專利名稱：對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩具有振動(dòng)減小控制功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，尤其涉及一種對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩具有振動(dòng)減小控制功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力車和電動(dòng)車近來作為環(huán)保機(jī)動(dòng)車受到極大的關(guān)注。作為其原動(dòng)力源，除傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)外，混合動(dòng)力車具有直流(DC)電源、逆變器以及由該逆變器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)。更具體地說，該發(fā)動(dòng)機(jī)被驅(qū)動(dòng)以獲得原動(dòng)力源，來自直流電源的直流電壓經(jīng)由逆變器變換為交流(AC)電壓以用于轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)以及由此獲得原動(dòng)力源。
電動(dòng)車指具有作為其原動(dòng)力源的直流電源、逆變器以及由該逆變器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)的機(jī)動(dòng)車。
安裝在此混合動(dòng)力車或電動(dòng)車上的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置采用使該電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩以高精度與轉(zhuǎn)矩指令值相匹配從而減小由轉(zhuǎn)矩控制誤差導(dǎo)致的車輛振動(dòng)的振動(dòng)減小控制技術(shù)。
圖19是例如在日本專利特開平No.09-238492中公開的用于交流電機(jī)的電流控制裝置的示意框圖。這里所示的電流控制裝置采用使用γ-δ坐標(biāo)系統(tǒng)的所謂矢量控制技術(shù)，利用該γ-δ坐標(biāo)系統(tǒng)，可用直線示出電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的電壓和電流。
參見圖19，利用來自逆變器111的三相交流電流驅(qū)動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)102。
矢量控制指令值計(jì)算器101接收由外部元件提供的作為輸入量的轉(zhuǎn)矩指令值T*，以計(jì)算并輸出滑移(slip)角速度指令值ωse*、勵(lì)磁電流指令值iγs*和轉(zhuǎn)矩電流指令值iδs*。
從矢量控制指令值計(jì)算器101輸出的滑移角速度指令值ωse*輸入給積分器115。勵(lì)磁電流指令值iγs*和轉(zhuǎn)矩電流指令值iδs*輸入給電流控制器109。
積分器115計(jì)算滑移角速度指令值ωse*的積分以確定滑移角相位θse，并將此滑移角相位θse輸出給由加算器組成的電源角相位計(jì)算器114。轉(zhuǎn)動(dòng)位置檢測(cè)器113基于來自編碼器103的信號(hào)確定感應(yīng)電動(dòng)機(jī)102的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角位置θre，并將所確定的位置輸出給電源角相位計(jì)算器114。
電流角相位計(jì)算器114將轉(zhuǎn)動(dòng)角位置θre加上滑移角相位θse以計(jì)算電源角相位θ。
u相電流傳感器106檢測(cè)并輸出感應(yīng)電動(dòng)機(jī)102的定子的u相電流iu，v相電流傳感器107檢測(cè)并輸出該定子的v相電流iv。由u相電流iu、v相電流iv和電源角相位θ，三相到二相變換器108計(jì)算并輸出勵(lì)磁電流iγs和轉(zhuǎn)矩電流iδs。
電流控制器109由勵(lì)磁電流指令值iγs*和勵(lì)磁電流iγs計(jì)算并輸出勵(lì)磁成分電壓指令值vγs*，并由轉(zhuǎn)矩電流指令值iδs*和轉(zhuǎn)矩電流iδs計(jì)算并輸出轉(zhuǎn)矩成分電壓指令值vδs*。
PWM(脈沖寬度調(diào)制)發(fā)生器110使用電源角相位θ對(duì)勵(lì)磁成分電壓指令值vγs*和轉(zhuǎn)矩成分電壓指令值vδs*執(zhí)行二相到三相變換以變換為三相電壓指令值，并將三相PWM信號(hào)輸出給逆變器111。響應(yīng)于該三相PWM信號(hào)，逆變器111給感應(yīng)電動(dòng)機(jī)102供應(yīng)三相交流電流(iu，iv，iw)。
關(guān)于上述構(gòu)造，轉(zhuǎn)動(dòng)角位置θre可作為時(shí)刻更新且準(zhǔn)確的值經(jīng)由編碼器103獲得，該轉(zhuǎn)動(dòng)角位置θre是供PWM發(fā)生器110進(jìn)行二相到三相變換使用的電源角相位θ的成分。因此，與由需要預(yù)定測(cè)量時(shí)間且在速度變化時(shí)測(cè)量誤差大的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度來確定電源角相位的情況相比，可準(zhǔn)確地控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，以將該轉(zhuǎn)矩設(shè)定為指令值。由此，能夠減小由轉(zhuǎn)矩控制誤差引起的導(dǎo)致車身縱向上瞬時(shí)振動(dòng)的車身縱向加速度。
此外，利用數(shù)字電流控制來執(zhí)行矢量控制。在對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角位置和實(shí)際三相電流進(jìn)行抽樣時(shí)，計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)角位置和滑移角相位的抽樣值的和以確定第一電源角相位。計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)角速度和滑移角速度的和以確定電源角速度。電源角速度用于補(bǔ)償?shù)谝浑娫唇窍辔?，從而確定用于產(chǎn)生三相PWM信號(hào)的第二電源角相位。由此，能夠減小瞬時(shí)狀態(tài)(過渡時(shí))的控制變動(dòng)。
圖19中所示由PWM發(fā)生器110產(chǎn)生的三相PWM信號(hào)是通過比較勵(lì)磁成分電壓指令值vγs*和轉(zhuǎn)矩成分電壓指令值vδs*與三角載波信號(hào)獲得的開關(guān)信號(hào)。此開關(guān)信號(hào)可用于開/關(guān)逆變器111的元件，并從而獲得其平均值與電壓指令值的振幅成比例的交流輸出電壓。
在PWM控制系統(tǒng)中，為使元件在三角波信號(hào)的每個(gè)周期中始終開/關(guān)，有必要使電壓指令值的振幅小于三角波信號(hào)的振幅。所產(chǎn)生的問題是電壓利用率受到限制，從而不能獲得足夠高的功率輸出。
作為電壓利用率比PWM控制系統(tǒng)高的控制系統(tǒng)的例子，已知采用矩形波電壓的控制系統(tǒng)(矩形波控制系統(tǒng))或者過調(diào)制控制系統(tǒng)。矩形波控制系統(tǒng)和過調(diào)制控制系統(tǒng)使用其程度接近極限的電壓，因此與PWM控制系統(tǒng)相比，此系統(tǒng)能夠增大電機(jī)功率輸出。
然而，矩形波控制系統(tǒng)和過調(diào)制控制系統(tǒng)的控制響應(yīng)性與PWM控制系統(tǒng)相比較低。所產(chǎn)生的問題是當(dāng)轉(zhuǎn)矩指令值或電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)出現(xiàn)突然變化時(shí)，導(dǎo)致例如蓄電池的瞬時(shí)損耗，從而不能獲得預(yù)期轉(zhuǎn)矩。
在此方面，PWM控制系統(tǒng)是有利的，因?yàn)槠渚哂懈呖刂祈憫?yīng)性，這樣即使負(fù)荷出現(xiàn)突然變化也能穩(wěn)定地輸出轉(zhuǎn)矩。
于是，為了增大整個(gè)控制的電壓利用率以及在負(fù)荷突然變化的瞬時(shí)狀態(tài)下穩(wěn)定地控制電機(jī)，公開了能夠選擇性地在PWM控制與矩形波控制之間改變電機(jī)控制模式的電機(jī)控制裝置。
具體地說，日本專利特開No.2000-358393公開了這樣一電機(jī)控制裝置，其利用PWM波形電壓執(zhí)行控制直至交流電機(jī)的每個(gè)相位的電壓指令值的絕對(duì)值超過A/2(與電池電壓相等的值)，且當(dāng)該電壓指令值的絕對(duì)值變得等于或大于A/2時(shí)，其利用矩形波電壓執(zhí)行控制。此外，當(dāng)各個(gè)相位的電壓指令值中任一個(gè)超過逆變器能夠生成的最大電壓值時(shí)，就減小轉(zhuǎn)矩指令值并重新計(jì)算電壓指令值。此外，另一特征是用于車輛控制的ECU被告知經(jīng)減小的轉(zhuǎn)矩指令值。
這里假定上述振動(dòng)減小控制應(yīng)用于具有如上所述電機(jī)控制模式切換功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
振動(dòng)減小控制如上所述準(zhǔn)確地控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，使該轉(zhuǎn)矩與指令值匹配并減小瞬時(shí)狀態(tài)的控制變動(dòng)。因此，作為電機(jī)控制模式，采用在圖13中示出的控制響應(yīng)性較好的PWM控制。
這里還假定電機(jī)控制模式根據(jù)電壓指令值從PWM控制改變到矩形波控制。在矩形波控制下，由于控制響應(yīng)性差而難以繼續(xù)高精度的振動(dòng)減小控制。因此，在PWM控制改變到矩形波控制的時(shí)候，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩具有不連續(xù)即具有階躍(階梯)部分的波形。該階躍部分的出現(xiàn)導(dǎo)致車輛振動(dòng)，這今駕駛者感到不舒適。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的是提供一種能夠減小在電機(jī)控制模式改變時(shí)出現(xiàn)的輸出轉(zhuǎn)矩的振動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有振動(dòng)減小控制施加裝置以有效執(zhí)行振動(dòng)減小控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。
根據(jù)本發(fā)明，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)的第一驅(qū)動(dòng)電路；和控制所述第一驅(qū)動(dòng)電路以使所述第一電機(jī)根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)電路控制電路。所述驅(qū)動(dòng)電路控制電路包括用于根據(jù)所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率(調(diào)制系數(shù))在PWM控制模式、過調(diào)制控制模式與矩形波控制模式之間切換所述第一電機(jī)的控制模式的控制模式切換裝置(單元)；和振動(dòng)減小控制裝置，它用于在所述第一電機(jī)的控制模式為所述PWM控制模式時(shí)生成用于減小從所述第一電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩的振動(dòng)的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩，并用所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩加上所述要求轉(zhuǎn)矩以將所得到的和作為一新的要求轉(zhuǎn)矩來提供。所述控制模式切換裝置響應(yīng)于所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率超過第一預(yù)定值的事實(shí)將所述第一電機(jī)的控制模式從所述PWM控制模式切換為所述過調(diào)制控制模式，以及所述振動(dòng)減小控制裝置在所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率從小于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值變化到所述第一預(yù)定值的期間逐漸減小所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩。
優(yōu)選地，所述振動(dòng)減小控制裝置包括用于基于所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)的變動(dòng)成分來生成所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩的生成裝置；用所述生成的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩乘以一根據(jù)所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率變化的第一補(bǔ)正(修正)系數(shù)來補(bǔ)正所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩的第一補(bǔ)正裝置；以及用于用所述補(bǔ)正的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩加上所述要求轉(zhuǎn)矩以將所得到的和作為一新的要求轉(zhuǎn)矩來提供的加算裝置。
優(yōu)選地，所述第一補(bǔ)正系數(shù)隨著所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率從所述第二預(yù)定值向所述第一預(yù)定值逐漸增大而逐漸減小。
