CN107750427B - 电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动机控制装置，包括：检测电动机的磁体温度的磁体温度检测部；计算与所述电动机的磁体温度相对应的电动机的磁体磁通的磁体磁通计算部；在由所述电动机的电源电压所能输出的值决定的电压限制椭圆内计算使所述逆变器的输入电流为最小的d‑q轴电流的组合候补的d‑q轴电流的组合候补计算部；以及在所述电动机的d‑q轴电流因自动减弱磁通控制而在所述电压限制椭圆上发生移动的情况下在所述d‑q轴电流的组合候补的范围内搜索使所述逆变器的输入电流为最小的d‑q轴电流的d‑q轴电流搜索部，由此在电动机温度上升的情况下改善减弱磁通控制的鲁棒性和效率。

Description

电动机控制装置
技术领域
本发明涉及电动机控制装置，尤其涉及对进行减弱磁通控制时系统效率的下降进行缓和的电动机控制装置。
背景技术
近些年来，混合动力车及电动车作为考虑到节能与环境的车辆而受到注目。混合动力车在现有的引擎的基础上以电动机作为动力源，电动车则以电动机作为动力源。
混合动力车和电动车均利用逆变器电路将存储于电池中的直流电转换成交流电并提供给电动机，来使车辆行驶。
以下，使用附图对以往的永磁体同步电动机的控制装置的结构和动作进行说明。各图中对相同或相当的部分标注相同标号来进行说明。
图9示出永磁体型同步电动机的以往的控制装置。图9中，7为直流电源，6为逆变器，301为电流检测器，4为电动机，302为磁极位置检测器，309为逆变器控制电路。
这里，控制电路309输入有转矩指令值T*，最终生成并输出针对逆变器的各相开关元件的栅极脉冲信号PU*、PV*、PW*，以下，对其结构和动作进行说明。
目前，在与电动机4的转子即永磁体所产生的磁通同步旋转的旋转坐标系中，考虑将磁通方向的坐标轴设为d轴、并将与该d轴正交的方向的坐标轴设为q轴的d-q轴坐标系。首先，在控制电路309中，307是使用磁极位置信号θ将电流检测器301检测到的电动机4的相电流检测值IU、IW转换为上述d-q轴坐标系的分量、即直流电流检测值Id、Iq的三相/二相转换器。
另一方面，303是由根据转矩指令值T*转换为d-q轴电流指令值Id*、Iq*的d-q轴电流指令运算部构成的电流指令值生成部，该电流指令值生成部303的输出即d-q轴电流指令值Id*、Iq*被输入到自动减弱磁通控制运算部308。自动减弱磁通控制运算部308的运算结果被输入到电流控制系统304。自动减弱磁通控制部的运算将在下文阐述。
电流控制系统304输入有由坐标转换部307运算出的d-q轴电流Id、Iq与上述d-q轴电流指令值Id*、Iq*的偏差。此外，电流控制系统304使用所输入的上述偏差并通过比例积分控制来运算d-q轴电压指令值vd＊、vq＊。
另外，电流控制系统304中，实施将d-q轴之间产生的干扰抵消的非干扰控制。
由电流控制系统304运算出的d-q轴电压指令值vd*、vq*被输入到二相/三相转换部305，来运算三相电压指令值vU＊、vV＊，vW＊。
由二相/三相转换部305运算出的三相电压指令值被输入到PWM调制部306，来生成栅极脉冲信号PU＊、PV＊、PW＊并输入到逆变器6。
在驱动永磁体型同步电动机的情况下，若要以高速旋转，则感应电压变得高于逆变器所能输出的最大电压才能使发电机动作，因此运转速度存在限制。为此，使用减弱磁通控制，即，使负的d轴电流流过，从而表面上减弱磁通，能进行高速运转。
作为用于实施减弱磁通控制的d轴电流的运算方法，进行如下步骤：即，将电源电压所能输出的值与d-q轴电压指令值进行比较，通过反馈控制将d-q轴电压指令值控制为规定值，使得电源电压所能输出的值与d-q轴电压指令值的偏差为0。以下，将对电源电压所能输出的值与d-q轴电压指令值进行比较并通过反馈控制将d-q轴电压指令值控制为规定值的方法称为“自动减弱磁通控制”。
图9中，308是自动减弱磁通控制运算部，对电源电压所能输出的值与d-q轴电压指令值进行比较，运算出用于通过反馈控制使d-q轴电压指令值追随规定值的d-q轴电流指令值。基于规定的指标选择运算出的电流指令值或输入的电流指令值Id＊、Iq＊的其中一个，并将其输入到电流控制系统304。
