專利名稱：電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)矢量控制法對具備將直流電壓變換為交流電壓并供給至交流電動機(jī)的直流交流變換部的電動機(jī)驅(qū)動裝置進(jìn)行控制的控制裝置。
背景技術(shù)：
一般地，在電動機(jī)驅(qū)動裝置中使用作為直流交流變換部的逆變器將來自直流電源的直流電壓變換為交流電壓來驅(qū)動交流電動機(jī)。在這樣的電動機(jī)驅(qū)動裝置中，為了向交流電動機(jī)的各相繞組供給正弦波狀的交流電壓來使其有效地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，往往進(jìn)行矢量控制 (field oriented control :F0C)。在這樣的矢量控制中，流過交流電動機(jī)的三相的每一相定子繞組的電流被坐標(biāo)變換成被配置于轉(zhuǎn)子中的永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場方向、即d軸、和與d軸正交的q軸的2個矢量分量，進(jìn)行反饋控制。在專利文獻(xiàn)1中，記載了一種電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置，其能夠利用1個運算處理單元來共同地進(jìn)行2個交流電動機(jī)的矢量控制。在專利文獻(xiàn)1的控制裝置中，首先通過電流控制部，根據(jù)驅(qū)動交流電動機(jī)的電流的指令值、即電流指令值id*、iq*和實際流過交流電動機(jī)的電流id、iq來導(dǎo)出電壓指令值vd’ *、vq’ *。接著，通過非干擾運算，根據(jù)導(dǎo)出的電壓指令值vd’ *、vq’ *來導(dǎo)出干擾項已被修正的二相電壓指令值vd*、vq*。然后，通過電壓控制部，根據(jù)二相電壓指令值vd*、vq*和表示交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)位置的磁極位置θ re來導(dǎo)出三相電壓指令值vu*、w*、w*，并且根據(jù)三相電壓指令值vu*、w*、w*來生成用于控制逆變器的控制信號。另外，在如上述那樣對交流電動機(jī)進(jìn)行驅(qū)動時，若要更加精確地控制交流電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速，則優(yōu)選構(gòu)成為，按每個極短的周期取得各自的指令值和實際值來進(jìn)行反饋控制。但是，若要按每個較短周期進(jìn)行較多的運算，則運算處理單元的處理負(fù)荷會相應(yīng)地增大。雖然也考慮了增加運算處理單元的數(shù)量、或利用高性能的運算處理單元，但是從電動機(jī)驅(qū)動裝置及其控制裝置的小型化、低廉化的角度來看是不可取的。關(guān)于這一點，在專利文獻(xiàn)1的控制裝置中，將用于由電流控制部導(dǎo)出電壓指令值 vd’*、vq’*，并根據(jù)上述電壓指令值進(jìn)一步導(dǎo)出二相電壓指令值vd*、vq*的運算周期(以下有時稱為電流控制周期)設(shè)定得比用于由電壓控制部導(dǎo)出三相電壓指令值vu*、VV*、VW*, 并根據(jù)上述電壓指令值進(jìn)一步生成用于控制逆變器的控制信號的運算周期(以下有時稱為電壓控制周期)(具體而言，2倍或者整數(shù)η倍)長。這樣，通過剔除一部分電壓指令值 vd’*、vq’*以及二相電壓指令值vd*、vq*的導(dǎo)出，來減輕運算處理單元的處理負(fù)荷。并且， 在專利文獻(xiàn)1的控制裝置中，按每1個電流控制周期，交替地進(jìn)行分別針對2個交流電動機(jī)的下一次的電壓指令值vd’ *(vd*)、vq’ *(vq*)的導(dǎo)出，并且在考慮從每個交流電動機(jī)的磁極位置的取入時刻延遲的時間的同時，按每個電壓控制周期，輸出用于分別控制逆變器的控制信號。由此，能夠減輕實現(xiàn)運算處理單元的處理負(fù)荷，且得到極高分辨率的輸出。專利文獻(xiàn)1 日本專利第3890907號公報關(guān)于電壓控制部根據(jù)二相電壓指令值vd*、vq*和磁極位置θ re來導(dǎo)出三相電壓指令值vu*、VV*、VW*的手段，雖然在專利文獻(xiàn)1中沒有特別的公開，但是認(rèn)為一般是根據(jù)規(guī)定的運算式來導(dǎo)出，或者根據(jù)預(yù)先存儲設(shè)置的規(guī)定的映射來導(dǎo)出。在前者的情況下，由于運算式自身極其復(fù)雜，所以用于進(jìn)行運算的處理負(fù)荷變得非常高。在后者的情況下，由于規(guī)定的映射是基于3個參數(shù)(vd*，vq*，θ re)的三維映射，所以用于根據(jù)該映射導(dǎo)出三相電壓指令值vu*、vv*、vw*的處理負(fù)荷與前者相比多少有些改善，但處理負(fù)荷還是比較高。另外，在上述任意一個的情況下，由于電流控制周期設(shè)定的比電壓控制周期長，所以有時即使1個電壓控制周期結(jié)束，二相電壓指令值vd*、vq*也不變化。在這種情況下，會利用值與上次相等的二相電壓指令值vd*、vq*來再次進(jìn)行三相電壓指令值vu*、w*、vw*的導(dǎo)出以及控制信號的生成處理。即，由于在專利文獻(xiàn)1的控制裝置中進(jìn)行了一部分冗余的運算處理，所以從這一點也可知，電壓控制部的處理負(fù)荷不必要地被提高了。因此，對于與電壓控制部的內(nèi)部處理有關(guān)的運算周期的最優(yōu)化，還有改善的余地。

發(fā)明內(nèi)容
于是，希望實現(xiàn)一種控制裝置來實現(xiàn)如下目的，使電壓控制部的內(nèi)部處理相關(guān)的運算周期優(yōu)化，減少對交流電動機(jī)進(jìn)行控制時的處理負(fù)荷。本發(fā)明涉及的、通過矢量控制法，對具備將直流電壓變換成交流電壓并供給至交流電動機(jī)的直流交流變換部的電動機(jī)驅(qū)動裝置進(jìn)行控制，其特征在于，作為根據(jù)用于驅(qū)動上述交流電動機(jī)的二相電壓指令值、即電壓指令值來生成用于控制上述直流交流變換部的控制信號的電壓控制部，具備第一電壓控制部，其根據(jù)上述電壓指令值和被供給至上述直流交流變換部的實際的直流電壓，導(dǎo)出表示上述電壓指令值的有效值相對于直流電壓的比率的調(diào)制率和上述電壓指令值所表示的電壓矢量的相位角、即電壓指令相位；和第二電壓控制部，其根據(jù)上述調(diào)制率、上述電壓指令相位和表示上述交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的磁極位置來生成上述控制信號，上述第一電壓控制部的運算周期被設(shè)定為比上述第二電壓控制部的運算周期長。根據(jù)上述的特征構(gòu)成，在現(xiàn)有技術(shù)中被在1個運算周期內(nèi)進(jìn)行的、到根據(jù)電壓指令值和磁極位置來生成用于控制直流交流變換部的控制信號為止的一系列運算處理被分成用于根據(jù)電壓指令值和實際的直流電壓導(dǎo)出調(diào)制率和電壓指令相位的運算處理(以下有時稱為第一電壓控制處理)、和根據(jù)調(diào)制率、電壓指令相位和磁極位置生成用于控制直流交流變換部的控制信號的運算處理(以下有時稱為第二電壓控制處理)。對于第二電壓控制部的第二電壓控制處理，優(yōu)選根據(jù)交流電動機(jī)的實際的磁極位置來盡可能以較高的分辨率進(jìn)行運算處理，從該觀點來看，優(yōu)選被構(gòu)成為以極短運算周期來進(jìn)行第二電壓控制處理。 另一方面，對于第一電壓控制部的第一電壓控制處理，由于無需設(shè)定為比電壓指令值被導(dǎo)出的運算周期短，所以考慮到電壓指令值被導(dǎo)出的運算周期經(jīng)常被設(shè)定為比用于生成控制信號的運算周期長的情況，將該運算周期設(shè)定為比第二電壓控制處理的運算周期長。因此， 在電壓指令值與上次的指令值相比沒有變化的情況下易于避免進(jìn)行不必要的運算處理，實現(xiàn)處理負(fù)荷的降低。其結(jié)果，易于在整體上降低到根據(jù)電壓指令值和磁極位置來生成用于控制直流交流變換部的控制信號為止的一系列運算處理的處理負(fù)荷。另外，根據(jù)上述的特征構(gòu)成，第二電壓控制部的第二電壓控制處理根據(jù)調(diào)制率、電壓指令相位和磁極位置而被進(jìn)行。