CN111669102A - 电动机的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动机的控制装置，包括如下构成的电子控制单元：在调制度小于第一规定值时，通过脉宽调制控制模式对逆变器的开关元件进行开关控制；在调制度为第二规定值以上时，通过矩形波控制模式对所述开关元件进行开关控制；在调制度为第一规定值以上且小于第二规定值时，通过基于如下的开关波形的中间控制模式对开关元件进行开关控制：在矩形波控制模式下的脉冲波形中，根据在相电流过零的定时是否存在脉冲而形成狭缝或与狭缝相同的宽度的短脉冲。

Description

电动机的控制装置
技术领域
本发明涉及电动机的控制装置。
背景技术
作为这种电动机的控制装置，提出了在电动机的动作点相当于在升压电路中产生谐振的谐振区域的情况下，利用以基于1个周期中3个脉冲所形成的新脉冲波形的矩形波控制方式对逆变器的开关元件进行开关控制的方案(例如，参照日本特开2017-131094)。该新脉冲波形通过开关控制对电动机的驱动电力的电气6次频率进行高频化，由此抑制电气6次频率下的升压电路中的LC谐振的产生。
发明内容
然而，在上述的电动机的控制装置中，在从脉宽调制控制模式(PWM控制模式)向矩形波控制模式切换时，在调制度高的区域(例如调制度为0.70以上的区域)有时会产生谐振。在调制度高的区域通过PWM控制模式对逆变器的开关元件进行开关控制时，电动机的驱动电力下的电气频率的6次成分增加，可认为当该成分的频率成为LC谐振频率附近时产生谐振。
另外，在矩形波控制模式中，在根据电动机的转速而使用多个开关波形的情况下，在这多个开关波形的切换时，有时由于调制度骤变而产生转矩变动引起的振动。
本发明的电动机的控制装置抑制在切换控制模式或开关波形时可能产生的谐振或振动。
本发明的电动机的控制装置采用以下的方案。
本发明的第一方案的电动机的控制装置搭载于驱动装置，该驱动装置包括电动机、驱动所述电动机的逆变器、经由所述逆变器与所述电动机进行电力的交接的蓄电装置。所述电动机的控制装置包括如下构成的电子控制单元：在调制度小于第一规定值时，通过脉宽调制控制模式对所述逆变器的开关元件进行开关控制；在调制度为比所述第一规定值大的第二规定值以上时，通过矩形波控制模式对所述逆变器的开关元件进行开关控制；在调制度为所述第一规定值以上且小于所述第二规定值时，通过基于如下的开关波形的中间控制模式对所述逆变器的开关元件进行开关控制：在所述矩形波控制模式下的脉冲波形中，在相电流过零的定时，在脉冲存在时形成狭缝，在脉冲不存在时形成与所述狭缝相同的宽度的短脉冲。
在上述第一方案的电动机的控制装置中，所述电子控制单元在调制度小于第一规定值时，通过脉宽调制控制模式对逆变器的开关元件进行开关控制，在调制度为比第一规定值大的第二规定值以上时，通过矩形波控制模式对逆变器的开关元件进行开关控制，在调制度为第一规定值以上且小于第二规定值时，通过基于如下的开关波形的中间控制模式对逆变器的开关元件进行开关控制：在矩形波控制模式下的脉冲波形中，在相电流过零的定时，在脉冲存在时形成狭缝，在脉冲不存在时形成与狭缝相同的宽度的短脉冲。由此，调制度不会从第一规定值骤变成第二规定值，因此能够抑制转矩变动引起的振动。而且，通过从脉宽调制控制模式经由中间控制模式切换成矩形波控制模式，而在产生谐振那样的调制度高的区域不使用脉宽调制控制模式，能够抑制由于在调制度高的区域使用脉宽调制控制模式而可能产生的谐振。
在上述第一方案中，所述中间控制模式可以是基于调制度越大则所述狭缝及所述短脉冲的宽度越小的开关波形的模式。这样的话，在从脉宽调制控制模式经由中间控制模式向矩形波控制模式转变时能够使调制度、狭缝及短脉冲的宽度平滑地变化。
在上述第一方案中，所述电子控制单元可以构成为，在从所述中间控制模式向所述矩形波控制模式切换时，所述狭缝及所述短脉冲的宽度渐变至成为值0。这样的话，能够抑制在从中间控制模式向所述矩形波控制模式的切换时可能产生的转矩变动。
在上述第一方案中，所述矩形波控制模式可以是如下模式：在所述电动机的转速为比第一谐振区域大的第一规定转速以上时，使用一周期的前半周期或后半周期成为矩形波脉冲的矩形波脉冲波形，在所述电动机的转速小于所述第一规定转速时，使用第一开关波形，该第一开关波形是如下波形：在所述矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲存在的区域形成一个以上的狭缝，并且在所述矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲不存在的区域在与所述狭缝相同的定时形成与所述狭缝相同的宽度的一个以上的短脉冲，该第一开关波形抑制所述第一谐振区域的LC谐振。所述第二规定值可以是在所述电动机的转速为所述第一规定转速以上时比在所述电动机的转速小于所述第一规定转速时大的值。这样的话，能够抑制第一谐振区域中的LC谐振。
在上述第一方案中，所述矩形波控制模式可以是在所述电动机的转速小于比所述第一规定转速小的第二规定转速时使用第二开关波形的模式，该第二开关波形是狭缝数及短脉冲数比所述第一开关波形多的波形，该第二开关波形抑制比所述第二规定转速小的转速范围中包含的第二谐振区域的LC谐振。所述第二规定值可以是在所述电动机的转速小于所述第二规定转速时比在所述电动机的转速为所述第二规定转速以上时小的值。这样的话，能够抑制第二谐振区域中的LC谐振。
本发明的第二方案的电动机的控制装置搭载于驱动装置，该驱动装置包括电动机、驱动所述电动机的逆变器、经由所述逆变器与所述电动机进行电力的交接的蓄电装置。所述电动机的控制装置包括如下构成的电子控制单元：通过调制度来切换脉宽调制控制模式和矩形波控制模式而对所述逆变器的开关元件进行开关控制，在从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换时，执行所述第一开关波形的狭缝及短脉冲的宽度以减小的方式渐变的第一渐变控制。所述矩形波控制模式是如下模式：在所述电动机的转速为比第一谐振区域大的第一规定转速以上时，使用一个周期的前半周期或后半周期成为矩形波脉冲的矩形波脉冲波形，在所述电动机的转速小于所述第一规定转速时，使用第一开关波形，该第一开关波形是如下波形：在所述矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲存在的区域形成一个以上的狭缝，并且在所述矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲不存在的区域在与所述狭缝相同的定时形成与所述狭缝相同的宽度的一个以上的短脉冲，该第一开关波形抑制所述第一谐振区域中的LC谐振。