作为电流指令值选择的指标，例如将d-q轴电压指令值与电源电压所能输出的电压值(感应电压不高于逆变器所能输出的最大电压的范围的电压值)进行比较，在d-q轴电压指令值在所能输出的电压值以上的情况下，选择通过自动减弱磁通控制运算出的指令值，在其他情况下选择所输入的电流指令值Id*、Iq*。
作为电流指令值的运算方法，有如下方法：通过电动机的磁体磁通和电感来计算电源电压所能输出的电压限制椭圆(限制在感应电压不高于逆变器所能输出的最大电压的范围内的电压范围)的中心，并将电流指令值向电压限制椭圆的中心方向进行修正(专利文献1)。
然而，若采用该方法，则存在如下问题：在电动机温度从设计值开始变化时，电动机的特性发生变化，因此在对电流指令值进行修正的情况下，d-q轴电流的组合相对于转矩以及转速不是最佳，因此电动机效率会降低，电动机和逆变器的总系统效率降低。
图10是示出在电动机温度降低时将电流指令值向电压限制椭圆的中心方向修正的减弱磁通控制的问题的图。图10中，801是利用实际的电动机温度时的电动机的磁体磁通所计算出的电压限制椭圆，802是利用上述实际的电动机温度时的电动机的磁体磁通所计算出的电压限制椭圆的中心点，803是利用设计值的电动机温度时的电动机的磁体磁通所计算出的电压限制椭圆，804是利用上述设计值的电动机温度时的电动机的磁体磁通所计算出的电压限制椭圆的中心点。若电动机的磁体磁通变大，则d-q轴上的电压限制椭圆的中心点在d轴上向负方向移动，若电动机的磁体磁通变小，则d-q轴上的电压限制椭圆的中心点在d轴上向正方向移动。此外，通常，若温度变低，则磁体的磁通变大，若温度变高，则磁体的磁通变小。因此，在电动机温度降低的情况下，电压限制椭圆的中心点向d轴上的负方向移动，在电动机温度上升的情况下，电压限制椭圆的中心点向d轴上的正方向移动。现有装置中，在初次输入电流矢量805作为指令值的情况下，通过自动减弱磁通控制将电流矢量向点804修正，并在与电压限制椭圆801的交点807处停止，最终的电流矢量即为806。另一方面，由于通常逆变器效率比电动机效率高，因此由某一电动机的转矩和转速所决定的最大系统效率曲线MXSEC成为接近最大电动机效率曲线的值。最大电动机效率曲线MXSEC向着与电压限制椭圆的移动方向相同的方向在d轴上移动，因此在电动机温度降低的情况下，最大系统效率曲线MXSEC向负的d轴方向移动。因此，在电动机温度降低的情况下，最终的电流矢量806与最大系统效率曲线MXSEC的偏差变大，因此若采用文献1的自动减弱磁通控制，系统效率会发生降低。
另外，作为电动机4，例如能使用永磁体型同步电动机、绕组型同步电动机、感应机等。
专利文献1：日本专利特开2008-5671
发明内容
发明所要解决的技术问题
在以往的自动减弱磁通控制中，在伴随电动机温度的变化的电动机的磁体磁通变化导致电压限制椭圆中心移动的情况下，存在如下问题：无法修正到合适的电流指令值，由电动机和成为电动机驱动电源的逆变器构成的驱动系统的系统效率变差。
用于解决技术问题的技术手段
本发明所涉及的电动机控制装置对具有逆变器以及多相的电动机的车辆中的所述电动机进行控制，该逆变器包含具有多个开关元件的多相的臂，该多相的电动机由所述逆变器进行驱动，该电动机控制装置中，
包括：磁体温度检测部，该磁体温度检测部检测所述电动机的磁体温度；磁体磁通计算部，该磁体磁通计算部计算与所述电动机的磁体温度相对应的电动机的磁体磁通；d-q轴电流的组合候补计算部，该d-q轴电流的组合候补计算部在由所述电动机的电源电压所能输出的值决定的电压限制椭圆内计算使所述逆变器的输入电流最小的d-q轴电流的组合候补；以及d-q轴电流搜索部，该d-q轴电流搜索部在所述电动机的d-q轴电流因自动减弱磁通控制而在所述电压限制椭圆上发生移动的情况下，在所述d-q轴电流的组合候补的范围内搜索使所述逆变器的输入电流最小的d-q轴电流，从而能提高电动机控制的鲁棒性，并缓和由电动机和逆变器构成的驱动系统的系统效率的降低。
发明效果
