專利名稱：旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，特別是涉及根據(jù)動(dòng)力源的狀態(tài)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)電機(jī) 的動(dòng)作控制的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置。
背景技術(shù)：
具備搭載燃料電池的電動(dòng)汽車、或具備發(fā)動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)的混合動(dòng)力車輛中，使 用旋轉(zhuǎn)電機(jī)作為車輛的驅(qū)動(dòng)源。燃料電池、高電壓蓄電裝置這樣的動(dòng)力源與旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接。 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的動(dòng)作控制是邊觀察其動(dòng)力源的狀態(tài)邊進(jìn)行。例如，專利文獻(xiàn)1中，作為具備燃料電池和雙電層電容器的燃料電池汽車的控制 裝置，公開(kāi)有基于燃料電池的上限發(fā)電量和電容器的上限放電量來(lái)掌握可輸出的上限總電 力并在其范圍內(nèi)限制轉(zhuǎn)矩指令的上限。由此，闡述了即使燃料電池產(chǎn)生異常而上限發(fā)電量 降低，也通過(guò)電容器的放電電力量來(lái)抑制上限總電力的減少，抑制基于轉(zhuǎn)矩指令的電動(dòng)機(jī) 的輸出轉(zhuǎn)矩急劇降低。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開(kāi)2003-61212號(hào)公報(bào)根據(jù)專利文獻(xiàn)1，可觀察動(dòng)力源的上限發(fā)電量并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)電機(jī)的動(dòng)作控制。但是， 這樣將上限發(fā)電量作為用于旋轉(zhuǎn)電機(jī)的動(dòng)作的允許電力賦予時(shí)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)在該允許電力的 范圍內(nèi)根據(jù)電力=轉(zhuǎn)矩X轉(zhuǎn)速的關(guān)系賦予轉(zhuǎn)矩指令。在允許電力=一定的條件下，轉(zhuǎn)矩T 和轉(zhuǎn)速N的關(guān)系為雙曲線特性，因此，在轉(zhuǎn)速小時(shí)，轉(zhuǎn)矩變化率增大。例如在旋轉(zhuǎn)電機(jī)起動(dòng) 時(shí)，由于轉(zhuǎn)速的變動(dòng)，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生大幅度變動(dòng)，其成為例如車輛的振動(dòng)，阻礙了用戶的舒適感。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種可抑制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置。本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于，具備限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元，基于 根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的動(dòng)力源的狀態(tài)而設(shè)定的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)電機(jī)的限制轉(zhuǎn) 矩；及濾波處理單元，對(duì)限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算進(jìn)行低通濾波處理。另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，優(yōu)選的是，濾波處理單元根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng) 允許電力或旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速中的至少一方使低通濾波處理的時(shí)間常數(shù)變化。另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，優(yōu)選的是，濾波處理單元使旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允 許電力為預(yù)先確定的規(guī)定值以下時(shí)的時(shí)間常數(shù)比超過(guò)規(guī)定值時(shí)的時(shí)間常數(shù)大。另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，優(yōu)選的是，濾波處理單元使旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為 預(yù)先確定的規(guī)定值以下時(shí)的時(shí)間常數(shù)為比超過(guò)規(guī)定值時(shí)的時(shí)間常數(shù)大。另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，優(yōu)選的是，限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元根據(jù)作為旋轉(zhuǎn) 電機(jī)的動(dòng)力源的燃料電池及蓄電裝置中的至少一方的狀態(tài)來(lái)確定旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力。另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，優(yōu)選的是，濾波處理單元在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最大 可輸出轉(zhuǎn)矩變化相對(duì)于轉(zhuǎn)速變化之比為預(yù)先確定的規(guī)定值以上的區(qū)域執(zhí)行處理。