專利名稱：電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置及驅(qū)動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置及驅(qū)動(dòng)控制方法，尤其涉及具有能夠切換的多個(gè)控制模式的交流電動(dòng)機(jī)的控制。
背景技術(shù)：
通常使用由變換器(inverter，逆變器)將直流電壓變換為交流電壓來驅(qū)動(dòng)控制交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)。在這樣的結(jié)構(gòu)中，為了高效率地驅(qū)動(dòng)電機(jī)，通常根據(jù)基于矢量控制的脈沖寬度調(diào)制(PWM)來控制電機(jī)電流。此外，根據(jù)日本特開2005-218299號公報(bào)、日本特開 2001-78495號公報(bào)、日本特開2002-223590號公報(bào)以及日本特開2005-45880號公報(bào)，公知如下結(jié)構(gòu)為了提高電機(jī)輸出，切換將矩形波電壓施加到交流電動(dòng)機(jī)來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制的矩形波電壓相位控制模式和、按照PWM控制的PWM電流控制模式來控制交流電動(dòng)機(jī)。在這些文獻(xiàn)所公開的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中，基本上，基于交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)、更具體而言是其電壓振幅、電流相位，執(zhí)行PWM電流控制模式(以下，簡稱為PWM控制模式)與矩形波電壓相位控制模式(以下，簡稱為矩形波電壓控制模式)之間的模式切換判定。然而，在這些交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中，矩形波電壓控制模式，相對地在交流電動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速區(qū)域中使用。因此，為了確保矩形波電壓控制模式下的控制響應(yīng)性，需要以短周期來執(zhí)行其控制運(yùn)算。其結(jié)果，可能發(fā)生如下狀況與作為總括交流電動(dòng)機(jī)的控制整體的主循環(huán)的一環(huán)而執(zhí)行的控制模式的切換判定周期相比較，矩形波電壓控制模式的控制周期較短。當(dāng)發(fā)生這樣的狀況時(shí)，尤其在從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的轉(zhuǎn)變時(shí)，存在控制動(dòng)作在控制模式切換時(shí)不穩(wěn)定的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決這樣的問題而完成的發(fā)明，本發(fā)明的目的在于提供一種具有能夠切換控制模式的結(jié)構(gòu)的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置及驅(qū)動(dòng)控制方法，在控制模式間的轉(zhuǎn)變時(shí)，能夠不會(huì)使交流電動(dòng)機(jī)的工作變得不穩(wěn)定而適當(dāng)?shù)貓?zhí)行控制模式的切換。本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置具備第一電機(jī)控制部、第二電機(jī)控制部和模式切換判定部。第一電機(jī)控制部，在選擇向交流電動(dòng)機(jī)施加矩形波電壓的第一控制模式時(shí)，進(jìn)行根據(jù)相對于轉(zhuǎn)矩指令值的轉(zhuǎn)矩偏差來調(diào)整矩形波電壓的相位的反饋控制。第二電機(jī)控制部，在選擇按照脈沖寬度調(diào)制控制來控制向交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓的第二控制模式時(shí)，進(jìn)行電機(jī)電流的反饋控制。模式切換判定部，每隔比第一電機(jī)控制部的控制周期長的預(yù)定周期而進(jìn)行工作，基于交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，判定是否需要進(jìn)行第一控制模式與第二控制模式之間的切換。而且，模式切換判定部，在判定為需要從第一控制模式向第二控制模式切換時(shí)，在下次的工作定時(shí)允許從第一控制模式向第二控制模式的切換，并且在下次的工作定時(shí)之前的期間禁止由第一電機(jī)控制部進(jìn)行的矩形波電壓的相位的更新。本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法包括如下步驟在選擇向交流電動(dòng)機(jī)施加矩形波電壓的第一控制模式時(shí)，基于交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，判定是否需要從第一控制模式向第二控制模式進(jìn)行切換的步驟，所述第二控制模式按照脈沖寬度調(diào)制控制來控制向交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓；和在選擇第二控制模式時(shí)，基于交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，判定是否需要從第二控制模式向第一控制模式切換的步驟。判定是否需要從第一控制模式向第二控制模式切換的步驟和判定是否需要從第二控制模式向第一控制模式切換的步驟的一方，每隔比第一控制模式的控制周期長的預(yù)定周期而被執(zhí)行。并且，驅(qū)動(dòng)控制方法還包括如下的步驟在判定為需要從第一控制模式向第二控制模式切換時(shí)，在預(yù)定周期后的下次的執(zhí)行定時(shí)允許從第一控制模式向第二控制模式的切換，并且生成如下指示，即在下次的執(zhí)行定時(shí)之前的期間禁止更新第一控制模式中的矩形波電壓的相位。根據(jù)上述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置或者驅(qū)動(dòng)控制方法，在從第一控制模式(矩形波電壓控制模式)向第二控制模式(PWM控制模式)的切換時(shí)，能夠在從模式切換判定到執(zhí)行實(shí)際的模式切換的期間，維持交流電動(dòng)機(jī)的施加電壓。其結(jié)果，能夠在從模式切換判定到執(zhí)行模式切換的期間的時(shí)間間隔(模式切換判定部的一個(gè)工作周期)之間，防止交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)發(fā)生變化，防止在模式切換時(shí)交流電動(dòng)機(jī)的控制變得不穩(wěn)定。本發(fā)明另一種方式的電動(dòng)機(jī)的控制裝置具備第一電機(jī)控制部、第二電機(jī)控制部和模式切換判定部。第一電機(jī)控制部，在選擇向交流電動(dòng)機(jī)施加矩形波電壓的第一控制模式時(shí)，進(jìn)行根據(jù)相對于轉(zhuǎn)矩指令值的轉(zhuǎn)矩偏差來調(diào)整矩形波電壓的相位的反饋控制。第二電機(jī)控制部，在選擇按照脈沖寬度調(diào)制控制來控制向交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓的第二控制模式時(shí)，進(jìn)行電機(jī)電流的反饋控制。模式切換判定部，每隔比第一電機(jī)控制部的控制周期長的預(yù)定周期而進(jìn)行工作，基于交流電動(dòng)機(jī)的電流和施加電壓的至少一方，判定是否需要進(jìn)行第一控制模式與第二控制模式之間的切換。而且，第二電機(jī)控制部，在選擇第一控制模式時(shí)，也與由第一電機(jī)控制部進(jìn)行的用于矩形波電壓的相位調(diào)整的第一反饋控制運(yùn)算并行地，執(zhí)行在選擇第二控制模式時(shí)應(yīng)當(dāng)被執(zhí)行的、按照脈沖寬度調(diào)制控制的第二反饋控制運(yùn)算。并且，模式切換判定部，在判定為需要從第一控制模式向第二控制模式切換時(shí)，在本次的工作定時(shí)允許從第一控制模式向第二控制模式的切換，第二電機(jī)控制部，在從第一控制模式向第二控制模式切換后的初次的控制周期中，使用在選擇第一控制模式時(shí)進(jìn)行了的第二反饋控制運(yùn)算的結(jié)果，控制向交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓。本發(fā)明另一種方式的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法包括如下步驟在選擇向交流電動(dòng)機(jī)施加矩形波電壓的第一控制模式時(shí)，基于交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，判定是否需要從第一控制模式向第二控制模式切換的步驟，所述第二控制模式按照脈沖寬度調(diào)制控制來控制向交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓；和在選擇第二控制模式時(shí)，基于交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，判定是否需要從第二控制模式向第一控制模式切換的步驟。判定是否需要從第一控制模式向第二控制模式切換的步驟和判定是否需要從第二控制模式向第一控制模式切換的步驟的一方，每隔比第一控制模式的控制周期長的預(yù)定周期而被執(zhí)行。驅(qū)動(dòng)控制方法還包括在選擇第一控制模式時(shí)，執(zhí)行用于矩形波電壓相位調(diào)整的第一反饋控制運(yùn)算的步驟；和在選擇第一控制模式時(shí)，執(zhí)行在選擇第二控制模式時(shí)應(yīng)當(dāng)被執(zhí)行的、按照脈沖寬度調(diào)制控制的第二反饋控制運(yùn)算的步驟。并且，判定是否需要從第一控制模式向第二控制模式切換的步驟，在從第一控制模式向第二控制模式的切換條件已成立時(shí)，在本次的執(zhí)行定時(shí)允許從第一控制模式向第二控制模式的切換。而且，在從第一控制模式向第二控制模式切換后的初次的控制周期中，使用在選擇第一控制模式時(shí)進(jìn)行了的第二反饋控制運(yùn)算的結(jié)果，控制向交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓。根據(jù)上述交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置或者驅(qū)動(dòng)控制方法，在選擇第一控制模式 (矩形波電壓控制模式)時(shí)，進(jìn)行按照第一控制模式的交流電動(dòng)機(jī)控制，并且還執(zhí)行用于第二控制模式(PWM控制模式)的反饋控制運(yùn)算，所以當(dāng)從第一控制模式向第二控制模式的切換條件成立時(shí)，能夠使用并行地運(yùn)算出的控制運(yùn)算結(jié)果來立即開始按照第二控制模式的交流電動(dòng)機(jī)控制。由此，能夠不會(huì)使電動(dòng)機(jī)的控制變得不穩(wěn)定而快速地執(zhí)行控制模式的切換。優(yōu)選的是，第二反饋控制運(yùn)算具有多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目。并且，第二電機(jī)控制部，在選擇第一控制模式的期間中，分割為多個(gè)定時(shí)而依次一部分一部分地執(zhí)行第二反饋控制運(yùn)算的多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目?；蛘撸瑘?zhí)行所述第二反饋控制運(yùn)算的步驟包括如下多個(gè)步驟分別在多個(gè)不同的定時(shí)依次一部分一部分地執(zhí)行第二反饋控制運(yùn)算的多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目。由此，能夠抑制因在第一控制模式選擇期間中也執(zhí)行用于第二控制模式的控制運(yùn)算而導(dǎo)致的運(yùn)算負(fù)荷的增大。其結(jié)果，能夠不會(huì)對按照第一控制模式的交流電動(dòng)機(jī)控制產(chǎn)生不良影響地，還執(zhí)行按照第二控制模式的控制運(yùn)算。更優(yōu)選的是，第二電機(jī)控制部，在選擇第一控制模式的期間中的多個(gè)定時(shí)的每個(gè)定時(shí)，還執(zhí)行將交流電動(dòng)機(jī)的各相電流變換為d軸電流和q軸電流的運(yùn)算。而且，第二電機(jī)控制部，在初次的控制周期中，基于在選擇第一控制模式的期間中求得的、分別對多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目進(jìn)行了運(yùn)算的定時(shí)之間的d軸電流以及q軸電流的差，修正多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目的至少一部分的運(yùn)算結(jié)果?；蛘?，執(zhí)行所述第二反饋控制運(yùn)算的步驟還包括如下步驟在多個(gè)不同的定時(shí)的每個(gè)定時(shí)，執(zhí)行將交流電動(dòng)機(jī)的各相電流變換為d軸電流和q軸電流的運(yùn)算。并且，驅(qū)動(dòng)控制方法還包括對從第一控制模式向第二控制模式的切換進(jìn)行檢測的步驟；和在檢測到切換時(shí)，基于通過所述多個(gè)步驟分別對多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目進(jìn)行了運(yùn)算的多個(gè)不同的定時(shí)之間的d軸電流以及q軸電流的差，修正初次的控制周期中的脈沖寬度調(diào)制控制所使用的多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目的至少一部分的運(yùn)算結(jié)果的步驟。由此，為了減輕運(yùn)算負(fù)荷，分割為多個(gè)定時(shí)而依次執(zhí)行第一控制模式選擇期間中的用于第二控制模式的控制運(yùn)算，因此能夠防止在向第二控制模式的切換時(shí)，交流電動(dòng)機(jī)控制變得不穩(wěn)定?；蛘邇?yōu)選的是，第二控制模式包括正弦波脈沖寬度調(diào)制控制模式，其在根據(jù)向交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓的電壓指令來對直流電壓進(jìn)行變換時(shí)，電壓指令的相關(guān)波形成為正弦波；和過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制控制模式，其調(diào)制系數(shù)比正弦波脈沖寬度調(diào)制控制模式的調(diào)制系數(shù)高。由此，即使在正弦波PWM控制模式與矩形波電壓控制模式的中間區(qū)域，也能夠提高調(diào)制系數(shù)而實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的PWM控制。因此，根據(jù)本發(fā)明，在具有能夠切換控制模式的結(jié)構(gòu)的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中，在控制模式間的轉(zhuǎn)變時(shí)，尤其是在從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的轉(zhuǎn)變時(shí)，能夠不會(huì)使交流電動(dòng)機(jī)的工作變得不穩(wěn)定地、適當(dāng)?shù)貓?zhí)行控制模式的切換。


圖1是由本發(fā)明實(shí)施方式的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是概略地對本發(fā)明實(shí)施方式中的交流電動(dòng)機(jī)的控制模式進(jìn)行說明的圖。圖3是對交流電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)與控制模式的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行說明的圖。圖4是對本發(fā)明實(shí)施方式的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置的電機(jī)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的框圖。圖5是說明PWM電路的工作的波形圖。圖6是對基于圖5所示的模式切換判定的模式切換判定進(jìn)行說明的流程圖。圖7是對本發(fā)明實(shí)施方式1的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中的、從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的模式切換時(shí)的控制動(dòng)作進(jìn)行說明的時(shí)序圖。圖8A和圖8B是用于對模式切換時(shí)的問題進(jìn)行說明的電壓矢量圖。圖9A和圖9B是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置的效果確認(rèn)試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的波形圖。圖10是對由本發(fā)明實(shí)施方式2的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置進(jìn)行的矩形波控制模式時(shí)的控制運(yùn)算處理進(jìn)行說明的流程圖。