CN111585490A - 控制装置、车辆系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够抑制由电动机的驱动转矩的骤变引起的车身的振动的控制装置、车辆系统及控制方法。控制装置具备：数据取得部，其取得表示与修正处理相关的内容的修正数据，所述修正处理是对旋转角传感器安装的角度的误差进行修正的处理，所述旋转角传感器计测电动机所具备的转子的旋转角；判定部，其基于所述修正数据来判定所述修正处理是否已执行完毕；以及控制方式决定部，其在判定为所述修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制来控制向所述电动机供给交流电流的转换器。

Description

控制装置、车辆系统及控制方法
技术领域
本发明涉及控制装置、车辆系统及控制方法。
背景技术
以往，以电动机为动力源的车辆例如电动机动车(EV：Electric Vehicle)、混合动力机动车(HV：Hybrid Vehicle)、燃料电池机动车(FCV：Fuel Cell Vehicle)的开发正在推进。
作为向搭载于上述车辆的电动机供给交流电流的转换器的控制方式的单脉冲控制及脉冲宽度调制控制正在开发。
例如，专利文献1的电动车控制装置具有在同步1脉冲控制模式中的转换器频率处于特定频带内时从同步1脉冲控制模式向多脉冲控制模式切换的单元。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】
日本特开2009-100548号公报
上述的电动机安装有计算转子的旋转角的旋转角传感器。上述的车辆在向电动机安装旋转角传感器后，需要在执行修正安装角度的误差的修正处理之后出厂。这是由于接下来的理由。
在没有执行修正处理的情况下，在执行了单脉冲控制的情况下的电动机的驱动转矩与在执行了脉冲宽度调制控制的情况下的电动机的驱动转矩的差大。因此，有时在切换转换器的控制方式时电动机的驱动转矩骤变，该驱动转矩的骤变通过相对于车身将支承电动机的马达安装件等弹簧要素而被传递到车身而使车身振动，使车辆的乘坐舒适性降低。因此，面对在没有执行修正处理的状态下车辆出厂的情况，期待在车辆行驶的期间执行修正处理的技术。
然而，该修正处理虽然可以在执行脉冲宽度调制控制的情况下执行，但是在执行单脉冲控制的情况下无法执行。因此，上述的电动车控制装置有时在车辆行驶的期间无法执行修正处理，无法充分抑制因电动机的驱动转矩的骤变引起的车身的振动。
发明内容
本发明是鉴于这样的情形而完成的，其目的之一在于提供能够抑制由电动机的驱动转矩的骤变引起的车身的振动的控制装置、车辆系统及控制方法。
【用于解决课题的手段】
本发明的控制装置、车辆系统及控制方法采用了以下的构成。
(1)：本发明的一方案的控制装置具备：数据取得部，其取得表示与修正处理相关的内容的修正数据，所述修正处理是对旋转角传感器安装的角度的误差进行修正的处理，所述旋转角传感器计测电动机所具备的转子的旋转角；判定部，其基于所述修正数据来判定所述修正处理是否已执行完毕；以及控制方式决定部，其在判定为所述修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制对向所述电动机供给交流电流的转换器进行控制。
(2)：在上述(1)的方案中，所述数据取得部取得包含表示所述修正处理是否已执行完毕的履历数据的所述修正数据，所述判定部在由所述履历数据表示所述修正处理并非已执行完毕的情况下，判定为所述修正处理并非已执行完毕。
(3)：在上述(1)的方案中，所述数据取得部取得包含表示所述误差的误差数据的所述修正数据，所述判定部在由所述误差数据表示的所述误差超过规定的阈值的情况下，判定为所述修正处理并非已执行完毕。
(4)：本发明的一方案的车辆系统具备：数据取得部，其取得表示与修正处理相关的内容的修正数据，所述修正处理是对旋转角传感器安装的角度的误差进行修正的处理，所述旋转角传感器计测电动机所具备的转子的旋转角；判定部，其基于所述修正数据来判定所述修正处理是否已执行完毕；以及控制方式决定部，其在判定为所述修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制来控制向所述电动机供给交流电流的转换器。