图8是表示电动机温度降低时本发明的效果的图。根据本发明，在实施自动减弱磁通控制时，检测当前的电动机温度，并利用上述磁体磁通计算部计算与上述电动机温度相对应的电动机的磁体磁通，使用算出的电动机的磁体磁通更新电压限制椭圆的中心点，从而能获得恰当的电压限制椭圆801以及恰当的电压限制椭圆的中心点802。因此，在首次输入电流转矩805作为指令值的情况下，通过自动减弱磁通控制使电流矢量向点802修正，达到与电压限制椭圆801的交点901。由此，自动减弱磁通控制对于电动机的温度变化的鲁棒性得以提高。而且，在d-q轴电流指令值达到点901时，计算上述交点901处的恒定转矩曲线作为使逆变器的输入电流为最小的d-q轴电流的组合候补，将点901的d轴坐标与点802的d轴坐标相比较，在点901的d轴坐标较大的情况下，在上述d-q轴电流的组合候补内的d轴负方向上搜索使逆变器的输入电流为最小的d-q轴电流，在点901的d轴坐标较小的情况下，在上述d-q轴电流的组合候补内的d轴正方向上搜索使逆变器的输入电流为最小的d-q轴电流，将电流指令值修正到效率达到最大的点903，从而能缓和自动减弱磁通控制所涉及的电动机和逆变器所构成的系统效率的下降。此外，在电动机温度上升的情况下，也能利用本发明获得同样的效果。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的车辆的示意结构图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机控制装置的代表性事例的示意结构图。
图3是示出本发明的实施方式1所涉及的电动机控制装置的主要部分的功能结构的一个例子的图。
图4A是举例示出图3的电动机控制装置中的自动减弱磁通控制运算部308内部的功能结构的图。
图4B是表示图2中的磁通表210MT的结构的一个例子的图。
图5是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机控制装置的带最佳点搜索功能的自动减弱磁通控制的处理内容以及处理步骤的一个例子的流程图。
图6是表示本发明的实施方式1所涉及的电动机控制装置的图5中的最佳点搜索控制的处理的一个例子的流程图。
图7是本发明的实施方式1中电动机温度降低时的图5中的最佳点搜索控制的时序图。
图8是表示电动机温度降低时本发明实施方式1的效果的图。
图9是表示现有的电动机控制装置的主要部分的功能结构的框图。
图10是表示现有装置的问题的图。
具体实施方式
实施方式1.
以下，使用图1到图8对本发明所涉及的电动机控制装置的优选实施方式1进行说明。各图中对相同或相当的部分标注相同标号来进行说明。
图1是搭载了本发明实施方式1所涉及的电动机控制装置的车辆的示意结构图。图1中，记载了具备发动机1和电动机4的混合动力汽车的例子，但本实施方式也能应用于电动车。图1中，由发动机1对发电机2进行驱动，从而发电机2进行发电，该发电得到的电力经由逆变器6充入电池7中。
并且，将发电机2发出的电力或者储存在电池7中的电力提供给电动机4，从而驱动电动机4。电动机4驱动轮胎5，使车辆行驶。另外，在将储存在电池7中的电力提供给电动机4的情况下，利用逆变器6将储存在电池7中的直流电转换为交流电，并提供给电动机4。
此外，车辆减速等时，利用轮胎5使电动机4旋转，电动机4进行再生发电，由此发电产生的电力经由逆变器6来对电池7充电。
此外，逆变器6将存储在电池7中的直流电转换成交流电以驱动发电机2，也使发动机1启动。
另外，通过耦合离合器3，经由电动机4将发动机1的驱动力传递至轮胎5，从而也能使车辆行驶。
后述的实施方式1中，以上述那样的串联式混合动力汽车为例进行说明，但也可以是并联式混合动力车。
此外，如上所述，发电机2和电动机4可以是兼具驱动和发电的电动发电机。
此外，对具有一个电池和一个逆变器的车辆进行说明，但也可以具备多个不同电压的电池，在发电机与逆变器之间、以及电池与逆变器之间，具有进行电压转换的DC/DC转换器等。
图2是本发明实施方式1所涉及的电动机控制装置的代表示意结构图。如图2所示，电动机控制装置由电动机4、电池7以及逆变器201构成。逆变器201将储存在电池7中的直流电转换为交流电来对电动机4进行驱动控制。