圖11是對本發(fā)明實(shí)施方式2的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中的、從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的模式切換時(shí)的控制動(dòng)作進(jìn)行說明的時(shí)序圖。圖12是矩形波電壓控制模式中的電角度一個(gè)周期的各相電壓波形圖。圖13是對本發(fā)明實(shí)施方式2的變形例的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中的、矩形波電壓控制模式選擇期間中的PWM控制運(yùn)算處理進(jìn)行說明的流程圖。圖14是對本發(fā)明實(shí)施方式2的變形例的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中的、向PWM 控制模式轉(zhuǎn)變時(shí)的控制變量運(yùn)算結(jié)果的修正處理進(jìn)行說明的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。在以下中，對圖中的相同或相當(dāng)部分標(biāo)記相同的符號，原則上不重復(fù)其詳細(xì)的說明。(整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu))圖1是由本發(fā)明實(shí)施方式的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖。參照圖1，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100具備直流電壓產(chǎn)生部10#、平滑電容器CO、變換器 14、交流電動(dòng)機(jī)Ml和控制裝置30。交流電動(dòng)機(jī)Ml例如是用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車或者電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)?；蛘撸摻涣麟妱?dòng)機(jī)Ml可以被構(gòu)成為具有由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)的功能，也可以被構(gòu)成為一并具有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的功能。而且，交流電動(dòng)機(jī)Ml可以相對于發(fā)動(dòng)機(jī)而作為電動(dòng)機(jī)工作，例如，作為可以進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的電機(jī)被組裝到混合動(dòng)力汽車中。 也就是說，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)以及電動(dòng)發(fā)電機(jī)(motor generator)0直流電壓產(chǎn)生部10#包括直流電源B、系統(tǒng)繼電器SR1、SR2、平滑電容器Cl和升降壓轉(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、雙電荷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和輸入輸出的直流電流Λ分別由電壓傳感器10和電流傳感器11來檢測。系統(tǒng)繼電器SRl連接在直流電源B的正極端子與電力線6之間，系統(tǒng)繼電器SRl 連接在直流電源B的負(fù)極端子與地線5之間。系統(tǒng)繼電器SRI、SR2根據(jù)來自控制裝置30 的信號SE進(jìn)行接通/斷開。升降壓轉(zhuǎn)換器12包括電抗器Li、電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2和二極管Dl、D2。 電力用開關(guān)元件Ql和Q2串聯(lián)連接在電力線7與地線5之間。電力用開關(guān)元件Ql和Q2的接通/斷開由來自控制裝置30的開關(guān)控制信號Sl和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，簡稱為“開關(guān)元件，，)，能夠使用 IGBTansulated Gate Bipolar Transistor)、電力用 MOS (Metal Oxide Semiconductor)晶體管或者電力用雙極晶體管(Bipolar Transistor)等。相對于開關(guān)元件Ql、Q2，反向并聯(lián)地配置有二極管Dl、D2。電抗器Ll連接在開關(guān)元件Ql和Q2的連接節(jié)點(diǎn)與電力線6之間。此外，平滑電容器CO連接在電力線7與地線5之間。變換器14由并聯(lián)設(shè)置在電力線7與地線5之間的、U相上下臂15、V相上下臂16 和W相上下臂17構(gòu)成。各相上下臂由在電力線7與地線5之間串聯(lián)連接的開關(guān)元件構(gòu)成。 例如，U相上下臂15包括開關(guān)元件Q3、Q4，V相上下臂16包括開關(guān)元件Q5、Q6，W相上下臂 17包括開關(guān)元件Q7、Q8。此外，相對于開關(guān)元件Q3 Q8，分別反向并聯(lián)地連接有二極管 D3 D8。開關(guān)元件Q3 Q8的接通/斷開由來自控制裝置30的開關(guān)控制信號S3 S8來控制。代表性地，交流電動(dòng)機(jī)Ml是三相永磁體電機(jī)，被構(gòu)成為U、V、W相的三個(gè)線圈的一端共同連接于中性點(diǎn)。而且，各相線圈的另一端與各相上下臂15 17的開關(guān)元件的中間點(diǎn)連接。升降壓轉(zhuǎn)換器12，在升壓工作時(shí)，將對從直流電源B供給的直流電壓Vb進(jìn)行升壓后的直流電壓VH(以下，將與向變換器14輸入的輸入電壓相當(dāng)?shù)脑撝绷麟妷阂卜Q為“系統(tǒng)電壓”)供給至變換器14。更具體而言，對來自控制裝置30的開關(guān)控制信號S1、S2進(jìn)行響應(yīng)，交替地設(shè)置開關(guān)元件Ql的接通期間和Q2的接通期間，升壓比與這些接通期間的比相對應(yīng)。此外，升降壓轉(zhuǎn)換器12，在降壓工作時(shí)，對經(jīng)由平滑電容器CO從變換器14供給的直流電壓VH(系統(tǒng)電壓)進(jìn)行降壓來對直流電源B進(jìn)行充電。更具體而言，對來自控制裝置30的開關(guān)控制信號Si、S2進(jìn)行響應(yīng)，交替地設(shè)置僅開關(guān)元件Ql接通的期間和開關(guān)元件 Q1、Q2雙方接通的期間，降壓比與上述接通期間的占空比相對應(yīng)。平滑電容器CO使來自升降壓轉(zhuǎn)換器12的直流電壓平滑化，將其平滑化后的直流電壓供給至變換器14。電壓傳感器13檢測平滑電容器CO的兩端的電壓、即系統(tǒng)電壓VH， 將其檢測值輸出給控制裝置30。變換器14，在交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩指令值為正值(Trqcom > 0)的情況下，通過在從平滑電容器CO供給直流電壓時(shí)響應(yīng)了來自控制裝置30的開關(guān)控制信號S3 S8的、 開關(guān)元件Q3 Q8的開關(guān)動(dòng)作，來將直流電壓變換為交流電壓，從而驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)Ml使得輸出正轉(zhuǎn)矩。此外，變換器14，在交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩指令值為零的情況下(Trqcom = 0)，通過響應(yīng)了開關(guān)控制信號S3 S8的開關(guān)動(dòng)作，來將直流電壓變換為交流電壓，從而驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)Ml使得轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱?。而且，在搭載有電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100的混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)時(shí)，交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩值Trqcom被設(shè)定為負(fù)值(Trqcom < 0)。在該情況下，變換器14 通過響應(yīng)了開關(guān)控制信號S3 S8的開關(guān)動(dòng)作，來將交流電動(dòng)機(jī)Ml發(fā)電產(chǎn)生的交流電壓變換為直流電壓，將其變換后的直流電壓(系統(tǒng)電壓)經(jīng)由平滑電容器CO供給至升降壓轉(zhuǎn)換器12。在此所說的再生制動(dòng)包括伴隨由駕駛混合動(dòng)力汽車或電動(dòng)汽車的駕駛者進(jìn)行的腳制動(dòng)器操作時(shí)的再生發(fā)電的制動(dòng)和、不操作腳制動(dòng)器而通過在行駛中松開加速踏板從而進(jìn)行再生發(fā)電的同時(shí)使車輛減速(或者中止加速)。電流傳感器M檢測流向交流電動(dòng)機(jī)Ml的電機(jī)電流，將其檢測出的電機(jī)電流輸出給控制裝置30。需說明的是，因?yàn)槿嚯娏鱥u、iv、iw的瞬時(shí)值的和是零，所以如1所示那樣，電流傳感器M以檢測兩個(gè)相的電機(jī)電流(例如、V相電流iv和W相電流iw)的方式來