在上述第二方案的电动机的控制装置中，所述电子控制单元根据调制度来切换脉宽调制控制模式和矩形波控制模式而对驱动电动机的逆变器的开关元件进行开关控制。作为矩形波控制模式，在电动机的转速为比第一谐振区域大的第一规定转速以上时，使用一个周期的前半周期或后半周期成为矩形波脉冲的矩形波脉冲波形。而且，在电动机的转速小于第一规定转速时，使用第一开关波形，该第一开关波形是如下波形：在矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲存在的区域形成一个以上的狭缝，并且在所述矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲不存在的区域在与狭缝相同的定时形成与所述狭缝相同的宽度的一个以上的短脉冲，该第一开关波形抑制第一谐振区域的LC谐振。由此，能够抑制在电动机的转速小于第一规定转速时可能产生的谐振。并且，在从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换时，执行以第一开关波形的狭缝及短脉冲的宽度减小的方式渐变的第一渐变控制。由此，能够抑制与从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换时可能产生的调制度的骤变相伴的转矩变动引起的振动。
在上述第二方案中，所述电子控制单元可以是，作为所述第一渐变控制，分成多个阶段而阶段性地设定狭缝及短脉冲的宽度和调制度。这样的话，能够阶段性地使狭缝及短脉冲的宽度、调制度变化而从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换，能够抑制在切换时可能产生的转矩变动引起的振动。
在上述第二方案中，所述电子控制单元可以是，作为所述第一渐变控制，在所述电动机的转速超过从所述第一开关波形向所述矩形波脉冲波形切换的第一阈值转速时，以从所述第一开关波形的调制度朝向所述矩形波脉冲波形的调制度逐渐增大的方式设定调制度，并且使用设定的调制度和调制度越大则宽度越小的关系来设定狭缝及短脉冲的宽度。这样的话，能够使狭缝及短脉冲的宽度、调制度平滑地变化而从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换，能够抑制在切换时可能产生的转矩变动引起的振动。
在上述第二方案中，所述电子控制单元可以是，作为所述第一渐变控制，根据所述设定的调制度来设定电压相位，通过使用了所述设定的宽度的狭缝及短脉冲的第一开关波形以成为所述设定的电压相位的方式对所述逆变器的开关元件进行开关控制。这样的话，能够抑制转矩变动。
在上述第二方案中，所述矩形波控制模式可以是在所述电动机的转速小于比所述第一规定转速小的第二规定转速时使用第二开关波形的模式，该第二开关波形是狭缝数及短脉冲数比所述第一开关波形多的波形，该第二开关波形抑制比所述第二规定转速小的转速范围中包含的第二谐振区域的LC谐振。所述电子控制单元可以是，在从所述第二开关波形向所述第一开关波形切换时，执行第二渐变控制，该第二渐变控制是所述第二开关波形的狭缝及短脉冲中的不与所述第一开关波形的狭缝及短脉冲相当的狭缝及短脉冲的宽度以减小的方式渐变的控制。这样的话，能够抑制在电动机的转速小于第二规定转速时可能产生的谐振，并且能够抑制与在从第二开关波形向第一开关波形切换时可能产生的调制度的骤变相伴的转矩变动引起的振动。
在上述第二方案中，所述电子控制单元可以是，作为所述第二渐变控制，分成多个阶段而阶段性地设定狭缝及短脉冲的宽度和调制度。这样的话，能够阶段性地使狭缝及短脉冲的宽度、调制度变化而从第二开关波形向第一开关波形切换，能够抑制在切换时可能产生的转矩变动引起的振动。
在上述第二方案中，所述电子控制单元可以是，作为所述第二渐变控制，在所述电动机的转速超过从所述第二开关波形向所述第一开关波形切换的第二阈值转速时，以从所述第二开关波形的调制度朝向所述第一开关波形的调制度逐渐增大的方式设定调制度，并且使用设定的调制度和调制度越大则宽度越小的关系来设定狭缝及短脉冲的宽度。这样的话，能够使狭缝及短脉冲的宽度、调制度平滑地变化而从第二开关波形向第一开关波形切换，能够抑制在切换时可能产生的转矩变动引起的振动。
在上述第二方案中，所述电子控制单元可以是，作为所述第二渐变控制，根据所述设定的调制度来设定电压相位，通过使用了所述设定的宽度的狭缝及短脉冲的第二开关波形以成为所述设定的电压相位的方式对所述逆变器的开关元件进行开关控制。这样的话，能够抑制转矩变动。
在上述第二方案中，所述电子控制单元可以是，作为所述第二渐变控制，在从所述第二开关波形向所述第一开关波形切换时，关于所述第二开关波形的狭缝及短脉冲中的与所述第一开关波形的狭缝及短脉冲相当的一个以上的狭缝及短脉冲，定时及宽度以逐渐地与所述第一开关波形的狭缝及短脉冲的定时及宽度一致的方式渐变。这样的话，在从第二开关波形向第一开关波形切换时，能够使第二开关波形的狭缝及短脉冲中的与第一开关波形的狭缝及短脉冲相当的狭缝及短脉冲的定时平滑地变化，能够抑制与切换时可能产生的转矩变动相伴的振动。
附图说明
下面将参考附图描述本发明示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，附图中相同的数字表示相同的部件。
图1是表示搭载本发明的第一实施例的电动机的控制装置的电动机动车的结构的概略的构成图。
图2是表示通过电子控制单元执行的控制模式设定处理的一例的流程图。
