电动机控制装置、电动汽车以及混合电动汽车
2020-01-06

电动机控制装置、电动汽车以及混合电动汽车

本发明能够降低边带噪声并且抑制电力损失。将逆变器(19m)插入电动机(10m)和直流电源(18~23)之间,利用PWM脉冲对该逆变器进行开关控制来控制电动机和直流电源之间的电力的转换中,当电动机的目标转矩(TM*m)以及转速(ω)处于为了抑制边带噪声而设定的第一区域(A、B)内时将PWM脉冲的载波频率设定为边带噪声少的高频(k·fc:7.5KHz),而处于第一区域之外的第二区域时设定为载波频率比上述高频低的减低逆变器的开关损耗的低频(fc:5KHz),对电动机的绕组电压进行PWM控制,以使电动机的输出转矩设定为目标转矩。高频为k·fc,其中1<k<2。

图3中表示微机MPU(的CPU)基于上述程序执行的马达驱动控制MDC的概要。如果施加动作电压,则微机MPU进行自身以及PWM脉冲发生器50以及载波时钟发生器47和驱动电路20m的初始化,将驱动电动机IOm的逆变器19m设定为停止待机状态。另外,等待来自未图示的车辆行驶控制系统的主控制器的马达驱动开始指示。如果赋予了马达驱动开始指示,则微机MPU利用“开始处理”(步骤1)在内部寄存器中设定电动机控制的初始值,在“输入读出”(步骤2)中读入输入信号或者数据。即,通过数字转换读入由主控制器赋予的第一目标转矩TM*m、由电流传感器14m〜16m检测的各相电流iU、iV、iW、分解器17m的转角信号SGem以及电压传感器21、24的检测电压Vdc、Vuc。

马达控制装置30m的微机在“输出运算”35中通过分别将电动马达IOm的转子的磁极对的方向作为d轴而将与该d轴垂直的方向作为q轴的公知的d-q轴模式上的向量控制运算进行反馈控制。因此,该微机将电流传感器14m〜16m的电流检测信号iUm、iVm、iffm转换为数字并读出,利用电流反馈运算并使用作为公知的固定/转动坐标变换的3相/2相变换,将固定坐标上的3相电流值iUm、iVm、iWm转换为转动坐标上的d轴以及q轴的2相电流值idm、iqm。

“2相/3相转换”36在2相/3相转换过程中计算电动机目标电压Vm*。

从电压饱和判断指标mi减去使表示逆变器19m的最大输出电压的阈值为比较值Vmax时的常数kv,

在q轴电流指令的计算中使用处于输出运算35的第二高效率转矩曲线表B。第二高效率转矩曲线表B将高效率转矩曲线的表示q轴的值的第二高效率转矩曲线B进一步校正为表示减去了与d轴弱磁场电流Aid成对的q轴弱磁场电流Aiq的q轴目标电流的曲线,存储校正后的第二高效率转矩曲线B的数据。

Vmax=kv‘Vuc…(8)

(5)根据上述⑴所述的电动机控制装置,其中

第一马达控制单元(30m),其在第一电动机(IOm)的目标转矩以及转速处于第一规定区域内时向上述变频单元(46)赋予将第一载波频率设定为高频的第一频率控制信号(FRf),在进行该切换时控制第一电动机(IOm)的3相电压的电压控制模式是分别通过PWM控制3相的各相电压的3相调制模式的情况下,切换为2相通过PWM控制而1相停止PWM开关控制的2相调频模式(A);而在第一载波频率为上述高频的情况下上述目标转矩以及转速处于上述规定区域以外时,向第一调制单元(46)赋予将第一载波频率设定为比上述高频低的低频的第一频率控制信号(FRf),如果向3相调制模式进行切换的条件成立则向3相调制模式(SVpwm)进行切换;其向第一逆变器控制单元(50、20m)赋予用于将第一电动机(IOm)的输出转矩作为上述目标转矩的第一电压指示信号(WH*);以及

但是,随着电动马达IOm的转速com上升,定子绕组11〜13产生的反电动势上升,绕组11〜13的端子电压上升。因此,难以从逆变器19m向绕组11〜13供应目标电流,并且难以取得作为目标的转矩输出。这时,在被赋予的马达目标转矩T*m的恒定转矩曲线上,沿曲线使d轴电流id以及q轴电流q分别下降Δid、Δiq量,因此电力使用效率虽降低,但是能够输出目标转矩T*m。这被叫做弱磁场控制。d轴弱磁场电流Aid由磁场调整量运算生成,计算d轴电流指令并计算q轴电流指令。d轴弱磁场电流Aid由弱磁场电流运算41计算。其内容将在后面叙述。

第二马达控制单元(30g),其在第二电动机(IOg)的目标转矩以及转速处于规定区域内时向上述变频单元赋予将第二载波频率设定为高频的第二频率控制信号,在进行该切换时控制第二电动机的3相电压的电压控制模式是分别通过PWM控制3相的各相电压的3相调制模式的情况下,切换为2相通过PWM控制而1相停止PWM开关控制的2相调制模式;而在第二载波频率为上述高频的情况下上述目标转矩以及转速处于上述规定区域以外时,向第二变频单元赋予将第二载波频率设定为比上述高频低的低频的第二频率控制信号,如果向3相调制模式进行切换的条件成立则向3相调制模式进行切换;其向第二逆变器控制单元赋予用于使第二电动机的输出转矩为上述目标转矩的第二电压指示信号。基于此,例如在搭载于HEV的驱动装置中,能够获得上述(1)项中记载的作用效果。