電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置I在能以簡(jiǎn)單的運(yùn)算而抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)這方面的實(shí)用性優(yōu)異。
[0019]更具體來說，該電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置I具有:電流指令生成部8，該電流指令生成部8生成與所輸入的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令T對(duì)應(yīng)的交流波形的電流指令；基本控制部9，該基本控制部9將從該電流指令生成部8輸出的電流指令轉(zhuǎn)換為三相交流的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，給予上述同步電動(dòng)機(jī)2，還設(shè)置有轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3，該轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3將補(bǔ)正電流指令加到輸入于上述基本控制部9的上述電流指令中，該補(bǔ)正電流指令為頻率為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的6倍、并且相位與上述電動(dòng)機(jī)2所發(fā)生的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相反的正弦波補(bǔ)正電流指令。
[0020]也可在本發(fā)明的電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置I中具有:q軸電流指令生成部8a，該q軸電流指令生成部8a生成與所輸入的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)指令T對(duì)應(yīng)的交流波形的q軸電流指令；d軸電流指令生成部8b，該d軸電流指令生成部8b輸出d軸電流指令；矢;H；控制方式的基本控制部9，該基本控制部9將電流指令轉(zhuǎn)換為三相交流的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流，并且給予上述同步電動(dòng)機(jī)2，該電流指令由這些電流指令生成部8a、8b所輸出的q軸電流指令iq以及d軸電流指令id構(gòu)成，上述轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3向上述q軸電流指令iq施加上述正弦波補(bǔ)正電流指令iq_c。
[0021]矢量控制分為q軸電流(轉(zhuǎn)矩電流)與d軸電流(勵(lì)磁電流(也稱為磁通電流))，是通過各自獨(dú)立地進(jìn)行控制而能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)以及高精度控制的控制方式，但是，在加入補(bǔ)正電流指令的場(chǎng)合，加入到q軸電流指令iq的話，對(duì)抑制轉(zhuǎn)矩波動(dòng)是有效果的。
[0022]在本發(fā)明中的進(jìn)行上述轉(zhuǎn)矩控制形式的電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置I中，上述轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3可以通過下述公式(I)來規(guī)定補(bǔ)正電流指令iq_c，
[0023]iq_c = Kcos (6 θ+α)......(I)
[0024]在此，K為常數(shù)；Θ為電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度；α為相位補(bǔ)償值。
[0025]由此，該電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置I中，可以實(shí)現(xiàn)將與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)相位相反的正弦波的補(bǔ)正電流加入到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流中的控制。
[0026]在本發(fā)明中的進(jìn)行上述轉(zhuǎn)矩控制形式的電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置I中，上述轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3可以通過下述公式(2)來進(jìn)行規(guī)定補(bǔ)正電流指令iq_c的預(yù)測(cè)控制，
[0027]iq_c = Kcos (6 Θ，+ a )......(2)
[0028]在此，K為常數(shù)；Θ ’為電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)值的一次取樣時(shí)間之后的預(yù)測(cè)角度；α為相位補(bǔ)償值。
[0029]另外，Θ ’比如采用電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度Θ所求出的角速度0d，以Θ ’ = θ + θ(1來規(guī)定。
[0030]雖然將根據(jù)上述(I)式的控制作為基本，但是，有計(jì)算所產(chǎn)生的控制發(fā)生延遲的危險(xiǎn)。對(duì)此，通過進(jìn)行預(yù)測(cè)控制，該電動(dòng)汽車用同步電動(dòng)機(jī)的控制裝置I可以不產(chǎn)生控制的延遲，能進(jìn)行更加有效的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的補(bǔ)償，該預(yù)測(cè)控制根據(jù)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)值的一次取樣時(shí)間之后的預(yù)測(cè)角度來規(guī)定上述補(bǔ)正電流指令iq_C。
[0031]在該發(fā)明中，上述轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3具有補(bǔ)正限制部16，該補(bǔ)正限制部16在上述同步電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度處于設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度以上時(shí)，停止上述補(bǔ)正電流指令iq_c的輸出。
[0032]因?yàn)檗D(zhuǎn)矩波動(dòng)具有電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速6倍的頻率，因此關(guān)于運(yùn)算而生成與該轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的頻率相同頻率的補(bǔ)正電流指令iq_c，如果電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變快的話，會(huì)產(chǎn)生困難。因此，根據(jù)運(yùn)算的延遲，補(bǔ)正電流指令iq_c反而有產(chǎn)生噪音的危險(xiǎn)。因此，如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變快到一定程度的話，優(yōu)選停止補(bǔ)正電流指令iq_c的輸出。作為對(duì)該補(bǔ)正電流指令iq_c是否輸出的閾值的上述“設(shè)定轉(zhuǎn)速”，可以設(shè)定為對(duì)應(yīng)該控制裝置I的運(yùn)算處理能力等的適合的值。
[0033]在該發(fā)明中，上述轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)3具有補(bǔ)正限制部16，該補(bǔ)正限制部16在上述電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度所規(guī)定的范圍內(nèi)，伴隨上述電動(dòng)機(jī)2的旋轉(zhuǎn)速度的上升，使上述補(bǔ)正電流指令iq_c的輸出逐漸接近零。
[0034]如上述那樣，關(guān)于運(yùn)算而生成與轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的頻率相同頻率的補(bǔ)正電流指令，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變快的話，會(huì)產(chǎn)生困難。但是，如果突然停止補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的控制，會(huì)對(duì)乘客造成不自然的感覺。對(duì)此，如果伴隨電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度的上升，使補(bǔ)正電流指令iq_c的輸出逐漸接近零的話，則能在不產(chǎn)生不自然的感覺的前提下，停止轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的補(bǔ)償?shù)目刂啤?br>[0035]可以在該發(fā)明中，在根據(jù)上述(I)式或(2)式而規(guī)定補(bǔ)正電流指令iq_c的場(chǎng)合，將上述常數(shù)K設(shè)為上述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的函數(shù)。例如將K設(shè)為:K 轉(zhuǎn)矩或K - (I/ 頻率)。
[0036]根據(jù)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)的大小是不同的。因此，如果如上述那樣，將上述常數(shù)K設(shè)為與上述電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的函數(shù)，則能夠