這里，電壓指令相位和磁極位置是與用于生成控制信號的基準(zhǔn)波形的相位有關(guān)的同維的參數(shù)，因此在被構(gòu)成為根據(jù)規(guī)定的運算式來進(jìn)行第二電壓控制處理的情況下，能夠相對地簡化該運算式。另外，在被構(gòu)成為根據(jù)規(guī)定的映射來進(jìn)行第二電壓控制處理的情況下，能夠?qū)⒃撚成湓O(shè)成基于2個參數(shù)(調(diào)制率和相位)的二維映射。 因此，無論在哪種情況下，都能夠降低第二電壓控制處理涉及的處理負(fù)荷。另外，在第一電壓控制部的第一電壓控制處理中，也可以根據(jù)電壓指令值和直流電壓，基于規(guī)定的運算式和映射來容易地導(dǎo)出調(diào)制率和電壓指令相位。因此，可以降低第一電壓控制處理涉及的處理負(fù)荷。其結(jié)果，根據(jù)該點來看也能夠在整體上降低到生成控制信號為止的一系列運算處理的處理負(fù)荷。因此，根據(jù)上述的特征構(gòu)成，能夠?qū)⑴c電壓控制部的內(nèi)部處理有關(guān)的運算周期最優(yōu)化，由此，能夠提供一種實現(xiàn)了控制交流電動機(jī)時的處理負(fù)荷的減輕的控制裝置。這里，優(yōu)選構(gòu)成為，具備電流控制部，該電流控制部根據(jù)驅(qū)動上述交流電動機(jī)的二相電流指令值、即電流指令值、流過上述交流電動機(jī)的實際電流和上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速來導(dǎo)出上述電壓指令值，上述第一電壓控制部的運算周期被設(shè)定為與上述電流控制部的運算周期相等。在用于由第一電壓控制部導(dǎo)出調(diào)制率和電壓指令相位的運算周期比用于由電流控制部導(dǎo)出電壓指令值的運算周期短的情況下，即使在電壓指令值自上一次開始沒有變化的情況下用于導(dǎo)出調(diào)制率和電壓指令相位的不必要的運算處理也會被進(jìn)行。另一方面，在用于由第一電壓控制部導(dǎo)出調(diào)制率和電壓指令相位的運算周期比用于由電流控制部導(dǎo)出電壓指令值的運算周期長的情況下，有可能無法適當(dāng)?shù)刈粉欕妷褐噶钪档淖兓瘉砭_地導(dǎo)出調(diào)制率和電壓指令相位。根據(jù)上述的構(gòu)成，能夠與電壓指令值被導(dǎo)出的運算周期相對應(yīng)地，以最佳的運算周期來適當(dāng)?shù)貙?dǎo)出調(diào)制率和電壓指令相位。另外，優(yōu)選構(gòu)成為，上述電流控制部和上述第一電壓控制部的運算周期被設(shè)定成上述第二電壓控制部的運算周期的N倍(N是2以上的整數(shù))。根據(jù)該構(gòu)成，易于將電流控制部、第一電壓控制部和第二電壓控制部的各自的控制周期維持為適當(dāng)?shù)年P(guān)系來同時兼顧控制交流電動機(jī)時的處理負(fù)荷的減輕和控制響應(yīng)性。另外，優(yōu)選構(gòu)成為，還具備模式?jīng)Q定部，該模式?jīng)Q定部根據(jù)規(guī)定的模式?jīng)Q定用輸入變量，從為了控制上述電動機(jī)驅(qū)動裝置而預(yù)先設(shè)定的多個控制模式中決定出1個控制模式，上述第二電壓控制部生成與由上述模式?jīng)Q定部決定的控制模式相對應(yīng)的上述控制信號，上述模式?jīng)Q定用輸入變量的更新周期被設(shè)定為比上述第一電壓控制部的運算周期長， 上述模式?jīng)Q定部的運算周期被設(shè)定為與上述模式?jīng)Q定用輸入變量的更新周期相等。用于進(jìn)行控制模式的決定的運算與生成用于控制直流交流變換部的控制信號的第二電壓控制處理和導(dǎo)出成為用于進(jìn)行第二電壓控制處理的原信息的調(diào)制率以及電壓指令相位的第一電壓控制處理相比，緊急性較低。因此，即使將用于決定控制模式的處理的優(yōu)先度設(shè)定為低于第一電壓控制處理和第二電壓控制處理也基本不會有問題。于是，如上述的構(gòu)成那樣，通過將是緊急性較低的運算處理的、用于決定控制模式的運算周期與模式?jīng)Q定用輸入變量的更新周期相應(yīng)地設(shè)定為長于第一電壓控制處理和第二電壓控制處理中的、運算周期較長的處理、即第一電壓控制處理，能夠適當(dāng)?shù)販p少用于決定控制模式的處理被進(jìn)行的次數(shù)，來減輕控制交流電動機(jī)時的處理負(fù)荷。另外，優(yōu)選構(gòu)成為，上述模式?jīng)Q定用輸入變量至少包含上述交流電動機(jī)的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩和上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。根據(jù)該構(gòu)成，能夠利用與電壓指令值的導(dǎo)出直接相關(guān)的、目標(biāo)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的信息，來簡單且適當(dāng)?shù)貨Q定控制模式。另外，優(yōu)選構(gòu)成為，還具備載波頻率決定部，該載波頻率決定部根據(jù)規(guī)定的載波頻率決定用輸入變量，決定上述直流交流變換部的載波頻率，上述載波頻率決定用輸入變量的更新周期被設(shè)定為比上述第一電壓控制部的運算周期長，上述載波頻率決定部的運算周期被設(shè)定為與上述載波頻率決定用輸入變量的更新周期相等。用于進(jìn)行載波頻率的決定的運算與生成用于控制直流交流變換部的控制信號的第二電壓控制處理、和導(dǎo)出成為用于進(jìn)行第二電壓控制處理的原信息的調(diào)制率以及電壓指令相位的第一電壓控制處理相比，緊急性較低。因此，即使將用于決定載波頻率的處理的優(yōu)選度設(shè)定為低于第一電壓控制處理和第二電壓控制處理也基本不會有問題。于是，如上述的構(gòu)成那樣，通過將是緊急性較低的運算處理的、用于決定載波頻率的運算周期與載波頻率決定用輸入變量的更新周期相應(yīng)地設(shè)定為長于第一電壓控制處理和第二電壓控制處理中的、運算周期較長的處理、即第一電壓控制處理，能夠適當(dāng)?shù)販p少用于決定載波頻率的處理被進(jìn)行的次數(shù)，來減輕控制交流電動機(jī)時的處理負(fù)荷。另外，優(yōu)選構(gòu)成為，上述載波頻率決定用輸入變量至少包含上述調(diào)制率和上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。根據(jù)該構(gòu)成，能夠利用與電壓指令值的導(dǎo)出直接或者間接相關(guān)的調(diào)制率和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的信息，來簡單且適當(dāng)?shù)貨Q定載波頻率。在以上說明的電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置中，優(yōu)選構(gòu)成為，上述第一電壓控制部的運算周期被設(shè)定成上述第二電壓控制部的運算周期的N倍(N是2以上的整數(shù))，并且利用單一的運算處理單元來控制將N個上述交流電動機(jī)作為控制對象的上述電動機(jī)驅(qū)動裝置，按被設(shè)定成規(guī)定時間的每個基準(zhǔn)運算周期，上述第二電壓控制部分別完成用于生成與各交流電動機(jī)對應(yīng)的上述控制信號的生成處理，每N個上述基準(zhǔn)運算周期，上述第一電壓控制部完成1次針對N個上述交流電動機(jī)中的1個導(dǎo)出上述調(diào)制率和上述電壓指令相位的導(dǎo)出處理，并且在不執(zhí)行針對該1個交流電動機(jī)的上述導(dǎo)出處理的期間內(nèi)，完成針對其他的交流電動機(jī)的上述導(dǎo)出處理。根據(jù)該構(gòu)成，由于按照每個基準(zhǔn)運算周期來生成與各交流電動機(jī)對應(yīng)的控制信號，所以能夠平滑地驅(qū)動多個交流電動機(jī)的每一個。另外，由于在多個基準(zhǔn)運算周期內(nèi)，針對多個交流電動機(jī)的每一個依次導(dǎo)出1次調(diào)制率和電壓指令相位，所以能夠在減輕處理負(fù)荷的同時，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行針對各交流電動機(jī)的導(dǎo)出處理。因此，能夠利用單一的運算處理單元，以最佳的運算周期適當(dāng)?shù)乜刂贫鄠€交流電動機(jī)。