(5)：本发明的一方案的控制方法包含：数据取得工序，其取得表示与修正处理相关的内容的修正数据，所述修正处理是对旋转角传感器安装的角度的误差进行修正的处理，所述旋转角传感器计测电动机所具备的转子的旋转角；判定工序，其基于所述修正数据来判定所述修正处理是否已执行完毕；以及控制方式决定工序，其在判定为所述修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制来控制向所述电动机供给交流电流的转换器。
【发明效果】
根据(1)～(5)，控制装置在基于修正数据判定为修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制来控制向电动机供给交流电流的转换器。由此，控制装置将转换器的控制方式设为能够执行修正处理的控制方式而执行修正处理，能够抑制因电动机的驱动转矩的骤变引起的车身的振动。
根据(2)，控制装置在由履历数据表示修正处理并非已执行完毕的情况下，判定为修正处理并非已执行完毕。由此，控制装置能够基于过去的履历而更可靠地判定修正处理并非已执行完毕。
根据(3)，控制装置在由误差数据表示的误差超过规定的阈值的情况下，判定为修正处理并非已执行完毕。由此，控制装置能够基于旋转角传感器安装的角度的误差的大小来推定修正处理是否已执行完毕，所以能够省略确认过去的履历的处理。
附图说明
图1是示出实施方式的车辆的一例的图。
图2是示出实施方式的第一PDU及控制装置和它们周边的构成的一例的图。
图3是示出在实施方式的旋转角传感器安装的角度的误差为零的情况下产生的反电动势的一例的矢量图。
图4是示出在实施方式的旋转角传感器安装的角度的误差不是零的情况下产生的反电动势的一例的矢量图。
图5是示出在执行了正弦波脉冲宽度调制控制的情况下实施方式的转换器输出的电压的波形的一例的图。
图6是示出在执行了过调制脉冲宽度调制控制的情况下实施方式的转换器输出的电压的波形的一例的图。
图7是示出在执行了单脉冲控制的情况下实施方式的转换器输出的电压的波形的一例的图。
图8是示出实施方式的控制装置执行的处理的一例的流程图。
图9是示出实施方式的控制装置执行的处理的一例的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的控制装置、车辆系统及控制方法的实施方式进行说明。
<实施方式>
图1是示出实施方式的车辆的一例的图。如图1所示，车辆1例如具备电动发电机10、发动机20、第一PDU(Power Drive Unit)30、第二PDU40、蓄电池50、驱动轮60A、驱动轮60B、变速器62、车轴64以及控制装置80。
电动发电机10具备电动机12、旋转角传感器14及发电机16。
电动机12是车辆1的动力源。电动机12例如是通过从第一PDU30及发电机16的至少一方供给的交流电流而驱动的三相同步电动机。第一PDU30将从蓄电池50供给的直流电力通过转换器而变换为交流电流而向电动机12供给。电动机12所产生的动力经由变速器62而被向车轴64传递。电动机12在车辆1被制动着的情况下，作为再生发电机而发挥作用。在该情况下，电动机12将通过该作用而发电产生的电力经由第一PDU30而向蓄电池50输出。
旋转角传感器14例如计测电动机12所具备的转子的旋转角。发电机16通过接受发动机20产生的动力而旋转从而发电。发电机16发电产生的电力经由第二PDU40而被向蓄电池50供给。发电机16也可以省略。在该情况下，取代发电机16而电动机12发电而向蓄电池50供给电力。
发动机20是车辆1的动力源。发动机20产生的动力经由变速器62而被向车轴64传递。或者，发动机20产生的动力被向发电机16传递。
图2是示出实施方式的第一PDU及控制装置和它们周边的构成的一例的图。
如图2所示，第一PDU30具备第一电压传感器32、升压器34、第二电压传感器36、转换器38以及电流传感器39。
第一电压传感器32连接于蓄电池50与升压器34之间，检测向升压器34输入的直流电力的电压。升压器34使该电压放大而向转换器38供给。第二电压传感器36检测通过升压器34而放大了电压的直流电压。转换器38将从升压器34供给的直流电力变换为交流电力而向电动机12供给。电流传感器39检测向电动机12供给的U相、V相及W相各自的电流，将表示三个电流的各个的数据向控制装置80发送。
如图2所示，控制装置80具备数据取得部81、判定部82、控制方式决定部83、控制执行部84以及修正处理执行部85。