根據(jù)所述構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置對(duì)基于旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的限制轉(zhuǎn)矩進(jìn)行低通濾波處理。低通濾波處理是指將高頻成分截?cái)嗟臑V波處理。由此，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定所截?cái)嗟念l帶域，可抑制旋轉(zhuǎn)電機(jī)的振動(dòng)。另外，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力或旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速中的 至少一方使低通濾波處理的時(shí)間常數(shù)變化。例如，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的振動(dòng)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許 電力和旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速相關(guān)聯(lián)地產(chǎn)生的情況下，在該產(chǎn)生的區(qū)域部分以使低通濾波處理的效 果有效的方式設(shè)定時(shí)間常數(shù)，由此，在其它區(qū)域部分，可直接發(fā)揮旋轉(zhuǎn)電機(jī)的響應(yīng)特性，例 如可在高驅(qū)動(dòng)允許電力下確保高響應(yīng)性。這樣，可使低驅(qū)動(dòng)允許電力下的振動(dòng)抑制和高驅(qū) 動(dòng)允許電力下的高響應(yīng)性并存。另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力為預(yù)先確定的規(guī)定值以下 時(shí)的時(shí)間常數(shù)為比超過(guò)規(guī)定值時(shí)的時(shí)間常數(shù)大。例如旋轉(zhuǎn)電機(jī)的振動(dòng)在起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生即在旋 轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力小時(shí)產(chǎn)生的情況下，在該產(chǎn)生的區(qū)域部分以使低通濾波處理的效果有 效的方式將時(shí)間常數(shù)設(shè)定得較大，由此可有效地進(jìn)行振動(dòng)抑制。另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，使旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為預(yù)先確定的規(guī)定值以下時(shí)的時(shí)間 常數(shù)為比超過(guò)規(guī)定值時(shí)的時(shí)間常數(shù)大。例如旋轉(zhuǎn)電機(jī)的振動(dòng)在起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生即在旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn) 速小時(shí)產(chǎn)生的情況下，在該產(chǎn)生的區(qū)域部分以使低通濾波處理的效果有效的方式將時(shí)間常 數(shù)設(shè)定得較大，由此可有效進(jìn)行振動(dòng)抑制。另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的動(dòng)力源即燃料電池及蓄電裝置中的 至少一方的狀態(tài)來(lái)確定旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力。在使用燃料電池和蓄電裝置作為旋轉(zhuǎn)電機(jī) 的動(dòng)力源的情況下，根據(jù)動(dòng)力源的狀態(tài)來(lái)確定旋轉(zhuǎn)電機(jī)允許電力，并基于此設(shè)定限制轉(zhuǎn)矩， 該情況下可抑制振動(dòng)。另外，旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置中，濾波處理單元在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最大可輸出轉(zhuǎn)矩變化相 對(duì)于轉(zhuǎn)速變化之比為預(yù)先確定的規(guī)定值以上的區(qū)域執(zhí)行處理。旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性 在電力一定的條件下為雙曲線特性，在轉(zhuǎn)速小時(shí)轉(zhuǎn)矩變化相對(duì)于轉(zhuǎn)速的變化之比變大，在 該區(qū)域部分顯著感到旋轉(zhuǎn)電機(jī)的振動(dòng)。因此，通過(guò)在該區(qū)域部分進(jìn)行濾波處理，能夠有效地 進(jìn)行振動(dòng)抑制。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式中具備旋轉(zhuǎn)電機(jī)的燃料電池搭載車輛的驅(qū)動(dòng)控制 系統(tǒng)的構(gòu)成的圖；圖2是表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系的特性圖；圖3是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式中旋轉(zhuǎn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速的變化和轉(zhuǎn)矩的變化的樣 態(tài)的圖；圖4是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式中濾波處理的樣態(tài)的圖；圖5是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式中濾波處理區(qū)域映射的圖；圖6是說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式中其它濾波處理區(qū)域映射的圖；圖7是本發(fā)明的實(shí)施方式中用框圖表示控制部的各功能的圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明10車輛的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)；12旋轉(zhuǎn)電機(jī)；14FC輔機(jī)；16制動(dòng)器踏度傳感器；18制動(dòng) 