逆变器201由U相开关电路205、V相开关电路206以及W相开关电路207构成。
U相开关电路205由设置于上臂203侧(高电压侧)的上臂侧开关元件205H、以及设置于下臂204侧(低电压侧)的下臂侧开关元件205L构成。上臂侧开关元件205H与下臂侧开关元件205L相互串联连接。此外，上臂侧开关元件205H以及下臂侧开关元件205L分别反向并联连接有一个续流二极管。
此外，V相开关电路206由设置于上臂203侧的上臂侧开关元件206H、以及设置于下臂204侧的下臂侧开关元件206L构成。上臂侧开关元件206H与下臂侧开关元件206L相互串联连接。此外，上臂侧开关元件206H以及下臂侧开关元件206L分别反向并联连接有一个续流二极管。
此外，W相开关电路207由设置于上臂203侧的上臂侧开关元件207H、以及设置于下臂204侧的下臂侧开关元件207L构成。上臂侧开关元件207H与下臂侧开关元件207L相互串联连接。此外，上臂侧开关元件207H以及下臂侧开关元件207L分别反向并联连接有一个续流二极管。
作为开关电路205～207的各开关元件205H～207H、205L～207L，例如能使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)以及FET(Field EffectTransistor：场效应晶体管)。
另外，电动机4中设有用于测量电动机4的温度的温度传感器209。
另外，图2和图3中示出电动机4中设置有电动机温度传感器209的例子，但在使用电动机温度的推测值来代替电动机温度传感器209测量到的电动机温度的情况下，也可以不设置电动机温度传感器209。
此外，控制部210相对于U相开关电路205、V相开关电路206以及W相开关电路207而设置。控制部210由运算装置、存储装置、输入输出装置等构成，对各开关元件205H～207H、205L～207L进行驱动控制。
此外，控制部210基于来自温度传感器209的传感器信号获取设置有温度传感器的电动机的电动机温度(温度信息)。
另外，图2中，控制部210配置于逆变器201的内部，但也可以配置于逆变器201的外部。
图3是示出本发明实施方式1所涉及的电动机控制装置的主要部分的功能结构的一个例子的图。此外，图4A是举例示出图3的电动机控制装置中的自动减弱磁通控制运算部308内部的功能结构的图。
图3与图9的不同点在于添加了电动机温度传感器209、电流传感器310。图3中的电流指令值生成部303、电流控制系统304、二相/三相转换部305、PWM调制部306、坐标转换部307与图9中的电流指令值生成部303、电流控制系统304、二相/三相转换部305、PWM调制部306、坐标转换部307的功能相同，因此省略对电流指令值生成部303、电流控制系统304、二相/三相转换部305、PWM调制部306、坐标转换部307的说明。
电动机温度传感器209对电动机的线圈温度进行测定，并作为电动机的磁体温度推测值，电流传感器310测量逆变器6的输入电流。由电动机温度传感器209以及电流传感器310获取到的传感器信息被自动减弱磁通控制运算部308使用。
电动机的磁体温度推测使用电动机4的线圈温度、电动机电流、电动机电压中的任一个或多个来进行。此外，电动机电流是电动机的相电流、线间电流或d-q轴电流中的任一个，电动机电压是电动机的相电压、线间电压或d-q轴电压。
图4A是表示图3中的自动减弱磁通控制运算部308内部的功能结构的一个例子的图。图4A中，现有的自动减弱磁通运算部3083与图9的现有装置中的自动减弱磁通控制运算部308的处理相同。图4A在现有的自动减弱磁通控制运算部3083(图9的现有装置中的自动减弱磁通控制运算部308)中添加了：根据检测到的电动机温度计算对应的电动机的磁体磁通的磁体磁通计算部3081；在实施自动减弱磁通控制后计算使逆变器输入电流为最小的d-q轴电流指令值的组合候补的组合候补计算部3082；以及利用上述组合候补搜索使逆变器输入电流为最小的d-q轴电流指令值的d-q轴电流搜索部3084。
图4B是表示图2中的磁通表210MT的结构的一个例子的图。另外，图4B图示出了电动机温度和与其对应的电动机磁通的组为1个的情况。这里，1是正整数。