配置即可。旋轉(zhuǎn)角傳感器(reS0lVer)25，檢測交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角θ，將其檢測出的旋轉(zhuǎn)角θ發(fā)送給控制裝置30。在控制裝置30中，能夠基于旋轉(zhuǎn)角θ算出交流電動(dòng)機(jī)Ml 的轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)速度)和角速度ω (rad/s) 0需說明的是，關(guān)于旋轉(zhuǎn)角傳感器M，通過由控制裝置30根據(jù)電機(jī)電壓、電流來直接運(yùn)算旋轉(zhuǎn)角θ，由此可以省略配置。與本發(fā)明實(shí)施方式中的驅(qū)動(dòng)控制裝置對應(yīng)的控制裝置30由電子控制單元(ECU) 構(gòu)成，通過按照預(yù)先存儲(chǔ)的程序的軟件處理以及/或者基于電子電路的硬件處理，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100的工作。作為代表性的功能，控制裝置30基于輸入的轉(zhuǎn)矩指令值 Trqcom,由電壓傳感器10檢測出的直流電壓Vb、由電流傳感器11檢測出的直流電流Λ、由電壓傳感器13檢測出的系統(tǒng)電壓VH以及來自電流傳感器M的電機(jī)電流iv、iw、來自旋轉(zhuǎn)角傳感器25的旋轉(zhuǎn)角θ等，利用后述的控制方式，控制升降壓轉(zhuǎn)換器12和變換器14的工作，使得交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出按照轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom的轉(zhuǎn)矩。也就是說，生成用于如上所述那樣控制升降壓轉(zhuǎn)換器12和變換器14的開關(guān)控制信號Sl S8,并輸出給升降壓轉(zhuǎn)換器 12和變換器14。在升降壓轉(zhuǎn)換器12的升壓動(dòng)作時(shí)，控制裝置30對平滑電容器CO的輸出電壓VH 進(jìn)行反饋控制，生成開關(guān)控制信號Si、S2，使得輸出電壓VH變?yōu)殡妷褐噶钪?。此外，控制裝置30，當(dāng)從外部ECU接受到表示混合動(dòng)力汽車或者電動(dòng)汽車進(jìn)入到再生制動(dòng)模式的信號RGE時(shí)，為了將由交流電動(dòng)機(jī)Ml發(fā)電產(chǎn)生的交流電壓變換為直流電壓，生成開關(guān)控制信號S3 S8，并輸出給變換器14。由此，變換器14將由交流電動(dòng)機(jī)Ml 發(fā)電產(chǎn)生的交流電壓變換為直流電壓，并向升降壓轉(zhuǎn)換器12供給。而且，控制裝置30，當(dāng)從外部E⑶接受到表示混合動(dòng)力汽車或者電動(dòng)汽車進(jìn)入到再生制動(dòng)模式的信號RGE時(shí)，為了對從變換器14供給的直流電壓進(jìn)行降壓，生成開關(guān)控制信號Si、S2，并輸出給升降壓轉(zhuǎn)換器12。由此，交流電動(dòng)機(jī)Ml發(fā)電產(chǎn)生的交流電壓被變換為直流電壓，進(jìn)行降壓并供給到直流電源B。
(控制模式的說明)對由控制裝置30進(jìn)行的交流電動(dòng)機(jī)Ml的控制，進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是概略地對本發(fā)明實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的交流電動(dòng)機(jī)Ml的控制模式進(jìn)行說明的圖。如圖2所示，在本發(fā)明實(shí)施方式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)100中，關(guān)于交流電動(dòng)機(jī)Ml 的控制、即變換器14的電力變換，切換使用三種控制模式。正弦波PWM控制作為一般的PWM控制來使用，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，來控制各相上下臂元件的接通/斷開。其結(jié)果，關(guān)于與上臂元件的接通期間對應(yīng)的高電平期間、和與下臂元件的接通期間對應(yīng)的低電平期間的集合，控制占空比，使得在一定期間內(nèi)其基本波成分成為正弦波。如眾所周知的那樣，在電壓指令的相關(guān)波形成為正弦波的正弦波PWM控制模式中，只能將其基本波成分振幅提高至變換器輸入電壓的約0. 61倍左右。另一方面，在矩形波電壓控制中，在上述一定期間內(nèi)，將1個(gè)脈沖的高電平期間與低電平期間的比為1 1的矩形波施加到交流電動(dòng)機(jī)。由此，調(diào)制系數(shù)被提高至0.78。過調(diào)制PWM控制是，在使上述電壓指令的振幅畸變后，進(jìn)行與上述正弦波PWM控制同樣的PWM控制。其結(jié)果，能夠使基本波成分畸變，能夠?qū)⒄{(diào)制系數(shù)從正弦波PWM控制模式下的最高調(diào)制系數(shù)提高至0. 78的范圍。在交流電動(dòng)機(jī)Ml中，當(dāng)轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，感應(yīng)電壓變高，所以所需的驅(qū)動(dòng)電壓(電機(jī)所需電壓)變高。需要使基于轉(zhuǎn)換器12的升壓電壓、即系統(tǒng)電壓VH被設(shè)定得比該電機(jī)所需電壓高。另一方面，基于轉(zhuǎn)換器12的升壓電壓、即系統(tǒng)電壓VH存在界限值(VH 最大電壓)。因此，在電機(jī)所需電壓低于VH最大電壓的區(qū)域中，適用基于正弦波PWM控制或者過調(diào)制PWM控制的PWM控制模式，通過按照矢量控制的電機(jī)電流的反饋控制，將輸出轉(zhuǎn)矩控制為轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom。另一方面，當(dāng)電機(jī)所需電壓達(dá)到VH最大電壓時(shí)，在將系統(tǒng)電壓VH 設(shè)定為VH最大電壓后，適用矩形波電壓控制模式。在矩形波電壓控制中，基本波成分的振幅被固定，所以基于轉(zhuǎn)矩實(shí)際值與轉(zhuǎn)矩指令值的偏差，通過矩形波電壓脈沖的相位控制來執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制。圖3是對交流電動(dòng)機(jī)Ml的工作狀態(tài)與上述的控制模式的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行說明的圖。如圖3所示，概略而言，在低轉(zhuǎn)速域Al中，為了減小轉(zhuǎn)矩變動(dòng)，使用正弦波PWM控制模式，在中轉(zhuǎn)速域A2中適用過調(diào)制PWM控制模式，在高轉(zhuǎn)速域A3中適用矩形波電壓控制模式。特別地，通過應(yīng)用過調(diào)制PWM控制模式和矩形波電壓控制模式，實(shí)現(xiàn)提高交流電動(dòng)機(jī) Ml的輸出。這樣，在能夠?qū)崿F(xiàn)的調(diào)制系數(shù)的范圍內(nèi)決定使用圖2所示的控制模式的哪一種。圖4是對本發(fā)明實(shí)施方式的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置的電機(jī)控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明的框圖。用于圖4所示的電機(jī)控制的各單元，通過基于控制裝置30的硬件的或者軟件的處理來實(shí)現(xiàn)。參照圖4，PWM控制部200，在選擇PWM控制模式時(shí)，為了使交流電動(dòng)機(jī)Ml輸出按照轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom的轉(zhuǎn)矩，根據(jù)脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制來生成變換器14的開關(guān)控制信號S3 S8。PWM控制部200包括電流指令生成部210、電流控制部220和PWM電路230。矩形波電壓控制部300，在選擇矩形波電壓控制模式時(shí)，為了產(chǎn)生使交流電動(dòng)機(jī)