器E⑶；20油門開(kāi)度傳感器；22蓄電池E⑶；30電源電路；32蓄電裝置；34、38濾波電容器；36電壓轉(zhuǎn)換器；40電壓檢測(cè)器；42電流檢測(cè)器；44燃料電池；46M/G逆變器；48輔機(jī)逆變器；60控制部；62存儲(chǔ)裝置；64、65濾波處理區(qū)域映射；66驅(qū)動(dòng)允許電力計(jì)算模塊；68限制 轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊；70濾波處理模塊；72、76特性線；74、78脈動(dòng)特性線；77低通濾波處理；79 振動(dòng)抑制轉(zhuǎn)矩特性；80與驅(qū)動(dòng)允許電力值相對(duì)應(yīng)的特性線；81 (統(tǒng)一的)轉(zhuǎn)矩的上限限制； 82,84振動(dòng)抑制濾波處理區(qū)域。
具體實(shí)施例方式下面，使用附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。下面，對(duì)將旋轉(zhuǎn)電機(jī)搭載于車輛上的 情況進(jìn)行說(shuō)明，但也可以是用于車輛用以外的用途的旋轉(zhuǎn)電機(jī)、例如固定型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。另 夕卜，下面，作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的動(dòng)力源，對(duì)具備燃料電池和蓄電裝置的情況進(jìn)行說(shuō)明，但也可以 僅以二次電池為動(dòng)力源，也可以為具備對(duì)二次電池充電的發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成。另外，下面，作為 燃料電池搭載車輛，對(duì)具備一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的情況進(jìn)行說(shuō)明，但旋轉(zhuǎn)電機(jī)也可以為多個(gè)。另 夕卜，作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，對(duì)具有作為電動(dòng)機(jī)的功能和作為發(fā)電機(jī)的功能的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)進(jìn)行 說(shuō)明，但也可以是僅具有電動(dòng)機(jī)的功能的電機(jī)，還可以是單獨(dú)具有電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的車輛。另外，以下，作為限制車輛驅(qū)動(dòng)允許電力值的情況，對(duì)為了進(jìn)行起動(dòng)時(shí)的振動(dòng)抑制 而進(jìn)行轉(zhuǎn)矩限制的情況進(jìn)行詳述，但這是用于說(shuō)明的一例。若在預(yù)先確定的規(guī)定條件下限 制車輛驅(qū)動(dòng)允許電力，則在這以外的情況下也可以實(shí)施本發(fā)明。例如，即使根據(jù)車輛行駛條 件或車輛的環(huán)境狀況限制車輛驅(qū)動(dòng)允許電力的情況下，也可以實(shí)施本發(fā)明。另外，下面，作 為電源電路，對(duì)含有高電壓的蓄電裝置、燃料電池、電壓轉(zhuǎn)換器、高電壓動(dòng)作的逆變器的構(gòu) 成進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以含有除此之外的裝置。例如，可含有系統(tǒng)主繼電器、低電壓蓄電池、 低電壓動(dòng)作的DC/DC轉(zhuǎn)換器等。圖1是表示具備旋轉(zhuǎn)電機(jī)的燃料電池搭載車輛的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)10的構(gòu)成的圖。特 別是，在此，對(duì)如下旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制進(jìn)行敘述為了抑制車輛起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)而對(duì)基于旋轉(zhuǎn) 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)允許電力計(jì)算出的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的限制轉(zhuǎn)矩進(jìn)行濾波處理。該驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)10構(gòu)成為具備包含燃料電池44和作為二次電池的蓄電裝置32 的電源電路30、與該電路連接的旋轉(zhuǎn)電機(jī)12和燃料電池用輔機(jī)(FC輔機(jī))14、決定車輛的 驅(qū)動(dòng)要求的制動(dòng)器踏度傳感器16及制動(dòng)器ECU (Electric Control Unit 電子控制單元)、 油門開(kāi)度傳感器20、控制蓄電裝置32的充放電的蓄電池E⑶22、控制部60、及與控制部60 連接的存儲(chǔ)裝置62。旋轉(zhuǎn)電機(jī)12為搭載于車輛上的電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)(M/G)，是在供給電力時(shí)作為電動(dòng) 機(jī)起作用、在制動(dòng)時(shí)作為發(fā)電機(jī)起作用的三相同步型旋轉(zhuǎn)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的轉(zhuǎn)速通過(guò)適 當(dāng)?shù)臋z測(cè)單元檢測(cè)出，該檢測(cè)值被傳送給控制部60。FC輔機(jī)14是用于燃料電池44的輔機(jī)，是設(shè)于氧化氣體流路上的空氣壓縮機(jī) (ACP)、設(shè)于燃料氣體流路上的氫泵、及燃料電池用冷卻泵等。這些FC輔機(jī)14接受例如約 200V左右的高電壓電力的供給而動(dòng)作。另外，F(xiàn)C是表示燃料電池44的Fuel Cell的省略 標(biāo)記。下面，根據(jù)需要將燃料電池44稱作FC。電源電路30是與電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)即旋轉(zhuǎn)電機(jī)12及FC輔機(jī)14連接的電路。