CN111279607A - 旋转电机的控制装置 - Google Patents

Abstract

一种控制装置(60)，适用于包括具有定子绕组(34U～34W)的旋转电机(30)和具有开关(SUp～SWn)的逆变器(40)的控制系统，逆变器通过驱动开关来进行直流电源(20)与定子绕组之间的电力传输。控制装置包括：第一控制部，其对开关进行开关控制；第二控制部，其以与第一控制部中的开关的开关频率不同的开关频率对开关进行开关控制；以及切换部，其在判断为旋转电机的转速为高旋转侧阈值(Nth2)以上的情况下，从第二控制部的开关控制切换为第一控制部的开关控制，在判断为旋转电机的转速为比高旋转侧阈值小的低旋转侧阈值(Nth1)以下的情况下，从第一控制部的开关控制切换为第二控制部的开关控制。

Description

旋转电机的控制装置

相关申请的援引

本申请以2017年10月31日申请的日本专利申请2017-210294号为基础，在此援引其记载内容。

技术领域

本发明涉及一种旋转电机的控制装置。

背景技术

以往，如专利文献1所示，已知一种控制装置，该控制装置对旋转电机的定子绕组中流动的电流进行控制，并对旋转电机的励磁绕组中流动的励磁电流进行控制。在旋转电机的转速为规定值以下的情况下，控制装置控制励磁电流，并且实施使被PWM控制的电流流过定子绕组而使旋转电机发电的PWM控制模式。在旋转电机的转速超过规定值的情况下，控制装置实施通过控制励磁电流使旋转电机发电的励磁控制模式。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/006386号

发明内容

在PWM控制模式中，通过驱动在直流电源与定子绕组之间进行电力传输的逆变器的开关，从而控制在定子绕组中流动的电流。实施励磁控制模式的情况下的开关的开关频率比实施PWM控制模式的情况下的开关的开关频率低。因此，在实施励磁控制模式的情况下产生的主要的动作音的频率比在实施PWM控制模式的情况下产生的主要的动作音的频率低。

这里，在旋转电机的转速在规定值附近变动时，可能会发生从PWM控制模式及励磁控制模式中的一个控制模式频繁地切换为另一个控制模式的情况。在控制模式频繁地切换时，主要的动作音的频率频繁地切换，并且NVH特性可能会变差。

另外，不限于实施从PWM控制模式和励磁控制模式中的一个控制模式切换为另一个控制模式的控制装置，如果是实施开关频率不同的两个控制模式的切换的控制装置，则同样会产生上述问题。

本发明的主要目的是提供一种能够改善旋转电机的驱动控制中的NVH特性的旋转电机的控制装置。

本发明是一种适用于包括旋转电机和逆变器的控制系统的旋转电机的控制装置，上述旋转电机具有定子绕组，上述逆变器具有开关，并且通过驱动上述开关来进行直流电源与上述定子绕组之间的电力传输。本发明包括：第一控制部，上述第一控制部对上述开关进行开关控制；第二控制部，上述第二控制部以与上述第一控制部中的上述开关的开关频率不同的开关频率对上述开关进行开关控制；以及切换部，上述切换部在判断为上述旋转电机的转速为高旋转侧阈值以上的情况下，从上述第二控制部的开关控制切换为上述第一控制部的开关控制，在判断为上述旋转电机的转速为比上述高旋转侧阈值小的低旋转侧阈值以下的情况下，从上述第一控制部的开关控制切换为上述第二控制部的开关控制。

在本发明中，第二控制部中的逆变器的开关的开关频率与第一控制部中的开关的开关频率不同。以该结构为前提，在本发明中，在判断为旋转电机的转速在高旋转侧阈值以上的情况下，从第二控制部的开关控制切换为第一控制部的开关控制。另一方面，在判断为旋转电机的转速为比高旋转侧阈值小的低旋转侧阈值以下的情况下，从第一控制部的开关控制切换为第二控制部的开关控制。因此，即使在旋转电机的转速变动的情况下，也能够对从第一控制部的开关控制和第二控制部的开关控制中的一个到另一个的频繁的切换进行抑制。由此，能够改善旋转电机的驱动控制中的NVH特性。

附图说明

参照附图和以下详细的记述，可以更明确本发明的上述目的、其它目的、特征和优点。

附图如下所述。

图1是第一实施方式的车载控制系统的整体结构图。

图2是PWM发电控制模式的框图。

图3是示出PWM发电控制模式时的逆变器的开关的驱动方式和相电流的转变的时序图。

图4是同步整流控制模式的框图。

图5是示出同步整流控制模式时的逆变器的开关的驱动方式和相电流的转变的时序图。

图6是示出控制模式的切换处理的步骤的流程图。

图7是示出从PWM发电控制模式向同步整流控制模式的切换方式的时序图。

图8是示出从同步整流控制模式向PWM发电控制模式的切换方式的时序图。

图9是示出比较例的控制模式的切换方式的时序图。

图10是示出第二实施方式的励磁电流控制部中的处理等的图。

图11是示出反馈增益的设定方法的图。

具体实施方式

<第一实施方式>

以下，参照附图，对将本发明的控制装置装设在车辆上的第一实施方式进行说明。

如图1所示，车辆包括作为车载主机的发动机10。发动机10包括燃料喷射阀等，通过从燃料喷射阀喷射出的汽油或轻油等燃料的燃烧而产生动力。所产生的动力从发动机10的输出轴10a输出。