優(yōu)選地，所述第一補(bǔ)正裝置具有將所述第一補(bǔ)正系數(shù)限定成隨著所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率逐漸增大而逐漸減小的第一補(bǔ)正系數(shù)映像(map)，并從所述第一補(bǔ)正系數(shù)映像中抽出與所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率相對(duì)應(yīng)的所述第一補(bǔ)正系數(shù)的值以補(bǔ)正所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩。
優(yōu)選地，所述第一電機(jī)是生成作用在車輛的驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，以及所述振動(dòng)減小控制裝置還包括用所述生成的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩乘以一根據(jù)所述車輛的狀態(tài)而變化的第二補(bǔ)正系數(shù)來補(bǔ)正所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩的第二補(bǔ)正裝置。
優(yōu)選地，所述振動(dòng)減小控制裝置還包括用于基于所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量來檢測(cè)所述車輛的狀態(tài)的車輛狀態(tài)檢測(cè)裝置，以及所述第二補(bǔ)正裝置用所述生成的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩乘以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量而變化的所述第二補(bǔ)正系數(shù)來補(bǔ)正所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩。
優(yōu)選地，所述第二補(bǔ)正系數(shù)在所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量超過預(yù)定值的條件下隨著所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量增大而增大。
優(yōu)選地，所述第二補(bǔ)正系數(shù)隨著所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量增大而分階段(逐級(jí))地或者連續(xù)地增大。
優(yōu)選地，所述第二補(bǔ)正系數(shù)在從所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩開始變化時(shí)的時(shí)間開始的一預(yù)定期間內(nèi)被設(shè)定為一較大值，并且在所述預(yù)定期間之后被設(shè)定為一較小值。
優(yōu)選地，所述預(yù)定期間與所述第一電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)的變動(dòng)成分的共振頻率帶的基本一個(gè)周期的期間相當(dāng)。
優(yōu)選地，所述第二補(bǔ)正系數(shù)在所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量為至多所述預(yù)定值時(shí)基本為零。
優(yōu)選地，第二補(bǔ)正系數(shù)在從驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量改變到至多該預(yù)定值時(shí)起的一預(yù)定期間內(nèi)逐漸減小。
優(yōu)選地，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量為至多所述預(yù)定值時(shí)，所述加算裝置在不執(zhí)行所述補(bǔ)正的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩與所述要求轉(zhuǎn)矩的所述加算的情況下將所述要求轉(zhuǎn)矩作為所述新的要求轉(zhuǎn)矩來提供。
優(yōu)選地，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置還包括驅(qū)動(dòng)用于起動(dòng)或停止內(nèi)燃機(jī)的第二電機(jī)的第二驅(qū)動(dòng)電路。所述車輛狀態(tài)檢測(cè)裝置基于所述第一驅(qū)動(dòng)電路的要求轉(zhuǎn)矩、所述第二驅(qū)動(dòng)電路的要求轉(zhuǎn)矩以及所述內(nèi)燃機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩的變化量中的至少一個(gè)來檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量。
優(yōu)選地，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置還包括執(zhí)行電源與所述第一和第二驅(qū)動(dòng)電路之間的電壓變換的電壓變換器。所述電壓變換器根據(jù)用以起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)的指示而升高電源電壓，以使所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率為至多所述第一預(yù)定值，以及所述控制模式切換裝置響應(yīng)于所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率改變到至多所述第一預(yù)定值的事實(shí)而將所述第一電機(jī)的控制模式切換為所述PWM控制模式。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于根據(jù)調(diào)制率來切換交流電機(jī)的控制模式的構(gòu)造，當(dāng)控制模式從PWM控制模式切換為過調(diào)制控制模式時(shí)，逐漸減小在控制模式為PWM控制模式時(shí)生成的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩。由此，防止輸出轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)階躍部分。
此外，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量來執(zhí)行振動(dòng)減小控制，由此能夠有效地執(zhí)行振動(dòng)減小控制以最大程度地獲取其優(yōu)點(diǎn)。
結(jié)合附圖從以下對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)說明，本發(fā)明的前述和其它目的、特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的示意框圖；圖2是包括在圖1所示控制裝置內(nèi)的逆變器控制電路的框圖；圖3是圖2所示逆變器控制裝置的控制框圖；圖4是圖3所示的電機(jī)控制相電壓計(jì)算器的控制框圖；圖5示出交流電機(jī)M1的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN之間的關(guān)系；圖6是說明用于設(shè)定由逆變器執(zhí)行的交流電機(jī)M1的控制模式的操作的流程圖；圖7是用于說明圖2所示振動(dòng)減小控制裝置的振動(dòng)減小操作的示意圖；圖8是用于執(zhí)行圖7所示振動(dòng)減小控制的振動(dòng)減小控制裝置的框圖；圖9是圖8中的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩計(jì)算器的控制框圖；圖10示出補(bǔ)正系數(shù)Km與調(diào)制率MDR之間的關(guān)系；圖11是在振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正之后的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr的波形圖；圖12是說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的振動(dòng)減小控制操作的流程圖；圖13A-13C是混合動(dòng)力車的各個(gè)狀態(tài)的共線圖；圖14是說明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的振動(dòng)減小控制的時(shí)間圖；圖15示出當(dāng)升壓變換器停止時(shí)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2之間的關(guān)系；圖16示出當(dāng)升壓變換器工作時(shí)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2之間的關(guān)系；圖17是說明根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的振動(dòng)減小控制操作的時(shí)間圖；圖18是補(bǔ)正系數(shù)Km的波形圖；以及圖19是在日本專利特開平No.09-238492中公開的交流電機(jī)的電流控制裝置的示意框圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。在圖中，相同部件用相同參考符號(hào)標(biāo)識(shí)。
第一實(shí)施例圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的示意框圖。
參照?qǐng)D1，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100包括直流電源B、電壓傳感器10、逆變器12、電流傳感器20、分解器(resolver)30以及控制裝置40。
交流電機(jī)M1是用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車或電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。交流電機(jī)M1還作為受發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)以及供發(fā)動(dòng)機(jī)使用的電動(dòng)機(jī)工作，因此具有例如起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的能力。
逆變器12由U相臂14、V相臂16和W相臂18組成。U相臂14、V相臂16和W相臂18并行(并聯(lián))設(shè)在供電線與接地線之間。
U相臂14由串聯(lián)的NPN晶體管Q1，Q2組成。V相臂16由串聯(lián)的NPN晶體管Q3，Q4組成。W相臂18由串聯(lián)的NPN晶體管Q5，Q6組成。在NPN晶體管Q1-Q6的各自集電極與發(fā)射極之間，連接有使電流從各自發(fā)射極流至各自集電極的二極管D1-D6。
每個(gè)相臂的中間點(diǎn)與交流電機(jī)M1的每個(gè)相位線圈的一端連接。具體地說，交流電機(jī)M1是由分別為U、V和W三個(gè)相位線圈構(gòu)成的三相永磁電機(jī)。U相位線圈的一端、V相位線圈的一端以及W相位線圈的一端在公共中央交點(diǎn)處連接，同時(shí)U相位線圈的另一端與NPN晶體管Q1和Q2之間的中間點(diǎn)連接、V相位線圈的另一端與NPN晶體管Q3和Q4之間的中間點(diǎn)連接以及W相位線圈的另一端與NPN晶體管Q5和Q6之間的中間點(diǎn)連接。
直流電源B由二次電池或者可充電電池例如鎳氫電池或者鋰電池組成。電壓傳感器10檢測(cè)自直流電源B輸出的電壓Vm，以將所檢測(cè)的電壓Vm輸出給控制裝置40。
系統(tǒng)繼電器SR1，SR2響應(yīng)于來自控制裝置40的信號(hào)SE而開/關(guān)。
逆變器12從直流電源B接收直流電壓，并基于來自控制裝置40的信號(hào)DRV將直流電壓變換為交流電壓以驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)M1。由此，驅(qū)使交流電機(jī)M1生成利用轉(zhuǎn)矩指令值TR0指示的轉(zhuǎn)矩。
在其上安裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100的混合動(dòng)力車或電動(dòng)車的再生制動(dòng)模式中，逆變器12基于來自控制裝置40的信號(hào)DRV將由交流電機(jī)M1生成的交流電壓變換為直流電壓以將所得到的直流電壓供應(yīng)給直流電源B。
這里，再生制動(dòng)包括伴隨著在混合動(dòng)力車或電動(dòng)車的駕駛員踩踏腳制動(dòng)器時(shí)引致的再生發(fā)電的制動(dòng)以及伴隨著在該駕駛員釋放加速器踏板且不操作腳制動(dòng)器時(shí)引致的再生發(fā)電的減速(或者停止加速)。
電流傳感器20檢測(cè)流經(jīng)交流電機(jī)M1的電機(jī)電流MCRT以將所檢測(cè)到的電機(jī)電流MCRT輸出給控制裝置40。
分解器30安裝在交流電機(jī)M1的轉(zhuǎn)軸上以檢測(cè)并輸出交流電機(jī)M1的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角θn。
控制裝置40接收從設(shè)在外部的ECU(電子控制單元)輸出的轉(zhuǎn)矩指令值TR0和電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù))MRN、來自電壓傳感器10的電壓Vm、來自電流傳感器20的電機(jī)電流MCRT以及來自分解器30的轉(zhuǎn)動(dòng)角θn。
控制裝置40利用來自分解器30的轉(zhuǎn)動(dòng)角θn、轉(zhuǎn)矩指令值TR0和電機(jī)電流MCRT生成用于驅(qū)動(dòng)逆變器12的NPN晶體管Q1-Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并將所生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV輸出給逆變器12。