图3是表示电动机的转速、转矩、控制模式的关系的一例的说明图。
图4是表示通过电子控制单元执行的矩形波控制模式脉冲波形设定处理的一例的流程图。
图5是表示矩形波脉冲波形、第一开关波形、第二开关波形的一例的说明图。
图6是表示通过电子控制单元执行的中间控制模式脉冲波形设定处理的一例的流程图。
图7是表示中间矩形波脉冲波形、中间第一开关波形、中间第二开关波形的一例的说明图。
图8是表示狭缝宽度设定用映射的一例的说明图。
图9是表示变形例的电动机的转速、转矩、控制模式的关系的一例的说明图。
图10是表示变形例的控制模式设定处理的一例的流程图。
图11是表示变形例的中间控制模式脉冲波形设定处理的一例的流程图。
图12是表示变形例的电动机的转速、转矩、控制模式的关系的一例的说明图。
图13是表示变形例的电动机的转速、转矩、控制模式的关系的一例的说明图。
图14是表示变形例的电动机的转速、转矩、控制模式的关系的一例的说明图。
图15是表示通过第二实施例的电子控制单元执行的第一-矩形切换处理的一例的流程图。
图16是将矩形波脉冲波形和第一开关波形与狭缝、短脉冲的宽度一起表示的说明图。
图17是表示切换时狭缝宽度设定用映射的一例的说明图。
图18是表示电动机的转矩与电压相位的关系的一例的说明图。
图19是表示以第一开关波形及矩形波脉冲波形从电动机输出转矩指令的转矩时的电压向量的一例的说明图。
图20是表示通过第二实施例的电子控制单元执行的第二-第一切换处理的一例的流程图。
图21是将第二开关波形和第一开关波形与狭缝、短脉冲的宽度一起表示的说明图。
图22是表示变形例的脉冲波形切换处理的一例的流程图。
图23是表示调制度设定用映射的一例的说明图。
图24是表示定时设定用映射的一例的说明图。
具体实施方式
接下来，使用实施例说明用于实施本发明的方式。
图1是表示搭载本发明的第一实施例的电动机的控制装置的电动机动车20的结构的概略的构成图。如图所示，第一实施例的电动机动车20具备电动机32、逆变器34、作为电源的蓄电池36、升压转换器40、电子控制单元50。作为电动机的控制装置，电子控制单元50相当于此。
电动机32构成作为同步发电电动机，具备埋入有永久磁铁的转子和卷绕有三相线圈的定子。该电动机32的转子连接于经由差动齿轮24而与驱动轮22a、22b连结的驱动轴26。
逆变器34使用于电动机32的驱动。该逆变器34经由高电压侧电力线42连接于升压转换器40，具有作为6个开关元件的晶体管T11～T16和与6个晶体管T11～T16分别并联连接的6个二极管D11～D16。晶体管T11～T16分别相对于高电压侧电力线42的正极侧线和负极侧线以成为源极侧和漏极侧的方式每2个地成对配置。而且，在晶体管T11～T16的成对的晶体管彼此的连接点分别连接电动机32的三相线圈(U相、V相、W相的线圈)。因此，在电压作用于逆变器34时，通过电子控制单元50来调节成对的晶体管T11～T16的接通时间的比例，由此在三相线圈形成旋转磁场，驱动电动机32旋转。在高电压侧电力线42的正极侧线和负极侧线安装平滑用的电容器46。
蓄电池36构成作为例如锂离子二次电池或镍氢二次电池，经由低电压侧电力线44而连接于升压转换器40。在低电压侧电力线44的正极侧线和负极侧线安装平滑用的电容器48。
升压转换器40连接于高电压侧电力线42和低电压侧电力线44，具有2个晶体管T31、T32、与2个晶体管T31、T32分别并联连接的2个二极管D31、D32、电抗器L。晶体管T31连接于高电压侧电力线42的正极侧线。晶体管T32连接于晶体管T31和高电压侧电力线42及低电压侧电力线44的负极侧线。电抗器L连接于晶体管T31、T32彼此的连接点、低电压侧电力线44的正极侧线。升压转换器40通过电子控制单元50来调节晶体管T31、T32的接通时间的比例，由此对低电压侧电力线44的电力进行升压而向高电压侧电力线42供给，或者对高电压侧电力线42的电力进行降压而向低电压侧电力线44供给。
电子控制单元50构成作为以CPU52为中心的微型处理器，除了CPU52之外，还具备存储处理程序的ROM54、暂时存储数据的RAM56、输入输出端口。来自各种传感器的信号经由输入端口向电子控制单元50输入。作为向电子控制单元50输入的信号，可以列举例如来自检测电动机32的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器(例如旋转变压器)32a的旋转位置θm、来自检测电动机32的各相的相电流的电流传感器32u、32v的相电流Iu、Iv。而且，还可以列举来自在蓄电池36的端子间安装的电压传感器36a的电压Vb、来自在蓄电池36的输出端子安装的电流传感器36b的电流Ib。此外，也可以列举来自与电抗器L串联地安装的电流传感器40a的电流IL、来自在电容器46的端子间安装的电压传感器46a的电容器46(高电压侧电力线42)的电压VH、来自在电容器48的端子间安装的电压传感器48a的电容器48(低电压侧电力线44)的电压VL。此外，也可以列举来自点火开关60的点火信号、来自检测换挡杆61的操作位置的挡位传感器62的挡位SP。而且，也可以列举来自检测加速踏板63的踏入量的加速踏板位置传感器64的加速器开度Acc、来自检测制动踏板65的踏入量的制动踏板位置传感器66的制动踏板位置BP、来自车速传感器68的车速V。电子控制单元50基于来自旋转位置检测传感器32a的旋转位置θm来运算电动机32的转速Nm，或者基于来自电流传感器36b的蓄电池36的电流Ib的累计值来运算蓄电池36的蓄电比例SOC。在此，蓄电比例SOC是蓄电池36的蓄电量(能够放电的电力量)相对于蓄电池36的全部容量的比例。
从电子控制单元50经由输出端口输出各种控制信号。作为从电子控制单元50输出的信号，可以列举例如向逆变器34的晶体管T11～T16的开关控制信号、向升压转换器40的晶体管T31、T32的开关控制信号。