图5是表示本实施方式中的、带最佳点搜索功能的自动减弱磁通控制的处理内容以及处理步骤的一个例子的流程图。图5表示计算步骤为第n次时的运算处理。这里，n设为整数。以下，利用图5的流程图对自动减弱磁通控制运算部308的处理内容以及处理步骤的一个例子进行详细说明。
图5所例示的处理流程中的处理步骤S601至S616的各处理按照图5的各步骤间的箭头标记、判定处理步骤中的Y(是(yes))、N(否(no))来进行。以下，按照图5的箭头标记、Y、N对处理步骤S601至S616各自的处理内容进行说明。
步骤S601中，利用从电动机温度传感器209获取到的电动机温度参照磁通表210MT，更新磁通值。
磁通表210MT如图2例示那样储存于控制部210的存储装置210M中。磁通表210MT如图4B所例示，由电动机温度τ以及与电动机温度相对应的电动机磁通Ψ构成，在输入电动机温度后，输出与所输入的电动机温度相对应的电动机磁通。对于所输出的与电动机温度对应的电动机磁通，通过对电动机磁通的值进行恰当的更新，从而即使在电动机磁通因温度变化而变化的情况下，也能恰当地进行自动减弱磁通控制下的d-q轴电流指令值的修正。因此，能提高电动机控制的鲁棒性并缓和系统效率的降低。
步骤S602中，基于更新后的电动机磁通值来运算电压限制椭圆的中心点IdM。运算通过式1进行。
IdM＝-Ψ/Ld·····(式1)
这里，Ψ是步骤S601中获取到的电动机磁通，Ld是d轴电感。
步骤S603中，计算减弱磁通电流的最大值·相位。运算通过式2-1、式2-2进行。
θ＝arctan(Iq＊/(Id＊-IdM))
·····(式2-1)
IFWmax＝√(Iq＊＾2+(Id＊-IdM)＾2)
·····(式2-2)
这里，θ是减弱磁通电流的相位，IFWmax是减弱磁通电流的最大值。
步骤S604中，对电压偏差Ev进行运算。运算通过式3-1、式3-2进行。
Ev＝Vpn×√(1/2)×k-Vrms·····(式3-1)
Vrms＝√(vd＊＾2+vq＊＾2)·····(式3-2)
这里，Ev是电源电压所能输出的电压的上限值(Vpn×√(1/2)×k)与电动机的线间电压有效值Vrms之差(电压偏差)，k是电压富余的余量，k的值通过试验等来调整并确定。此外，Vpn是电源电压，vd＊、vq＊是d-q轴电压指令值。
步骤S605中，将步骤S604的运算结果输入PI控制器，计算PI控制器的输出。该PI控制器中设有下限为0的限幅器，以防止输出变为负。此外，也可以在积分器中添加抗饱和功能。
步骤S606中，使用PI控制器的输出来运算d-q轴电流指令值IdFW*、IqFW*。运算通过式4-1、式4-2进行。
IdFW＊＝IFW×cosθ+IdM·····(式4-1)
IqFW＊＝IFW×sinθ·····(式4-2)
这里，IFW是PI控制器的输出值。
步骤S607中，判定当前的动作点是否在考虑了余量的电压限制椭圆的外侧。判定通过式5进行。
Ev-Vrms＜Evth·····(式5)
这里，Evth是判定当前的动作点是否在电压限制椭圆的外侧的阈值，通过试验等来调整并确定。
步骤S608中，激活自动减弱标志。自动减弱标志是表示自动减弱磁通控制是否有效的变量，若为1，则表示有效，若为0，则表示无效。启动后的自动减弱标志的初始值设为0。
步骤S609中，使最佳点搜索标志无效。此外，使最佳点搜索处理S616所使用的计数和N初始化。关于N，将在后面阐述。最佳点搜索标志是表示最佳点搜索是否有效的变量，若为1，则表示有效，若为0，则表示无效。
步骤S610中，作为对电流控制系统的输出电流，选择步骤S606中算出的d-q轴电流指令值IdFW＊、IqFW＊。
步骤S611中，判定输入到自动减弱磁通控制运算部308的d-q轴电流指令值Id*、Iq*是否因输入到电流指令值生成部303的转矩指令值T*发生变化等而变化。判定通过式6进行。
|Id＊(n)-Id＊(n-1)|＞Ad
或者
|Iq＊(n)-Iq＊(n-1)|＞Aq·····(式6)
这里，(n)表示第n个运算步骤的值。此外，Ad、Aq是判定为电流指令值发生变化的阈值，通过进行试验等来调整并确定。