圖1是示意性地表示包含第一實施方式涉及的控制裝置的車輛的系統(tǒng)構(gòu)成的一例的框圖。圖2是第一實施方式涉及的控制裝置的功能框圖。圖3是表示決定控制模式時參照的映射的一例的圖。圖4是表示第一控制模式下的交流電壓指令值的一例的圖。圖5是表示第三控制模式下的交流電壓指令值的一例的圖。圖6是表示第一實施方式涉及的電動機(jī)控制處理的處理流程的流程圖。
圖7是進(jìn)行了第一實施方式涉及的電動機(jī)控制處理的情況下的時序圖。圖8是表示第二實施方式涉及的電動機(jī)控制處理的處理流程的流程圖。圖9是進(jìn)行了第二實施方式涉及的電動機(jī)控制處理的情況下的時序圖。
具體實施例方式1.第一實施方式參照附圖對本發(fā)明涉及的電動機(jī)驅(qū)動裝置1的控制裝置2的第一實施方式進(jìn)行說明。如圖1所示那樣，在本實施方式中，以電動機(jī)驅(qū)動裝置1被構(gòu)成為對作為利用三相交流進(jìn)行動作的交流電動機(jī)的嵌入磁鐵構(gòu)造的2個同步電動機(jī)MG1、MG2 (IPMSM,以下有時將它們統(tǒng)稱為“電動機(jī)MG”。)進(jìn)行驅(qū)動控制的裝置的情況為例進(jìn)行說明。上述的電動機(jī)MG根據(jù)需要還被構(gòu)成為作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行動作。上述的電動機(jī)MG例如被用作電動車輛或混合動力車輛等的驅(qū)動力源。電動機(jī)驅(qū)動裝置1被構(gòu)成為具有將直流電壓Vdc變換成交流電壓供給至電動機(jī)MG的逆變器6。并且，在本實施方式中，如圖2所示那樣，控制裝置2利用矢量控制法來進(jìn)行電動機(jī)驅(qū)動裝置1的控制。在這樣的構(gòu)成中，本實施方式涉及的控制裝置2具有如下特征，S卩、作為根據(jù)用于驅(qū)動電動機(jī)MG的電壓指令值Vd、Vq來生成用于控制逆變器6的開關(guān)控制信號Pu、Nu, Pv, Nv.Pw.Nw的電壓控制部21，具備根據(jù)電壓指令值VcUVq和直流電壓Vdc來導(dǎo)出調(diào)制率M和電壓指令相位θν的第一電壓控制部22、以及根據(jù)調(diào)制率M、電壓指令相位θν和磁極位置 θ來生成開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv、Nv、PW、NW的第二電壓控制部23，第一電壓控制部22的運算周期(第二運算周期！^)設(shè)定為比第二電壓控制部23的運算周期(第一運算周期Tl) (參照圖7)長。由此，使電壓控制部21的內(nèi)部處理有關(guān)的運算周期最優(yōu)化，實現(xiàn)了降低對電動機(jī)MG進(jìn)行控制時的處理負(fù)荷的控制裝置2。下面對本實施方式涉及的電動機(jī)驅(qū)動裝置 1及其控制裝置2進(jìn)行詳細(xì)說明。1-1.電動機(jī)驅(qū)動裝置以及控制裝置的硬件構(gòu)成首先，根據(jù)圖1對本實施方式涉及的電動機(jī)驅(qū)動裝置1以及控制裝置2的硬件構(gòu)成進(jìn)行說明。如圖1所示那樣，在本實施方式中，2個三相同步電動機(jī)MG1、MG2作為控制對象。電動機(jī)MG1、MG2可以是性能相同的電動機(jī)，也可以是性能不同的電動機(jī)。電動機(jī)MG1、 MG2分別經(jīng)由逆變器6a、6b (以下有時將它們統(tǒng)稱為“逆變器6”。)，與產(chǎn)生直流電壓Vdc的直流電源3連接。作為直流電源3，例如使用鎳氫二次電池或鋰離子二次電池等各種二次電池、電容器或者它們的組合等。作為直流電源3的電壓的直流電壓Vdc，由未圖示的電壓傳感器進(jìn)行檢測并被輸出到控制裝置2。另外，在直流電源3和逆變器6之間，可以構(gòu)成為介入設(shè)置有對來自直流電源3的直流電壓Vdc進(jìn)行平滑化處理的平滑電容器、或?qū)碜灾绷麟娫?的直流電壓Vdc進(jìn)行升壓處理的變換器等。逆變器6將來自直流電源3的直流電壓Vdc變換成三相交流電壓供給至電動機(jī) MG。利用這樣被供給的三相交流電壓，驅(qū)動電動機(jī)MG。即，逆變器6作為“直流交流變換部”而發(fā)揮作用。逆變器6被構(gòu)成為具有多個開關(guān)元件(未圖示)。開關(guān)元件例如優(yōu)選使用 IGBT(insulated gate bipolar transistor)或 MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)等。下面以利用IGBT作為開關(guān)元件的情況為例進(jìn)行說明。逆變器6(6a，6b)由三相電橋電路構(gòu)成。在逆變器6的輸入正極側(cè)和輸入負(fù)極側(cè)之間串聯(lián)連接有2個IGBT，并聯(lián)連接了 3條該串聯(lián)電路而形成。也就是說，構(gòu)成了如下電橋電路一組串聯(lián)電路與電動機(jī)MG(MGl，MG2)的u相、ν相、w相對應(yīng)的定子繞組Mu (Mul， Mu2)、Mv(Mv 1, Mv2)、Mw(Mwl，Mw2)的每一個對應(yīng)。各相的上段側(cè)的IGBT的集電極與逆變器6的輸入正極側(cè)連接，發(fā)射極與各相的下段側(cè)的IGBT的集電極連接。另外，各相的下段側(cè)的IGBT的發(fā)射極與逆變器6的輸入負(fù)極側(cè)(例如接地)連接。成對兒的各相的IGBT的串聯(lián)電路的中間點、即IGBT的連接點與電動機(jī)MG的定子繞組Mu、Mv、Mw分別連接。另外，IGBT分別并聯(lián)連接有續(xù)流二極管(再生二極管)。續(xù)流二極管以陰極端子與IGBT的集電極端子連接、陽極端子與IGBT的發(fā)射極端子連接的方式相對于IGBT并聯(lián)連接。各IGBT的柵極經(jīng)由驅(qū)動電路76與控制裝置2連接，分別獨立地被進(jìn)行開關(guān)控制?？刂蒲b置2對電動機(jī)驅(qū)動裝置1所具備的多個(這里是2個)的逆變器6(6a， 6b)進(jìn)行控制。控制裝置2被構(gòu)成為以微機(jī)等邏輯電路為核心構(gòu)成的E⑶(electronic control unit)。在本實施方式中，控制裝置2被構(gòu)成為具有作為單任務(wù)微機(jī)的CPU (central processing unit)61、接口電路70和其他外圍電路等。CPU61是執(zhí)行后述的電動機(jī)控制處理的計算機(jī)。接口電路70由EMI (electro-magnetic interference)對策部件、緩沖電路等構(gòu)成。被輸入作為對高電壓進(jìn)行開關(guān)控制的開關(guān)元件的IGBT、M0SFET等的柵極的驅(qū)動信號、即開關(guān)控制信號需要比微機(jī)等一般的電子電路的驅(qū)動電壓高的電壓，因此經(jīng)由驅(qū)動電路76升壓后被輸入逆變器6。CPU61被構(gòu)成為至少具有CPU核62、程序存儲器63、參數(shù)存儲器64、工作存儲器 65、定時器66、A/D變換器67、通信控制部68和端口 69。CPU核62是CPU61的核心，被構(gòu)成為具有命令寄存器、命令解碼器、成為各種運算的執(zhí)行主體的ALU (arithmetic logic unit), 標(biāo)識寄存器、通用寄存器、中斷控制器等。在本實施方式中，CPU61具備單一的CPU核62，該單一的CPU核62相當(dāng)于本發(fā)明的單一的運算處理單元。該CPU核62擔(dān)任順序執(zhí)行程序的單任務(wù)的計算機(jī)的核心。程序存儲器63是保存電動機(jī)控制程序的非易失性存儲器。參數(shù)存儲器64是保存執(zhí)行程序時參照的各種參數(shù)的非易失性存儲器。參數(shù)存儲器64可以與程序存儲器63沒有區(qū)別地構(gòu)筑。程序存儲器63、參數(shù)存儲器64例如優(yōu)選由閃存存儲器等構(gòu)成。工作存儲器 65是臨時存儲程序執(zhí)行中的臨時數(shù)據(jù)的存儲器。工作存儲器65是易失性存儲器也沒有問題，由能夠高速讀寫數(shù)據(jù)的DRAM (dynamic RAM)或SRAM(static RAM)構(gòu)成。定時器66將CPTOl的時鐘周期作為最小分辨能力來計測時間。例如，定時器66 對程序的執(zhí)行周期進(jìn)行監(jiān)視，并對CPU核62的中斷控制器進(jìn)行通知。