此外，當(dāng)其上安裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100的混合動(dòng)力車或電動(dòng)車處在再生制動(dòng)模式時(shí)，控制裝置40基于轉(zhuǎn)動(dòng)角θn、轉(zhuǎn)矩指令值TR0和電機(jī)電流MCRT生成用于將由交流電機(jī)M1產(chǎn)生的交流電壓變換為直流電壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并將所生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV輸出給逆變器12。在這種情況中，利用驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV來開關(guān)控制逆變器12的NPN晶體管Q1-Q6。按照這種方式，逆變器12將由交流電機(jī)M1生成的交流電壓變換為直流電壓，并將所得到的直流電壓供應(yīng)給直流電源B。
圖2是包括在圖1所示控制裝置40中的逆變器控制電路50的框圖。
參照?qǐng)D2，逆變器控制電路50包括振動(dòng)減小控制裝置501和逆變器控制裝置502。
振動(dòng)減小控制裝置501采用逆相轉(zhuǎn)矩加算法來減小出現(xiàn)在交流電機(jī)M1的輸出轉(zhuǎn)矩中的振動(dòng)。具體地說，用消除轉(zhuǎn)矩振動(dòng)的轉(zhuǎn)矩(下文中也稱為“振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩”)加上轉(zhuǎn)矩指令值TR0。
根據(jù)此方法，由檢測(cè)到的回轉(zhuǎn)數(shù)或者電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN，抽出該轉(zhuǎn)數(shù)的變動(dòng)成分，并確定其相位與所抽出的變動(dòng)成分相反的轉(zhuǎn)矩(振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩)。用所獲得的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩加上外部提供的轉(zhuǎn)矩指令值TR0，并將總和作為最終轉(zhuǎn)矩指令值TR輸出給逆變器控制裝置502。
由于上述振動(dòng)減小控制需要高控制響應(yīng)性，因此在交流電機(jī)M1的多種控制模式中的PWM控制模式下執(zhí)行該控制。如下所述，振動(dòng)減小控制裝置501響應(yīng)于逆變器控制裝置指定PWM控制模式而進(jìn)入工作狀態(tài)，并響應(yīng)于指定除PWM控制模式以外的任何控制模式而進(jìn)入不工作狀態(tài)。基于由逆變器控制裝置502輸出的指示調(diào)制率的信號(hào)MDR識(shí)別控制模式。以下將詳述振動(dòng)減小控制。
基于轉(zhuǎn)動(dòng)角θn、最終轉(zhuǎn)矩指令值TR和電機(jī)電流MCRT，逆變器控制裝置502在要驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)M1時(shí)生成用于開/關(guān)逆變器12的NPN晶體管Q1-Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并將所生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV輸出給逆變器12。
此外，逆變器控制裝置502由逆變器12的輸入電壓Vm以及施加給交流電機(jī)M1的每個(gè)相位線圈的電壓控制量計(jì)算調(diào)制率。逆變器控制裝置502基于所算得的調(diào)制率設(shè)定交流電機(jī)M1的控制模式，并將指示調(diào)制率的信號(hào)MDR輸出給振動(dòng)減小控制裝置501。
此外，在其上安裝有電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100的混合動(dòng)力車或電動(dòng)力的再生制動(dòng)模式中，逆變器控制裝置502基于轉(zhuǎn)動(dòng)角θn、最終轉(zhuǎn)矩指令值TR和電機(jī)電流MCRT生成用于將由交流電機(jī)M1產(chǎn)生的交流電壓變換為直流電壓的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并將該信號(hào)輸出給逆變器12。
圖3是圖2所示逆變器控制裝置502的控制框圖。
參照?qǐng)D3，逆變器控制裝置502包括電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70、驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72以及控制模式設(shè)定單元(裝置)74。
電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70從電流傳感器20接收流經(jīng)交流電機(jī)M1的每個(gè)相位的電機(jī)電流MCRT，并從振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩控制裝置501接收最終轉(zhuǎn)矩指令值TR。然后，基于這些輸出信號(hào)，電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70輸出要施加給交流電機(jī)M1的每個(gè)相位線圈的電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*。
圖4是圖3所示電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70的控制框圖。
參照?qǐng)D4，電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70包括電流變換器701、減算器702、PI控制器703、轉(zhuǎn)速計(jì)算器704、速度電動(dòng)勢(shì)預(yù)測(cè)計(jì)算器705、加算器706以及變換器707。
電流變換器701利用從分解器30輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)角θn對(duì)由電流傳感器20檢測(cè)到的電機(jī)電流MCRT執(zhí)行三相到二相變換。具體地說，電流變換器701利用轉(zhuǎn)動(dòng)角θn將流經(jīng)交流電機(jī)M1的每個(gè)相位的三相電機(jī)電流MCRT變換為分別沿d和q軸方向流動(dòng)的電流值Id，Iq，并將這些值輸出給減算器702。
減算器702從為允許交流電機(jī)M1輸出由最終轉(zhuǎn)矩指令值TR指示的轉(zhuǎn)矩而算得的電流指令值Id*，Iq*減去來自電流變換器701的電流值Id，Iq以確定偏差ΔId，ΔIq。
PI控制器703利用用于偏差ΔId，ΔIq的PI增益計(jì)算用于調(diào)節(jié)電機(jī)電流的控制量。
轉(zhuǎn)速計(jì)算器704基于從分解器30接收的轉(zhuǎn)動(dòng)角θn計(jì)算交流電機(jī)M1的轉(zhuǎn)速，并將所算得的轉(zhuǎn)速輸出給速度電動(dòng)勢(shì)預(yù)測(cè)計(jì)算器705。速度電動(dòng)勢(shì)預(yù)測(cè)計(jì)算器705基于來自轉(zhuǎn)速計(jì)算器704的轉(zhuǎn)速計(jì)算速度電動(dòng)勢(shì)的預(yù)測(cè)值。
加算器706計(jì)算由PI控制器703提供的用于調(diào)節(jié)電機(jī)電極的控制量與來自速度電動(dòng)勢(shì)預(yù)測(cè)計(jì)算器705的速度電動(dòng)勢(shì)的預(yù)測(cè)值的和，以確定施加給d和q軸的電壓控制量Vd，Vq。
變換器707利用轉(zhuǎn)動(dòng)角θn將施加給d和q軸的電壓控制量Vd，Vq變換為施加給交流電機(jī)M1的三相線圈的電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*。
再次參照?qǐng)D3，從電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70輸出的電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*輸入給驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72和控制模式設(shè)定單元74。
控制模式設(shè)定單元74接收電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*和逆變器12的輸入電壓Vm以計(jì)算作為兩者比率的調(diào)制率。然后，控制模式設(shè)定單元74基于所算得的調(diào)制率設(shè)定供逆變器12使用的交流電機(jī)M1的控制模式，并給驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72輸出指示所指定控制模式的信號(hào)MD。此外，控制模式設(shè)定單元74給圖2所示振動(dòng)減小控制裝置501輸出指示所算得調(diào)制率的信號(hào)MDR。
驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72基于利用信號(hào)MD指示的控制模式由電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV。具體地說，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72基于輸入的電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*生成用于實(shí)際開/關(guān)逆變器12的NPN晶體管Q1-Q6的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并將所生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV輸出給每個(gè)晶體管Q1-Q6。
相應(yīng)地，每個(gè)NPN晶體管Q1-Q6都受到開關(guān)控制以控制流經(jīng)交流電機(jī)M1的每個(gè)相位的電流，使交流電機(jī)M1如所指示地輸出轉(zhuǎn)矩。由此，控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流MCRT，并根據(jù)最終轉(zhuǎn)矩指令值TR輸出電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
供逆變器12使用的交流電機(jī)M1的控制模式包括PWM控制模式、過調(diào)制控制模式以及矩形波控制模式。這些控制模式在開/關(guān)包括在逆變器12內(nèi)的NPN晶體管Q1-Q6的頻率(該頻率稱為“載波頻率”)上不同。具體地說，就載波頻率而言，PWM控制模式最高，過調(diào)制控制模式第二高，矩形波控制模式最低。
關(guān)于指示電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*與逆變器12的輸入電壓Vm的比率的調(diào)制率，PWM控制模式最低，過調(diào)制控制模式第二低，矩形波控制模式最高。換句話說，就電壓利用率而言，PWM控制模式最低，過調(diào)制控制模式第二低，矩形波控制模式最高。
圖5示出交流電機(jī)M1的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN之間的關(guān)系。
交流電機(jī)M1的轉(zhuǎn)矩在電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)到達(dá)預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)前基本不變，且當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)超過該預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)矩隨著電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN增大而逐漸減小。轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN之間的關(guān)系根據(jù)調(diào)制率的大小而不同。當(dāng)調(diào)制率較大時(shí)，即當(dāng)電壓利用率較高時(shí)，產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩。
在圖5中，調(diào)制率小于0.7的區(qū)域代表交流電機(jī)M1的控制模式為PWM控制模式。調(diào)制率等于或大于0.7的區(qū)域代表交流電機(jī)M1的控制模式為過調(diào)制控制模式和矩形波控制模式。
如圖3所示，控制模式設(shè)定單元74接收電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*并計(jì)算作為該控制量與逆變器12的輸入電壓Vm之間比率的調(diào)制率MDR，根據(jù)所算得的調(diào)制率MDR，控制模式設(shè)定單元74從圖5所示相關(guān)圖選擇最佳控制模式?？刂颇Ｊ皆O(shè)定單元74給驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72輸出指示所選定控制模式的信號(hào)MD。
此外，控制模式設(shè)定單元74給圖2所示振動(dòng)減小控制裝置501輸出指示所算得調(diào)制率MDR的信號(hào)MDR。振動(dòng)減小控制裝置501接收信號(hào)MDR，并基于所算得的調(diào)制率MDR補(bǔ)正振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩的大小以加上轉(zhuǎn)矩指令值TR0，以下將對(duì)其進(jìn)行詳述。