车辆包括作为直流电源的电池20和旋转电机装置21。电池20例如是额定电压为12V的铅蓄电池。旋转电机装置21包括电容器22、被交流驱动的旋转电机30、逆变器40、励磁通电电路41以及作为控制旋转电机30的控制装置的MGECU60。在本实施方式中，作为旋转电机30，使用绕组励磁型的同步机。另外，在本实施方式中，MGECU60控制旋转电机30，以使旋转电机30作为电动机兼发电机的ISG(Integrated Starter Generator：集成式起动发电机)发挥作用。旋转电机装置21是包括旋转电机、逆变器40、励磁通电电路41和MGECU60的机电一体型驱动装置。

旋转电机30包括转子31。转子31包括励磁绕组32。转子31的旋转轴能够经由未图示的带轮等与发动机10的输出轴10a进行动力传输。在旋转电机30作为发电机驱动的情况下，转子31通过从输出轴10a供给的旋转动力旋转，从而使旋转电机30发电。通过旋转电机30的发电电力对电池20充电。另一方面，在使旋转电机30作为电动机驱动的情况下，输出轴10a随着转子31的旋转而旋转，并将旋转力施加给输出轴10a。由此，例如能够辅助车辆的行驶。另外，经由变速装置等将车辆的驱动轮连接到输出轴10a。

旋转电机30包括定子33。定子33包括定子绕组。定子绕组包括以电角度相互错开120°的状态配置的U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W。

逆变器40包括U相上臂开关SUp、V相上臂开关SVp、W相上臂开关SWp和U相下臂开关SUn、V相下臂开关SVn、W相下臂开关SWn的串联连接体。在U相上臂开关SUp、V相上臂开关SVp、W相上臂开关SWp与U相下臂开关SUn、V相下臂开关SVn、W相下臂开关SWn的连接点处连接有U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W的第一端。U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W的第二端通过中性点而连接。即，在本实施方式中，U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W被星形连接。

另外，在本实施方式中，各开关SUp～SWn是N通道MOSFET。在N通道MOSFET被接通驱动的情况下，允许作为高电位侧端子的漏极和作为低电位侧端子的源极之间的电流流通。另一方面，在N通道MOSFET被断开驱动的情况下，阻止漏极与源极之间的电流流通。在各开关SUp、SVp、SWp、SUn、SVn、SWn上，反向并联连接有各体二极管DUp、DVp、DWp、DUn、DVn、DWn。

在U相上臂开关SUp、V相上臂开关SVp、W相上臂开关SWp的漏极上，经由高电位侧电气路径Lp连接有电池20的正极端子。在U相下臂开关SUn、V相下臂开关SVn、W相下臂开关SWn的源极上，经由低电位侧电气路径Ln连接有电池20的负极端子。各电气路径Lp、Ln是母线等导电构件。在将各上臂开关SUp、SVp、SWp的漏极与高电位侧电气路径Lp的连接点中最接近电池20的正极端子的连接点和电池20的正极端子连接的高电位侧电气路径Lp上，连接有电容器22的高电位侧端子。在将各下臂开关SUn、SVn、SWn的源极与低电位侧电气路径Ln的连接点中最接近电池20的负极端子的连接点和电池20的负极端子连接的低电位侧电气路径Ln上，连接有电容器22的低电位侧端子。

励磁通电电路41是全桥电路，包括：第一上臂开关SH1和第一下臂开关SL1的串联连接体；以及第二上臂开关SH2和第二下臂开关SL2的串联连接体。在第一上臂开关SH1和第一下臂开关SL1之间的连接点上，经由未图示的电刷连接有励磁绕组32的第一端。在第二上臂开关SH2和第二下臂开关SL2之间的连接点上，经由未图示的电刷连接有励磁绕组32的第二端。另外，在本实施方式中，各臂开关SH1、SL1、SH2、SL2是N通道MOSFET。在各开关SH1、SL1、SH2、SL2上，反向并联连接有各体二极管DH1、DL1、DH2、DL2。

第一上臂开关SH1和第二上臂开关SH2的漏极连接到高电位侧电气路径Lp中的与电容器22的高电位侧端子的连接点相比靠逆变器40侧的位置。第一下臂开关SL1和第二下臂开关SL2的源极连接到低电位侧电气路径Ln中的与电容器21的低电位侧端子的连接点相比靠逆变器40侧的位置。