10Ml輸出按照轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom的轉(zhuǎn)矩這樣的電壓相位的矩形波電壓，生成變換器14的開關(guān)控制信號S3 S8。矩形波電壓控制部300包括運(yùn)算部305、轉(zhuǎn)矩檢測部310、電壓相位控制部320和矩形波產(chǎn)生部330。模式切換判定部400對圖3所示的PWM控制模式與矩形波電壓控制模式之間的模式切換進(jìn)行判定。而且，模式切換判定部400，在PWM控制模式中，還具有對正弦波PWM控制模式與過調(diào)制PWM控制的切換進(jìn)行判定的功能。在選擇過調(diào)制PWM控制時(shí)，控制信號OM為 “ON”。切換開關(guān)410，根據(jù)由模式切換判定部400選擇的控制模式，被設(shè)定在I側(cè)和II側(cè)的任意一側(cè)。在選擇PWM控制模式時(shí)，切換開關(guān)410被設(shè)定在I側(cè)，按照由PWM控制部200設(shè)定的開關(guān)控制信號S3 S8，將準(zhǔn)正弦波電壓施加到交流電動(dòng)機(jī)Ml。另一方面，在選擇矩形波電壓控制模式時(shí)，切換開關(guān)410被設(shè)定在II側(cè)，按照由矩形波電壓控制部300設(shè)定的開關(guān)控制信號S3 S8,由變換器14將矩形波電壓施加到交流電動(dòng)機(jī)Ml。接下來，詳細(xì)說明各單元的功能。在PWM控制部200中，電流指令生成部210根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom來生成電流振幅|1|和電流相位Φ 。電流控制部220基于例如比例積分(PI)控制，根據(jù)由電流傳感器 M檢測出的電機(jī)電流MCRT、與由電流指令生成部210生成的電流振幅|1|以及電流相位 Φ i的差，生成向交流電動(dòng)機(jī)Ml施加的施加電壓的指令值(以下，也簡稱為電壓指令)。電壓指令由其電壓振幅|V|和電壓相位Φν來表示。在此，電壓相位Φν是以q軸作為基準(zhǔn)的電壓矢量的角度。電流控制部220，在選擇控制信號OM為“ON”的過調(diào)制控制模式時(shí)，通過使電壓指令的電壓振幅Ivl畸變，以調(diào)制系數(shù)變得大于0.61的方式生成電壓指令。PWM電路230如圖5所示那樣，基于來自電流控制部220(圖4)的由電壓振幅|V 和電壓相位Φ ν表示的電壓指令觀0與載波270的比較，控制變換器14的各相的上下臂元件的接通/斷開，由此在交流電動(dòng)機(jī)Ml的各相上生成準(zhǔn)正弦波電壓。如此，由PWM控制部200執(zhí)行用于使交流電動(dòng)機(jī)Ml的電機(jī)電流MCRT與由電流指令生成部210設(shè)定的電機(jī)電流一致的反饋控制。也就是說，PWM控制部200對應(yīng)于本發(fā)明中的“第二電機(jī)控制部”，PWM控制模式對應(yīng)于本發(fā)明中的“第二控制模式”。另一方面，在矩形波電壓控制部300中，轉(zhuǎn)矩檢測部310檢測交流電動(dòng)機(jī)Ml的輸出轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩檢測部310能夠使用公知的轉(zhuǎn)矩傳感器來構(gòu)成，也能夠以按照下式(1)所示的運(yùn)算來檢測輸出轉(zhuǎn)矩Tq的方式來構(gòu)成。Tq = Pm/ ω= (iu · vu+iv · vv+iw · vw)/ω...⑴在此，Rii表示向交流電動(dòng)機(jī)Ml供給的電力，ω表示交流電動(dòng)機(jī)Ml的角速度。此夕卜，iu、iv、iw表示交流電動(dòng)機(jī)Ml的各相電流值，VU, W, VW表示向交流電動(dòng)機(jī)Ml供給的各相電壓。vu、vv、vw可以使用設(shè)定于變換器14的電壓指令，也可以由電壓傳感器檢測從變換器14向交流電動(dòng)機(jī)Ml供給的實(shí)際的值來使用。此外，輸出轉(zhuǎn)矩Tq由交流電動(dòng)機(jī)Ml的設(shè)計(jì)值來決定，所以可以根據(jù)電流的振幅和相位來推定。運(yùn)算部305，運(yùn)算由轉(zhuǎn)矩檢測部310檢測出的輸出轉(zhuǎn)矩Tq相對于轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom的偏差、即轉(zhuǎn)矩偏差A(yù)Tq。由運(yùn)算部305生成的轉(zhuǎn)矩偏差A(yù)Tq被供給至電壓相位控制部320。在電壓相位控制部320中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩偏差A(yù)Tq來生成電壓相位φν。該電壓相位 Φ ν表示應(yīng)當(dāng)施加到交流電動(dòng)機(jī)Ml的矩形波電壓的相位。具體而言，電壓相位控制部320， 使用轉(zhuǎn)矩偏差A(yù)Tq以及變換器14的輸入電壓VH、交流電動(dòng)機(jī)Ml的角速度ω作為生成電壓相位Φν時(shí)的參數(shù)，將它們代入到預(yù)定的運(yùn)算公式，或者實(shí)施等效的處理，生成所需的電壓相位ΦV。矩形波產(chǎn)生部330，為了產(chǎn)生按照來自電壓相位控制部320的電壓相位Φ ν的矩形波電壓，生成變換器14的開關(guān)控制信號S3 S8。如此，由矩形波電壓控制部300執(zhí)行根據(jù)交流電動(dòng)機(jī)Ml的轉(zhuǎn)矩偏差來調(diào)整矩形波電壓的相位的反饋控制。也就是說，矩形波電壓控制部300對應(yīng)于本發(fā)明中的“第一電機(jī)控制部”，矩形波電壓控制模式對應(yīng)于本發(fā)明中的 “第一控制模式”。(實(shí)施方式1的控制模式切換處理)接下來，說明本發(fā)明實(shí)施方式1的控制模式切換處理。如圖4所示，模式切換判定部400基于由電流傳感器檢測出的電機(jī)電流MCRT、由電壓傳感器13檢測出的變換器14的輸入電壓VH、由電流控制部220生成的電壓指令的電壓振幅|V|和電壓相位Φν，執(zhí)行模式切換判定。例如，通過使控制裝置30執(zhí)行按照圖6所示的流程圖的控制處理，實(shí)現(xiàn)由模式切換判定部400進(jìn)行的模式切換判定。參照圖6，首先，控制裝置30通過步驟100判定當(dāng)前的控制模式是否是PWM控制模式。并且，控制裝置30在當(dāng)前的控制模式是PWM控制模式時(shí)(S100中判定為“是”時(shí))，通過步驟SllO基于按照PWM控制模式的電壓指令的電壓振幅|V|和電壓相位Φν、以及變換器輸入電壓VH，運(yùn)算將變換器14的輸入電壓VH變換為對交流電動(dòng)機(jī)Ml的電壓指令(交流電壓)時(shí)的調(diào)制系數(shù)。并且，控制裝置30通過步驟S120判定在步驟SllO中求出的調(diào)制系數(shù)是否為0. 78 以上。在調(diào)制系數(shù)>0.78時(shí)(S120判定為“是”時(shí))，在PWM控制模式下不能產(chǎn)生適當(dāng)?shù)慕涣麟妷?，所以控制裝置30使處理進(jìn)入步驟S150，切換控制模式使得選擇矩形波電壓控制模式。另一方面，在步驟S120判定為“否”時(shí)、即在步驟SllO中求出的調(diào)制系數(shù)小于0.78 時(shí)，控制裝置30通過步驟S160繼續(xù)選擇PWM控制模式。此時(shí)，控制裝置30進(jìn)一步通過步驟 S170判定調(diào)制系數(shù)是否為0.61以下。并且，控制裝置30在調(diào)制系數(shù)<0.61時(shí)，通過步驟 S180選擇正弦波PWM控制模式，另一方面，在調(diào)制系數(shù)> 0. 61時(shí)(S170判定為“否”時(shí))， 通過步驟S190選擇過調(diào)制PWM控制模式。另一方面，控制裝置30在當(dāng)前的控制模式是矩形波電壓控制模式時(shí)(S100判定為 “否”時(shí))，通過步驟S130監(jiān)視從變換器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的絕對值是否變得比預(yù)定的切換電流相位Φ0的絕對值小。切換電流相位Φ0 可以被設(shè)定為交流電動(dòng)機(jī)Ml驅(qū)動(dòng)時(shí)(牽引時(shí))和再生時(shí)不同的值。當(dāng)實(shí)際電流相位Φ i的絕對值變得比切換電流相位Φ 0的絕對值小時(shí)(S130判定為“是”時(shí))，控制裝置30判定為應(yīng)當(dāng)將控制模式從矩形波電壓控制模式切換到PWM控制。 