圖6是用于說明利用逆變器控制裝置502設(shè)定交流電機(jī)M1的控制模式的操作的流程圖。
參照?qǐng)D6，逆變器控制裝置502的電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN和最終轉(zhuǎn)矩指令值TR(步驟S01)，并基于所檢測(cè)到的兩值計(jì)算電流指令值Id*，Iq*(步驟S02)。
電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70執(zhí)行圖4所示操作以由電流指令值Id*，Iq*確定將施加給交流電機(jī)M1的各個(gè)相位的電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*(步驟S03)。
控制模式設(shè)定單元74由電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*以及逆變器12的輸入電壓Vm計(jì)算調(diào)制率MDR(步驟S04)，并基于所算得調(diào)制率MDR的大小選擇交流電機(jī)M1的最佳控制模式。具體地說，控制模式設(shè)定單元74確定調(diào)制率MDR是否等于或大于0.7(步驟S05)。
在步驟S05，當(dāng)調(diào)制率MDR等于或大于0.7時(shí)，選擇過調(diào)制控制模式或矩形波控制模式(步驟S06)。相反，當(dāng)調(diào)制率MDR小于0.7時(shí)，選擇PWM控制模式(步驟S07)。
選定的控制模式作為信號(hào)MD提供給逆變器控制裝置502的驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72。驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72根據(jù)由信號(hào)MD指示的控制模式生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV，并將該信號(hào)輸出給逆變器12的每個(gè)相位。
如上所述，逆變器12根據(jù)調(diào)制率MDR改變交流電機(jī)M1的控制模式。由此，即使在轉(zhuǎn)矩指令值或電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)突然改變的瞬時(shí)變動(dòng)狀態(tài)下，也能實(shí)現(xiàn)高電壓利用率以及能夠可靠地控制交流電機(jī)M1。
此外，在PWM控制模式下，如下所述執(zhí)行振動(dòng)減小控制以減小輸出轉(zhuǎn)矩的振動(dòng)。按照這種方式，實(shí)現(xiàn)舒適駕駛。
圖7是用于說明利用圖2所示振動(dòng)減小控制裝置501執(zhí)行的振動(dòng)減小控制的示意圖。
參照?qǐng)D7，當(dāng)車輛加速時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN的實(shí)際增大不是單調(diào)(無變化)的，而是波動(dòng)的。波動(dòng)成分導(dǎo)致車輛振動(dòng)，從而使駕駛員感覺不舒適。
因此，在本實(shí)施例中，振動(dòng)減小控制裝置501操作用以消除來自電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN的此波動(dòng)成分以允許電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN單調(diào)增大，這是理想增大。
具體地說，振動(dòng)減小控制裝置501從電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN中抽出該電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN的波動(dòng)成分(下文中也稱為轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN)，并反轉(zhuǎn)所抽出的轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN以確定轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN的逆相成分。然后，振動(dòng)減小控制裝置501將逆相成分變換為轉(zhuǎn)矩以生成振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr。此外，振動(dòng)減小控制裝置501用此振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr加上由外部元件提供的轉(zhuǎn)矩指令值TR0以所得到的和作為最終轉(zhuǎn)矩指令值TR提供。如上所述，逆變器控制裝置502驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)M1，以便根據(jù)最終轉(zhuǎn)矩指令值TR提供輸出轉(zhuǎn)矩。
由此，轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN和逆相成分相互抵消，結(jié)果能夠獲得在圖7底部所示的單調(diào)增大而不波動(dòng)的波形。以下描述用于執(zhí)行此振動(dòng)減小控制的特定構(gòu)造。
圖8是用于執(zhí)行圖7所示振動(dòng)減小控制的振動(dòng)減小控制裝置501的框圖。
參照?qǐng)D8，振動(dòng)減小控制裝置501包括振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩計(jì)算器60、振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62以及加算器64。
振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩計(jì)算器60從所檢測(cè)到的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN抽出轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN，并生成用于消除所抽出的轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0。
圖9是示出振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩計(jì)算器60的構(gòu)造的框圖。
參照?qǐng)D9，轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分抽出單元602由帶通濾波器構(gòu)成以從電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN抽出特定頻率的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN。
振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩確定單元603反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN以確定逆相成分，并將該逆相成分乘以一預(yù)定系數(shù)kp以變換為轉(zhuǎn)矩。經(jīng)由變換獲得的轉(zhuǎn)矩作為振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0提供給圖8所示振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62。
振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62如下所述對(duì)輸入的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0進(jìn)行補(bǔ)正。補(bǔ)正的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr經(jīng)由加算器64加上轉(zhuǎn)矩指令值TR0以確定最終轉(zhuǎn)矩指令值TR。此最終轉(zhuǎn)矩指令值TR提供給逆變器控制裝置502。
如上所述，振動(dòng)減小控制僅在控制響應(yīng)性高的PWM控制模式下有效。因此，振動(dòng)減小控制難以在控制響應(yīng)性較低的過調(diào)制控制模式以及矩形波控制模式下執(zhí)行。換句話說，在過調(diào)制控制模式和矩形波控制模式下，不能生成振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0(Δtr0＝0)。
因此，在將交流電機(jī)M1的控制模式從PWM控制模式切換為過調(diào)制控制模式時(shí)，交流電機(jī)M1的輸出轉(zhuǎn)矩改變與振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的量。此變化是導(dǎo)致車輛振動(dòng)的輸出轉(zhuǎn)矩的不連續(xù)部分即所謂階躍部分。
為消除此階躍部分，有必要使輸出轉(zhuǎn)矩在控制模式從PWM控制模式切換為過調(diào)制控制模式的過渡階段平滑衰減。
因此，本實(shí)施例中，在控制模式從PWM控制模式切換為過調(diào)制控制模式的過渡階段，進(jìn)行補(bǔ)正以允許振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0平滑地改變到零。具體地說，圖8所示振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62進(jìn)行補(bǔ)正以允許振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0在控制模式被切換時(shí)逐漸減小。
由調(diào)制率MDR的變化檢測(cè)本實(shí)施例中控制模式的切換時(shí)間(定時(shí))。當(dāng)調(diào)制率MDR如圖5所示超過0.7時(shí)，控制模式從PWM控制模式改變到過調(diào)制控制模式。因此，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62可檢測(cè)調(diào)制率MDR以知曉何時(shí)切換控制模式。
具體地說，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62進(jìn)行補(bǔ)正，以使振動(dòng)轉(zhuǎn)矩Δtr0隨著調(diào)制率MDR增大以接近0.7而逐漸減小并最終在調(diào)制率MDR到達(dá)0.7時(shí)變?yōu)榱?。為?zhí)行此補(bǔ)正，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62具有根據(jù)調(diào)制率MDR變化的補(bǔ)正系數(shù)Km，并將振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0乘以此補(bǔ)正系數(shù)Km以計(jì)算最終振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr。
圖10示出補(bǔ)正系數(shù)Km與調(diào)制率MDR之間的關(guān)系。
參照?qǐng)D10，補(bǔ)正系數(shù)Km在調(diào)制率MDR小于0.55的區(qū)域內(nèi)為1，且在調(diào)制率MDR為0.7或大于0.7的區(qū)域內(nèi)為0。此外，隨著調(diào)制率MDR在0.55和0.70之間的區(qū)域內(nèi)增大，補(bǔ)正系數(shù)Km從1逐漸減小為0。在本實(shí)施例中，當(dāng)調(diào)制率MDR為0.55時(shí)補(bǔ)正系數(shù)Km開始逐漸減小，以滿足振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩逐漸減小而不對(duì)PWM控制模式下的振動(dòng)減小控制施加任何負(fù)面影響的條件。只要滿足此條件，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr開始逐漸減小時(shí)的調(diào)制率MDR可被設(shè)定為任意值。
振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62用振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0乘以一根據(jù)調(diào)制率MDR大小的補(bǔ)正系數(shù)Km以計(jì)算最終振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr。由此，隨著調(diào)制率MDR接近0.7，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr逐漸減小為零。
圖11是在振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正之后的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr的波形圖。
參照?qǐng)D11可見，通過用振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0乘以補(bǔ)正系數(shù)Km確定的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr顯示為隨著補(bǔ)正系數(shù)Km減小而逐漸減小，且當(dāng)控制模式被切換時(shí)，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr基本為零。按照這種方式，消除振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0的階躍部分，經(jīng)補(bǔ)正轉(zhuǎn)矩在控制模式被切換的過渡階段是連續(xù)的。
結(jié)果，交流電機(jī)M1的輸出轉(zhuǎn)矩在控制模式從PWM控制模式切換為過調(diào)制控制模式的過渡階段是連續(xù)的，由此減小車輛振動(dòng)。