旋转电机装置21包括电压检测部50、相电流检测部51、励磁电流检测部52和角度检测部53。电压检测部50检测电容器22的端子电压作为电源电压VDC。相电流检测部51检测流向U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W的相电流。励磁电流检测部52检测流向励磁绕组32的励磁电流。角度检测部53输出与转子31的旋转角对应的信号即角度信号。各检测部50～53的输出信号被输入到MGECU60。

另外，MGECU60的各功能的一部分或全部例如也可以由一个或多个集成电路等通过硬件来构成。另外，MGECU60的各功能例如可以由存储在非过渡实体存储介质中的软件以及执行该软件的计算机构成。

车辆包括进行发动机10的燃烧控制的控制装置即发动机ECU11和统筹车辆的控制的高阶控制装置即高阶ECU12。MGECU60、发动机ECU11以及高阶ECU12能够通过CAN等通信线进行信息的交换。

发动机ECU11进行通常时控制和怠速提升控制，以作为发动机10的怠速运转中的燃烧控制。通常时控制是用于将输出轴10a的转速即发动机转速Ner控制为第一指令转速Netgt1的燃烧控制。怠速提升控制是用于将发动机转速Ner控制为比第一指令转速Netgt1高的第二指令转速Netgt2的燃烧控制。各指令转速Netgt1、Netgt2根据发动机10的冷却水的温度等而被可变设定。在判断为规定条件成立的情况下，发动机ECU11从通常时控制切换为怠速提升控制。规定条件是例如由输出轴10a的动力驱动的车载设备的消耗动力为规定动力以上的条件。该情况下的车载设备还包括旋转电机30。

MGECU60生成构成逆变器40和励磁通电电路41的各开关的驱动信号。

首先，对逆变器40进行说明。MGECU60获取角度检测部53的角度信号，基于获取的角度信号，生成使构成逆变器40的各开关SUp～SWn接通断开的驱动信号。详细而言，MGECU60在使旋转电机30作为电动机驱动的情况下，为了将从电池20输出的直流电力转换为交流电力并向U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W供给，生成接通断开各臂开关SUp～SWn的驱动信号，并将生成的驱动信号向各臂开关SUp～SWn的栅极供给。另一方面，MGECU60在使旋转电机30作为发电机驱动的情况下，为了将从U相绕组34U、V相绕组34V、W相绕组34W输出的交流电力转换为直流电力并向电池20供给，生成接通断开各臂开关SUp～SWn的驱动信号。

接着，对励磁通电电路41进行说明。为了使励磁绕组32励磁，MGECU60接通断开构成励磁通电电路41的各开关。详细而言，MGECU60接通断开各开关，使得第一状态和第二状态交替地出现。第一状态是接通第一上臂开关SH1和第二下臂开关SL2，并且断开第二上臂开关SH2和第一下臂开关SL1的状态。第二状态是断开第一上臂开关SH1和第二下臂开关SL2，并且接通第二上臂开关SH2和第一下臂开关SL1的状态。

MGECU60基于角度检测部53的角度信号来计算旋转电机30的电角度θe和转子31的转速Nm。

以下，在本实施方式中，对将旋转电机30作为发电机驱动的情况进行说明。图2中示出了MGECU60进行的PWM发电控制模式的框图。另外，在本实施方式中，MGECU60中进行图2所示的处理的结构相当于第二控制部。

电压偏差计算部61通过从指令发电电压VD*减去由电压检测部50检测的电源电压VDC，来计算电压偏差ΔV。指令发电电压VD*是从逆变器40向电池20输出的直流电压的指令值。指令发电电压VD*例如从高阶ECU12向MGECU60输入。

转矩计算部62对旋转电机30的控制量的指令值进行计算，以作为用于将电压偏差ΔV反馈控制为0的操作量。在本实施方式中，控制量是转矩，其指令值是指令转矩Trq＊。另外，在本实施方式中，转矩计算部62使用的反馈控制是比例积分控制。此外，作为反馈控制，并不限于比例积分控制，例如也可以是比例积分微分控制。

两相转换部70基于由相电流检测部51检测的相电流和电角度θe，将旋转电机30的三相固定坐标系中的U相电流IU、V相电流IV、W相电流IW转换为两相旋转坐标系即dq坐标系中的d轴电流Idr、q轴电流Iqr。

d轴指令设定部71基于指令转矩Trq*，来对用于将旋转电机30的转矩设为指令转矩Trq*的d轴指令电流Id*进行设定。具体而言，d轴指令设定部71基于指令转矩Trq*和d轴指令电流Id*相关联的映射信息，来对d轴指令电流Id*进行设定。

q轴指令设定部72基于指令转矩Trq*，来对用于将旋转电机30的转矩设为指令转矩Trq*的q轴指令电流Iq*进行设定。具体而言，q轴指令设定部72基于指令转矩Trq*和q轴指令电流Iq*相关联的映射信息，来对q轴指令电流Iq*进行设定。