對(duì)旋 轉(zhuǎn)電機(jī)12進(jìn)行敘述時(shí)，電源電路具有下述功能旋轉(zhuǎn)電機(jī)12作為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)起作用時(shí)，對(duì) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)供給電力，或者旋轉(zhuǎn)電機(jī)12作為發(fā)電機(jī)起作用時(shí)，接受再生電力而充電于作為二次電池的蓄電裝置32。另外，對(duì)FC輔機(jī)14進(jìn)行敘述時(shí)，電源電路具有供給輔機(jī)工動(dòng)作所需 的高電壓電力的功能。電源電路30構(gòu)成為包括作為二次電池的蓄電裝置32 ；蓄電裝置側(cè)的濾波電容器 34 ；電壓轉(zhuǎn)換器36、燃料電池側(cè)的濾波電容器38 ；燃料電池44 ；與旋轉(zhuǎn)電機(jī)12連接的M/G 逆變器46 ；及與FC輔機(jī)14連接的輔機(jī)逆變器48。
蓄電裝置32是可充放電的高電壓二次電池，經(jīng)由電壓轉(zhuǎn)換器36在與燃料電池44 之間進(jìn)行電力的互換，具有與旋轉(zhuǎn)電機(jī)12、FC輔機(jī)14等負(fù)載的變動(dòng)相對(duì)應(yīng)的功能。作為這 樣的蓄電裝置32，例如可使用具有約200V 300V的端子電壓的鋰離子電池組或鎳氫電池 組或電容器等。另外，蓄電裝置32是所謂的高電壓蓄電池，單作為蓄電池?cái)⑹鰰r(shí)，多指該蓄 電裝置32。因此，以下，根據(jù)需要將蓄電裝置32稱作蓄電池。電壓轉(zhuǎn)換器36是具有根據(jù)蓄電裝置32側(cè)的高電壓和燃料電池44側(cè)的高電壓之 間的電壓差進(jìn)行電力的交換的功能的電路。例如在燃料電池44側(cè)的電壓低時(shí)，進(jìn)行從蓄電 裝置32側(cè)向燃料電池44側(cè)的電壓轉(zhuǎn)換并供給高電壓電力，相反，在蓄電裝置32側(cè)的電壓 低時(shí)，進(jìn)行從燃料電池44側(cè)向蓄電裝置32側(cè)的電壓轉(zhuǎn)換并供給高電壓電力。作為這樣的 電壓轉(zhuǎn)換器36，可使用含有電抗器的雙方向型轉(zhuǎn)換器。在電壓轉(zhuǎn)換器36的兩側(cè)分別設(shè)有濾波電容器。即，在連接電壓轉(zhuǎn)換器36和蓄電 裝置32的正極側(cè)母線和負(fù)極側(cè)母線之間設(shè)置有蓄電裝置側(cè)的濾波電容器34，在連接電壓 轉(zhuǎn)換器36和燃料電池44的正極側(cè)母線和負(fù)極側(cè)母線之間設(shè)置有燃料電池側(cè)的濾波電容器 38。燃料電池44是將多個(gè)燃料電池單體電池組合而構(gòu)成為可取出約200V 約300V 程度的高電壓的發(fā)電電力的一種電池組，被稱作燃料電池組。在此，各燃料電池單體電池具 有下述功能，即，向陽(yáng)極側(cè)供給作為燃料氣體的氫，向陰極側(cè)供給作為氧化氣體的空氣，利 用通過(guò)固體高分子膜即電解質(zhì)膜的電池化學(xué)反應(yīng)取出所需要的電力。為了使該燃料電池44 動(dòng)作，需要上述FC輔機(jī)14動(dòng)作。電壓檢測(cè)器40設(shè)于連接燃料電池44和電壓轉(zhuǎn)換器36的正極側(cè)母線和負(fù)極側(cè)母 線之間，具有檢測(cè)燃料電池44的輸出電壓值的功能。另外，電流檢測(cè)器42設(shè)于燃料電池44 的正極側(cè)母線或負(fù)極側(cè)母線中的任一個(gè)上，具有檢測(cè)燃料電池44的輸出電流值的功能。電 壓檢測(cè)器40的檢測(cè)值和電流檢測(cè)器42的檢測(cè)值經(jīng)由適當(dāng)?shù)男盘?hào)線被傳送至控制部60。M/G逆變器46是具有在控制部60的控制下將高電壓直流電力變換成交流三相驅(qū) 動(dòng)電力并供給至旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的功能、和相反地將來(lái)自旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的交流三相再生電力變 換成高電壓直流充電電力的功能的電路。這樣的M/G逆變器46可由含有開(kāi)關(guān)元件及二極 管等的電路構(gòu)成。輔機(jī)逆變器48具有在控制部60的控制下將高電壓直流電力變換成交流三相驅(qū)動(dòng) 電力并供給至FC輔機(jī)14的功能。這樣的輔機(jī)逆變器48的構(gòu)成基本上與M/G逆變器46相 同。接著，對(duì)與控制部60連接的各裝置進(jìn)行說(shuō)明。制動(dòng)器踏度傳感器16是檢測(cè)制動(dòng) 踏板等的動(dòng)作量的傳感器。在此，制動(dòng)器ECU18具有如下功能接受制動(dòng)器踏度傳感器16 的檢測(cè)值，將其換算成對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的制動(dòng)要求轉(zhuǎn)矩并輸入到控制部60。油門開(kāi)度傳感器 20具有如下功能檢測(cè)油門踏板等的動(dòng)作量，將其換算成對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的驅(qū)動(dòng)要求轉(zhuǎn)矩并輸入到控制部60。即，制動(dòng)器踏度傳感器16和油門開(kāi)度傳感器20是由用戶操作并指示對(duì) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的要求轉(zhuǎn)矩的單元。蓄電池ECU22是具有檢測(cè)高電壓蓄電池即蓄電裝置32的狀態(tài)并將其充放電狀態(tài) 控制在最佳狀態(tài)的功能的控制裝置。作為蓄電裝置32的狀態(tài)，例如監(jiān)視輸出電壓、輸入輸 出電流、溫度、SOC (State Of Charge:充電狀態(tài))等，將其值根據(jù)需要傳送至控制部60。與控制部60連接的存儲(chǔ)裝置62具有存儲(chǔ)由控制部60執(zhí)行的程序等的功能，特別 是在此，具有存儲(chǔ)執(zhí)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理時(shí)使用的濾波處理區(qū)域映射64的功能。在敘述濾波處理區(qū)域映射64的內(nèi)容之前，使用圖2、圖3對(duì)成為其背景的起動(dòng)時(shí)的 振動(dòng)抑制進(jìn)行說(shuō)明。