此時(shí)，控制裝置30通過步驟S140使CSTP信號為“0Ν”，然后通過步驟S160選擇PWM控制模式。并且，在下次主循環(huán)執(zhí)行時(shí)，將控制模式向PWM控制模式切換。雖然未圖示，但實(shí)際上伴隨著執(zhí)行基于PWM控制模式的電機(jī)控制，CSTP信號被初始化為“OFF”。在選擇PWM控制模式時(shí)，執(zhí)行以后的步驟S170 S190，決定應(yīng)該選擇PWM控制模式中的正弦波PWM控制模式和過調(diào)制PWM控制模式的哪一種。另一方面，在步驟SllO判定為“否”時(shí)、即實(shí)際電流相位Φι的絕對值為切換電流相位Φ0的絕對值以上時(shí)，控制裝置30通過步驟S150將控制模式維持在矩形波電壓控制模式。在此，使用圖7對本發(fā)明實(shí)施方式1的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中的、從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的模式切換時(shí)的控制動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)說明。參照圖7，在本實(shí)施方式的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中，由模式切換判定部400 進(jìn)行的模式切換判定，作為總括交流電動(dòng)機(jī)控制整體的主循環(huán)(控制周期Tm)的一環(huán)來執(zhí)行。并且，例如在時(shí)刻t0，在模式切換判定部400判定為應(yīng)當(dāng)從矩形波電壓控制模式向PWM 控制模式切換時(shí)，在從時(shí)刻t0經(jīng)過了控制周期Tm的下次主循環(huán)執(zhí)行時(shí)、即時(shí)刻tl時(shí)，使控制模式實(shí)際上向PWM控制模式切換，開始按照PWM控制模式的控制。并且，在時(shí)刻t0 tl 的期間，執(zhí)行由PWM控制部200進(jìn)行的控制運(yùn)算，由此能夠在時(shí)刻tl時(shí)的控制模式切換時(shí)， 順利地轉(zhuǎn)變?yōu)榘凑誔WM控制的變換器14的開關(guān)控制。與此相對，如圖3中進(jìn)行的說明的那樣，因?yàn)榫匦尾妷嚎刂颇Ｊ皆诮涣麟妱?dòng)機(jī) Ml的高轉(zhuǎn)速區(qū)域中被執(zhí)行，所以基于矩形波電壓控制部300的矩形波電壓相位的控制周期必然變短。而且，為了在這樣的高轉(zhuǎn)速區(qū)域得到足夠的控制響應(yīng)性，對電角度的一個(gè)周期 (360 (deg))進(jìn)行細(xì)分來執(zhí)行矩形波電壓相位控制(例如，控制周期Tc)。如此，相比于模式切換判定的執(zhí)行周期(Tm)，矩形波電壓控制(Tc)的控制周期變短。當(dāng)發(fā)生這樣的狀況時(shí)，在從判定出控制模式的切換的時(shí)刻t0到實(shí)際上切換控制模式的時(shí)刻tl之間，當(dāng)由矩形波電壓控制部300改變矩形波電壓的電壓相位Φ ν時(shí)，可能發(fā)生以下所述那樣的問題。參照圖8Α，時(shí)刻to時(shí)的矩形波電壓的電壓相位Φ V位于矩形波電壓控制模式與 PWM控制模式的分界處。然而，如果在時(shí)刻t0 tl之間根據(jù)轉(zhuǎn)矩偏差來改變矩形波電壓的電壓相位Φ v，則在變?yōu)榱藞D8B中符號402所示那樣的電壓相位Φ ν的狀態(tài)下，可能在時(shí)刻 tl向PWM控制模式(一般地是過調(diào)制PWM控制模式)轉(zhuǎn)變。在這樣的情況下，會(huì)將所需以上的電壓施加到交流電動(dòng)機(jī)M1，可能使電機(jī)電流被瞬間擾亂，消耗電力會(huì)變?yōu)檫^剩。另一方面，在由于時(shí)刻to tl間的矩形波電壓相位控制，變?yōu)榱藞D8B中符號404 所示那樣的電壓相位Φ ν的狀態(tài)下，當(dāng)在時(shí)刻tl向PWM控制模式(一般地是過調(diào)制PWM控制模式)轉(zhuǎn)變時(shí)，需要再次進(jìn)行模式切換判定，所以能否作出適當(dāng)?shù)哪Ｊ經(jīng)Q定受CPU處理能力的左右。此外，當(dāng)在該狀態(tài)下切換到PWM控制模式時(shí)，可能使向交流電動(dòng)機(jī)Ml施加的施加電壓不足、輸出轉(zhuǎn)矩降低、以及發(fā)生由能量收支紊亂引起的直流電源B的過放電、過充電寸。再次參照圖7，在本發(fā)明實(shí)施方式1的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中，為了防止圖 8B中說明的那樣的問題，在從由模式切換判定部400判定出從矩形波電壓控制模式向PWM 控制模式的切換的定時(shí)(時(shí)刻to)到下次的主循環(huán)執(zhí)行時(shí)、即實(shí)際上切換控制模式的定時(shí) (時(shí)刻tl)的期間，通過使控制信號CSTP為“0N”，從而禁止由矩形波電壓控制部300變更矩形波電壓的電壓相位Φν。由此，在時(shí)刻tl之前的期間，執(zhí)行了模式切換判定的時(shí)刻t0 時(shí)的矩形波電壓的電壓相位Φν被維持固定。由此，能夠在時(shí)刻tl實(shí)際上將控制模式向PWM控制模式切換時(shí)，維持圖8A的電壓相位Φ而執(zhí)行控制模式切換。雖然未圖示，但在時(shí)刻tl控制信號CSTP再次返回為“OFF”。在圖9A和圖9B中，示出對本發(fā)明實(shí)施方式的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置的效果進(jìn)行了確認(rèn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在圖9A中示出如下情況下的電壓/電流狀況，即在從上述那樣的矩形波控制模式開始的模式切換時(shí)不禁止電壓相位的更新，而即使在圖7中的時(shí)刻t0 tl的期間，也根據(jù)轉(zhuǎn)矩反饋控制使之變化。從圖9A可以理解到在從矩形波電壓控制向PWM控制模式轉(zhuǎn)變時(shí)，U相、V相電流(電機(jī)電流)瞬間被擾亂得較大。與此相對，在圖9B中示出如下情況下的電壓/電流狀況，即按照CSTP信號，在圖 7中的t0 tl的期間使矩形波電壓相位固定。如圖所示，在從矩形波電壓控制模式向PWM 控制模式轉(zhuǎn)變時(shí)，能沒有被擾亂地穩(wěn)定控制U相、V相電流(電機(jī)電流)。這樣，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置，能夠在控制模式間的切換、尤其是從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式切換時(shí)，使電機(jī)控制穩(wěn)定化。(實(shí)施方式2的控制模式切換處理)也如實(shí)施方式1中所述那樣，為了順利使控制模式轉(zhuǎn)變，在控制模式切換時(shí)，需要得到用于執(zhí)行PWM控制的控制運(yùn)算結(jié)果。在實(shí)施方式2中，對如下控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，即從由模式切換判定部400得到的模式切換判定(從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式)起， 能夠不等待主循環(huán)的一個(gè)周期而立即切換控制模式。圖10是對由本發(fā)明實(shí)施方式2的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置進(jìn)行的矩形波控制模式時(shí)的控制運(yùn)算處理進(jìn)行說明的流程圖。參照圖10，控制裝置30在步驟S200中判定控制模式是否是矩形波電壓控制模式。 在沒有選擇矩形波電壓控制模式時(shí)(S200判定為“否”時(shí))，不執(zhí)行以下的處理?？刂蒲b置30在選擇矩形波電壓控制模式時(shí)(S200判定為“是”時(shí))，通過步驟 S210，利用圖4所示的矩形波電壓控制部300的各單元的功能，執(zhí)行矩形波電壓相位控制運(yùn)算，求得矩形波電壓的電壓相位Φν。進(jìn)一步，控制裝置30通過步驟S220執(zhí)行如下的控制變量運(yùn)算處理，即雖然實(shí)際上未反映在變換器14的開關(guān)控制上，但由基于PWM控制部200 的按照PWM控制的控制運(yùn)算、具體而言根據(jù)轉(zhuǎn)矩指令值Trqcom來求得電流指令的電流振幅