定子控制部73计算d轴指令电压Vd*，作为用于将d轴电流Idr反馈控制为d轴指令电流Id*的操作量。具体而言，定子控制部73计算d轴电流偏差ΔId，作为从d轴指令电流Id*减去d轴电流Idr的值，并且计算d轴指令电压Vd*，作为用于将计算出的d轴电流偏差ΔId反馈控制为0的操作量。

定子控制部73计算q轴指令电压Vq*，作为用于将q轴电流Iqr反馈控制为q轴指令电流Iq*的操作量。具体而言，定子控制部73计算q轴电流偏差ΔIq，作为从q轴指令电流Iq*减去q轴电流Iqr的值，并且计算q轴指令电压Vq*，作为用于将计算出的q轴电流偏差ΔIq反馈控制为0的操作量。

另外，在本实施方式中，定子控制部73使用的反馈控制是比例积分控制。此外，作为反馈控制，并不限于比例积分控制，例如也可以是比例积分微分控制。

根据d轴指令电压Vd*和q轴指令电压Vq*，确定dq坐标系中的电压矢量的指令值即指令电压矢量。这里，施加到定子绕组的电压矢量是其d轴分量为d轴电压Vd、q轴分量为q轴电压Vq的电压矢量。电压向量的相位即电压相位例如定义为：以d轴的正方向为基准，从该基准逆时针旋转的方向为正方向。

三相转换部74基于d轴指令电压Vd*、q轴指令电压Vq*以及电角度θe，将d轴指令电压Vd*、q轴指令电压Vq*转换为三相固定坐标系中的U相指令电压Vu*、V相指令电压Vv*、W相指令电压Vw*。在本实施方式中，U相指令电压Vu*、V相指令电压Vv*、W相指令电压Vw*是相位以120°电角度错开的正弦波状的信号。

定子生成部75基于载波信号、各相指令电压Vu*、Vv*、Vw*以及电源电压VDC，通过PWM控制来生成用于接通断开逆变器40的各开关SUp～SWn的各驱动信号。详细而言，PWM控制基于各相指令电压Vu*、Vv*、Vw*除以“VDC/2”所得的值与载波信号的大小比较，来生成各驱动信号。在本实施方式中，载波信号是三角波信号。在PWM控制中，各相指令电压Vu*、Vv*、Vw*的振幅除以“VDC/2”所得的值为载波信号的振幅以下。

励磁指令设定部80基于指令转矩Trq*，来对励磁指令电流If*进行设定。具体而言，励磁指令设定部80基于指令转矩Trq*和励磁指令电流If*相关联的映射信息，来对励磁指令电流If*进行设定。

励磁电流控制部81计算励磁指令电压Vf*，作为用于将由励磁电流检测部52检测到的励磁电流Ifr反馈控制为励磁指令电流If*的操作量。具体而言，励磁电流控制部81计算励磁电流偏差ΔIf，作为从励磁指令电流If*减去励磁电流Ifr的值，并且计算励磁指令电压Vf*，作为用于将计算出的励磁电流偏差ΔIf反馈控制为0的操作量。另外，在本实施方式中，励磁电流控制部81使用的反馈控制是比例积分控制。此外，作为反馈控制，并不限于比例积分控制，例如也可以是比例积分微分控制。

励磁生成部82基于励磁指令电压Vf*除以电源电压VDC所得的值与三角波信号即载波信号的大小比较，生成用于将励磁绕组32的施加电压控制为励磁指令电压Vf*的励磁通电电路41的各开关SH1～SL2的各驱动信号。

图3中示出了在执行PWM发电控制模式的情况中的一相的栅极信号和相电流的转变。在图3的(a)中，栅极信号通过H表示接通驱动上臂开关并且断开驱动下臂开关，并且通过L表示断开驱动上臂开关并且接通驱动下臂开关。另外，将相电流从逆变器40侧流向定子绕组侧的电流方向定义为正。

接着，图4中示出了MGECU60进行的同步整流控制模式的框图。另外，在本实施方式中，MGECU60中进行图4所示的处理的结构相当于第一控制部。在同步整流控制模式中，在旋转电机30的发电时，在电流将要流过与逆变器40的开关反向并联连接的体二极管的期间，与电流将要流过的二极管反向并联连接的开关被接通。在电流将要流过体二极管的期间是定子绕组的发电电压(反电动势)超过电池20的端子电压的期间。在同步整流控制模式中，在一个电角度周期中，在定子绕组的发电电压超过电池20的端子电压的期间的至少一部分中，上臂开关被接通驱动一次。由此，从定子绕组输出的交流电流被转换为直流电流。