步骤S612中，使自动减弱标志无效。
步骤S613中，使最佳点搜索标志无效。此外，使最佳点搜索处理所使用的计数和N初始化。
步骤S614中，作为对电流控制系统的输出电流，选择输入到自动减弱磁通控制部308的d-q轴电流指令值Id＊、Iq＊。
步骤S615中，判定自动减弱标志是否成立。在成立的情况下，接着执行最佳点搜索处理S616。在不成立的情况下，由于无需执行最佳点搜索处理，因此接着执行步骤S613。
步骤S616中，在所提供的条件下通过搜索求出使系统效率为最大的d-q轴电流的组合。具体的处理在后面阐述。
另外，实施方式1中，获取电动机的线圈温度，但通过温度传感器获取电动机的转子温度也能获得同样的效果。
此外，通过推测来计算上述电动机的磁体温度也能获得同样的效果。推测例如通过预先相对于电动机的运转条件测定电动机的磁体温度并储存在映射中，并根据当前的电动机运转条件读取上述映射来进行。
图6是表示图5中的最佳点搜索控制的处理的一个示例的流程图。图6表示计算步骤为第n次时的运算处理。
以下，利用图6的流程图对最佳点搜索控制的处理内容以及处理步骤的一个例子进行详细说明。
图6所例示的处理流程中的处理步骤S701至S713的各处理按照图6的各步骤间的箭头标记、判定处理步骤中的Y(是(yes))、N(否(no))来进行。以下，按照图6的箭头标记、Y、N对处理步骤S701至S713各自的处理内容进行说明。
步骤S701中，进行最佳点搜索控制的搜索完成标志是否成立的判定。在成立的情况下，不进行搜索处理，而接着执行步骤S712。
步骤S702中，利用电流传感器310的检测值获取逆变器输入电流Idc(n)，并储存到存储器中。
步骤S703中，进行计数的求和。
步骤S704中，判定计数值是否大于阈值1。这里，阈值1设定为能充分去除测定噪声等的影响的值。
步骤S705中，进行计数的初始化。此外，对逆变器输入电流值计算计数N加1。N为整数，初始值为0。
步骤S706中，进行逆变器输入电流值Idcave(N)的计算和存储。逆变器输入电流值Idcave(N)的计算使用步骤S702中储存的逆变器输入电流Idc来进行。例如，将计数从初始值起变得大于阈值1为止的步骤中储存的所有Idc的算术平均值作为逆变器输入电流值Idcave(N)。将算出的逆变器输入电流值Idcave(N)储存到存储器中。
步骤S707中，判定算出的逆变器输入电流值Idcave(N)是否大于上一个值Idcave(N-1)。这里，N＝1的情况下，进入步骤S708。
步骤S708中，计算使逆变器的输入电流为最小的d-q轴电流的组合候补。这里，作为一个例子，计算与搜索前的转矩相等的d-q轴电流的组合候补。利用当前的d-q轴电流指令值Id*以及Iq*并通过式7计算转矩推测值Test。
Test＝Pn×(Ψ+(Ld-Lq)×Id＊)×Iq＊
·····(式7)
这里，Pn是电动机的极对数，Lq是q轴电感。
步骤S709中，利用式8-1、式8-2来运算在d-q轴上微小变化后的电流指令值Idsearch＊、Iqsearch＊。利用式8-3计算使d轴电流变化了ΔId时的q轴的变化量ΔIq。式8-3表示d-q坐标系中的恒定转矩曲线的斜率。变化方向通过比较电压限制椭圆的中心的d轴坐标的值IdM和进行最佳点搜索处理S616的前一步骤的IdFW*来判定。在前一个IdFW*小于IdM的情况下，最佳点位于正的d轴方向，因此将ΔId设为正，在前一个IdFW*大于IdM的情况下，最佳点位于负的d轴方向，因此将ΔId设为负。此外，初始值Idsearch＊(1)、Iqsearch＊(1)分别设为输入到电流控制系统304的d-q轴电流指令值的前一个值。
Idsearch＊(N+1)＝Idsearch＊(N)+ΔId
·····(式8-1)
Iqsearch＊(N+1)＝Iqsearch＊(N)+ΔIq
·····(式8-2)
ΔIq＝Test×(Ld-Lq)/(Pn×(Ψ+(Ld-Lq)×Idsearch＊(N))＾2)×ΔId·····(式8-3)
步骤S710中，作为对电流控制系统的输出电流，选择更新后的d-q轴电流指令值Idsearch＊(N+1)、Iqsearch＊(N+1)。