Il和電流相位Φ ，進(jìn)一步基于電機(jī)電流MCRT的反饋控制來算出電壓指令的電壓振幅|V| 和電壓相位ΦV。然后，控制裝置30通過步驟S230，根據(jù)在步驟S210中運(yùn)算出的矩形波電壓相位的電壓相位Φ ν，生成開關(guān)控制信號S3 S8。也就是說，在矩形波電壓控制模式時(shí)，控制裝置30在各控制周期中，與用于執(zhí)行原來的矩形波電壓相位控制的控制運(yùn)算一起，還并列地執(zhí)行沒有反映在實(shí)際的變換器控制上的、用于PWM控制的控制運(yùn)算。其結(jié)果，如圖11所示，在時(shí)刻t0執(zhí)行主循環(huán)，在模式切換判定部400判定出從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的控制模式切換的情況下，能夠使用在矩形波電壓控制模式中在后臺(tái)運(yùn)算出的PWM控制的控制變量運(yùn)算結(jié)果，從時(shí)刻t0起立即應(yīng)用PWM控制模式。也就是說，實(shí)施方式2的模式切換判定是通過使控制裝置30執(zhí)行如下的一系列處理來實(shí)現(xiàn)的，即從圖6的流程圖省略步驟S140，并且將步驟S160的處理變更為實(shí)際的控制模式也向PWM控制模式切換。如此，根據(jù)實(shí)施方式2，在從矩形波控制模式向PWM控制模式的模式切換判定成立時(shí)，能夠不會(huì)使電機(jī)控制變得不穩(wěn)定地、不等到下次的主循環(huán)執(zhí)行定時(shí)而立即切換控制模式。(實(shí)施方式2的變形例的控制模式切換處理)在實(shí)施方式2的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中，在矩形波電壓控制模式的各控制周期內(nèi)，要求對矩形波電壓控制和PWM控制的雙方執(zhí)行控制運(yùn)算(控制變量運(yùn)算處理)。因此，控制裝置(ECU)的處理負(fù)荷可能會(huì)變高。在實(shí)施方式2的變形例中，對在減輕了控制裝置(ECU)的運(yùn)算負(fù)荷的基礎(chǔ)上，用于實(shí)現(xiàn)按照實(shí)施方式2的控制模式切換的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。在圖12中，示出矩形波電壓控制模式中的、電角度的一個(gè)周期(=360 (deg))的各相電壓波形。矩形波電壓控制模式的選擇期間能夠大致分為使變換器14的開關(guān)元件接通/斷開的開關(guān)定時(shí)400、和開關(guān)定時(shí)之間的中間定時(shí)410。例如，開關(guān)定時(shí)400每隔電角度60 (deg)而設(shè)置。在實(shí)施方式2的變形例中，將在矩形波電壓控制模式的選擇期間、在后臺(tái)執(zhí)行的按照PWM控制的控制運(yùn)算分割為多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目，在這些定時(shí)的每個(gè)定時(shí)依次執(zhí)行分割出的上述控制變量運(yùn)算項(xiàng)目。參照圖13，在實(shí)施方式2的變形例的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中，圖10所示的步驟S220包括步驟S222 S227。控制裝置30在步驟S222中，判定當(dāng)前是中間定時(shí)和開關(guān)定時(shí)的哪一個(gè)。然后，控制裝置30在中間定時(shí)時(shí)，通過步驟S2M僅執(zhí)行用于PWM控制的控制變量運(yùn)算項(xiàng)目中的、關(guān)于電壓指令的電壓相位Φ ν的運(yùn)算項(xiàng)目。進(jìn)一步，控制裝置30通過步驟S225，根據(jù)當(dāng)前定時(shí)的電機(jī)電流檢測值，基于周知的3相一2相變換式，運(yùn)算d軸電流和q軸電流。另一方面，控制裝置30在開關(guān)定時(shí)時(shí)，通過步驟執(zhí)行用于PWM控制的控制變量運(yùn)算項(xiàng)目中的、關(guān)于電壓指令的電壓振幅Ivl的運(yùn)算項(xiàng)目。然后，此時(shí)控制裝置30也通過步驟S227，根據(jù)當(dāng)前定時(shí)的電機(jī)電流檢測值，運(yùn)算d軸電流和q軸電流。如此，不是對用于PWM控制的控制變量運(yùn)算處理總實(shí)施全部項(xiàng)目，而是將所需的運(yùn)算處理分為多個(gè)項(xiàng)目，在每個(gè)定時(shí)運(yùn)算不同的項(xiàng)目，由此不會(huì)極度增大控制裝置(ECU) 30 的負(fù)荷，能夠在選擇矩形波電壓控制模式時(shí)在后臺(tái)執(zhí)行用于PWM控制的控制運(yùn)算。但是，在實(shí)施方式2的變形例中，每次根據(jù)各自不同的定時(shí)下的電機(jī)電流來執(zhí)行用于PWM控制的控制變量運(yùn)算處理項(xiàng)目的一部分(例如，電壓相位和電流振幅)。因此，在從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式轉(zhuǎn)變時(shí)，對于是否可以直接使用根據(jù)不同定時(shí)下的電機(jī)電流計(jì)算出的各控制變量(電壓相位和電壓振幅)，需要進(jìn)行圖14 所示那樣的處理。參照圖14，控制裝置30在從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式(代表性的是過調(diào)制PWM控制模式)的切換時(shí)(步驟S300判定為“是”時(shí))，通過步驟S310 S330，根據(jù)需要來修正在選擇矩形波電壓控制模式時(shí)在后臺(tái)運(yùn)算出的控制變量運(yùn)算結(jié)果。控制裝置30在步驟S310中，判定在圖13的步驟S225和S227中分別算出的d軸電流以及q軸電流之間是否產(chǎn)生預(yù)定值以上的電流差。由此，判定在分割而不同的定時(shí)運(yùn)
15算出的控制變量、即電壓指令的電壓振幅和電壓指令之間，在作為運(yùn)算基礎(chǔ)的電機(jī)電流之間是否存在差異?？刂蒲b置30在d軸電流和q軸電流上沒有產(chǎn)生電流差的情況下(S310判定為“是” 時(shí))，通過步驟S320直接使用根據(jù)圖13的流程圖而在不同定時(shí)分別計(jì)算出的控制變量、即電壓指令的電壓振幅|V|以及電壓相位Φν，設(shè)定向PWM控制模式轉(zhuǎn)變后的初次的控制周期中的電壓指令。另一方面，控制裝置30在d軸電流和q軸電流上產(chǎn)生了電流差時(shí)(S310判定為 “否”時(shí))，在步驟S330中，根據(jù)識(shí)別出的電流差來修正控制變量運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果。具體而言，識(shí)別由關(guān)于d軸電流和q軸電流的控制變量運(yùn)算執(zhí)行定時(shí)的不同而引起的電流差，并且修正電壓振幅|V|和電壓相位Φ ν的至少一方，設(shè)定PWM控制模式切換后的初次的控制周期中的電壓指令。由此，即使使用根據(jù)不同定時(shí)的電機(jī)電流而運(yùn)算出的控制變量、即電壓指令的電壓振幅|V|和電壓相位Φν，在剛剛向PWM控制模式的控制模式切換后也不會(huì)使電機(jī)控制不穩(wěn)定。如此，根據(jù)實(shí)施方式2的變形例，不會(huì)顯著地增大控制裝置(ECU)的運(yùn)算負(fù)荷，并且在從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的切換條件已成立時(shí)，能夠不會(huì)使電機(jī)控制不穩(wěn)定地、立即執(zhí)行控制模式的切換。應(yīng)該認(rèn)為，本次所公開的實(shí)施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的。本發(fā)明的范圍不是由上述的說明而是由權(quán)利要求表示，包括與權(quán)利要求等同的意思以及范圍內(nèi)的所有的變更。