A/D變換器67將模擬電信號變換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。在本實施方式中，A/D變換器67從電流傳感器7(7a，7b)獲取流過電動機(jī)MG的各定子繞組Mu、Mv、Mw的電流的檢測值、即電流檢測值Iur (Iurl，Iur2)、 Ivr(Ivrl, Ivr2)、Iwr (Iwrl，Iwr2)，將其變換成數(shù)字值。另外，u相、ν相、w相的三相處于平衡狀態(tài)，其瞬時值為零，因此可以僅對二相的電流進(jìn)行檢測，剩余的一相在CPTOl中通過運算求出。在本實施方式中，對三相全部被檢測的情況進(jìn)行了例示。另外，如果僅對二相的電流進(jìn)行檢測，而剩余的一相在CPTOl中通過運算求出，則A/D變換器67具有4個模擬輸入即可。通信控制部68對與車輛內(nèi)的其他系統(tǒng)的通信進(jìn)行控制。在本實施方式中，經(jīng)由未圖示的車輛內(nèi)的CAMcontroller area network)來控制與行駛控制系統(tǒng)、傳感器等之間的通信。例如，CPU61經(jīng)由通信控制部68，從行駛控制系統(tǒng)獲取包含電動機(jī)MG的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM 的電機(jī)控制指令，并據(jù)此來控制電動機(jī)MG。在本實施方式中，CPU61分別獲取第一電動機(jī) MGl的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TMl以及第二電動機(jī)MG2的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM2(以下有時將它們統(tǒng)稱為“目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM”。)。另外，CPU61可以構(gòu)成為經(jīng)由通信控制部68與制動系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等連接， 并對它們進(jìn)行控制。端口 69是經(jīng)由CPU61的端子將逆變器6的開關(guān)控制信號等輸出，或者獲取被輸入 CPU61的、來自旋轉(zhuǎn)傳感器8(8a，8b)的旋轉(zhuǎn)檢測信號的端子控制部。在圖1中從接口電路 70輸入驅(qū)動電路76的信號的符號P*表示逆變器6的上段側(cè)的IGBT的控制信號，符號N* 表示下段側(cè)的IGBT的控制信號。另外，符號*u、*v、表示逆變器6的u相、ν相、w相各自的IGBT的控制信號。另外，符號*1、拉分別表示作為第一電動機(jī)MGl的逆變器6a、第二電動機(jī)MG2的逆變器6b的開關(guān)控制信號的IGBT控制信號。旋轉(zhuǎn)傳感器8是設(shè)置于電動機(jī) MG的附近，對表示作為電動機(jī)MG的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的磁極位置θ進(jìn)行檢測的傳感器，例如利用旋轉(zhuǎn)變壓器等構(gòu)成。這里，磁極位置θ將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度表示為電角度。這樣，本實施方式涉及的電動機(jī)驅(qū)動裝置1將2個電動機(jī)MG1、MG2作為控制對象， 并且具備分別與2個電動機(jī)MG1、MG2對應(yīng)的2個逆變器6a、6b，控制裝置2被構(gòu)成為通過對上述2個逆變器6a、6b進(jìn)行控制來控制2個電動機(jī)MGl、MG2。此時，控制裝置2被構(gòu)成為，利用作為單一的運算處理單元的CPU核62來對2個逆變器6a、6b進(jìn)行控制。1-2.控制裝置的軟件構(gòu)成接著，對控制裝置2的軟件構(gòu)成進(jìn)行說明。另外，在本實施方式中電動機(jī)驅(qū)動裝置 1將2個電動機(jī)MG1、MG2作為驅(qū)動控制的對象，并且具備與各電動機(jī)MGl、MG2對應(yīng)的2個逆變器6a、6b，與此對應(yīng)，控制裝置2具備分別與2個逆變器6a、6b以及2個電動機(jī)MGl、MG2 對應(yīng)的各功能部，由于它們是相同的構(gòu)成，所以下面僅對控制一方的逆變器6以及電動機(jī) MG的功能部進(jìn)行說明。如圖2所示那樣，控制裝置2通過利用了矢量控制法的電流反饋控制，對具備電動機(jī)MG和逆變器6的電動機(jī)驅(qū)動裝置1進(jìn)行控制。在矢量控制中，將流過交流電動機(jī)MG的三相的各自的定子繞組的繞組電流坐標(biāo)變換成被配置于轉(zhuǎn)子中的永久磁鐵所產(chǎn)生的磁場方向、即d軸、和與d軸正交的q軸的2相的矢量分量來進(jìn)行電流反饋控制。在進(jìn)行矢量控制中的坐標(biāo)變換時，需要經(jīng)常檢測電動機(jī)MG的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，如圖1所示那樣，在電動機(jī)MG的附近設(shè)置旋轉(zhuǎn)變壓器等旋轉(zhuǎn)傳感器8。作為其檢測結(jié)果的磁極位置θ被輸入到控制裝置2。如上述那樣，磁極位置θ是電角度。在控制裝置2中，還被輸入了目標(biāo)轉(zhuǎn)矩ΤΜ。并且，控制裝置2對應(yīng)于根據(jù)上述的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩ΤΜ、磁極位置θ以及磁極位置θ導(dǎo)出的電動機(jī)MG的轉(zhuǎn)速ω，生成并輸出用于驅(qū)動電動機(jī)MG的開關(guān)控制信號 Pu、Nu、Pv、Nv、Pw、Nw,從而對逆變器6進(jìn)行驅(qū)動控制。開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv、Nv、Pw、Nw 是用于使逆變器6的各開關(guān)元件進(jìn)行遵循于后述的多個控制模式中的任意一個的開關(guān)動作的控制信號，具體而言，是驅(qū)動各開關(guān)元件的柵極的柵極驅(qū)動信號。在d軸電流指令值導(dǎo)出部11中，被輸入了目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM。d軸電流指令值導(dǎo)出部11 根據(jù)被輸入的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM來導(dǎo)出基本d軸電流指令值Idb。這里，基本d軸電流指令值Idb 相當(dāng)于進(jìn)行最大轉(zhuǎn)矩控制的情況下的d軸電流的指令值。另外，所謂最大轉(zhuǎn)矩控制，指的是對電流相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得針對同一電流電動機(jī)MG的輸出轉(zhuǎn)矩成為最大的控制。在本實施方式中，d軸電流指令值導(dǎo)出部11被構(gòu)成為，利用規(guī)定了目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM的值和基本d軸電流指令值之間的關(guān)系的表，來導(dǎo)出與目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM的值對應(yīng)的基本d軸電流指令值Idb。被導(dǎo)出的基本d軸電流指令值Idb被輸入至減法器14。在減法器14中，還被輸入了由后述的電流調(diào)整指令值導(dǎo)出部16導(dǎo)出的d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)id。減法器14如下述的式(1) 所示那樣，從基本d軸電流指令值Idb減去d軸電流調(diào)整指令值△ Id，從而導(dǎo)出最終的d軸電流指令值Id。Id = Idb-Δ Id · · · (1)在q軸電流指令值導(dǎo)出部12中，被輸入了目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和d軸電流調(diào)整指令值 Aid。q軸電流指令值導(dǎo)出部12根據(jù)被輸入的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)id， 導(dǎo)出q軸電流指令值Iq。