同步生成部90基于电角度θe、逆变器40的上、下臂开关的时滞DT和电压相位的指令值δ，来生成用于接通断开逆变器40的各开关SUp～SWn的各驱动信号。由同步生成部90生成的驱动信号是在各相的一个电角度周期中使上臂开关和下臂开关分别各接通驱动一次的信号。该驱动信号在各相中相位分别错开120°电角度。

另外，在图4中，电压偏差计算部61、转矩计算部62、励磁指令设定部80、励磁电流控制部81以及励磁生成部82与图2中所示的结构相同。因此，即使在PWM发电控制模式和同步整流控制模式中从一个切换为另一个的情况下，也维持基于指令转矩Trq*的励磁电流的控制的连续性。

图5中示出了在执行同步整流控制模式的情况中的一相的栅极信号和相电流的转变。另外，图5的(a)和图5的(b)对应于前面的图3的(a)和图3的(b)。

接着，对怠速运转中的控制模式的切换处理进行说明。该处理是在判断为计算出的转子31的转速Nm为高旋转侧阈值Nth2以上的情况下，从PWM发电控制模式切换为同步整流控制模式，并且在转速Nm为比高旋转侧阈值Nth2小的低旋转侧阈值Nth1以下的情况下，从同步整流控制模式切换为PWM发电控制模式的处理。这里，对本实施方式的高旋转侧阈值Nth2和低旋转侧阈值Nth1进行说明。

将与第一指令转速Netgt1对应的转子31的转速设为第一转子转速Nm1。第一转子转速Nm1基于由带轮比等确定的从输出轴10a到转子31的变速比和第一指令转速Netgt1来确定。例如，在第一指令转速Netgt1为700rpm、变速比为3的情况下，第一转子转速Nm1为2100rpm。

将与第二指令转速Netgt2对应的转子31的转速设为第二转子转速Nm2(＞Nm1)。第二转子转速Nm2基于由带轮比等确定的从输出轴10a到转子31的变速比和第二指令转速Netgt2来确定。

将相对于第一指令转速Netgt1和第二指令转速Netgt2的发动机转速Ner向高旋转侧的最大假定变动量设为发动机变动量ΔNe(＞0)，将与发动机变动量ΔNe对应的转子31的转速向高旋转侧的最大假定变动量设为转子变动量ΔNm。转子变动量ΔNm基于由带轮比等确定的从输出轴10a到转子31的变速比和发动机变动量ΔNe来确定。例如，在发动机变动量ΔNe为80rpm、变速比为3的情况下，转子变动量ΔNm为240rpm。

高旋转侧阈值Nth2被设定为比第一转子转速Nm1和转子变动量ΔNm的合计值大的值，例如被设定为比该合计值大且为第二转子转速Nm2以下的值。在本实施方式中，高旋转侧阈值Nth2被设定为第二转子转速Nm2。

低旋转侧阈值Nth1被设定为比高旋转侧阈值Nth2小的值，例如被设定为比高旋转侧阈值Nth2小且为第一转子转速Nm1以上的值。在本实施方式中，低旋转侧阈值Nth1被设定为第一转子转速Nm1。

图6中示出了怠速运转中的控制模式的切换处理的步骤。该处理例如通过MGECU60每隔规定的控制周期反复执行。

在步骤S10中，通过发动机ECU11对是否正在执行怠速提升控制进行判断。例如，也可以基于从发动机ECU11经由高阶ECU12和通信线输入的外部信号来对是否正在执行怠速提升控制进行判断。此外，也可以基于未经由高阶ECU12而从发动机ECU11输入到MGECU60的外部信号来对是否正在执行怠速提升控制进行判断。此外，也可以与来自高阶ECU12或发动机ECU11的外部装置的外部信号无关，而是例如基于转子31的转速Nm，由MGECU60自身来对是否正在执行怠速提升控制进行判断。在该情况下，MGECU60例如在基于转子31的转速Nm判断为转速Nm被控制为第二转子转速Nm2的情况下，判断为正在执行怠速提升控制即可。

在步骤S10中判断为没有正在执行怠速提升控制的情况下，判断为正在执行通常时控制，并且前进至步骤S11。在步骤S11中，对计算出的转子31的转速Nm的变动量是否比规定量小进行判断。步骤S11的处理是对能够与转子31进行动力传输的输出轴10a的转速的变动量是否小进行判断，并且对是否是能够减小用于判断控制模式的切换的高旋转侧阈值Nth2的状况进行判断的处理。也就是说，高旋转侧阈值Nth2设定为相对于低旋转侧阈值Nth1具有包含转子变动量ΔNm的余量。因此，如果是输出轴10a的转速的变动量小、转子变动量ΔNm小的状况，则能够减小高旋转侧阈值Nth2。

另外，例如，在判断为发动机10的暖机结束的情况下，也可以判断为转速Nm的变动量比规定量小。这里，例如，在判断为从发动机10的燃烧室中的燃烧开始后的经过时间为判断时间以上的情况下，或者在判断为对发动机10的温度或其相关值(例如，发动机10的油或冷却水的温度)进行检测的检测部的检测值为规定温度以上的情况下，判断为暖机结束即可。