本發(fā)明能夠適用于由變換器將直流電壓變換為交流電壓來驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置，具備第一電機(jī)控制部(300)，其在選擇向交流電動(dòng)機(jī)(Ml)施加矩形波電壓的第一控制模式時(shí)，進(jìn)行根據(jù)相對于轉(zhuǎn)矩指令值(Trqcom)的轉(zhuǎn)矩偏差來調(diào)整所述矩形波電壓的相位(Φν) 的反饋控制；第二電機(jī)控制部Ο00)，其在選擇按照脈沖寬度調(diào)制控制來控制向所述交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓的第二控制模式時(shí)，進(jìn)行電機(jī)電流(MCRT)的反饋控制；以及模式切換判定部G00)，其每隔比所述第一電機(jī)控制部的控制周期(Tc)長的預(yù)定周期 (Tm)而進(jìn)行工作，基于所述交流電動(dòng)機(jī)的電流和施加電壓的至少一方，判定是否需要進(jìn)行所述第一控制模式與所述第二控制模式之間的切換，所述第二電機(jī)控制部，在選擇所述第一控制模式時(shí)，也與由所述第一電機(jī)控制部進(jìn)行的用于所述矩形波電壓的相位調(diào)整的第一反饋控制運(yùn)算并行地，執(zhí)行在選擇所述第二控制模式時(shí)應(yīng)當(dāng)被執(zhí)行的、按照所述脈沖寬度調(diào)制控制的第二反饋控制運(yùn)算，所述模式切換判定部，在判定為需要從所述第一控制模式向所述第二控制模式切換時(shí) (t0)，在本次的工作定時(shí)(to)允許從所述第一控制模式向所述第二控制模式的切換，所述第二電機(jī)控制部，在從所述第一控制模式向所述第二控制模式切換后的初次的控制周期中，使用在選擇所述第一控制模式時(shí)進(jìn)行了的所述第二反饋控制運(yùn)算的結(jié)果，控制向所述交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置，其中， 所述第二反饋控制運(yùn)算具有多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目，所述第二電機(jī)控制部O00)，在選擇所述第一控制模式的期間中，分割為多個(gè)定時(shí)而依次一部分一部分地執(zhí)行所述第二反饋控制運(yùn)算的所述多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置，其中，所述第二電機(jī)控制部000)，在選擇所述第一控制模式的期間中的所述多個(gè)定時(shí)的每個(gè)定時(shí)，還執(zhí)行將所述交流電動(dòng)機(jī)的各相電流變換為d軸電流和q軸電流的運(yùn)算，所述第二電機(jī)控制部O00)，在所述初次的控制周期中，基于在選擇所述第一控制模式的期間中求得的、分別對所述多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目進(jìn)行了運(yùn)算的定時(shí)之間的所述d軸電流以及所述q軸電流的差，修正所述多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目的至少一部分的運(yùn)算結(jié)果。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置，其中， 所述第二控制模式包括正弦波脈沖寬度調(diào)制控制模式，其在根據(jù)向所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)施加的施加電壓的電壓指令來對直流電壓進(jìn)行變換時(shí)，所述電壓指令的相關(guān)波形成為正弦波；和過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制控制模式，其調(diào)制系數(shù)比所述正弦波脈沖寬度調(diào)制控制模式的調(diào)制系數(shù)高。
5.一種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法，包括在選擇向交流電動(dòng)機(jī)(Ml)施加矩形波電壓的第一控制模式時(shí)，基于所述交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，判定是否需要從所述第一控制模式向第二控制模式切換的步驟(S130)，所述第二控制模式按照脈沖寬度調(diào)制控制來控制向所述交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓；和在選擇所述第二控制模式時(shí)，基于所述交流電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)，判定是否需要從所述第二控制模式向所述第一控制模式切換的步驟(S120)，判定是否需要從所述第一控制模式向所述第二控制模式切換的步驟和判定是否需要從所述第二控制模式向所述第一控制模式切換的步驟的一方，每隔比所述第一控制模式的控制周期(Tc)長的預(yù)定周期(Tm)而被執(zhí)行， 所述控制方法還包括在選擇所述第一控制模式時(shí)，執(zhí)行用于所述矩形波電壓的相位調(diào)整的第一反饋控制運(yùn)算的步驟(S210)；和在選擇所述第一控制模式時(shí)，執(zhí)行在選擇所述第二控制模式時(shí)應(yīng)當(dāng)被執(zhí)行的、按照所述脈沖寬度調(diào)制控制的第二反饋控制運(yùn)算的步驟(S220)，判定是否需要從所述第一控制模式向所述第二控制模式切換的步驟，在從所述第一控制模式向所述第二控制模式的切換條件已成立時(shí)(to)，在本次的執(zhí)行定時(shí)(to)允許從所述第一控制模式向所述第二控制模式的切換，在從所述第一控制模式向所述第二控制模式切換后的初次的控制周期中，使用在選擇所述第一控制模式時(shí)進(jìn)行了的所述第二反饋控制運(yùn)算的結(jié)果，控制向所述交流電動(dòng)機(jī)施加的施加電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法，其中， 所述第二反饋控制運(yùn)算具有多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目，執(zhí)行所述第二反饋控制運(yùn)算的步驟(S220)包括如下多個(gè)步驟(S224、S2^0 分別在多個(gè)不同的定時(shí)依次一部分一部分地執(zhí)行所述第二反饋控制運(yùn)算的所述多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法，其中，執(zhí)行所述第二反饋控制運(yùn)算的步驟(S220)還包括如下步驟(S225、S227)在所述多個(gè)不同的定時(shí)的每個(gè)定時(shí)，執(zhí)行將所述交流電動(dòng)機(jī)的各相電流變換為d軸電流和q軸電流的運(yùn)算，所述驅(qū)動(dòng)控制方法還包括對從所述第一控制模式向所述第二控制模式的切換進(jìn)行檢測的步驟(S300)；和在檢測到所述切換時(shí)，基于通過所述多個(gè)步驟(S224、S226)分別對所述多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目進(jìn)行了運(yùn)算的所述多個(gè)不同的定時(shí)之間的所述d軸電流以及所述q軸電流的差， 修正所述初次的控制周期中的所述脈沖寬度調(diào)制控制所使用的所述多個(gè)控制變量運(yùn)算項(xiàng)目的至少一部分的運(yùn)算結(jié)果的步驟(S330)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7的任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制方法，其中， 所述第二控制模式包括正弦波脈沖寬度調(diào)制控制模式，其在根據(jù)向所述交流電動(dòng)機(jī)(Ml)施加的施加電壓的電壓指令來對直流電壓進(jìn)行變換時(shí)，所述電壓指令的相關(guān)波形成為正弦波；和過調(diào)制脈沖寬度調(diào)制控制模式，其調(diào)制系數(shù)比所述正弦波脈沖寬度調(diào)制控制模式的調(diào)制系數(shù)高。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置及驅(qū)動(dòng)控制方法。控制模式切換判定作為總括交流電動(dòng)機(jī)控制整體的主循環(huán)(控制周期Tm)的一環(huán)來執(zhí)行。另一方面，矩形波電壓控制模式時(shí)的控制周期(Tc)比控制模式切換判定的執(zhí)行周期(Tm)短。在判定出從矩形波電壓控制模式向PWM控制模式的切換的情況下，在從控制模式切換判定定時(shí)(時(shí)刻t0)到下次的主循環(huán)執(zhí)行時(shí)、即實(shí)際上對控制模式進(jìn)行切換的定時(shí)(時(shí)刻t1)的期間，禁止改變矩形波電壓的電壓相位，維持控制模式切換判定時(shí)的矩形波電壓的電壓相位。由此，在具有能夠切換控制模式的結(jié)構(gòu)的交流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置中，能夠不會(huì)使交流電動(dòng)機(jī)的工作變得不穩(wěn)定地、適當(dāng)?shù)貓?zhí)行控制模式的切換。
文檔編號H02P27/06GK102522947SQ20111035839
公開日2012年6月27日 申請日期2008年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者伊藤武志 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社, 株式會(huì)社電裝