在本實施方式中，q軸電流指令值導(dǎo)出部12利用至少規(guī)定了目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM的值和d軸電流調(diào)整指令值Δ Id之間的關(guān)系的表，導(dǎo)出與目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)Id對應(yīng)的q軸電流指令值Iq。這樣導(dǎo)出的d軸電流指令值Id和q軸電流指令值Iq是對電動機(jī)MG進(jìn)行驅(qū)動的、具有相互正交的矢量分量的二相電流指令值。因此，在本實施方式中，d軸電流指令值Id和q軸電流指令值Iq相當(dāng)于本發(fā)明的“電流指令值”。在電流控制部13中，被輸入了 d軸電流指令值Id和q軸電流指令值Iq。并且，在電流控制部13中，被從三相二相變換部36輸入了 d軸電流檢測值Idr和q軸電流檢測值 Iqr,被從轉(zhuǎn)速導(dǎo)出部31輸入了電動機(jī)MG的轉(zhuǎn)速ω。d軸電流檢測值Idr和q軸電流檢測值Iqr是根據(jù)實際流過電動機(jī)MG的定子繞組(Mu，Mv，Mw)的電流的由電流傳感器7 (參照圖1)檢測出的電流檢測值(三相的電流檢測值u相電流檢測值Iur、ν相電流檢測值Ivr 以及w相電流檢測值Iwr)和由旋轉(zhuǎn)傳感器8(參照圖1)檢測到的磁極位置θ，通過三相二相變換部36進(jìn)行三相二相變換而導(dǎo)出的。另外，電動機(jī)MG的轉(zhuǎn)速ω是由轉(zhuǎn)速導(dǎo)出部31 根據(jù)由旋轉(zhuǎn)傳感器8 (參照圖1)檢測到的磁極位置θ而導(dǎo)出的。電流控制部13進(jìn)行如下的電流控制運算，S卩、根據(jù)作為二相電流指令值的d軸電流指令值Id以及q軸電流指令值Iq、對電流檢測值Iur、Ivr, Iwr進(jìn)行三相二相變換而得到的二相電流檢測值(d軸電流檢測值Idr以及q軸電流檢測值Iqr)和電動機(jī)MG的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ω來導(dǎo)出電壓指令值Vd、Vq。此時，電流控制部13根據(jù)偏差，至少進(jìn)行比例控制以及積分控制來決定二相電壓指令值Vd、Vq。具體而言，電流控制部13導(dǎo)出d軸電流指令值 Id和d軸電流檢測值Idr之間的偏差、即d軸電流偏差δ Id、以及q軸電流指令值Iq和q 軸電流檢測值Iqr之間的偏差、即q軸電流偏差δ Iq。并且，電流控制部13根據(jù)d軸電流偏差δ Id來進(jìn)行比例積分控制運算(PI控制運算)，從而導(dǎo)出作為電壓降的d軸分量、即d 軸電壓降Vzd，并且根據(jù)q軸電流偏差δ Iq來進(jìn)行比例積分控制運算，從而導(dǎo)出作為電壓降的q軸分量、即q軸電壓降Vzq。并且，電流控制部13如下述的式(2)所示那樣，從d軸電壓降Vzd減去q軸電樞反作用Eq來導(dǎo)出d軸電壓指令值Vd。Vd = Vzd-Eq= Vzd-ω · Lq · Iqr · · · (2)如該式⑵所示那樣，q軸電樞反作用Eq是根據(jù)電動機(jī)MG的轉(zhuǎn)速《、q軸電流檢測值Iqr以及q軸電感Lq而導(dǎo)出的。并且，電流控制部13如下述的式(3)所示那樣，對q軸電壓降Vzq加上d軸電樞反作用Ed以及永久磁鐵的電樞磁鏈引起的感應(yīng)電壓Em來導(dǎo)出q軸電壓指令值Vq。
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Vq = Vzq+Ed+Em= Vzq+ω · Ld · Idr+ω · MIf · · · (3)如該式(3)所示那樣，d軸電樞反作用Ed是根據(jù)電動機(jī)MG的轉(zhuǎn)速《、d軸電流檢測值Idr以及d軸電感Ld而導(dǎo)出的。另外，感應(yīng)電壓Em是根據(jù)由永久磁鐵的電樞磁鏈的有效值決定的感應(yīng)電壓常數(shù)MIf以及電動機(jī)MG的轉(zhuǎn)速ω而導(dǎo)出的。這樣導(dǎo)出的d軸電壓指令值Vd和q軸電壓指令值Vq是對電動機(jī)MG進(jìn)行驅(qū)動的、 具有相互正交的矢量分量的二相電壓指令值。因此，在本實施方式中，d軸電壓指令值Vd和 q軸電壓指令值Vq相當(dāng)于本發(fā)明的“電壓指令值”。并且，控制裝置2具備第一電壓控制部 22和第二電壓控制部23這兩個功能部，作為根據(jù)d軸電壓指令值Vd和q軸電壓指令值Vq 來生成用于控制逆變器6的開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv、Nv、Pw、Nw的電壓控制部21。在第一電壓控制部22中，被輸入了 d軸電壓指令值Vd和q軸電壓指令值Vq。并且，在第一電壓控制部22中，被輸入了由未圖示的電壓傳感器檢測的直流電壓Vdc。第一電壓控制部22進(jìn)行如下的第一電壓控制運算，S卩、根據(jù)被輸入的d軸電壓指令值Vd、q軸電壓指令值Vq和直流電壓Vdc，導(dǎo)出調(diào)制率M和電壓指令相位θ ν。這里，調(diào)制率M表示針對直流電壓Vdc的逆變器6的輸出電壓波形的基波分量的有效值的比率，在本例中，是針對直流電壓Vdc的二相電壓指令值Vd、Vq的有效值的比率。具體而言，調(diào)制率M按照以下的式 (4)進(jìn)行計算。M = Vr (Vd2 +Vq2) /Vdc- ■ ■ (4)電壓指令相位Θ V是二相電壓指令值Vd、Vq所表示的電壓矢量的相位角，相當(dāng)于將d軸電壓指令值Vd涉及的d軸電壓矢量和q軸電壓指令值Vq涉及的q軸電壓矢量進(jìn)行合成而生成的合成電壓矢量與d軸電壓指令值Vd涉及的d軸電壓矢量之間形成的角。在本例中，電壓指令相位θ ν按照以下的式( 進(jìn)行計算。θ ν = tarT1 (Vq/Vd) · · · (5)該電壓指令相位θ ν相當(dāng)于將磁極位置θ的原點(Θ =0° )作為基準(zhǔn)的u相電壓指令值Vu的原點的相位。另外，對于電動機(jī)MG來說，隨著轉(zhuǎn)速ω升高，感應(yīng)電壓升高，用于驅(qū)動電動機(jī)MG 所需的交流電壓(以下稱為“必要電壓”。)也升高。并且，當(dāng)該必要電壓超過了能夠?qū)Υ藭r的直流電壓Vdc進(jìn)行變換而從逆變器6輸出的最大的交流電壓(以下稱為“最大輸出電壓”。)時，定子繞組中無法流過所需的電流，無法適當(dāng)?shù)乜刂齐妱訖C(jī)MG。因此，控制裝置2 被構(gòu)成為進(jìn)行所謂的弱勵磁控制，即對電流相位進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使得由定子繞組產(chǎn)生減弱電動機(jī)MG的勵磁磁通的方向的磁通(比最大轉(zhuǎn)矩控制超前)。于是，在本實施方式中，被構(gòu)成為，根據(jù)由第一電壓控制部22導(dǎo)出的調(diào)制率M來導(dǎo)出d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)id，并根據(jù)被導(dǎo)出的d軸電流調(diào)整指令值Δ Id來調(diào)整基本d軸電流指令值Idb和q軸電流指令值Iq。更具體而言，在減法器17中，被輸入了調(diào)制率M以及該調(diào)制率M的理論上的最大值、S卩“ 0.78”的值。減法器17如下述的式(6)所示那樣，導(dǎo)出從調(diào)制率M減去了“0.78” 的調(diào)制率偏差ΔΜ。ΔΜ = M-0. 78 · · · (6)在電流調(diào)整指令值導(dǎo)出部16中，被輸入了導(dǎo)出的調(diào)制率偏差ΔΜ。電流調(diào)整指令值導(dǎo)出部16利用規(guī)定的增益對該調(diào)制率偏差ΔΜ進(jìn)行積分，導(dǎo)出該積分值作為d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)id。如上述的式(1)所示那樣，該d軸電流調(diào)整指令值Δ Id被從基本d軸電流指令值Idb減去，從而導(dǎo)出了最終的d軸電流指令值Id。即，該d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)Id 成為用于減弱電動機(jī)MG的勵磁磁通的弱勵磁指令值。