另外，例如，也可以在判断为能够从输出轴10a供给动力而驱动的旋转电机30以外的车载设备的驱动停止的情况下，判断为转速Nm的变动量比规定量小。这里，作为该车载设备，例如可以列举空调用的压缩机。

另外，例如，也可以根据由速度计算部基于曲轴角度传感器等的输出信号而计算出的发动机转速Ner，判断为转速Nm的变动量比规定量小。

在步骤S11中判断为转速Nm的变动量为规定量以上的情况下，前进至步骤S12，将高旋转侧阈值Nth2设定为第一阈值Nα。另一方面，在步骤S11中判断为转速Nm的变动量比预定量小的情况下，前进至步骤S13，将高旋转侧阈值Nth2设定为比后述的低旋转侧阈值Nth1大且比第一阈值Nα小的第二阈值Nβ。根据步骤S15的处理，能够增加执行同步整流控制模式的机会，能够降低在逆变器40中产生的开关损失。

在步骤S12、S13的处理结束后，前进至步骤S14，对计算出的转子31的转速Nm是否为高旋转侧阈值Nth2以上进行判断。在步骤S14中判断为转速Nm比高旋转侧阈值Nth2低的情况下，前进至步骤S15，对计算出的转子31的转速Nm是否为低旋转侧阈值Nth1以下进行判断。

在步骤S15中判断为转速Nm为低旋转侧阈值Nth1以下的情况下，前进至步骤S16，将判断标志F设为0。判断标志F通过0指示PWM发电控制模式的执行，并通过1指示同步整流控制模式的执行。另外，在本实施方式中，判断标志F的初始值为0。

在步骤S14中判断为转速Nm为高旋转侧阈值Nth2以上的情况下，前进至步骤S17，将判断标志F设为1。在步骤S15中判断为转速Nm比低旋转侧阈值Nth1高的情况下，继续执行当前正在执行的控制模式。

在步骤S16、S17的处理结束的情况下，或者在步骤S15中做出否定判断的情况下，前进至步骤S18。在步骤S18中，对判断标志F是否为1进行判断。在步骤S18中判断为判断标志F为0的情况下，前进至步骤S19，指示执行前面的图2所示的PWM发电控制模式。另一方面，在步骤S18中判断为判断标志F为1的情况下，前进至步骤S20，指示执行前面的图4所示的同步整流控制模式。另外，在本实施方式中，步骤S14～S20的处理相当于切换控制模式的切换部。

在步骤S10中判断为执行了怠速提升控制的情况下，前进至步骤S17。由此，判断标志F为1。其结果是，无论转子31的转速Nm如何，都在之后的步骤S20中指示执行同步整流控制模式。因此，与实施PWM发电控制模式的情况相比，能够降低在逆变器40中产生的开关损失。

图7中示出了从PWM发电控制模式向同步整流控制模式的切换方式，图8中示出了从同步整流控制模式向PWM发电控制模式的切换方式。图7的(a)和图8的(a)示出了由MGECU60计算出的转子31的转速Nm的转变，图7的(b)和图8的(b)示出了控制方式的转变。图7所示的示例是在执行通常时控制的情况下切换控制模式的示例。图8所示的示例是例如在从怠速提升控制切换为通常时控制后，判断为转速Nm为低旋转侧阈值Nth1以下并且切换控制模式的示例。

图9中示出了比较例中的控制模式的切换方式。这里，比较例是在判断为转子31的转速Nm超过速度阈值Nthc的情况下执行同步整流控制模式，在判断为转速Nm为速度阈值Nthc以下的情况下执行PWM发电控制模式的结构。图9的(a)、(b)对应于前面的图7的(a)、(b)，图9的(c)示出了在执行各控制模式的情况下产生的逆变器40中的主要的动作音的频率的转变。图9的(d)示出了旋转电机30的转矩的转变，图9的(e)示出了随着发电从逆变器40向电池20流动的输出电流的转变。

在计算出的转子31的转速Nm在如图9的(a)所示的速度阈值Nthc附近变动时，如图9的(b)所示，发生从PWM发电控制模式和同步整流控制模式中的一个控制模式频繁地切换为另一个控制模式的情况。另外，该频繁的切换除了由于转子31的实际的转速变动而产生之外，还由于在计算出的转速Nm中混入噪波成分而产生。

实施同步整流控制模式的情况下的逆变器40的开关的开关频率比实施PWM发电控制模式的情况下的逆变器40的开关的开关频率低。因此，如图9的(c)所示，在实施同步整流控制模式的情况下产生的主要的动作音的频率比在实施PWM发电控制模式的情况下产生的主要的动作音的频率低。在控制模式频繁地切换时，主要的动作音的频率频繁地切换，并且旋转电机装置21的NVH特性变差。