下面，使用圖1的標(biāo)號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的轉(zhuǎn)矩T和 轉(zhuǎn)速N之間的關(guān)系的特性圖。圖3是表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)12起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速N的變化和轉(zhuǎn)矩T的 變化的樣態(tài)的圖。如圖2所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速N在供給至旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的電力即功率一 定的情況下，顯示雙曲線特性。這是基于電力=功率=轉(zhuǎn)矩TX轉(zhuǎn)速N的關(guān)系的結(jié)果。實(shí) 際上為了規(guī)定轉(zhuǎn)矩的最大限度，成為上限被截?cái)嗟碾p曲線特性。在圖2中，與5種種類的供 給電力相對(duì)應(yīng)，分別表示5個(gè)T-N特性線。在此，考慮旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的起動(dòng)時(shí)，供給適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)電力而使轉(zhuǎn)速N從0逐漸上升， 但由于起動(dòng)電力少且轉(zhuǎn)速N為低速，故而在雙曲線特性的急劇傾斜處轉(zhuǎn)速N發(fā)生變化。圖 2中，在與最少的供給電力相對(duì)應(yīng)的T-N特性線上由箭頭表示其變化，但可知相對(duì)于轉(zhuǎn)速的 變化即Δ N，轉(zhuǎn)矩T的變化即Δ T為較大的值。極端的情況是Δ T/Δ N接近無(wú)限大。圖3表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)12起動(dòng)時(shí)的實(shí)際轉(zhuǎn)速N的變化和轉(zhuǎn)矩T的變化。圖3中，上段 的圖為橫軸取時(shí)間、縱軸取轉(zhuǎn)速N的圖，下段的圖中，橫軸取時(shí)間，縱軸取轉(zhuǎn)矩Τ。時(shí)間的原 點(diǎn)在上段和下段一致。在此，起動(dòng)時(shí)，作為來(lái)自控制部60的指令，使轉(zhuǎn)速N從零逐漸成為高 速旋轉(zhuǎn)地進(jìn)行。圖3中，作為轉(zhuǎn)速N與時(shí)間一起大致直線地上升的特性線72表示。與之相 對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)矩T在圖2中的供給電力值=功率值一定的條件下，作為與時(shí)間一起下降的特性線 76表示。在此，如上，ΔΤ/ΔΝ為較大的值，因此由于轉(zhuǎn)速N的偏差，轉(zhuǎn)矩T大幅度變動(dòng)。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)12搭載于車輛上的情況等中，由旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的質(zhì)量和其支承構(gòu)造的 彈性成分形成振動(dòng)系。因此，通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的動(dòng)作，該振動(dòng)系產(chǎn)生的振動(dòng)與轉(zhuǎn)速N的特 性重疊。另外，由于傳感器系也產(chǎn)生脈動(dòng)，所以結(jié)果是起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速N的開(kāi)始特性成為作為 脈動(dòng)特性線74表示的特性。這樣，當(dāng)在轉(zhuǎn)速N的變化上重疊脈動(dòng)波形時(shí)，由于其成為轉(zhuǎn)速N 的偏差，所以由于之前的ΔΤ/ΔΤ較大，因此，轉(zhuǎn)矩也如脈動(dòng)特性線78那樣，脈動(dòng)增大。這 成為作為起動(dòng)時(shí)的振動(dòng)阻礙用戶的舒適感的主要原因。作為這樣的起動(dòng)時(shí)抑制振動(dòng)的方法，可使用濾波處理。圖4是說(shuō)明濾波處理的樣 態(tài)的圖。在此，濾波處理是指在規(guī)定的頻帶域使增益降低，在此，進(jìn)行在規(guī)定的頻率f以 上的頻帶域使增益降低的低通濾波處理。低通濾波處理以τ為時(shí)間常數(shù)，由增益=1/ (1+TS)表示，因此，也稱作一次延遲濾波處理。可利用該時(shí)間常數(shù)τ設(shè)定增益開(kāi)始降低的 頻率。圖4中左側(cè)的圖與圖3中下側(cè)的圖相對(duì)應(yīng)，表示轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)特性線78。對(duì)該轉(zhuǎn)矩特 性實(shí)施低通濾波處理77時(shí)，如圖4中右側(cè)的圖所示，成為除去了高頻成分的脈動(dòng)的振動(dòng)抑 制轉(zhuǎn)矩特性79。當(dāng)對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性實(shí)施低通濾波處理時(shí)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性延遲。例如，在對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)供給高驅(qū)動(dòng)允許電力使其以高轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速動(dòng)作的情況下，對(duì)轉(zhuǎn)矩指令 期望高速響應(yīng)性。如上，起動(dòng)時(shí)的振動(dòng)在低驅(qū)動(dòng)允許電力或低轉(zhuǎn)速的情況下產(chǎn)生，因此，若 僅對(duì)該振動(dòng)產(chǎn)生的區(qū)域部分進(jìn)行濾波處理，則可同時(shí)兼?zhèn)涞万?qū)動(dòng)允許電力下的振動(dòng)抑制和 高驅(qū)動(dòng)允許電力下的高速響應(yīng)性。與圖1相關(guān)聯(lián)敘述的濾波處理區(qū)域映射64為此使用。下面，使用圖1 圖4的標(biāo)號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。