本實施方式涉及的控制裝置2，還具備決定用于控制電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制模式的模式?jīng)Q定部51、用于決定逆變器6的載波頻率的載波頻率決定部52。在模式?jīng)Q定部51 中，作為輸入變量至少被輸入了目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和轉(zhuǎn)速ω。模式?jīng)Q定部51根據(jù)被輸入的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和轉(zhuǎn)速ω，從為了控制電動機(jī)驅(qū)動裝置1而預(yù)先設(shè)定的多個控制模式中決定出1個控制模式?？刂蒲b置2將控制模式?jīng)Q定用的映射存儲設(shè)置在參數(shù)存儲器64等中。在本實施方式中，如圖3所示那樣，在該映射中，作為電動機(jī)MG的可工作區(qū)域，設(shè)定有第一區(qū)域Al、 第二區(qū)域Α2以及第三區(qū)域A3這3個區(qū)域。并且，相應(yīng)地，設(shè)定有模式?jīng)Q定部51可選擇的3 個控制模式。即，模式?jīng)Q定部51在目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和轉(zhuǎn)速ω的關(guān)系處于第一區(qū)域Al內(nèi)的情況下選擇第一控制模式，在處于第二區(qū)域Α2內(nèi)的情況下選擇第二控制模式，在處于第三區(qū)域A3內(nèi)的情況下選擇第三控制模式。另外，在用于控制電動機(jī)驅(qū)動裝置1的控制模式所涉及的控制方法中，針對從逆變器6向電動機(jī)MG供給的交流電壓的波形，有PWM控制和矩形波控制這兩個，針對從逆變器6向電動機(jī)MG供給的交流電流的相位，有最大轉(zhuǎn)矩控制和弱勵磁控制這兩個。并且在本實施方式中，在PWM控制中包含正弦波PWM控制和過調(diào)制PWM控制這兩個控制方式。模式?jīng)Q定部51可選擇的3個模式是由它們組合而構(gòu)成的。第一控制模式是在逆變器6中進(jìn)行直流-交流變換時，由逆變器6使正弦波PWM 控制與最大轉(zhuǎn)矩控制一起進(jìn)行的模式。在正弦波PWM控制中，根據(jù)正弦波狀的交流電壓指令值Vu、Vv、Vw和載波(輸送波)的比較來控制逆變器6的各開關(guān)元件的接通斷開。正弦波狀的交流電壓指令值Vu、Vv、Vw是由後述的第二電壓控制部23的三相指令值導(dǎo)出部導(dǎo)出的。第二控制模式是在逆變器6中進(jìn)行直流-交流變換時，由逆變器6使過調(diào)制PWM 控制與最大轉(zhuǎn)矩控制一起進(jìn)行的模式。在過調(diào)制PWM控制中，使逆變器6的輸出電壓波形的基波分量的波形變形，使其振幅與正弦波PWM控制中的正弦波狀的交流電壓指令值Vu、 Vv.Vw相比變大。在這種狀態(tài)下，與正弦波PWM控制同樣，根據(jù)變形的正弦波狀的交流電壓指令值Vu、Vv、Vw和載波的比較來控制逆變器6的各開關(guān)元件的接通斷開。由此，進(jìn)行在交流電壓指令值Vu、Vv, Vw超過輸送波的振幅的部分連續(xù)地成為高電平或者低電平的PWM控制。變形的正弦波狀的交流電壓指令值Vu、Vv、Vw是由后述的第二電壓控制部23的三相指令值導(dǎo)出部35導(dǎo)出的。第三控制模式是在逆變器6中進(jìn)行直流-交流變換時，由逆變器6使弱勵磁控制與矩形波控制一起進(jìn)行的模式。在矩形波控制中，被控制為按電角度每1周(磁極位置θ 的360° )進(jìn)行一次逆變器6的各開關(guān)元件的接通斷開。此時，各相的交流電壓指令值Vu、 Vv, Vw成為按每1周期高電平期間和低電平期間交替地出現(xiàn)1次的矩形波。因此，在本實施方式中，在第三控制模式下，各相的交流電壓指令值Vu、Vv、Vw單純地成為表示對逆變器 6的各開關(guān)元件的接通或者斷開進(jìn)行切換的時刻的磁極位置θ的相位、即接通斷開切換相位的指令值。另外，在進(jìn)行矩形波控制的第三控制模式下，進(jìn)行同步控制，以使作為磁極位置θ而被檢測的電動機(jī)MG的電角度的周期和逆變器6的開關(guān)元件的接通斷開時刻的周期同步。 另一方面，在進(jìn)行正弦波PWM控制的第一控制模式和進(jìn)行過調(diào)制PWM控制的第二控制模式下，進(jìn)行使交流電壓指令值Vu、Vv, Vw的周期和開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv, Nv, Pw, Nw的載波的周期不同步的非同步控制。即，在本實施方式中，第三控制模式被包含在“同步控制模式” 中，第一控制模式和第二控制模式被包含在“非同步控制模式”中。模式?jīng)Q定部51具有從這樣的同步控制模式和非同步控制模式中選擇任意一個的功能。并且，如后述那樣，被構(gòu)成為，對應(yīng)于模式?jīng)Q定部51從同步控制模式和非同步控制模式中選擇的哪一個，第二電壓控制部23內(nèi)的控制塊由電壓控制切換部46切換，生成交流電壓指令值Vu、Vv、Vw以及開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv, Nv, Pw, Nw的方式被切換。詳細(xì)內(nèi)容會在后面進(jìn)行說明。在本實施方式中，在模式?jīng)Q定部51中，還被輸入了由電流調(diào)整指令值導(dǎo)出部16 導(dǎo)出的d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)id。并且，模式?jīng)Q定部51根據(jù)被輸入的d軸電流調(diào)整指令值Δ Id，判斷可否選擇第三控制模式。更具體而言，模式?jīng)Q定部51在d軸電流調(diào)整指令值 Δ Id在規(guī)定的第三控制模式轉(zhuǎn)變允許閾值以上的情況下，允許選擇第三控制模式，另一方面，在d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)Id小于第三控制模式轉(zhuǎn)變允許閾值的情況下，禁止選擇第三控制模式。因此，本實施方式涉及的模式?jīng)Q定部51被構(gòu)成為，以根據(jù)輸入的目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和轉(zhuǎn)速ω來決定控制模式為前提，根據(jù)進(jìn)一步被輸入的d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)Id來對控制模式的選擇附加一定的限制。更具體而言，模式?jīng)Q定部51在d軸電流調(diào)整指令值A(chǔ)Id在第三控制模式轉(zhuǎn)變允許閾值以上的情況下，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和轉(zhuǎn)速ω，從第一控制模式、 第二控制模式以及第三控制模式中決定出控制模式，在d軸電流調(diào)整指令值△ Id小于第三控制模式轉(zhuǎn)變允許閾值的情況下，根據(jù)目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和轉(zhuǎn)速ω，從第一控制模式和第二控制模式中決定出控制模式。另外，在本實施方式中，目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM和轉(zhuǎn)速ω以及d軸電流調(diào)整指令值△ Id相當(dāng)于本發(fā)明中的“模式?jīng)Q定用輸入變量”。在載波頻率決定部52中，作為輸入變量至少被輸入了轉(zhuǎn)速ω和由第一電壓控制部22導(dǎo)出的調(diào)制率Μ。載波頻率決定部52根據(jù)被輸入的調(diào)制率M和轉(zhuǎn)速ω，決定逆變器 6的開關(guān)控制信號Pu、Nu、PV、NV、PW、漸的載波(輸送波)的頻率、即載波頻率Fe。在本實施方式中，控制裝置2將載波頻率決定用的映射存儲設(shè)置于參數(shù)存儲器64等。載波頻率決定部52根據(jù)調(diào)制率M和轉(zhuǎn)速ω等，決定用于減少逆變器6中的損失、電動機(jī)MG中的損失的最佳載波頻率Fe。此時，載波頻率決定部52例如根據(jù)上述映射，從預(yù)先設(shè)定的多個可選擇的載波頻率中，選擇并決定最佳的載波頻率。