此外，在控制模式频繁地切换时，如图9的(d)所示，旋转电机30的转矩变动频繁地发生，或者如图9的(e)所示，发生输出电流的下冲或过冲。在发生过冲时，过电流从逆变器40流向电池20，电池20和逆变器40等的可靠性降低，进而旋转电机装置21的可靠性可能会降低。

与此相对，在本实施方式中，在PWM控制模式以及同步整流控制模式的切换用阈值Nth1、Nth2中设定有迟滞。因此，即使在转子31的转速Nm变动的情况下，也能够对控制模式的频繁切换进行抑制。由此，能够改善旋转电机装置21的NVH特性和可靠性。

<第二实施方式>

以下，参照附图，以与第一实施方式不同的点为中心，对第二实施方式进行说明。在本实施方式中，改变励磁电流控制部81中的处理。

图10中示出了本实施方式的励磁电流控制部81的框图。另外，图10中一并示出了对励磁绕组32进行模型化后的传递函数。在图10中，示出了作为该传递函数的一个示例的由励磁绕组32的电阻R和电感L确定的传递函数。

励磁电流控制部81包括平滑部81a、偏差计算部81b和指令值计算部81c。平滑部81a对励磁电流Ifr进行低通滤波处理，并作为滤波后电流Iff输出。在本实施方式中，作为平滑部81a，使用了一阶延迟部分。偏差计算部81a计算励磁电流偏差ΔIf，作为从励磁指令电流If*减去滤波后电流Iff的值。在本实施方式中，励磁指令设定部80将选择同步整流控制模式的情况下的励磁指令电流If*设定为比选择PWM发电控制模式的情况下的励磁指令电流If*大。

指令值计算部81c计算励磁指令电压Vf*，作为用于将励磁电流偏差ΔIf反馈控制为0的操作量。在本实施方式中，励磁电流控制部81使用的反馈控制是比例积分控制。在本实施方式中，如图11所示，指令值计算部81c将选择PWM发电控制模式的情况下的比例增益Kp、积分增益Ki设定为比选择同步整流控制模式的情况下的比例增益Kp、积分增益Ki大。在本实施方式中，指令值计算部81c相当于增益设定部。

上述增益的设定是为了对PWM控制模式中的励磁电流Ifr(详细而言，滤波后电流Iff)的响应性的降低进行抑制。也就是说，在本实施方式中，选择PWM发电控制模式的情况下的励磁指令电流If*比选择同步整流控制模式的情况下的励磁指令电流If*小。因此，选择PWM发电控制模式的情况下的励磁电流偏差ΔIf存在比选择同步整流控制模式的情况下的励磁电流偏差ΔIf小的倾向。在该情况下，在PWM控制模式和同步整流控制模式的每一个中将比例增益Kp、积分增益Ki设定为相同值时，PWM控制模式中的励磁电流Ifr的响应性会降低。为了应对这样的问题，指令值计算部81c将选择PWM发电控制模式的情况下的比例增益Kp、积分增益Ki设定为比选择同步整流控制模式的情况下的比例增益Kp、积分增益Ki大。

根据以上说明的本实施方式，能够对PWM控制模式中的励磁电流Ifr的响应性的降低进行抑制。

此外，在励磁电流控制部81的反馈控制中也可以包含微分控制。在该情况下，也可以将选择PWM发电控制模式的情况下的微分增益设定为比选择同步整流控制模式的情况下的微分增益大。

<其它实施方式>另外，上述各实施方式也可以进行以下变更来实施。

·在图6的步骤S13中，可以设定为转速Nm的变动量越小则第二阈值Nβ越小的值。

·在上述实施方式中，尽管是在同步整流控制模式和PWM发电控制模式之间进行切换的结构，但并不限于此。例如，也可以是在同步整流控制模式和开关频率比该模式高的过调制控制模式之间进行切换的结构、或者是在过调制控制模式和PWM发电控制模式之间进行切换的结构。

·即使在旋转电机作为电动机驱动的情况下，也能够应用本发明。在该情况下，例如，在相当于第一控制部的开关控制的矩形波控制模式和相当于第二控制部的开关控制的PWM控制模式之间进行切换。矩形波控制模式是在逆变器40的各相的一个电角度周期中，上臂开关和下臂开关分别各接通驱动一次的模式。

·在判断为转子31的转速Nm为高旋转侧阈值Nth2以上的情况下执行的开关控制的开关频率也可以比在判断为转速Nm为低旋转侧阈值Nth1以下的情况下执行的开关控制的开关频率高。

·作为励磁通电电路，不限于全桥电路，例如也可以是半桥电路。

·作为逆变器和励磁通电电路中使用的开关，不限于N通道MOSFET。

·作为旋转电机的控制量，不限于转矩，例如也可以是旋转电机30的发电电力。

·作为旋转电机，不限于星形连接，例如也可以是三角形连接。另外，作为旋转电机，不限于包括励磁绕组的绕组励磁型，例如也可以是在转子中包括永磁体的永磁体型。

虽然根据实施方式对本发明进行了记述，但是应当理解为本发明并不限定于上述实施方式、结构。本发明也包含各种各样的变形例、等同范围内的变形。除此之外，各种各样的组合、方式、进一步包含有仅一个要素、一个以上或以下的其它组合、方式也属于本发明的范畴、思想范围。