如上，起動(dòng)時(shí)的振動(dòng)在轉(zhuǎn)速N較小的低速時(shí)，而且在△ T/△ N某種程度增大時(shí) 顯著。轉(zhuǎn)矩T-轉(zhuǎn)速N特性中，只要在N比預(yù)先確定的值小且Δ T/Δ N比預(yù)先確定的值大的 區(qū)域?qū)πD(zhuǎn)電機(jī)12的轉(zhuǎn)矩特性進(jìn)行濾波處理即可。執(zhí)行濾波處理的區(qū)域?qū)?yīng)于驅(qū)動(dòng)允許 電力、轉(zhuǎn)速而設(shè)定。圖5是說(shuō)明表示執(zhí)行用于起動(dòng)時(shí)的振動(dòng)抑制的濾波處理的區(qū)域的濾波 處理區(qū)域映射64的圖。圖5中，表示5種與對(duì)旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的供給電力值即驅(qū)動(dòng)允許電力值相對(duì)應(yīng)的特性 線80。而且，從其中的驅(qū)動(dòng)允許電力值大的一方向第四個(gè)特性線以下的驅(qū)動(dòng)允許電力值的 區(qū)域標(biāo)記斜線。標(biāo)記了該斜線的低驅(qū)動(dòng)允許電力值的區(qū)域部分是執(zhí)行用于振動(dòng)抑制的濾波 處理的振動(dòng)抑制濾波處理區(qū)域82。在未標(biāo)記斜線的高驅(qū)動(dòng)允許電力值的區(qū)域部分不執(zhí)行用 于振動(dòng)抑制的濾波處理，確保了對(duì)轉(zhuǎn)矩指令的高響應(yīng)性。另外，圖5中，統(tǒng)一地表示轉(zhuǎn)矩的上限限制81，但這與用于起動(dòng)時(shí)的振動(dòng)抑制的濾 波處理無(wú)關(guān)，從系統(tǒng)的構(gòu)成上看，通常不允許其以上的轉(zhuǎn)矩?？蓪⑵浞Q作通常的轉(zhuǎn)矩的上限 限制。圖5中，雖然根據(jù)驅(qū)動(dòng)允許電力值進(jìn)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理，但也可以根據(jù) 旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的轉(zhuǎn)速N進(jìn)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理。圖6是表示根據(jù)轉(zhuǎn)速N進(jìn)行濾波處 理時(shí)的濾波處理區(qū)域映射65的例子的圖。在此，與圖5相同，表示5條特性線80，對(duì)比預(yù)先 確定了轉(zhuǎn)速N的規(guī)定值小的低轉(zhuǎn)速的區(qū)域標(biāo)注斜線。標(biāo)注了該斜線的低轉(zhuǎn)速的區(qū)域部分是 執(zhí)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理的振動(dòng)抑制濾波處理區(qū)域84。在未標(biāo)注斜線的高轉(zhuǎn)速的區(qū)域 部分不執(zhí)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理，而確保了對(duì)于轉(zhuǎn)矩指令的高響應(yīng)性。要決定執(zhí)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理的區(qū)域部分，也可以采取除如圖4所說(shuō)明基 于驅(qū)動(dòng)允許電力值的方法、和基于圖5所說(shuō)明的轉(zhuǎn)速N的方法之外的基于兩者進(jìn)行設(shè)定的 方法。例如，圖4中，標(biāo)注斜線的區(qū)域部分中，限制在進(jìn)一步預(yù)定的規(guī)定的轉(zhuǎn)速以下的區(qū)域 部分，可以進(jìn)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理。在振動(dòng)抑制濾波處理區(qū)域82、84和其以外的區(qū)域之間，可以是前者執(zhí)行濾波處 理，而后者幾乎不進(jìn)行濾波處理。另外，也可以是后者進(jìn)行適當(dāng)?shù)臑V波處理，將濾波處理的 時(shí)間常數(shù)設(shè)定為在前者和后者之間設(shè)置差。該情況下，將振動(dòng)抑制濾波處理區(qū)域82的時(shí)間 常數(shù)設(shè)定為比其它區(qū)域部分的時(shí)間常數(shù)大。圖5的例子中，將旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力為預(yù) 先確定的規(guī)定值以下時(shí)的時(shí)間常數(shù)設(shè)為比超過(guò)規(guī)定值時(shí)的時(shí)間常數(shù)大。圖6的例子中，將 旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的轉(zhuǎn)速N為預(yù)先確定的規(guī)定值以下時(shí)的時(shí)間常數(shù)設(shè)為比超過(guò)規(guī)定值時(shí)的時(shí)間 常數(shù)大。另外，通過(guò)將它們組合，也可以在旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的轉(zhuǎn)矩變化ΔΤ相對(duì)于轉(zhuǎn)速變化ΔΝ 之比為預(yù)先確定的規(guī)定值以上的區(qū)域執(zhí)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理。再次返回圖1，在存儲(chǔ)裝置62中存儲(chǔ)圖5、圖6中說(shuō)明的濾波處理區(qū)域映射64、65。 如上所述，濾波處理區(qū)域映射64、65是表示進(jìn)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理的區(qū)域的映射， 因此，可以不以圖的形態(tài)而以可以預(yù)先設(shè)定的形式存儲(chǔ)進(jìn)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理的區(qū)域部分。例如，可以以驅(qū)動(dòng)允許電力值為輸入、以濾波處理的時(shí)間常數(shù)為輸出的換算表的圖 表形式、或計(jì)算形式等進(jìn)行存儲(chǔ)。也可以為以旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為輸入、以濾波處理的時(shí)間常 數(shù)為輸出的形式。