振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62將圖10所示示出補(bǔ)正系數(shù)Km與調(diào)制率MDR之間關(guān)系的圖表作為映像儲(chǔ)存。振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62從逆變器控制裝置502的控制模式設(shè)定單元74接收指示調(diào)制率MDR的信號(hào)MDR、選擇與此調(diào)制率MDR對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正系數(shù)Km并將振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0乘以所選定的補(bǔ)正系數(shù)Km。然后，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62將相乘結(jié)果作為最終振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr輸出給加算器64。
圖12是說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置100的振動(dòng)減小控制的流程圖。
參照?qǐng)D12，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩計(jì)算器60檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN(步驟S10)。轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分抽出單元602經(jīng)由帶通濾波器執(zhí)行計(jì)算(步驟S11)，并從所檢測(cè)到的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN中抽出轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN(步驟S12)。
然后，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩確定單元603確定轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN的逆相成分，并將該逆相成分乘以預(yù)定系數(shù)kp以將該部分變換為轉(zhuǎn)矩。振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩確定單元603確定所得到轉(zhuǎn)矩為振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0(步驟S13)。
此外，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62根據(jù)交流電機(jī)M1的控制模式的切換對(duì)經(jīng)確定的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0進(jìn)行補(bǔ)正。
具體地說，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62從圖10所示映像中選擇與由來自振動(dòng)減小模式設(shè)定單元74的信號(hào)MDR所指示的調(diào)制率MDR相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)正系數(shù)Km(步驟S14)。
然后，將振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0乘以所選定的補(bǔ)正系數(shù)Km，并確定乘積為最終振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr(步驟S15)。將最終振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr加上來自外部元件的轉(zhuǎn)矩指令值TR0，確定其和為最終轉(zhuǎn)矩指令值TR(步驟S16和S17)。
經(jīng)確定的最終轉(zhuǎn)矩指令值TR從振動(dòng)減小控制裝置501輸出以提供給逆變器控制裝置502的電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70?；谧罱K轉(zhuǎn)矩指令值TR、電機(jī)旋轉(zhuǎn)電流MCRT和逆變器12的輸入電壓Vm，電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70確定將施加給交流電機(jī)M1的三相線圈的電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*。由電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*，控制模式設(shè)定單元74確定調(diào)制率MDR以根據(jù)該調(diào)制率給驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72輸出指示控制模式的信號(hào)MD?；谟尚盘?hào)MD指示的控制模式，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生器72由從電機(jī)控制相電壓計(jì)算器70輸出的電壓控制量Vu*，Vv*，Vw*生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，對(duì)于根據(jù)調(diào)制率來切換交流電機(jī)的控制模式的構(gòu)造，可根據(jù)隨該調(diào)制率變化的補(bǔ)正系數(shù)來補(bǔ)正PWM控制模式下生成的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩。因此，當(dāng)控制模式從PWM控制模式切換至過調(diào)制控制模式時(shí)，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩逐漸減小，這樣能夠防止輸出轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)階躍部分。
第二實(shí)施例如上結(jié)合第一實(shí)施例所述的，本發(fā)明的振動(dòng)減小控制裝置501基于電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN的轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN的逆相成分生成振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr。逆變器控制裝置502用振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr加上外部提供的轉(zhuǎn)矩指令值TR0，且總和用作驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)M1的最終轉(zhuǎn)矩指令值TR。由此，能夠減小交流電機(jī)M1的輸出轉(zhuǎn)矩的振動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)舒適駕駛。尤其是，振動(dòng)減小控制在任何促使車輛振動(dòng)的情況下例如交流電機(jī)M1的轉(zhuǎn)矩指令值TR0突然變化的情況下有效。
然而，當(dāng)車輛處于正常行駛狀態(tài)或者停止并且處于無載狀態(tài)時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩的任何微小變化將導(dǎo)致車輛的任何行為，由此振動(dòng)減小控制裝置501生成的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩可能負(fù)面影響該車輛的性能。換句話說，如果即使在輸出轉(zhuǎn)矩的變化量小時(shí)也總是以相同的方式施加振動(dòng)減小控制，那么會(huì)產(chǎn)生負(fù)面效果。
因此，在下述本發(fā)明的第二至第六實(shí)施例中，提出一種采用振動(dòng)減小控制的方法，該方法更有效地執(zhí)行振動(dòng)減小控制，從而獲取該振動(dòng)減小控制的最大優(yōu)點(diǎn)。在以下實(shí)施例中，假定本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置安裝在混合動(dòng)力車上，以下給出對(duì)采用振動(dòng)減小控制的方法的說明。
在混合動(dòng)力車中，發(fā)動(dòng)機(jī)ENG和兩個(gè)電動(dòng)發(fā)電機(jī)(MG1，MG2)經(jīng)由已知的行星齒輪相互連接。
電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1與發(fā)動(dòng)機(jī)ENG連接。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1用作由來自發(fā)動(dòng)機(jī)ENG的轉(zhuǎn)動(dòng)力生成交流電壓的發(fā)電機(jī)，也用作起動(dòng)該發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2是生成用于驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車的驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩(下文中也稱為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
在以下實(shí)施例中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置包括直流電源、兩個(gè)分別用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1，MG2的逆變器以及控制裝置。
如同圖1所示逆變器12，兩個(gè)逆變器都由U相臂、V相臂以及W相臂組成。兩個(gè)逆變器基于來自控制裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV將直流電壓變換為交流電壓以驅(qū)動(dòng)各自的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1，MG2。
控制裝置包括兩個(gè)分別用于控制兩個(gè)逆變器的逆變器控制電路。每個(gè)逆變器控制電路都包括逆變器控制裝置。如同圖2所示逆變器控制裝置502，逆變器控制裝置接收電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1(或MG2)的轉(zhuǎn)矩指令值TR1(或TR2)和電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN1(或MRN2)、接收來自電壓傳感器的輸入電壓Vm和來自電流傳感器的電機(jī)電流MCRT1(或MCRT2)以及接收來自分解器的轉(zhuǎn)動(dòng)角θn1(或θn2)，并基于它們生成用于驅(qū)動(dòng)相關(guān)逆變器的NPN晶體管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV1(或DRV2)。每個(gè)逆變器控制電路將所生成的驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV1(或DRV2)輸出給相關(guān)逆變器。
尤其是，控制用于驅(qū)動(dòng)本身是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的逆變器的逆變器控制電路在構(gòu)造上與圖2所示逆變器控制電路50相同，除逆變器控制裝置502之外，其還包括用于減小電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的輸出轉(zhuǎn)矩的振動(dòng)的振動(dòng)減小控制裝置501。
圖13A至13C是示出混合動(dòng)力車的各個(gè)狀態(tài)的共線圖。以下描述每種車輛狀態(tài)。
圖13A是示出起動(dòng)狀態(tài)的共線圖。參照?qǐng)D13A，當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN1和電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2被設(shè)置成發(fā)動(dòng)機(jī)ENG的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE位于兩者之間時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN1、MRN2和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE位于直線LN1上。換句話說，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN1、MRN2和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE總是變化成位于直線上。
假定直線LN2上方的區(qū)域代表在動(dòng)力或電動(dòng)模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1，MG2的區(qū)域，直線LN2下方的區(qū)域代表在再生或發(fā)電模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1，MG2的區(qū)域。于是，當(dāng)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)ENG時(shí)，在動(dòng)力模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1，使電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN1如圖13A所示從直線LN2上移一大程度。