控制装置80所具备的功能的至少一部分例如通过CPU(Central ProcessingUnit)等硬件处理器执行程序(软件)而实现。这些构成要素中的一部分或全部可以通过LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等硬件(包含电路部；circuitry)来实现，也可以通过软件和硬件的协同配合来实现。
数据取得部81取得表示与对旋转角传感器14安装的角度的误差进行修正的修正处理相关的内容的修正数据。
图3是示出在实施方式的旋转角传感器安装的角度的误差为零的情况下产生的反电动势的一例的矢量图。图3所示的d轴是与转子的旋转轴正交、与从转子的S极朝向N极的方向平行的轴。图3所示的q轴是使d轴向转子旋转的方向旋转90度的轴。即，d轴及q轴是转子的同步旋转坐标的坐标轴，与转子一起旋转。
在上述的修正处理中，将向电动机12供给的三相交流的相电流设为零。在该情况下，产生由图3所示的矢量E表示的反电动势。若旋转角传感器14安装的角度的误差为零，则修正处理执行部85识别的d轴及q轴分别与图3所示的d轴及q轴一致。因此，在旋转角传感器14安装的角度的误差为零的情况下，修正处理执行部85识别的矢量E的d轴分量Vd*及q轴分量Vq*分别由接下来的式(1)及式(2)来表示。式(2)表示在旋转角传感器14安装的角度的误差为零的情况下，反电动势的d轴分量Vd*成为零。
【数式1】
Vd*＝0…(1)
【数式2】
Vq*＝E…(2)
图4是示出在实施方式的旋转角传感器安装的角度的误差不为零的情况下产生的反电动势的一例的矢量图。图4所示的d轴及q轴分别与图3所示的d轴及q轴相同。图4所示的d′轴及q′轴分别是修正处理执行部85识别的d轴及q轴，以旋转角传感器14安装的角度的误差θ的量从图3所示的d轴及q轴偏移。
在上述的修正处理中，在将向电动机12供给的三相交流的相电流设为零的情况下，产生由图4所示的矢量E表示的反电动势。若旋转角传感器14安装的角度的误差为θ，则修正处理执行部85识别的d轴及q轴分别成为图4所示的d′轴及q′轴。因此，在旋转角传感器14安装的角度的误差为θ的情况下，修正处理执行部85识别的矢量E的d轴分量Vd*及q轴分量Vq*分别由接下来的式(3)及式(4)表示。式(4)表示在旋转角传感器14安装的角度的误差为θ的情况下，反电动势的d轴分量Vd*变得比零大。
【数式3】
Vd*＝E sinθ…(3)
【数式4】
Vq*＝E cosθ…(4)
根据式(3)及式(4)来导出表示旋转角传感器14安装的角度的误差θ的接下来的式(5)。
【数式5】
Figure BDA0002382929460000071
修正处理执行部85在将向电动机12供给的三相交流的相电流设为零、反电动势的d轴分量Vd*为规定的阈值以下的情况下，判定为修正处理已执行完毕。修正处理执行部85在反电动势的d轴分量Vd*超过该规定的阈值的情况下，判定为修正处理并非已执行完毕。
而且，修正处理执行部85在修正处理并非已执行完毕且许可了修正处理的执行的情况下，执行修正处理。具体而言，修正处理执行部85以向电动机12供给的三相交流的相电流成为零的方式控制第一PDU30，以由上述的式(5)表示的误差θ变小的方式控制第一PDU30。
修正处理执行部85在执行了修正处理的情况下，更新表示到此为止执行的修正处理的内容的修正数据。进而，修正处理执行部85在修正处理并非已执行完毕的情况下，将表示修正处理并非已执行完毕的履历数据包含于修正数据，在修正处理已执行完毕的情况下，将表示修正处理已执行完毕的履历数据包含于修正数据。修正处理执行部85在执行了修正处理的情况下，将表示基于反电动势的d轴分量Vd*而推定出的误差θ的误差数据包含于修正数据。即，数据取得部81也有时取得修正数据所包含的履历数据及误差数据的至少一方。修正处理执行部85例如向作为非易失性存储器的一种的EEPROM(ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory)写入修正数据。
判定部82基于修正数据来判定修正处理是否已执行完毕。
具体而言，判定部82在由履历数据表示修正处理并非已执行完毕的情况下，判定为修正处理并非已执行完毕。判定部82在由履历数据表示修正处理已执行完毕的情况下，判定为修正处理已执行完毕。
或者，判定部82在由误差数据表示的误差超过规定的阈值的情况下，判定为修正处理并非已执行完毕。判定部82在由误差数据表示的误差为规定的阈值以下的情况下，判定为修正处理已执行完毕。