另外，在本實施方式中，調(diào)制率M和轉(zhuǎn)速ω 相當(dāng)于本發(fā)明中的“載波頻率決定用輸入變量”。在第二電壓控制部23中，被輸入了由第一電壓控制部22導(dǎo)出的調(diào)制率M和電壓指令相位θ ν。并且，在第二電壓控制部23中，被輸入了由旋轉(zhuǎn)傳感器8(參照圖1)檢測到的磁極位置θ和由載波頻率決定部52決定的載波頻率Fe。第二電壓控制部23進(jìn)行如下的第二電壓控制運算，即、根據(jù)被輸入的調(diào)制率Μ、電壓指令相位θ ν、磁極位置θ和載波頻率Fe，決定交流電壓指令值Vu、Vv, Vw,并生成逆變器6的開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv, Nv, Pw 和Nw。在本實施方式中，第二電壓控制部23具備三相指令值導(dǎo)出部35以及非同步控制信號生成部41、和接通斷開切換相位導(dǎo)出部43以及同步控制信號生成部42。另外，在第一電壓控制部22和第二電壓控制部23之間，設(shè)置有電壓控制切換部 46。電壓控制切換部46根據(jù)由模式?jīng)Q定部51選擇的控制模式，對第二電壓控制部23內(nèi)的控制塊進(jìn)行切換。具體而言，在非同步控制模式所包含的第一控制模式或者第二控制模式被選擇的情況下，將由第一電壓控制部22導(dǎo)出的調(diào)制率M和電壓指令相位θ ν輸入到三相指令值導(dǎo)出部35，使三相指令值導(dǎo)出部35和非同步控制信號生成部41進(jìn)行第二電壓控制運算。另一方面，在同步控制模式所包含的第三控制模式被選擇的情況下，將由第一電壓控制部22導(dǎo)出的調(diào)制率M和電壓指令相位θ ν輸入到接通斷開切換相位導(dǎo)出部43，使接通斷開切換相位導(dǎo)出部43和同步控制信號生成部42進(jìn)行第二電壓控制運算。電壓控制切換部46根據(jù)由模式?jīng)Q定部51選擇的控制模式，進(jìn)行上述的調(diào)制率M和電壓指令相位θ ν的輸入目的地的切換。由此，第二電壓控制部23生成與由模式?jīng)Q定部51決定的控制模式對應(yīng)的開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv、Nv、Pw、Nw。三相指令值導(dǎo)出部35根據(jù)被輸入的調(diào)制率M和電壓指令相位θ ν，生成三相正弦波狀的交流電壓指令值Vu、Vv、Vw。圖4是表示由三相指令值導(dǎo)出部35生成的交流電壓指令值Vu、Vv, Vw的一例的圖。該圖示出了交流電壓指令值Vu、Vv, Vw是正弦波狀的第一控制模式的電壓指令值的情況下的例子。在該情況下，u相電壓指令值Vu成為如下的正弦波狀的電壓指令值，即具有相對于磁極位置θ的原點(Θ =0° )延遲了電壓指令相位θ ν 的相位，振幅與調(diào)制率M相等，1周期等于磁極位置θ的1周(電角度1周，360° )。ν相電壓指令值Vv成為相位相對于u相電壓指令值Vu延遲了 120°的正弦波狀O電壓指令值， w相電壓指令值Vw成為相位相對于u相電壓指令值Vu延遲了的正弦波狀的電壓指令值。另外，在第二控制模式被選擇的情況下，交流電壓指令值Vu、Vv、Vw的波形是變形的正弦波狀，但是各指令值的相位和振幅與圖4相同。這里，三相指令值導(dǎo)出部35按照每個控制模式，具備規(guī)定了交流電壓指令值Vu、 Vv, Vw的波形的交流電壓指令值映射，根據(jù)由模式?jīng)Q定部51決定出的控制模式，根據(jù)該交流電壓指令值映射來生成并輸出交流電壓指令值Vu、Vv, Vw。交流電壓指令值映射例如例在第一控制模式用的映射中，規(guī)定了原點與磁極位置θ的原點(Θ =0° ) 一致，振幅為1 的正弦波狀的電壓波形。三相指令值導(dǎo)出部35能夠使該映射所規(guī)定的電壓波形的原點延遲電壓指令相位θ ν，并且通過將振幅設(shè)為調(diào)制率M倍來生成u相電壓指令值Vu，并通過使該u相電壓指令值Vu的相位延遲120° ,240°來生成ν相電壓指令值Vv和w相電壓指令值Vw。三相指令值導(dǎo)出部35按照每個控制模式，具備不同的電壓波形的映射。 在非同步控制信號生成部41中，被輸入了由三相指令值導(dǎo)出部35生成的交流電壓指令值Vu、Vv、Vw以及由載波頻率決定部決定出的載波頻率Fe。非同步控制信號生成部 41根據(jù)該交流電壓指令值Vu、Vv、Vw來生成逆變器6的開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv、Nv、Pw和 Nw0具體而言，非同步控制信號生成部41進(jìn)行交流電壓指令值Vu、Vv、Vw和載波(輸送波) 的比較，生成用于分別對逆變器6的u相上段、u相下段、ν相上段、ν相下段、w相上段、w相下段的各開關(guān)元件進(jìn)行PWM控制的6個開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv、Nv、Pw和漸。此時，載波頻率Fc不是交流電壓指令值Vu、Vv, Vw的頻率的整數(shù)倍，因此，根據(jù)載波頻率Fc求出的載波周期和交流電壓指令值Vu、Vv、Vw的周期不同步。 接通斷開切換相位導(dǎo)出部43根據(jù)被輸入的調(diào)制率M和電壓指令相位θ ν，生成作為交流電壓指令值Vu、Vv, Vw的逆變器6的各開關(guān)元件的接通斷開切換相位的指令值。該指令值是與各開關(guān)元件的接通斷開控制信號對應(yīng)，對表示切換各開關(guān)元件的接通或者斷開的時刻的磁極位置θ的相位進(jìn)行表示的指令值。圖5圖示了由接通斷開切換相位導(dǎo)出部43生成的交流電壓指令值Vu、Vv、Vw所表示的內(nèi)容，在作為橫軸的磁極位置θ上示出了各開關(guān)元件的接通或者斷開被切換的相位。在該例中，u相電壓指令值Vu具有相對于磁極位置θ的原點(θ = 0° )延遲了電壓指令相位θ ν的相位，磁極位置θ的1周(電角度1 周，360° )成為1周期。并且，在電壓指令相位θ ν處，與u相上段的開關(guān)元件對應(yīng)的開關(guān)控制信號Pu接通，與u相下段的開關(guān)元件對應(yīng)的開關(guān)控制信號Nu斷開，在從電壓指令相位 θ ν開始的磁極位置θ的半周(電角度半周，180° )處，與u相上段的開關(guān)元件對應(yīng)的開關(guān)控制信號Pu斷開，與u相下段的開關(guān)元件對應(yīng)的開關(guān)控制信號Nu接通。ν相電壓指令值Vv相對于u相電壓指令值Vu相位延遲了 120°，w相電壓指令值Vw相對于u相電壓指令值Vu相位延遲了 240°，除此以外兩者是同樣的電壓指令值。另外，從接通斷開切換相位導(dǎo)出部43實際輸出的交流電壓指令值VU、Vv、Vw，U相，可以僅由表示對ν相、w相的各自的各開關(guān)元件的接通或者斷開進(jìn)行切換的時刻的磁極位置θ的相位的信息構(gòu)成。因此，這樣的接通斷開切換相位的指令值，可以將u相、ν相、w相的指令值作為一系列信息集中輸出。這里，接通斷開切換相位導(dǎo)出部43按照每個控制模式具備規(guī)定了構(gòu)成交流電壓指令值Vu、Vv, Vw的各開關(guān)元件的接通斷開切換相位的接通斷開切換相位映射，并根據(jù)該接通斷開切換相位映射來生成并輸出交流電壓指令值Vu、Vv, Vw。接通斷開切換相位映射例如規(guī)定了如下的相位，即、原點與磁極位置θ的原點(Θ =0° ) 一致，針對u相、ν相、 w相的各相，對上段的開關(guān)元件接通而下段的開關(guān)元件斷開的狀態(tài)、和上段的開關(guān)元件斷開而下段的開關(guān)元件接通的狀態(tài)進(jìn)行切換的相位。接通斷開切換相位導(dǎo)出部43能夠通過使該映射所規(guī)定的接通斷開相位的原點延遲電壓指令相位θ ν來生成u相電壓指令值Vu，并通過使該u相電壓指令值Vu的相位延遲120° ,240°來生成ν相電壓指令值Vv和w相電壓指令值Vw。在同步控制信號生成部42中，被輸入了由接通斷開切換相位導(dǎo)出部43生成的交流電壓指令值Vu、Vv、Vw。同步控制信號生成部42根據(jù)該交流電壓指令值Vu、Vv、Vw，生成逆變器6的開關(guān)控制信號Pu、Nu, Pv, Nv, Pw和漸。具體而言，同步控制信號生成部42按照逆變器6的各開關(guān)元件的接通斷開切換相位的指令值，生成用于控制逆變器6的u相上段、u相下段、ν相上段、ν相下段、w相上段和w相下段的各開關(guān)元件的各自的接通或者斷開的狀態(tài)的6個開關(guān)控制信號Pu、Nu、Pv、Nv、PW和Nw。