在这样构成的实施例的电动机动车20中，电子控制单元50进行以下的行驶控制。在行驶控制中，基于加速器开度Acc和车速V来设定驱动轴26要求的要求转矩Td*，将设定的要求转矩Td*设定为电动机32的转矩指令Tm*，以按照转矩指令Tm*来驱动电动机32的方式进行逆变器34的晶体管T11～T16的开关控制。而且，在行驶控制中，以能够按照转矩指令Tm*来驱动电动机32的方式设定高电压侧电力线42的目标电压VH*，以高电压侧电力线42的电压VH成为目标电压VH*的方式进行升压转换器40的晶体管T31、T32的开关控制。
接下来，说明第一实施例的电动机动车20搭载的控制装置的控制，特别是逆变器34的开关元件的开关控制。图2是表示通过电子控制单元50执行的控制模式设定处理的一例的流程图。该处理每隔规定时间反复执行。
当执行控制模式设定处理时，电子控制单元50首先执行将电动机32的转速Nm和调制度M输入的处理(步骤S100)。电动机32的转速Nm可以输入基于来自旋转位置检测传感器32a的旋转位置θm而运算的值。调制度M可以通过将电压向量中的d轴分量Vd和q轴分量Vq的平方和的平方根除以高电压侧电力线42的电压VH而得到。
接下来，将输入的电动机32的转速Nm与阈值Nref1及阈值Nref2进行比较(步骤S110)。关于阈值Nref1、阈值Nref2在后文叙述。在电动机32的转速Nm小于阈值Nref1时，将值Mset1设定给阈值Mref2(步骤S120)，在电动机32的转速Nm为阈值Nref1以上且小于阈值Nref2时，将值Mset2设定给阈值Mref2(步骤S130)，在电动机32的转速Nm为阈值Nref2以上时，将值Mset3设定给阈值Mref2(步骤S140)。关于阈值Mref2、值Mset1、值Mset2、值Mset3在后文叙述。
接下来，将调制度M与阈值Mref1及阈值Mref2进行比较(步骤S150)，在判定为调制度M小于阈值Mref1时设定PWM控制模式(步骤S160)，在判定为调制度M为阈值Mref1以上且小于阈值Mref2时设定中间控制模式(步骤S170)，在判定为调制度M为阈值Mref2以上时设定矩形波控制模式(步骤S180)，结束本处理。阈值Mref1是区分脉宽调制控制模式(以下，称为PWM控制模式)与中间控制模式的调制度，阈值Mref2是区分中间控制模式与矩形波控制模式的调制度。PWM控制模式是以将模拟性的三相交流电压向电动机32施加(供给)的方式控制逆变器34的控制模式，矩形波控制模式是以将矩形波电压向电动机32施加的方式控制逆变器34的控制模式。中间控制模式是如下的控制模式：在矩形波控制模式下的脉冲波形中，以将在相电流跨值0的过零的定时形成狭缝或短脉冲的脉冲波形的电压向电动机32施加的方式控制逆变器34，详情后述。图3示出电动机32的转速Nm、转矩Tm、控制模式的关系的一例。图中，左下的区域为PWM控制模式，阴影的区域为中间控制模式，右上的区域为矩形波控制模式。
PWM控制模式下的控制使用由周知的脉宽调制形成的脉冲波形，由于不是本发明的核心，因此省略其详细的说明。而且，为了便于说明，首先说明矩形波控制模式下的脉冲波形，然后，说明中间控制模式下的脉冲波形。
在第一实施例的电动机动车20搭载的控制装置中，矩形波控制模式通过第一开关波形、第二开关波形、矩形波脉冲波形这3个脉冲波形来控制逆变器34。图4是表示通过电子控制单元50执行的矩形波控制模式脉冲波形设定处理的一例的流程图。在矩形波控制模式脉冲波形设定处理中，首先，输入电动机32的转速Nm(步骤S200)，将输入的电动机32的转速Nm与阈值Nref1、阈值Nref2进行比较(步骤S210)。阈值Nref2是比将由于电动机32的电气6次变动频率而产生LC谐振的区域变换成电动机32的转速后的第一谐振区域的上限值大的转速，阈值Nref1是比将由于电动机32的电气12次变动频率而产生LC谐振的区域变换成电动机32的转速后的第二谐振区域的上限值大且比第一谐振区域的下限值小的转速。在判定为电动机32的转速Nm小于阈值Nref1时设定第二开关波形(步骤S220)，在判定为电动机32的转速Nm为阈值Nref1以上且小于阈值Nref2时设定第一开关波形(步骤S230)，在判定为电动机32的转速Nm为阈值Nref2以上时设定矩形波脉冲波形(步骤S240)，结束本处理。
图5是表示矩形波脉冲波形、第一开关波形、第二开关波形的一例的说明图。矩形波脉冲波形如图所示是时间T1～T2的一个周期的前半周期整体成为1个脉冲(矩形波脉冲)且在后半周期未形成脉冲的脉冲波形(通常的矩形波控制中的脉冲波形)。第一开关波形是在时间T1～T2的一个周期的前半周期的矩形波脉冲波形的矩形波脉冲存在的区域形成1个狭缝并在与后半周期的狭缝相同的定时形成1个短脉冲的脉冲波形，是对电气6次变动频率成分进行高频化的开关波形。作为对电气6次变动频率成分进行高频化的开关波形，如图所示，不仅是在1个周期具有3个脉冲的脉冲波形，而且在1个周期具有4个以上的脉冲的脉冲波形也有效，但是在第一实施例中，将1个周期中的脉冲数最少的波形使用作为第一开关波形。第二开关波形是除了第一开关波形之外还形成有1个狭缝(合计2个狭缝)和1个短脉冲(合计2个短脉冲)的脉冲波形，是除了电气6次变动频率成分之外还对电气12次变动频率成分进行高频化的开关波形。除了电气6次变动频率成分之外还对电气12次变动频率成分进行高频化的开关波形如图所示，不仅是在1个周期具有4个脉冲的脉冲波形，而且在1个周期具有5个以上的脉冲的脉冲波形也有效，但是在第一实施例中，将1个周期中的脉冲数最少的波形使用作为第二开关波形。在图3的右上的区域的矩形波控制模式下，也通过由阈值Nref1、阈值Nref2区分的区域，从左依次示出第二开关波形、第一开关波形、矩形波脉冲波形。
根据以上的说明，在上述的矩形波控制模式脉冲波形设定处理中，在步骤S210中，在判定为电动机32的转速Nm小于阈值Nref1时，为了抑制电动机32的电气12次变动频率引起的LC谐振而设定第二开关波形，在判定为电动机32的转速Nm为阈值Nref1以上且小于阈值Nref2时，为了抑制电气6次变动频率引起的LC谐振而设定第一开关波形，在判定为电动机32的转速Nm为阈值Nref2以上时，由于不产生LC谐振而设定矩形波脉冲波形。由此，能够抑制由于电气6次变动频率或电气12次变动频率引起的LC谐振而可能产生的振动。