Claims (9)

1.一种旋转电机的控制装置(60)，适用于包括旋转电机(30)和逆变器(40)的控制系统，所述旋转电机具有定子绕组(34U～34W)，所述逆变器具有开关(SUp～SWn)，并且通过驱动所述开关来进行直流电源(20)与所述定子绕组之间的电力传输，其特征在于，所述旋转电机的控制装置包括：

第一控制部，所述第一控制部对所述开关进行开关控制；

第二控制部，所述第二控制部以与所述第一控制部中的所述开关的开关频率不同的开关频率对所述开关进行开关控制；以及切换部，所述切换部在判断为所述旋转电机的转速为高旋转侧阈值(Nth2)以上的情况下，从所述第二控制部的开关控制切换为所述第一控制部的开关控制，在判断为所述旋转电机的转速为比所述高旋转侧阈值小的低旋转侧阈值(Nth1)以下的情况下，从所述第一控制部的开关控制切换为所述第二控制部的开关控制。

2.如权利要求1所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述第二控制部中的所述开关的开关频率比所述第一控制部中的所述开关的开关频率高。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述控制系统装设于包括发动机(10)的车辆，所述车辆包括发动机控制装置(11)，所述发动机控制装置进行通常时控制和怠速提升控制，在所述通常时控制中，进行所述发动机的燃烧控制以将怠速运转中的所述发动机的输出轴(10a)的转速控制为第一指令转速(Netgt1)，在所述怠速提升控制中，进行所述发动机的燃烧控制以将怠速运转中的所述输出轴的转速控制为比所述第一指令转速高的第二指令转速(Netgt2)，

所述旋转电机具有从所述输出轴接受动力的供给而发电的功能，

所述切换部在判断为通过所述发动机控制装置正在进行所述怠速提升控制的情况下，使所述第一控制部实施开关控制。

4.如权利要求3所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述切换部在判断为所述怠速提升控制的执行指令从外部的所述发动机控制装置输入的情况下，使所述第一控制部实施开关控制。

5.如权利要求1至4中任一项所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述切换部在判断为所述旋转电机的转速的变动量为规定量以上的情况下，将所述高旋转侧阈值设定为第一阈值(Nα)，在判断为所述旋转电机的转速的变动量比所述规定量小的情况下，将所述高旋转侧阈值设定为比所述低旋转侧阈值大且比所述第一阈值小的第二阈值(Nβ)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述旋转电机具有励磁绕组(32)，

所述控制系统包括对所述励磁绕组中流动的励磁电流进行控制的励磁通电电路(41)，

所述第一控制部和第二控制部对所述开关进行开关控制，并且控制所述励磁通电电路，使得用于将所述旋转电机的控制量控制为该控制量的指令值的励磁指令电流流过所述励磁绕组。

7.如权利要求6所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述第一控制部对所述开关进行开关控制，并且控制所述励磁通电电路，使得所述励磁指令电流流过所述励磁绕组，

所述第二控制部对所述开关进行开关控制，使得用于将所述控制量控制为所述指令值的指令电流流过所述定子绕组，并且控制所述励磁通电电路，使得所述励磁指令电流流过所述励磁绕组。

8.如权利要求6或7所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述逆变器具有上臂开关(SUp～SWp)和下臂开关(SUn～SWn)的串联连接体以作为所述开关，所述第一控制部在所述旋转电机的一个电角度周期中，在所述定子绕组的发电电压超过所述直流电源的电压的期间的至少一部分中，将所述上臂开关接通驱动一次，

所述第二控制部基于PWM控制交替地接通驱动所述上臂开关和所述下臂开关，所述第一控制部和第二控制部控制所述励磁通电电路，以将所述励磁电流反馈控制为所述励磁指令电流，

所述旋转电机的控制装置包括增益设定部，所述增益设定部将在选择所述第二控制部的控制的情况下所述反馈控制使用的反馈增益设定为比在选择所述第一控制部的控制的情况下所述反馈控制使用的反馈增益大。

9.如权利要求1至7中任一项所述的旋转电机的控制装置，其特征在于，

所述逆变器具有上臂开关(SUp～SWp)和下臂开关(SUn～SWn)的串联连接体以作为所述开关，

所述第一控制部在所述旋转电机的一个电角度周期中，在所述定子绕组的发电电压超过所述直流电源的电压的期间的至少一部分中，将所述上臂开关接通驱动一次，

所述第二控制部基于PWM控制，交替地接通驱动所述上臂开关和所述下臂开关。

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