此時，包含同步控制信號生成部42 的第二電壓控制部23以規(guī)定的運算周期進(jìn)行電壓控制運算，各開關(guān)控制信號Pu、Nu, Pv, Nv.Pw和漸按每個規(guī)定的運算周期被輸出，對各開關(guān)元件的接通斷開進(jìn)行切換的時刻被變更。因此，雖然對各開關(guān)元件的接通斷開進(jìn)行切換的時刻按每個規(guī)定的運算周期被變更，但是以使各開關(guān)元件與電動機(jī)MG的轉(zhuǎn)速ω同步的方式來控制逆變器6。1-3.各功能部的運算周期的關(guān)系接著，對本發(fā)明的主要部分、即控制裝置2所具備的各功能部的運算周期的關(guān)系進(jìn)行說明。此處尤其對電流控制部13、第一電壓控制部22、第二電壓控制部23、模式?jīng)Q定部51以及載波頻率決定部52之間的運算周期的關(guān)系進(jìn)行說明。上述的功能部的一系列控制處理(電動機(jī)控制處理)按由CPTOl的定時器66 (參照圖1)計測的每個基準(zhǔn)運算周期 TO (成為基準(zhǔn)的控制周期)，通過CPTOl的中斷功能的執(zhí)行而開始。另外，在本例中，以設(shè)定 300 μ s作為基準(zhǔn)運算周期TO的情況為例進(jìn)行說明。另外，在以下的說明中，電流控制部13、第一電壓控制部22、第二電壓控制部23、
15模式?jīng)Q定部51以及載波頻率決定部52的運算處理分別被稱為電流控制處理、第一電壓控制處理、第二電壓控制處理、模式?jīng)Q定處理以及載波頻率決定處理。另外，將基于第二電壓控制部23的第二電壓控制處理的運算周期設(shè)為第一運算周期Tl，將基于第一電壓控制部 22的第一電壓控制處理的運算周期設(shè)為第二運算周期T2，將基于電流控制部13的電流控制處理的運算周期設(shè)為第三運算周期T3，將基于模式?jīng)Q定部51的模式?jīng)Q定處理的運算周期設(shè)為第四運算周期T4，將基于載波頻率決定部52的載波頻率決定處理的運算周期設(shè)為第五運算周期T5。先對各功能部的運算周期進(jìn)行說明，首先，對執(zhí)行電流控制處理、第一電壓控制處理、第二電壓控制處理、模式?jīng)Q定處理以及載波頻率決定處理時的各種輸入變量的更新周期進(jìn)行說明。如上述說明的那樣，在本實施方式中，在各種輸入變量中，包含目標(biāo)轉(zhuǎn)矩TM、 磁極位置θ、電流檢測值Idr、Iqr (Iur, Ivr, Iwr)、d軸電流調(diào)整指令值Δ Id、轉(zhuǎn)速ω、直流電壓Vdc以及調(diào)制率Μ。在本例中，這些更新周期如下述表1那樣，分別被設(shè)定成規(guī)定的值。另外，它們是為了便于說明的一個例子。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置，通過矢量控制法，對具備將直流電壓變換成交流電壓并供給至交流電動機(jī)的直流交流變換部的電動機(jī)驅(qū)動裝置進(jìn)行控制，其中，作為根據(jù)用于驅(qū)動上述交流電動機(jī)的二相的電壓指令值、即電壓指令值來生成用于控制上述直流交流變換部的控制信號的電壓控制部，具備第一電壓控制部，其根據(jù)上述電壓指令值和被供給至上述直流交流變換部的實際的直流電壓，導(dǎo)出表示上述電壓指令值的有效值相對于直流電壓的比率的調(diào)制率和上述電壓指令值所表示的電壓矢量的相位角、即電壓指令相位；和第二電壓控制部，其根據(jù)上述調(diào)制率、上述電壓指令相位和表示上述交流電動機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的磁極位置來生成上述控制信號，上述第一電壓控制部的運算周期被設(shè)定為比上述第二電壓控制部的運算周期長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置，其特征在于，具備電流控制部，該電流控制部根據(jù)驅(qū)動上述交流電動機(jī)的二相的電流指令值、即電流指令值、流過上述交流電動機(jī)的實際電流和上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速來導(dǎo)出上述電壓指令值， 上述第一電壓控制部的運算周期被設(shè)定為與上述電流控制部的運算周期相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置，其特征在于，上述電流控制部和上述第一電壓控制部的運算周期被設(shè)定成上述第二電壓控制部的運算周期的N倍，其中，N是2以上的整數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置，其特征在于， 還具備模式?jīng)Q定部，該模式?jīng)Q定部根據(jù)規(guī)定的模式?jīng)Q定用輸入變量，從為了控制上述電動機(jī)驅(qū)動裝置而預(yù)先設(shè)定的多個控制模式中決定出1個控制模式，上述第二電壓控制部生成與由上述模式?jīng)Q定部所決定的控制模式相對應(yīng)的上述控制信號，上述模式?jīng)Q定用輸入變量的更新周期被設(shè)定為比上述第一電壓控制部的運算周期長， 上述模式?jīng)Q定部的運算周期被設(shè)定為與上述模式?jīng)Q定用輸入變量的更新周期相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任意一項所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置，其特征在于， 還具備載波頻率決定部，該載波頻率決定部根據(jù)規(guī)定的載波頻率決定用輸入變量，決定上述直流交流變換部的載波頻率，上述載波頻率決定用輸入變量的更新周期被設(shè)定為比上述第一電壓控制部的運算周期長，上述載波頻率決定部的運算周期被設(shè)定為與上述載波頻率決定用輸入變量的更新周期相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任意一項所述的電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置，其特征在于， 該電動機(jī)驅(qū)動裝置的控制裝置被構(gòu)成為，上述第一電壓控制部的運算周期被設(shè)定成上述第二電壓控制部的運算周期的N倍，并且利用單一的運算處理單元來控制將N個上述交流電動機(jī)作為控制對象的上述電動機(jī)驅(qū)動裝置，其中，N是2以上的整數(shù)，上述第二電壓控制部按被設(shè)定為規(guī)定時間的每個基準(zhǔn)運算周期，分別完成用于生成與各交流電動機(jī)對應(yīng)的上述控制信號的生成處理，每N個上述基準(zhǔn)運算周期，上述第一電壓控制部完成1次針對N個上述交流電動機(jī)中的1個導(dǎo)出上述調(diào)制率和上述電壓指令相位的導(dǎo)出處理，并且在不執(zhí)行針對該1個交流電動機(jī)的上述導(dǎo)出處理的期間內(nèi)，完成針對其他的交流電動機(jī)的上述導(dǎo)出處理。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使與電壓控制部的內(nèi)部處理有關(guān)的運算周期優(yōu)化，并降低控制交流電動機(jī)時的處理負(fù)荷的控制裝置，其通過矢量控制法，對具備將直流電壓變換成交流電壓并供給至交流電動機(jī)的直流交流變換部的電動機(jī)驅(qū)動裝置進(jìn)行控制。作為根據(jù)用于驅(qū)動交流電動機(jī)的電壓指令值來生成用于控制直流交流變換部的控制信號的電壓控制部，具備根據(jù)電壓指令值和被供給至直流交流變換部的實際直流電壓來導(dǎo)出調(diào)制率和電壓指令相位的第一電壓控制部；和根據(jù)調(diào)制率、電壓指令相位和磁極位置來生成控制信號的第二電壓控制部。第一電壓控制部的運算周期(第二運算周期T2)被設(shè)定為比第二電壓控制部的運算周期(第一運算周期T1)長。
文檔編號H02P5/74GK102474215SQ20108002860
公開日2012年5月23日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者中村充, 島田有禮, 巖月健, 蘇布拉塔·薩哈, 陳志謙 申請人:愛信艾達(dá)株式會社