在此，说明在图2的步骤S110～S140中设定给阈值Mref2的值Mset1、值Mset2、值Mset3的意义。值Mset1是在矩形波控制模式下使用第二开关波形时的调制度，在第一实施例中使用0.75。值Mset2是使用第一开关波形时的调制度，使用比值Mset1大的值，在第一实施例中使用0.756。值Mset3是使用矩形波脉冲波形时的调制度，使用比值Mset2大的值，在第一实施例中使用0.78。如图3所示，对作为中间控制模式的调制度M的上限值的阈值Mref2使用矩形波控制模式下的调制度，因此在电动机32的转速Nm小于阈值Nref1时，成为使用第二开关波形时的调制度(值Mset1)，在转速Nm为阈值Nref1以上且小于阈值Nref2时，成为使用第一开关波形时的调制度(值Mset2)，在转速Nm为阈值Nref2以上时，成为使用矩形波脉冲波形时的调制度(值Mset3)。图2的控制模式设定处理的步骤S110～S140的处理考虑该情况而设定阈值Mref2。
接下来，说明中间控制模式下的脉冲波形。图6是表示通过电子控制单元50执行的中间控制模式脉冲波形设定处理的一例的流程图。在中间控制模式脉冲波形设定处理中，首先，输入电动机32的转速Nm(步骤S300)，将输入的电动机32的转速Nm与阈值Nref1、阈值Nref2进行比较(步骤S310)。在判定为电动机32的转速Nm小于阈值Nref1时设定中间第二开关波形(步骤S320)，在判定为电动机32的转速Nm为阈值Nref1以上且小于阈值Nref2时设定中间第一开关波形(步骤S330)，在判定为电动机32的转速Nm为阈值Nref2以上时设定中间矩形波脉冲波形(步骤S340)。中间矩形波脉冲波形、中间第一开关波形、中间第二开关波形的一例如图7所示。中间矩形波脉冲波形相对于矩形波脉冲波形(参照图5)是如下的脉冲波形：在时间T1～T2的1个周期中的前半周期中在相电流跨值0的过零的定时T1(1)在矩形波脉冲形成狭缝，在后半周期中在过零的定时T1(2)形成与狭缝相同的宽度的短脉冲。即，中间矩形波脉冲波形相对于矩形波脉冲波形成为如下的开关波形：在相电流过零的定时，在脉冲存在时形成狭缝，在脉冲不存在时形成与狭缝相同的宽度的短脉冲。中间第一开关波形及中间第二开关波形与中间矩形波脉冲波形同样，相对于第一开关波形、第二开关波形(参照图5)是如下的脉冲波形：在前半周期中在过零的定时T1(1)在矩形波脉冲形成狭缝，在后半周期中在过零的定时T1(2)形成与狭缝相同的宽度的短脉冲。即，中间第一开关波形及中间第二开关波形相对于第一开关波形、第二开关波形成为如下的开关波形：在相电流过零的定时在脉冲存在时形成狭缝，在脉冲不存在时形成与狭缝相同的宽度的短脉冲。在图3的阴影的区域的中间控制模式下，也通过由阈值Nref1、阈值Nref2区分的区域从左依次示出中间第二开关波形、中间第一开关波形、中间矩形波脉冲波形。
并且，基于调制度M设定狭缝宽度p(步骤S350)，结束本处理。如上所述，短脉冲为与狭缝相同的宽度，因此步骤S350的狭缝宽度p的设定与短脉宽p的设定意义相同。关于狭缝宽度p，在实施例中，在各脉冲波形中，将以调制度M从阈值Mref1变化至阈值Mref2的方式通过实验等求出的脉宽p与调制度M的关系预先存储作为狭缝宽度设定用映射，当被给予调制度M时，从映射导出对应的狭缝宽度，由此设定狭缝宽度p。狭缝宽度设定用映射的一例如图8所示。如图所示，调制度M越大，则狭缝宽度p越小，当调制度M达到阈值Mref2时，狭缝宽度p成为值0。即，当调制度M达到阈值Mref2时，从中间控制模式切换为矩形波控制模式，因此中间矩形波脉冲波形、中间第一开关波形、中间第二开关波形切换为矩形波脉冲波形、第一开关波形、第二开关波形。此时，随着调制度M增大，狭缝宽度p逐渐减小而成为值0，因此在从中间控制模式向矩形波控制模式的切换时不会产生转矩变动。需要说明的是，在相电流的过零的定时形成狭缝或短脉冲是考虑到为了减小相电流对波形的影响的缘故。
在以上说明的第一实施例的电动机动车20搭载的控制装置中，在调制度M为阈值Mref1以上且小于阈值Mref2时，作为中间控制模式，在矩形波控制模式下的脉冲波形中，设定如下的开关波形：在相电流过零的定时在脉冲存在时形成狭缝，在脉冲不存在时形成与狭缝相同的宽度的短脉冲。并且，使用随着调制度M增大而狭缝宽度逐渐减小并在调制度M达到阈值Mref2时狭缝宽度成为值0的狭缝宽度设定用映射来设定狭缝宽度p(短脉宽p)，通过求出的开关波形对逆变器的开关元件进行开关控制。由此，调制度M能够从阈值Mref1渐变至阈值Mref2，因此能够抑制由于调制度M骤变而产生的转矩变动引起的振动。
而且，在第一实施例的电动机动车20搭载的控制装置中，在中间控制模式下，在可能产生电动机32的电气6次变动频率引起的LC谐振的阈值Nref1以上且小于阈值Nref2的电动机32的转速区域中，通过形成为如下的中间第一开关波形而能够抑制由于电气6次变动频率引起的LC谐振而可能产生的振动：相对于将电气6次变动频率高频化的第一开关波形，在相电流过零的定时，在脉冲存在时形成狭缝，在脉冲不存在时形成与狭缝相同的宽度的短脉冲。而且，在中间控制模式下，在可能产生电动机32的电气12次变动频率引起的LC谐振的小于阈值Nref1的电动机32的转速区域中，通过形成为如下的中间第一开关波形而能够抑制由于电气12次变动频率引起的LC谐振而可能产生的振动：相对于不仅将电气6次变动频率而且将电气12次变动频率也高频化的第二开关波形，在相电流过零的定时，在脉冲存在时形成狭缝，在脉冲不存在时形成与狭缝相同的宽度的短脉冲。
在第一实施例的电动机动车20搭载的控制装置中，在中间控制模式下，设为具有中间第二开关波形、中间第一开关波形、中间矩形波脉冲波形的结构，但是也可以如图9的变形例的电动机32的转速Nm、转矩Tm、控制模式的关系所示，在中间控制模式下，虽然具有中间第二开关波形和中间第一开关波形，但是不具有中间矩形波脉冲波形。如上所述，在中间控制模式下，考虑到抑制产生电气6次变动频率、电气12次变动频率引起的LC谐振的情况时，能够将中间控制模式设为直至比可能产生电气6次变动频率引起的LC谐振的区域的上限值大的阈值Nref2为止的区域。在该情况下，只要取代图2的控制模式设定处理而执行图10的控制模式设定处理，并取代图6的中间控制模式脉冲波形设定处理而执行图11的中间控制模式脉冲波形即可。