控制方式决定部83在判定为修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制来控制向电动机12供给交流电流的转换器38。在判定为修正处理已执行完毕的情况下，也可以决定利用脉冲宽度调制(PWM：Pulse Width Modulation)控制来控制向电动机12供给交流电流的转换器38。
脉冲宽度调制控制例如是正弦波脉冲宽度调制控制、过调制脉冲宽度调制控制。正弦波脉冲宽度调制控制、过调制脉冲宽度调制控制及单脉冲控制均是对转换器38所具备的开关元件的导通状态和非导通状态进行切换的控制。
图5是示出在执行了正弦波脉冲宽度调制控制的情况下实施方式的转换器输出的电压的波形的一例的图。图5中，纵轴表示电压，横轴表示时间。
正弦波脉冲宽度调制控制是通过调整电压脉冲的占空比来将与由图5所示的正弦波W1表示的交流电压同等的交流电压向电动机12供给的控制方式。正弦波脉冲宽度调制控制通过相对于向电动机12供给的交流电流的反馈控制而控制交流电压的振幅及相位。进而，正弦波脉冲宽度调制控制通过将由正弦波W1表示的交流电压的振幅设为向电动机12的线间施加的电压的振幅以下的状态而执行脉冲宽度调制，从而维持电压和脉冲宽度调制控制信号的线形性。正弦波脉冲宽度调制控制是维持该线形性的控制，所以执行将转换器38所具备的开关元件的导通状态和非导通状态切换的开关的次数比过调制脉冲宽度调制控制及单脉冲控制多。
图6示出在执行了过调制脉冲宽度调制控制的情况下实施方式的转换器输出的电压的波形的一例的图。图6中，纵轴表示电压，横轴表示时间。
过调制脉冲宽度调制控制通过相对于向电动机12供给的交流电流的反馈控制而控制交流电压的振幅及相位。过调制脉冲宽度调制控制中，通过在由图6所示的正弦波W2表示的交流电压的振幅比向电动机12的线间施加的电压的振幅大的状态下执行脉冲宽度调制，从而允许电压和脉冲宽度调制信号的非线形性。由此，过调制脉冲宽度调制控制能够使作为拟态的正弦波的电动机12的线间电压以接近矩形波的方式扭曲，使电压利用率相比该线间电压是拟态的正弦波的情况增大。
如图6所示，在从时刻t1到时刻t2的非线形期间及从时刻t3到时刻t4的非线形期间中，由正弦波W2表示的电压的绝对值比实际施加的电压的绝对值大。即，在这两个非线形期间中，电动机12的线间电压从正弦波状接近矩形波状，电压利用率增大。过调制脉冲宽度调制控制是不维持电压和脉冲宽度调制控制信号的线形性的控制，所以执行开关的次数比正弦波脉冲宽度调制控制少。
脉冲宽度调制控制在正弦波脉冲宽度调制控制及过调制脉冲宽度调制控制中的任一个都基于相对于向电动机12供给的交流电流的反馈控制，不会影响使用于上述的修正处理的反电动势。因此，控制装置80在转换器38被进行着脉冲宽度调制控制的情况下，能够执行上述的修正处理。
图7是示出在执行了单脉冲控制的情况下实施方式的转换器输出的电压的波形的一例的图。图7中，纵轴表示电压，横轴表示时间。
单脉冲控制针对每个周期而执行两次开关。例如，如图7所示，在与正弦波W3的周期相等的从时刻t1到时刻t3的期间，在时刻t1及时刻t2的2个时间点执行开关。由此，单脉冲控制通过相对于向电动机12供给的交流电压的反馈控制而控制交流电压的振幅及相位。若对图6和图7进行比较，则可知单脉冲控制相比过调制脉冲宽度调制控制能够进一步增大电压利用率。进而，单脉冲控制中，执行开关的次数比过调制脉冲宽度调制控制少。
单脉冲控制基于相对于向电动机12供给的交流电压的反馈控制，对使用于上述的修正处理的反电动势带来影响。因此，控制装置80在转换器38被进行着单脉冲控制的情况下，不能执行上述的修正处理。
控制执行部84按照控制方式决定部83的决定来执行脉冲宽度调制控制或单脉冲控制。
接着，参照图8及图9对实施方式的控制装置80执行的处理进行说明。图8及图9是示出实施方式的控制装置执行的处理的一例的流程图。控制装置80也可以在任意的时机执行图8及图9所示的处理。
在步骤S101中，数据取得部81取得修正数据。
在步骤S102中，判定部82判定修正处理是否已执行完毕。判定部82在基于修正数据判定为修正处理已执行完毕的情况(步骤S102：是)下，使处理前进到步骤S103。判定部82在基于修正数据判定为修正处理并非已执行完毕的情况(步骤S102：否)下，使处理前进到步骤S105。
在步骤S103中，控制方式决定部83作为转换器38的控制方式而采用单脉冲控制。
在步骤S104中，控制执行部84执行单脉冲控制。