步骤S711中，判定为搜索完成，进行最佳点搜索的完成标志的激活。
此外，利用式8-4、8-5来确定并保存d-q轴电流指令值的最佳值Idopt＊，Iqopt＊。在第N次完成搜索的情况下，由于第N-1次的结果最佳，因此采用式8-4、8-5所示的第N-1次的搜索值。
Idopt＊＝Idsearch＊(N-1)···(式8-4)
Iqopt＊＝Iqsearch＊(N-1)···(式8-5)
步骤S712中，作为对电流控制系统的输出电流，选择最佳的d-q轴电流指令值Idopt＊、Iqopt＊。
步骤S713中，判定为不变更d-q轴电流指令值，作为对电流控制系统的输出电流，选择第n-1个步骤中运算出的d-q轴电流指令值。在n＝1的情况下，输出上一个d-q轴电流指令值。
另外，步骤S702中，利用电流传感器获取逆变器输入电流，但使用电动机的相电流检测值IU、IW、三相电压指令值vU＊、vV＊、vW＊、和电源电压Vpn作为逆变器输入电流推测值也能获得同样的效果。逆变器输入电流Idcest的推测例如通过式9-1来进行。
Idcest＝(IU×vU＊+IV×vV＊+IW×vW＊)/Vpn
·····(式9-1)
IV＝-IU-IW·····(式9-2)
这里，IV是v相相电流，IU是u相相电流，IW是w相相电流。
此外，在使用逆变器输入电流推测值的情况下，能省略图3中的电流传感器310。
图7是本发明实施方式1中电动机温度降低时图5中的最佳点搜索控制的时序图。这里，图7示出N＝5的步骤中完成搜索的例子。另外，图7中，与现有装置的控制的情况进行比较来图示出，在本发明装置的控制的情况下用实线来图示出，在现有装置的控制的情况下用虚线来图示出。图7中，d轴电流指令值表示输入到电流控制系统304的d轴电流指令值，q轴电流指令值表示输入到电流控制系统304的q轴电流指令值。图7中的d轴电流指令值、q轴电流指令值、电动机转矩T、电压偏差Ev、逆变器输入电流Idc的推移示出与图8同样的情况。但是，图7中未图示出逆变器输入电流Idc中包含的测定噪声等。
图7中，在输入电压限制椭圆的外侧的电流指令值的情况下，在现有装置中，由于没有最佳点搜索控制，因此输出通过自动减弱磁通控制使得电压偏差Ev追随0(图8中，d-q轴电流指令值接近点807)那样的d-q轴电流指令值。
另一方面，本发明装置中，在自动减弱磁通控制中式(5)不成立时，开始最佳点搜索控制。在初始条件下，搜索完成标志为0，因此进行图7中的输入电流获取点储存S702以及计数求和S703。在计数值为阈值1以下的情况下，选择n-1步骤的d-q轴电流指令值作为d-q轴电流指令值输出。
在计数值大于阈值1时，将计数初始化，计算逆变器输入电流值Idcave(N)。步骤S707中条件不成立的情况下，在步骤S709中利用式8-1、式8-2、式8-3更新d-q轴电流指令值，并输出该值。
之后，在步骤S707中反复进行上述处理，直到判定成立，在步骤S707的判定成立的情况下，激活搜索完成标志，选择作为最佳值的d-q轴电流指令值Idopt＊、Iqopt＊。
根据本实施方式1，图7中，在自动减弱磁通控制后对d-q轴电流指令值进行修正，使得逆变器输入电流Idc成为最小，从而能实现作为课题的效率降低的缓和。
图8是表示电动机温度降低时本发明实施方式1的效果的图。根据本发明的实施方式1，在实施自动减弱磁通控制时，检测当前的电动机温度，并利用上述磁体磁通计算部计算与上述电动机温度相对应的电动机的磁体磁通，使用算出的电动机的磁体磁通来更新电压限制椭圆的中心点，从而能获得恰当的电压限制椭圆801以及恰当的电压限制椭圆的中心点802。因此，在首先输入电流矢量805作为指令值的情况下，通过自动减弱磁通控制，将电流矢量向与电动机温度的变化相对应的恰当的电压限制椭圆801的中心点802修正，达到与该恰当的电压限制椭圆801的交点901。由此，自动减弱磁通控制对于电动机的温度变化的鲁棒性得以提高。