在图10的控制模式设定处理中，输入电动机32的转速Nm和调制度M(步骤S100)，判定电动机32的转速Nm是否为阈值Nref1以上(步骤S110B)。在判定为电动机32的转速Nm小于阈值Nref1时，将值Mset1设定给阈值Mref2(步骤S120)，在判定为电动机32的转速Nm为阈值Nref1以上时，将值Mset2设定给阈值Mref2(步骤S130)。并且，将调制度M与阈值Mref1及阈值Mref2进行比较(步骤S150)，在判定为调制度M小于阈值Mref1时设定PWM控制模式(步骤S160)，在判定为调制度M为阈值Mref1以上且小于阈值Mref2时设定中间控制模式(步骤S170)，在判定为调制度M为阈值Mref2以上时设定矩形波控制模式(步骤S180)，结束本处理。即，执行从图2的控制模式设定处理中删除步骤S140的处理。
在图11的中间控制模式脉冲波形设定处理中，输入电动机32的转速Nm(步骤S300)，判定电动机32的转速Nm是否为阈值Nref1以上(步骤S310B)。在判定为电动机32的转速Nm小于阈值Nref1时设定中间第二开关波形(步骤S320)，在判定为电动机32的转速Nm为阈值Nref1以上时设定中间第一开关波形(步骤S330)。然后，基于调制度M设定狭缝宽度p(步骤S350)，结束本处理。即，执行图6的中间控制模式脉冲波形设定处理的删除了步骤S340的处理。
在这样的变形例的电动机动车搭载的控制装置中，也能够起到与第一实施例的电动机动车20搭载的控制装置起到的效果同样的效果。
另外，如图12、图13例示的变形例的电动机32的转速Nm、转矩Tm、控制模式的关系那样，在矩形波控制模式下，也可以是虽然具有矩形波脉冲波形和第一开关波形，但是不具有第二开关波形。在该情况下，作为控制模式设定处理，只要执行将图2的控制模式设定处理的步骤S110变更为判定电动机32的转速Nm是否为阈值Nref2以上的处理并删除步骤S120的处理，或者执行图10的控制模式设定处理的删除了步骤S110B和步骤S120的处理即可。而且，作为中间控制模式脉冲波形设定处理，只要执行将图6的中间控制模式脉冲波形设定处理的步骤S310变更为判定电动机32的转速Nm是否为阈值Nref2以上的处理并删除步骤S320的处理，或者执行图11的中间控制模式脉冲波形设定处理的删除了步骤S310B和步骤S320的处理即可。在该情况下，也能够抑制由于调制度M骤变而产生的转矩变动引起的振动，并能够抑制由于电气6次变动频率引起的LC谐振而可能产生的振动。
此外，如图14例示的变形例的电动机32的转速Nm、转矩Tm、控制模式的关系那样，在矩形波控制模式下，可以仅具有矩形波脉冲波形。在该情况下，作为控制模式设定处理，执行图2的控制模式设定处理的删除了步骤S110～S140的处理，作为中间控制模式脉冲波形设定处理，执行图6的中间控制模式脉冲波形设定处理的删除了步骤S310～S330的处理即可。在该情况下，也能够抑制由于调制度M骤变而产生的转矩变动引起的振动。
接下来，说明第二实施例的电动机动车120搭载的控制装置。第二实施例的电动机动车120设为与图1例示的第一实施例的电动机动车20相同的结构。因此，为了避免重复的说明，对于第二实施例的电动机动车120的结构，标注与图1例示的第一实施例的电动机动车20的结构相同的标号，省略其说明。在第二实施例的电动机动车120搭载的控制装置中，也与第一实施例的电动机动车20同样，如图2的电动机32的转速Nm、转矩Tm、控制模式的关系所示，具有PWM控制模式、中间控制模式、矩形波控制模式。因此，执行图2的控制模式设定处理。而且，第二实施例的电动机动车120搭载的控制装置与第一实施例的电动机动车20同样，在矩形波控制模式下，在电动机32的转速Nm小于阈值Nref1时使用第二开关波形，在电动机32的转速Nm为阈值Nref1以上且小于阈值Nref2时使用第一开关波形，在电动机32的转速Nm为阈值Nref2以上时使用矩形波脉冲波形。即，也执行图4的矩形波控制模式脉冲波形设定处理。此外，第二实施例的电动机动车120搭载的控制装置与第一实施例的电动机动车20同样，在中间控制模式下，在电动机32的转速Nm小于阈值Nref1时使用中间第二开关波形，在电动机32的转速Nm为阈值Nref1以上且小于阈值Nref2时使用中间第一开关波形，在电动机32的转速Nm为阈值Nref2以上时使用中间矩形波脉冲波形。因此，也执行图6的中间控制模式脉冲波形设定处理。
接下来，说明第二实施例的电动机动车120搭载的控制装置的控制，特别是从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换时的控制、从第二开关波形向第一开关波形切换时的控制。图15是表示从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换时，通过第二实施例的电动机动车120的电子控制单元50执行的第一-矩形切换处理的一例的流程图。
在第一-矩形切换处理中，首先，输入电动机32的转速Nm、来自电压传感器46a的高电压侧电力线42的电压VH、电动机32的转矩指令Tm*等(步骤S400)，将计数值C初始化为值0(步骤S410)。电动机32的转速Nm能够输入基于来自旋转位置检测传感器32a的旋转位置θm而运算的值。转矩指令Tm*能够输入通过行驶控制而设定的值。计数值C是在本处理中使用的计数值。
接下来，在计数值C达到阈值Cref1之前，反复进行步骤S420～S460的处理。阈值Cref1是阶段性地变更调制度M的级数。反复处理首先将计数值C增加值1(步骤S420)，通过下式(1)设定调制度M(步骤S430)。调制度M计算为如下的值：如式(1)所示，从阈值Mset3减去阈值Mset2，将其除以阈值Cref1而得到的值乘以计数值C的值，将其与阈值Mref2相加后的值。即，调制度M计算为如下的值：将阈值Mset3与阈值Mset2的差以反复次数的阈值Cref1进行按比例分配来确定1级的变化量，从阈值Mset2变化了与计数值C的值(级数)相应的变化量的值。