在步骤S105中，控制方式决定部83作为转换器38的控制方式而采用脉冲宽度调制控制。
在步骤S106中，控制执行部84执行脉冲宽度调制控制。
在步骤S107中，修正处理执行部85判定修正处理是否已执行完毕。修正处理执行部85在判定为修正处理已执行完毕的情况(步骤S107：否)下，使处理结束。修正处理执行部85在判定为修正处理并非已执行完毕的情况(步骤S107：否)下，使处理前进到步骤S108。
在步骤S108中，修正处理执行部85判定是否许可修正处理的执行。修正处理执行部85在判定为许可修正处理的执行的情况(步骤S108：是)下，使处理前进到步骤S109。修正处理执行部85在判定为没有许可修正处理的执行的情况(步骤S108：否)下，使处理结束。
在步骤S109中，修正处理执行部85执行修正处理。
在步骤S110中，修正处理执行部85将表示与已执行完毕的修正处理相关的内容的修正数据写入存储器。
以上，对于实施方式的控制装置进行了说明。控制装置80在基于修正数据而判定为修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制来控制向电动机12供给交流电流的转换器38。由此，控制装置80在作为能够执行修正处理的控制方式的脉冲宽度调制控制的基础上执行修正处理，减少在执行着脉冲宽度调制控制的情况下的电动机12的驱动转矩与在执行着单脉冲控制的情况下的电动机12的驱动转矩的差。因此，控制装置80能够抑制因电动机12的驱动转矩的骤变引起的车身的振动。
控制装置80在由履历数据表示修正处理并非已执行完毕的情况下，判定为修正处理并非已执行完毕。由此，控制装置80能够更可靠地基于过去的履历来判定修正处理并非已执行完毕。
控制装置80在由误差数据表示的误差超过规定的阈值的情况下，判定为修正处理并非已执行完毕。由此，控制装置80能够基于旋转角传感器安装的角度的误差的大小来推定修正处理是否已执行完毕，所以能够省略确认过去的履历的处理。
以上，对于本具体实施方式使用实施方式进行了说明，但本发明完全不限定于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加各种变形及置换。

Claims (5)

1.一种控制装置，其特征在于，具备：
数据取得部，其取得表示与修正处理相关的内容的修正数据，所述修正处理是对旋转角传感器安装的角度的误差进行修正的处理，所述旋转角传感器计测电动机所具备的转子的旋转角；
判定部，其基于所述修正数据来判定所述修正处理是否已执行完毕；以及
控制方式决定部，其在判定为所述修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制对向所述电动机供给交流电流的转换器进行控制。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述数据取得部取得包含表示所述修正处理是否已执行完毕的履历数据的所述修正数据，
所述判定部在由所述履历数据表示所述修正处理并非已执行完毕的情况下，判定为所述修正处理并非已执行完毕。
3.根据权利要求1所述的控制装置，其中，
所述数据取得部取得包含表示所述误差的误差数据的所述修正数据，
所述判定部在由所述误差数据表示的所述误差超过规定的阈值的情况下，判定为所述修正处理并非已执行完毕。
4.一种车辆系统，其特征在于，具备：
数据取得部，其取得表示与修正处理相关的内容的修正数据，所述修正处理是对旋转角传感器安装的角度的误差进行修正的处理，所述旋转角传感器计测电动机所具备的转子的旋转角；
判定部，其基于所述修正数据来判定所述修正处理是否已执行完毕；以及
控制方式决定部，其在判定为所述修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制来控制向所述电动机供给交流电流的转换器。
5.一种控制方法，其特征在于，包括：
数据取得工序，其取得表示与修正处理相关的内容的修正数据，所述修正处理是对旋转角传感器安装的角度的误差进行修正的处理，所述旋转角传感器计测电动机所具备的转子的旋转角；
判定工序，其基于所述修正数据来判定所述修正处理是否已执行完毕；以及
控制方式决定工序，其在判定为所述修正处理并非已执行完毕的情况下，决定利用脉冲宽度调制控制来控制向所述电动机供给交流电流的转换器。
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