此時(shí)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)條件，響應(yīng)于起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)ENG的指令，有時(shí)在再生模式下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)ENG。如果在給出起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)ENG的指令時(shí)以動(dòng)力模式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MG2就相對(duì)于直線LN2上移。
因此，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN1突然增大并且相應(yīng)地驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1所需要的轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩指令值TR1)突然增大時(shí)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩也突然變化。此時(shí)，若驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量大，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2的轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分將增大至使車輛振動(dòng)。
除起動(dòng)以外的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)矩指令值TR1突然改變的情況例子是處在正常行駛狀態(tài)的車輛加速的情況。在這種情況中，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置增大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE、在再生模式下操作電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1并通過加上由所產(chǎn)生電力驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的驅(qū)動(dòng)力來使車輛加速。此時(shí)在圖13A中，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN1下移一大程度，而電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2上移。
圖13B是示出發(fā)動(dòng)機(jī)被起動(dòng)狀態(tài)的共線圖。一旦利用電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1起動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)ENG就在點(diǎn)火和噴射控制下被起動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ENG起動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE如圖13B所示相對(duì)于直線LN2上移一大程度。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE突然增大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ENG所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也突然增大。
隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE進(jìn)一步增大，直線LN1作為整體相對(duì)于直線LN2上移，由此電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2也上移。
由于發(fā)動(dòng)機(jī)ENG受到控制，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)ENG的燃料供應(yīng)在行駛時(shí)的怠速狀態(tài)下停止(燃料切斷)。由于燃料供應(yīng)停止，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE突然減小。結(jié)果，直線LN1下移且電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2也下移。
因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)ENG所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩指令值TE)出現(xiàn)突然變化時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2改變且電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量增大。
圖13C是示出加速狀態(tài)的共線圖。當(dāng)處在正常行駛狀態(tài)的車輛加速時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置增大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE并利用電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1產(chǎn)生的電能以動(dòng)力模式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2。因此，當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩指令值TR2突然增大時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2上移。
在再生制動(dòng)模式(未示出)下，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置以再生模式驅(qū)動(dòng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2以將所生成的電能供應(yīng)給直流電源。此時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)矩指令值TR2突然變化時(shí)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2下移。
這里，再生制動(dòng)包括伴隨著在混合動(dòng)力車的駕駛員踩踏腳制動(dòng)器時(shí)引致的再生發(fā)電的制動(dòng)以及伴隨著在該駕駛員釋放加速器踏板且不操作腳制動(dòng)器時(shí)引致的再生發(fā)電的減速(或者停止加速)。
此外，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩指令值TR2突然變化，除了以如上所述加速或者再生制動(dòng)模式在諸如TRC(牽引力控制系統(tǒng))和車輛動(dòng)態(tài)管理(VDM)系統(tǒng)一類的行駛控制下操縱車輛的情況以外。
從上可見，在與圖13A-13C所示共線圖相對(duì)應(yīng)的車輛各種狀態(tài)下，與電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1，MG2和發(fā)動(dòng)機(jī)ENG之一有關(guān)的轉(zhuǎn)矩指令值TR1，TR2或TE突然改變，使得從電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)突然變化。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的突然變化導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2的波動(dòng)。
于是，在本實(shí)施例中，當(dāng)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量大時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置執(zhí)行振動(dòng)減小控制。具體地說，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置被構(gòu)造用以在電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1的轉(zhuǎn)矩指令值TR1的變化量ΔTR1超過一預(yù)定閾值、電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩指令值TR2的變化量ΔTR2超過一預(yù)定閾值以及發(fā)動(dòng)機(jī)ENG的轉(zhuǎn)矩指令值TE的變化量ΔTE超過一預(yù)定閾值中的至少一種情況下執(zhí)行振動(dòng)減小控制。這里，用于各個(gè)變化量ΔTR1，ΔTR2，ΔTE的預(yù)定閾值對(duì)應(yīng)于在構(gòu)成控制裝置的CPU以預(yù)定控制周期執(zhí)行PWM控制時(shí)可作為電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)的變動(dòng)成分被檢測(cè)到的轉(zhuǎn)矩指令值的變化量ΔTR1，ΔTR2，ΔTE。
當(dāng)所有轉(zhuǎn)矩指令值的變化量ΔTR1，ΔTR2，ΔTE都小于各自的相關(guān)預(yù)定閾值時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置確定電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量小并停止振動(dòng)減小控制。由此，可防止振動(dòng)減小控制不希望地惡化車輛性能。例如，當(dāng)車輛處于正常行駛狀態(tài)或者停止并且處于無載狀態(tài)時(shí)，振動(dòng)減小控制裝置502操作用以停止振動(dòng)減小控制。具體地說，可通過將利用振動(dòng)減小控制裝置501的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62來與振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0相乘的補(bǔ)正系數(shù)Km設(shè)定為零或者通過阻止加算器執(zhí)行加算，停止振動(dòng)減小控制。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，根據(jù)從驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量的大小，執(zhí)行或停止振動(dòng)減小控制。由此，能夠有效地執(zhí)行振動(dòng)減小控制以增強(qiáng)該振動(dòng)減小控制的效果。
第三實(shí)施例在上述第二實(shí)施例中，說明了在施加給驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量大的情況下采用振動(dòng)減小控制的方法。
如結(jié)合圖13A-13C所述的，從電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2輸出的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量的大小根據(jù)車輛狀態(tài)而發(fā)生變化。
因此，在執(zhí)行振動(dòng)減小控制時(shí)，可根據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量改變振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩的大小，以增強(qiáng)該振動(dòng)減小控制的效果。
具體地說，當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量較大時(shí)，振動(dòng)減小控制裝置501的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62通過使振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0乘以較大補(bǔ)正系數(shù)Km來進(jìn)行補(bǔ)正。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，為使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRNE能夠在短時(shí)間里經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)ENG的共振點(diǎn)，給電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1施加大轉(zhuǎn)矩。換句話說，在圖13A所示共線圖中，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN1上移一大程度。相應(yīng)地，使電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2下移的大作用力施加給電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2且驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量急劇增大。在這種情況中，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62通過使振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0乘以較大補(bǔ)正系數(shù)Km來進(jìn)行補(bǔ)正，并基于補(bǔ)正的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr生成最終轉(zhuǎn)矩指令值TR。