M＝Mset2+C·(Mset3-Mset2)/Cref1 (1)
接下来，基于调制度M来设定第一开关波形的狭缝宽度p1(步骤S440)。如上所述，第一开关波形中的狭缝与短脉冲为相同宽度，因此狭缝宽度p1的设定是指短脉宽p1的设定。图16将矩形波脉冲波形和第一开关波形与狭缝、短脉冲的宽度p1一起表示。关于狭缝宽度p1，在第二实施例中，预先研究狭缝宽度p1与调制度M的关系而预先存储作为切换时狭缝宽度设定用映射，当被提供调制度M时，从映射导出对应的狭缝宽度p1，由此设定狭缝宽度p1。切换时狭缝宽度设定用映射的一例如图17所示。图17也记载有从第二开关波形向第一开关波形切换时的2个狭缝的宽度p1、p2的切换时狭缝宽度设定用映射。在第一-矩形切换处理中使用的切换时狭缝宽度设定用映射中，狭缝宽度p1由图17中的从阈值Mset2至阈值Mset3之间的p1表示。关于狭缝宽度p1，调制度M距阈值Mset2越大，则狭缝宽度p1从阈值Mset2的值p1(1)越逐渐减小，在调制度M达到阈值Mset3时，狭缝宽度p1成为值0。需要说明的是，调制度M通过计数值C阶段性地设定，因此狭缝宽度p1也阶段性地设定。
接下来，基于角速度ω、调制度M、高电压侧电力线42的电压VH、转矩指令Tm*来设定电压相位θ(步骤S450)。角速度ω可以根据电动机32的转速Nm进行计算。电压相位θ与电动机32的转矩Tm的关系通过下式(2)得到。式(2)中，V为电压VH与调制度M之积，p为电动机32的极对数，
Figure BDA0002386255850000201
为磁通，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感。因此，如果在式(2)中适用角速度ω、调制度M、高电压侧电力线42的电压VH，则转矩Tm与电压相位θ的关系能够如图所示。转矩Tm与电压相位θ的关系的一例如图18所示。图中，基于实线的曲线是第一开关波形时的转矩Tm与电压相位θ的关系，基于虚线的曲线是矩形波脉冲波形时的转矩Tm与电压相位θ的关系。而且，Tm*是电动机32的转矩指令，θ1是以第一开关波形从电动机32输出转矩指令Tm*的转矩时的电压相位，θ2是以矩形波脉冲波形从电动机32输出转矩指令Tm*的转矩时的电压相位。如图所示，相对于转矩指令Tm*的各波形中的电压相位θ存在多个(图中为2个)，但是使用的电压相位θ成为其中的最小的电压相位。当前，考虑从第一开关波形向矩形波脉冲波形的切换时，因此转矩Tm与电压相位θ的关系成为两曲线的中间的曲线。因此，应求出的电压相位θ成为θ1与θ2之间的值。以第一开关波形及矩形波脉冲波形从电动机32输出转矩指令Tm*的转矩时的电压向量如图19所示。根据该图可知，在从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换时为了使电动机32的转矩Tm相同，只要电压向量的q轴成分Vq成为相同即可。由于应求出的电压相位θ为θ1与θ2之间的值，因此该电压向量成为图19中的2个向量的中间的向量。需要说明的是，在步骤S450的处理中，在第二实施例中，关于电压相位θ，相对于角速度ω、调制度M、高电压侧电力线42的电压VH、转矩指令Tm*而预先求出最小的电压相位θ并存储作为电压相位设定用映射，当被提供角速度ω、调制度M、高电压侧电力线42的电压VH、转矩指令Tm*时，从映射导出对应的电压相位θ，由此设定电压相位θ。
【数学式1】
Figure BDA0002386255850000211
接下来，判定计数值C是否达到阈值Cref1(步骤S460)。在判定为计数值C未达到阈值Cref1时返回步骤S420，在判定为计数值C达到阈值Cref1时结束本处理。阈值Cref1如上所述是阶段性地变更调制度M的级数，根据重复进行该步骤S420～S460所需的时间来确定。即，阈值Cref1在执行步骤S420～S460所需的时间长的情况下减小，在执行步骤S420～S460所需的时间短的情况下增大。因此，阈值Cref1越大，则能够越增多变更调制度M的级数，因此能够平滑地进行从第一开关波形向矩形波脉冲波形的切换。
图15的第一-矩形切换处理是从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换时的处理，但是同样也可以设为从矩形波脉冲波形向第一开关波形切换时的处理。
图20是表示从第二开关波形向第一开关波形切换时，通过第二实施例的电动机动车120的电子控制单元50执行的第二-第一切换处理的一例的流程图。在第二-第一切换处理中，首先，输入电动机32的转速Nm、来自电压传感器46a的高电压侧电力线42的电压VH、电动机32的转矩指令Tm*等(步骤S500)，将计数值C初始化为值0(步骤S510)。接下来，反复进行步骤S520～S560的处理直至计数值C达到阈值Cref2为止。阈值Cref2是阶段性地变更调制度M的级数。
在反复处理中，首先，将计数值C增加值1(步骤S520)，通过下式(3)设定调制度M(步骤S530)。调制度M计算为如下的值：如式(3)所示，从阈值Mset2减去阈值Mset1，将其除以阈值Cref2而得到的值乘以计数值C的值，将其加上阈值Mref1后的值。即，调制度M计算为如下的值：将阈值Mset2与阈值Mset1的差以反复次数的阈值Cref2按比例分配来确定1级的变化量，从阈值Mset1变化了与计数值C的值(级数)相应的变化量后的值。
M＝Mset1+C·(Mset2-Mset1)/Cref2 (3)