控制部60具有將驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)10的各裝置作為整體進(jìn)行控制的功能，但在此，特 別是具有進(jìn)行用于上述振動(dòng)抑制的濾波處理的功能。在此，控制部60在車輛驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) 10中相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置?？刂撇?0構(gòu)成為包括根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的動(dòng)力源即燃料 電池44和蓄電裝置32的狀態(tài)來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)允許電力的驅(qū)動(dòng)允許電力計(jì)算模塊 66、基于該驅(qū)動(dòng)允許電力計(jì)算旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的限制轉(zhuǎn)矩的限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊68、及對(duì)限制轉(zhuǎn) 矩計(jì)算進(jìn)行低通濾波處理的濾波處理模塊70。這樣的控制部60可由適于車輛搭載的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。控制部60也可以由單獨(dú)的計(jì) 算機(jī)構(gòu)成，但在另外有車輛搭載ECU等的情況下，也可以將控制部60的功能設(shè)為所述車輛 搭載ECU的功能的一部分?？刂撇?0的上述的各功能可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，例如可通過(guò)執(zhí)行相 對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用圖7對(duì)上述構(gòu)成的作用特別是控制部60的各功能進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。下面，使用 圖1 圖6的標(biāo)號(hào)進(jìn)行說(shuō)明。圖7相當(dāng)于用框圖表示控制部60的各功能的圖，在此，從通 過(guò)控制部60執(zhí)行的程序的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)明。因此，這些程序分別與相對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制程序 的各處理程序?qū)?yīng)。開(kāi)始旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制處理程序時(shí)，取得用于計(jì)算驅(qū)動(dòng)允許電力的FC可輸出電力值 和蓄電池可輸出電力值(S10，S12)。燃料電池44的最大可輸出電力值基于電壓檢測(cè)器40 的檢測(cè)值、電流檢測(cè)器42的檢測(cè)值等計(jì)算，另外，蓄電裝置32的最大可輸出電力值基于來(lái) 自蓄電池E⑶22的蓄電裝置32的狀態(tài)量等計(jì)算。除燃料電池44的最大可輸出電力值、蓄電裝置32的最大可輸出電力值這樣的旋 轉(zhuǎn)電機(jī)12的動(dòng)力源的狀態(tài)量外，根據(jù)需要，考慮FC輔機(jī)14的消耗電力、電壓轉(zhuǎn)換器36的 變換效率等，計(jì)算對(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的驅(qū)動(dòng)允許電力值(S14)。該程序由控制部60的驅(qū)動(dòng)允 許電力計(jì)算模塊66的功能執(zhí)行。另外，圖5、圖6中說(shuō)明的特性線80是對(duì)應(yīng)于該計(jì)算出的 驅(qū)動(dòng)允許電力值的轉(zhuǎn)矩T-轉(zhuǎn)速N的特性線。例如當(dāng)計(jì)算出的驅(qū)動(dòng)允許電力值為IOkW時(shí)， 電力值=IOkff = 一定的特性線在T-N平面為雙曲線特性。因此，賦予轉(zhuǎn)速N(S16)來(lái)進(jìn)行限制轉(zhuǎn)矩運(yùn)算處理(S18)。該功能通過(guò)控制部60的 限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊68的功能執(zhí)行。例如N = 600rpm = IOrps = 10Hz，上述例子中，通過(guò)驅(qū) 動(dòng)允許電力值=IOkff = TXN = TXlOrps的式計(jì)算轉(zhuǎn)矩，其成為驅(qū)動(dòng)允許電力值下的限制 轉(zhuǎn)矩。“限制”的詞語(yǔ)是指驅(qū)動(dòng)允許范圍內(nèi)的限制的意思，是指可在計(jì)算出的轉(zhuǎn)矩以下輸出 旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的轉(zhuǎn)矩。而且，基于計(jì)算出的驅(qū)動(dòng)允許電力值和賦予的轉(zhuǎn)速，選擇濾波處理的時(shí)間常數(shù) (S20)。當(dāng)選擇濾波處理的時(shí)間常數(shù)時(shí)，使用該時(shí)間常數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)矩特性執(zhí)行濾波處理(S22)。 這些程序由控制部60的濾波處理模塊70的功能執(zhí)行。具體而言，從存儲(chǔ)裝置62讀出濾波 處理區(qū)域映射64，以驅(qū)動(dòng)允許電力和轉(zhuǎn)速為檢索關(guān)鍵詞，讀出對(duì)應(yīng)于該條件的濾波處理的 時(shí)間常數(shù)。上述例子中，以驅(qū)動(dòng)允許電力值=10kW、轉(zhuǎn)速N = IOrps = IOHz為檢索關(guān)鍵詞， 通過(guò)映射或?qū)?yīng)表或計(jì)算式取得對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。例如，在上述條件的驅(qū)動(dòng)允許電力值=10kW、轉(zhuǎn)速N = IOrps = IOHz包含于執(zhí)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理的區(qū)域部分時(shí)，與其它區(qū)域部分相比較，濾波處理的時(shí)間常數(shù)選擇大的值。由此，如圖4中所說(shuō)明，振動(dòng)的高頻成分被抑制。另一方面，在驅(qū)動(dòng)允許電力值 大或轉(zhuǎn)速N為高轉(zhuǎn)速的其它區(qū)域未執(zhí)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理的情況下，濾波處理的時(shí) 間常數(shù)選擇小的值。由此，例如在高驅(qū)動(dòng)允許電力值時(shí)，可確保轉(zhuǎn)矩指令的高速響應(yīng)性。