相反，當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)于加速器的開/關(guān)而發(fā)生變化時(shí)，與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)狀態(tài)相比，較小力施加給電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2。在這種情況中，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62通過使振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0乘以較小補(bǔ)正系數(shù)Km來進(jìn)行補(bǔ)正。
利用振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62根據(jù)在每個(gè)車輛中出現(xiàn)的力的變化分階段地設(shè)定補(bǔ)正系數(shù)Km。具體地說，根據(jù)力的大小設(shè)定多個(gè)補(bǔ)正系數(shù)Km，使該補(bǔ)正系數(shù)逐級(jí)增大。或者，這樣設(shè)定補(bǔ)正系數(shù)Km，使該補(bǔ)正系數(shù)隨著如第二實(shí)施例中所示的轉(zhuǎn)矩指令值的變化量ΔTR1，ΔTR2，ΔTE增大而連續(xù)增大。
根據(jù)第三實(shí)施例，基于根據(jù)施加給電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的力的大小而發(fā)生變化的補(bǔ)正系數(shù)Km，生成振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr。由此，與基于被固定為恒定值的補(bǔ)正系數(shù)來生成振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩的情況相比，能夠更有效地減小車輛振動(dòng)。
第四實(shí)施例如下所述，通過在電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2出現(xiàn)變動(dòng)的早期執(zhí)行振動(dòng)減小控制以減小轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)，可增強(qiáng)該振動(dòng)減小控制的效果。
圖14是說明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的振動(dòng)減小控制的時(shí)間圖。
參照?qǐng)D14，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN2在振動(dòng)出現(xiàn)早期最大。其原因是用于促使振動(dòng)的力在緊接開始振動(dòng)之后最大。在振動(dòng)出現(xiàn)早期達(dá)到最大之后，該力逐漸減小。
如圖14所示，振動(dòng)減小控制裝置501響應(yīng)于電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN出現(xiàn)變動(dòng)而執(zhí)行振動(dòng)減小控制。具體地說，基于轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN2，振動(dòng)減小控制裝置501生成振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0，并將該轉(zhuǎn)矩乘以補(bǔ)正系數(shù)Km以計(jì)算最終振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr。
本實(shí)施例中，補(bǔ)正系數(shù)Km在緊接振動(dòng)出現(xiàn)之后的一預(yù)定期間里被設(shè)定為較大值。該預(yù)定期間與轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN較大的期間相當(dāng)并且與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN的共振頻率帶的基本一個(gè)周期相當(dāng)。
此外，在此預(yù)定期間之后，補(bǔ)正系數(shù)Km被設(shè)定為在正常振動(dòng)減小控制下的值(例如1)。按照上述方式設(shè)定補(bǔ)正系數(shù)，因?yàn)槿绻a(bǔ)正系數(shù)在振動(dòng)出現(xiàn)的整個(gè)期間內(nèi)都被設(shè)定為較大值，那么在轉(zhuǎn)數(shù)變化小的時(shí)期會(huì)不希望地負(fù)面影響車輛性能。
根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，在施加給驅(qū)動(dòng)電機(jī)的力到達(dá)最大值的振動(dòng)出現(xiàn)早期，生成較大振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩，由此能夠在較短期間里衰減轉(zhuǎn)數(shù)變化并進(jìn)一步增強(qiáng)振動(dòng)減小控制的效果。
第五實(shí)施例如上結(jié)合第一實(shí)施例所述的，振動(dòng)減小控制將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩準(zhǔn)確地設(shè)定為轉(zhuǎn)矩指令值，從而減小在過渡階段的控制變動(dòng)。因此，作為交流電機(jī)M1的控制模式，采用控制響應(yīng)性好的PWM控制。
通常，電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置還包括連接在圖1所示直流電源B與逆變器12之間的升壓變換器。升壓變換器升高來自直流電源的直流電壓，使輸出電壓(對(duì)應(yīng)于逆變器的輸入電壓Vm)到達(dá)目標(biāo)電壓并將所得到電壓供應(yīng)給逆變器。
這里為提高電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的系統(tǒng)效率，有效的是停止升壓變換器的升壓操作以減少該升壓變換器的功率損失。當(dāng)升壓操作停止時(shí)，升壓變換器的輸出電壓Vm降低。因此，作為電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1，MG2的控制模式，采用電壓利用率高的過調(diào)制控制或矩形波控制。
圖15示出當(dāng)升壓變換器停止時(shí)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2之間的關(guān)系。
如圖15所示，當(dāng)升壓變換器停止時(shí)，采用過調(diào)制或矩形波控制的區(qū)域擴(kuò)大(對(duì)應(yīng)于圖15的區(qū)域RGN1)。由此，系統(tǒng)效率提高。然而，在與擴(kuò)大區(qū)域相對(duì)應(yīng)的區(qū)域RGN1，難以執(zhí)行振動(dòng)減小控制。因此，如果電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩在剛起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)出現(xiàn)突然變化，車輛會(huì)發(fā)生大振動(dòng)。
于是，在本實(shí)施例中，為同時(shí)實(shí)現(xiàn)提高系統(tǒng)效率與減小車輛振動(dòng)，在伴隨有驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)大變動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)被起動(dòng)的狀態(tài)下執(zhí)行升壓操作以增大逆變器的輸入電壓Vm。相應(yīng)地，電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的控制模式改變到PWM控制，使逆變器控制電路40能夠執(zhí)行振動(dòng)減小控制。相反，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，升壓變換器停止以降低逆變器的輸入電壓。相應(yīng)地，控制改變到具有高電壓利用率的過調(diào)制或矩形波控制以提高系統(tǒng)效率。
圖16示出當(dāng)升壓變換器工作時(shí)電動(dòng)發(fā)電機(jī)MG2的轉(zhuǎn)矩與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2之間的關(guān)系。
參照?qǐng)D16，當(dāng)升壓變換器工作時(shí)，逆變器的輸入電壓Vm增大以擴(kuò)大采用PWM控制的區(qū)域(對(duì)應(yīng)于圖16中的RGN2)。在此區(qū)域RGN2中，能夠執(zhí)行振動(dòng)減小控制并由此減小發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)的車輛振動(dòng)。
在本實(shí)施例中，利用以下方法之一增大逆變器的輸入電壓Vm。具體地說，可在監(jiān)測(cè)調(diào)制率的同時(shí)增大逆變器的輸入電壓Vm以不使交流電機(jī)M1的控制模式改變到過調(diào)制控制，或者可將升壓變換器的目標(biāo)電壓維持在電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的最大電壓直至完成發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。當(dāng)采用任一方法時(shí)，對(duì)系統(tǒng)效率的影響僅僅是在用以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的指令與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成之間的短期間內(nèi)效率降低，因此在車輛實(shí)際行駛時(shí)對(duì)燃料經(jīng)濟(jì)性基本上無影響。
根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量較大時(shí)，PWM控制區(qū)域被擴(kuò)大以擴(kuò)大采用振動(dòng)減小控制的區(qū)域。當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量較小時(shí)，過調(diào)制控制或矩形波控制的區(qū)域被擴(kuò)大。由此，能夠獲取高系統(tǒng)效率以及較好的行駛舒適性。
第六實(shí)施例如上結(jié)合第二至第五實(shí)施例所述的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量較大時(shí)執(zhí)行振動(dòng)減小控制，而當(dāng)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量小時(shí)停止振動(dòng)減小控制。由此，能夠獲得振動(dòng)減小控制的最大效果。
然而，當(dāng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量在執(zhí)行振動(dòng)減小控制的模式與停止振動(dòng)減小控制的模式之間進(jìn)行切換時(shí)，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr具有在進(jìn)行切換時(shí)的不連續(xù)部分，該不連續(xù)部分是圖17頂部處的點(diǎn)劃線所示的區(qū)域。尤其是，當(dāng)從執(zhí)行振動(dòng)減小控制的模式切換為停止振動(dòng)減小控制的模式且轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMR2仍然在電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2中時(shí)，因?yàn)檎駝?dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr從轉(zhuǎn)矩指令值TR2中突然移除，所以生成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的階躍部分，由此車輛性能惡化。
為消除振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr的不連續(xù)部分，有必要使振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr在模式從執(zhí)行振動(dòng)減小控制改變到停止振動(dòng)減小控制的過渡階段平滑衰減。
于是，本實(shí)施例中，在模式從執(zhí)行振動(dòng)減小控制改變到停止振動(dòng)減小控制的過渡階段，進(jìn)行補(bǔ)正以使振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr平滑地變?yōu)榱恪＞唧w地說，圖8所示振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62進(jìn)行補(bǔ)正，以在從控制要求的ON與OFF切換時(shí)間起的預(yù)定期間t內(nèi)逐漸減小振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0。預(yù)定期間t與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)MRN2的轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分ΔMRN2的共振頻率帶的基本一個(gè)周期相當(dāng)。