而且，在d-q轴电流指令值达到点901时，计算点901处的转矩下的恒定转矩曲线作为使逆变器的输入电流为最小的d-q轴电流的组合候补，将点901的d轴坐标与点802的d轴坐标相比较，在点901的d轴坐标较大的情况下，在上述d-q轴电流的组合候补内的d轴负方向上搜索使逆变器的输入电流为最小的d-q轴电流，在点901的d轴坐标较小的情况下，在上述d-q轴电流的组合候补内的d轴正方向上搜索使逆变器的输入电流为最小的d-q轴电流，将电流指令值修正到系统效率达到最大的点903，从而能缓和自动减弱磁通控制所涉及的电动机和逆变器所构成的驱动系统的系统效率的下降。
此外，上述本发明的实施方式1中，举例示出了电动机温度降低的情况，但在电动机温度上升的情况下也能获得同样的效果。
此外，在各图中，同一标号表示相同或相当部分。
另外，本发明在其发明范围内可对实施方式进行适当变形。
标号说明
1 发动机
2 发电机
3 离合器
4 电动机
5 轮胎
6 逆变器
7 电池
201 逆变器装置
203 上臂
204 下臂
205 U相开关电路
206 V相开关电路
207 W相开关电路
205H、206H、207H 上臂侧开关元件
205L、206L、207L 下臂侧开关元件
209 电动机温度传感器
210 控制部
210M 存储装置
210MT 磁通表
301 电流检测器
302 磁极位置检测器
303 电流指令值生成部
304 电流控制系统
305 二相/三相转换部
306 PWM调制部
307 坐标转换部(三相/二相转换部)
308 自动减弱控制运算部
3081 磁体磁通计算部
3082 组合候补计算部
3083 现有的自动减弱磁通控制运算部
3084 d-q轴电流搜索部
309 逆变器控制电路。

Claims (5)

1.一种电动机控制装置，在具有逆变器以及多相的电动机的车辆中进行所述电动机的控制，所述逆变器包含具有多个开关元件的多相的臂，所述多相的电动机由所述逆变器进行驱动，所述电动机控制装置的特征在于，包括：
磁体温度检测部，该磁体温度检测部检测所述电动机的磁体温度；
磁体磁通计算部，该磁体磁通计算部计算与所述电动机的磁体温度相对应的电动机的磁体磁通；
d-q轴电流的组合候补计算部，该d-q轴电流的组合候补计算部在由所述电动机的电源电压所能输出的值决定的电压限制椭圆内计算使所述逆变器的输入电流为最小的d-q轴电流的组合候补；以及
d-q轴电流搜索部，该d-q轴电流搜索部在所述电动机的d-q轴电流因自动减弱磁通控制而在所述电压限制椭圆上发生移动的情况下，在所述d-q轴电流的组合候补的范围内搜索使所述逆变器的输入电流为最小的d-q轴电流，
所述d-q轴电流的组合候补计算部从所述磁体温度检测部的输出和所述磁体磁通计算部的输出中获取所述电动机的磁体磁通，并根据所述电动机的d-q轴电流和所述电动机的磁体磁通来推测所述电动机的转矩，计算使得所述电动机的转矩成为所述推测出的转矩的所述d-q轴电流的组合候补。
2.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述d-q轴电流搜索部对所述电压限制椭圆的中心与所述d-q轴电流位于所述电压限制椭圆上时的d轴电流指令值进行比较，在所述电压限制椭圆的中心较大的情况下，在所述d-q轴电流的组合候补中使所述d轴电流指令值向正方向变化，在所述电压限制椭圆的中心较小的情况下，在所述d-q轴电流的组合候补中使所述d轴电流向负方向变化。
3.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机的磁体磁通计算部包括将所述电动机的磁体温度作为输入的电动机的磁通表，根据所述电动机的磁体温度和所述电动机的磁体磁通映射求出所述电动机的磁体磁通。
4.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述逆变器的输入电流是使用所述电动机的相电流、三相电压指令值、电源电压中的任一个或多个所推测出的值。
5.如权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
所述电动机的磁体温度是使用所述电动机的线圈温度、电动机电流、电动机电压中的任一个或多个所推测出的值。
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