對(duì)轉(zhuǎn)矩特性實(shí)施濾波處理時(shí)，取得轉(zhuǎn)矩指令值(S24)，進(jìn)行轉(zhuǎn)矩上限限制處理 (S25)，計(jì)算最終的轉(zhuǎn)矩指令值。在此，轉(zhuǎn)矩上限限制處理是指圖5、圖6中所說(shuō)明的一般的 轉(zhuǎn)矩上限限制即統(tǒng)一的轉(zhuǎn)矩的上限限制81。當(dāng)然，除該統(tǒng)一的轉(zhuǎn)矩的上限限制外，在有基于 車輛的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)10的構(gòu)成的轉(zhuǎn)矩限制的情況下，這些上限限制也包含于計(jì)算中，可計(jì) 算最終的轉(zhuǎn)矩指令。這樣，執(zhí)行用于振動(dòng)抑制的濾波處理。
權(quán)利要求
一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于，具備限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元，基于根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的動(dòng)力源的狀態(tài)而設(shè)定的旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)電機(jī)的限制轉(zhuǎn)矩；及濾波處理單元，對(duì)限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算進(jìn)行低通濾波處理。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于，濾波處理單元根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力或旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速中的至少一方使低通濾波 處理的時(shí)間常數(shù)變化。
3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于，濾波處理單元使旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力為預(yù)先確定的規(guī)定值以下時(shí)的時(shí)間常數(shù)比超 過(guò)規(guī)定值時(shí)的時(shí)間常數(shù)大。
4.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于，濾波處理單元使旋轉(zhuǎn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為預(yù)先確定的規(guī)定值以下時(shí)的時(shí)間常數(shù)為比超過(guò)規(guī)定 值時(shí)的時(shí)間常數(shù)大。
5.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于，限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算單元根據(jù)作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的動(dòng)力源的燃料電池及蓄電裝置中的至少一方 的狀態(tài)來(lái)確定旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)允許電力。
6.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，其特征在于，濾波處理單元在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的最大可輸出轉(zhuǎn)矩變化相對(duì)于轉(zhuǎn)速變化之比為預(yù)先確定的 規(guī)定值以上的區(qū)域執(zhí)行處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制裝置，可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)電機(jī)的振動(dòng)抑制。具備旋轉(zhuǎn)電機(jī)的燃料電池搭載車輛的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)(10)中，控制部(60)構(gòu)成為包括根據(jù)旋轉(zhuǎn)電機(jī)12的動(dòng)力源即燃料電池(44)和蓄電裝置(12)的狀態(tài)來(lái)計(jì)算旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)允許電力的驅(qū)動(dòng)允許電力計(jì)算模塊(66)、基于該驅(qū)動(dòng)允許電力計(jì)算旋轉(zhuǎn)電機(jī)(12)的限制轉(zhuǎn)矩的限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算模塊(68)、及對(duì)限制轉(zhuǎn)矩計(jì)算進(jìn)行低通濾波處理的濾波處理模塊(70)。在與控制部(60)連接的存儲(chǔ)裝置(62)中存儲(chǔ)顯示與驅(qū)動(dòng)允許電力、轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)執(zhí)行濾波處理的區(qū)域的濾波處理區(qū)域映射(64)。
文檔編號(hào)H02P29/00GK101836356SQ20088011280
公開(kāi)日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2008年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者今井敦志 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社