圖18是補(bǔ)正系數(shù)Km的波形圖。
參照?qǐng)D18，補(bǔ)正系數(shù)Km是在振動(dòng)減小控制要求為ON的期間內(nèi)的補(bǔ)正系數(shù)。在從振動(dòng)減小控制要求由ON改變到OFF的時(shí)間(時(shí)間t0)起的預(yù)定期間t內(nèi)，補(bǔ)正系數(shù)Km從1逐漸減小到0。
振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩補(bǔ)正單元62將振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr0乘以圖18中的補(bǔ)正系數(shù)Km以計(jì)算最終振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr。如圖17的中間所示，所算得的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩Δtr從使振動(dòng)減小控制要求為OFF的時(shí)間起的預(yù)定期間內(nèi)逐漸減小，最終成為零。
根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例，在模式于執(zhí)行振動(dòng)減小控制與停止振動(dòng)減小控制之間變化的階段，振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩逐漸減小，由此能夠阻止驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)階躍部分。
盡管已詳細(xì)說明并示出本發(fā)明，但應(yīng)清楚認(rèn)識(shí)的是，其僅是作為示意和示例而不作為限制，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍只通過所附權(quán)利要求書的條件來限定。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置(M1)，它包括驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)(M1)的第一驅(qū)動(dòng)電路(12)；和控制所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)以使所述第一電機(jī)(M1)根據(jù)要求轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)電路控制電路(40)，其中，所述驅(qū)動(dòng)電路控制電路(40)包括用于根據(jù)所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)的調(diào)制率在PWM控制模式、過調(diào)制控制模式與矩形波控制模式之間切換所述第一電機(jī)(M1)的控制模式的控制模式切換裝置，和振動(dòng)減小控制裝置，它用于在所述第一電機(jī)(M1)的控制模式為所述PWM控制模式時(shí)生成用于減小從所述第一電機(jī)(M1)輸出的轉(zhuǎn)矩的振動(dòng)的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩，并用所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩加上所述要求轉(zhuǎn)矩以將所得到的和作為一新的要求轉(zhuǎn)矩來提供，所述控制模式切換裝置響應(yīng)于所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)的調(diào)制率超過第一預(yù)定值的事實(shí)將所述第一電機(jī)(M1)的控制模式從所述PWM控制模式切換為所述過調(diào)制控制模式，以及所述振動(dòng)減小控制裝置在所述第一驅(qū)動(dòng)電路的調(diào)制率從小于所述第一預(yù)定值的第二預(yù)定值變化到所述第一預(yù)定值的期間逐漸減小所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述振動(dòng)減小控制裝置包括用于基于所述第一電機(jī)(M1)的轉(zhuǎn)數(shù)的變動(dòng)成分來生成所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩的生成裝置；用所述生成的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩乘以一根據(jù)所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)的調(diào)制率變化的第一補(bǔ)正系數(shù)來補(bǔ)正所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩的第一補(bǔ)正裝置；以及用于用所述補(bǔ)正的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩加上所述要求轉(zhuǎn)矩以將所得到的和作為一新的要求轉(zhuǎn)矩來提供的加算裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一補(bǔ)正系數(shù)隨著所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)的調(diào)制率從所述第二預(yù)定值向所述第一預(yù)定值逐漸增大而逐漸減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一補(bǔ)正裝置具有將所述第一補(bǔ)正系數(shù)限定成隨著所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)的調(diào)制率逐漸增大而逐漸減小的第一補(bǔ)正系數(shù)映像，并從所述第一補(bǔ)正系數(shù)映像中抽出與所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)的調(diào)制率相對(duì)應(yīng)的所述第一補(bǔ)正系數(shù)的值以補(bǔ)正所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一電機(jī)(M1)是生成作用在車輛的驅(qū)動(dòng)輪上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，以及所述振動(dòng)減小控制裝置還包括用所述生成的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩乘以一根據(jù)所述車輛的狀態(tài)而變化的第二補(bǔ)正系數(shù)來補(bǔ)正所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩的第二補(bǔ)正裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述振動(dòng)減小控制裝置還包括用于基于所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量來檢測(cè)所述車輛的狀態(tài)的車輛狀態(tài)檢測(cè)裝置，以及所述第二補(bǔ)正裝置用所述生成的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩乘以根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量而變化的所述第二補(bǔ)正系數(shù)來補(bǔ)正所述振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第二補(bǔ)正系數(shù)在所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量超過預(yù)定值的條件下隨著所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量增大而增大。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第二補(bǔ)正系數(shù)隨著所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量增大而分階段地或者連續(xù)地增大。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第二補(bǔ)正系數(shù)在所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量為至多所述預(yù)定值時(shí)基本為零。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第二補(bǔ)正系數(shù)在從所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量改變到至多所述預(yù)定值時(shí)的時(shí)間開始的一預(yù)定期間內(nèi)逐漸減小。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量為至多所述預(yù)定值時(shí)，所述加算裝置在不執(zhí)行所述補(bǔ)正的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩與所述要求轉(zhuǎn)矩的所述加算的情況下將所述要求轉(zhuǎn)矩作為所述新的要求轉(zhuǎn)矩來提供。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第二補(bǔ)正系數(shù)在從所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩開始變化時(shí)的時(shí)間開始的一預(yù)定期間內(nèi)被設(shè)定為一較大值，并且在所述預(yù)定期間之后被設(shè)定為一較小值。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述預(yù)定期間與所述第一電機(jī)(M1)的轉(zhuǎn)數(shù)的變動(dòng)成分的共振頻率帶的基本一個(gè)周期的期間相當(dāng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，它還包括驅(qū)動(dòng)用于起動(dòng)或停止內(nèi)燃機(jī)的第二電機(jī)的第二驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述車輛狀態(tài)檢測(cè)裝置基于所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)的要求轉(zhuǎn)矩、所述第二驅(qū)動(dòng)電路的要求轉(zhuǎn)矩以及所述內(nèi)燃機(jī)的要求轉(zhuǎn)矩的變化量中的至少一個(gè)來檢測(cè)所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的變化量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，它還包括執(zhí)行電源(B)與所述第一和第二驅(qū)動(dòng)電路(12)之間的電壓變換的電壓變換器，其中，所述電壓變換器根據(jù)用以起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)的指示而升高電源電壓，以使所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)的調(diào)制率為至多所述第一預(yù)定值，以及所述控制模式切換裝置響應(yīng)于所述第一驅(qū)動(dòng)電路(12)的調(diào)制率改變到至多所述第一預(yù)定值的事實(shí)而將所述第一電機(jī)(M1)的控制模式切換為所述PWM控制模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩具有振動(dòng)減小控制功能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。在執(zhí)行PWM控制的同時(shí)執(zhí)行振動(dòng)減小控制的條件下，生成相位與電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)變動(dòng)成分相反的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩(Δtr)，并利用本身是該振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩(Δtr)與轉(zhuǎn)矩指令值(TR0)的總和的最終轉(zhuǎn)矩指令值(TR)來驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)(M1)。在PWM控制模式被切換為過調(diào)制控制模式的過渡狀態(tài)下，經(jīng)由用振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩(Δtr0)乘以根據(jù)調(diào)制率變化的補(bǔ)正系數(shù)(Km)確定的振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩(Δtr)隨著補(bǔ)正系數(shù)(Km)的減小而逐漸減小，并在控制模式被切換時(shí)基本變?yōu)榱?。由此，振?dòng)減小轉(zhuǎn)矩(Δtr)不具有在切換控制模式時(shí)出現(xiàn)在振動(dòng)減小轉(zhuǎn)矩(Δtr0)中的任何階躍部分。因此，能夠減小交流電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的振動(dòng)。
文檔編號(hào)B60L11/14GK1767370SQ20051010514
公開日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月7日
發(fā)明者矢口英明 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社