接下来，基于调制度M来设定第二开关波形的2个狭缝宽度p1、p2(步骤S540)。如上所述，第一开关波形中的2个狭缝与2个短脉冲分别为相同的宽度，因此狭缝宽度p1、p2的设定是指短脉宽p1、p2的设定。图21将第二开关波形和第一开关波形与狭缝、短脉冲的宽度p1、p2一起示出。关于狭缝宽度p1、p2，在第二实施例中，预先研究狭缝宽度p1、p2与调制度M的关系而预先存储作为切换时狭缝宽度设定用映射，当被提供调制度M时，从映射导出对应的狭缝宽度p1、p2，由此设定狭缝宽度p1、p2。在设定该狭缝宽度p1、p2的切换时狭缝宽度设定用映射中，狭缝宽度p1、p2由图17中的从阈值Mset1至阈值Mset2之间的p1、p2表示。调制度M距阈值Mset1越大，则狭缝宽度p1从阈值Mset1的值p1(2)越逐渐接近于阈值Mset2的值p1(1)，在调制度M达到阈值Mset2时，狭缝宽度p1成为值p1(1)。调制度M距阈值Mset1越大，则狭缝宽度p2从阈值Mset1的值p2(2)越逐渐减小，在调制度M达到阈值Mset2时，狭缝宽度p2成为值0。需要说明的是，调制度M通过计数值C阶段性地设定，因此狭缝宽度p1、p2也阶段性地设定。
接下来，通过下式(4)设定第二开关波形的2个狭缝和2个短脉冲中的与第一开关波形的狭缝和短脉冲相当的狭缝和短脉冲(在图21中为狭缝宽度p1的狭缝和短脉冲)的定时tp1(步骤S545)。式(4)中，tp1(2)是第二开关波形中的从狭缝宽度p1的狭缝、短脉冲的前半周期、后半周期的起点开始的定时，tp1(1)是第一开关波形中的从狭缝宽度p1的狭缝、短脉冲的前半周期、后半周期的起点开始的定时。定时tp1计算为如下的值：如式(4)所示，从定时tp1(1)减去定时tp1(2)，将其除以阈值Cref2而得到的值乘以计数值C的值，将其加上定时tp1(2)而得到的值。即，定时tp1为如下的值：将定时tp1(1)与定时tp1(2)的差以反复次数的阈值Cref2按比例分配来确定1级的变化量，从定时tp1(2)变化了与计数值C的值(级数)相应的变化量后的值。第一开关波形的狭缝、短脉冲的定时tp1(1)与第二开关波形的对应的狭缝、短脉冲的定时tp1(2)稍有不同，这是因为除了电气6次变动频率之外还将电气12次变动频率高频化，因此形成狭缝、短脉冲而最优化的缘故。需要说明的是，第一开关波形的狭缝、短脉冲的宽度p1(1)与第二开关波形的对应的狭缝、短脉冲的宽度p1(2)稍有不同也是同样的理由。调制度M通过计数值C而阶段性地设定，因此定时tp1也阶段性地设定。
tp1＝tp1(2)+C·(tp1(1)-tp1(2))/Cref2 (4)
接下来，与图15的第一-矩形切换处理的步骤S450同样，基于角速度ω、调制度M、高电压侧电力线42的电压VH、转矩指令Tm*来设定电压相位θ(步骤S550)，判定计数值C是否达到阈值Cref2(步骤S560)，在判定为计数值C未达到阈值Cref2时返回步骤S520，在判定为计数值C达到阈值Cref2时结束本处理。阈值Cref2如上所述是阶段性地变更调制度M的级数，通过反复进行该步骤S520～S560所需的时间来确定。即，阈值Cref2在为了执行步骤S520～S560所需的时间长的情况下减小，在执行步骤S520～S560所需的时间短的情况下增大。因此，阈值Cref2越大，能够越增多变更调制度M的级数，能够平滑地进行从第二开关波形向第一开关波形的切换。
图20的第二-第一切换处理是从第二开关波形向第一开关波形切换时的处理，但是同样可以设为从第一开关波形向第二开关波形切换时的处理。
中间控制模式下的从中间第一开关波形向中间矩形波脉冲波形的切换通过将第一开关波形变更为中间第一开关波形并将矩形波脉冲波形变更为中间矩形波脉冲波形而适用图15的第一-矩形切换处理，从而能够与从第一开关波形向矩形波脉冲波形的切换同样地进行。而且，中间控制模式下的从中间第二开关波形向中间第一开关波形的切换通过将第二开关波形变更为中间第二开关波形并将第一开关波形变更为中间第一开关波形而适用图20的第一-第二切换处理，从而能够与从第二开关波形向第一开关波形的切换同样地进行。
在以上说明的第二实施例的电动机动车120搭载的控制装置中，在矩形波控制模式下，在从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换时，第一开关波形的狭缝及短脉冲的宽度p1逐渐减小地渐变。由此，能够抑制与从第一开关波形向矩形波脉冲波形切换时可能产生的调制度M的骤变相伴的转矩变动引起的振动。而且，在矩形波控制模式下，在从第二开关波形向第一开关波形切换时，关于第二开关波形的2个狭缝及2个短脉冲中的与第一开关波形的狭缝及短脉冲相当的宽度p1的狭缝及短脉冲，宽度p1逐渐接近第一开关波形的狭缝及短脉冲的宽度p1(1)地渐变，关于第二开关波形的2个狭缝及2个短脉冲中的追加的狭缝及脉冲，宽度p2逐渐减小地渐变。由此，能够抑制与从第二开关波形向第一开关波形切换时可能产生的调制度M的骤变相伴的转矩变动引起的振动。
另外，中间控制模式下的从中间第一开关波形向中间矩形波脉冲波形的切换、从中间第二开关波形向中间第一开关波形的切换也与矩形波控制模式下的从第一开关波形向矩形波脉冲波形的切换、从第二开关波形向第一开关波形的切换同样地处理。由此，能够抑制与中间控制模式下的从中间第一开关波形向中间矩形波脉冲波形的切换、从中间第二开关波形向中间第一开关波形的切换时可能产生的调制度M的骤变相伴的转矩变动引起的振动。
在第二实施例的电动机动车120搭载的控制装置中，使用计数值C阶段性地进行矩形波控制模式下的从第一开关波形向矩形波脉冲波形的切换、从第二开关波形向第一开关波形的切换。然而，也可以不使用计数值C而使狭缝宽度p1、p2渐变。例如，可以取代图15的第一-矩形切换处理、图20的第二-第一切换处理而执行图22的脉冲波形切换处理。该图22的脉冲波形切换处理在矩形波控制模式下每隔规定时间(例如每几msec)反复执行。
在脉冲波形切换处理中，首先，输入电动机32的转速Nm、来自电压传感器46a的高电压侧电力线42的电压VH、电动机32的转矩指令Tm*等(步骤S600)，根据电动机32的转速Nm来设定调制度M(步骤S610)。关于调制度M，在该变形例中，预先确定电动机32的转速Nm和调制度M而预先存储作为调制度设定用映射，当被提供电动机32的转速Nm时，从映射导出对应的调制度M，由此设定调制度M。调制度设定用映射的一例如图23所示。如图所示，调制度M以阈值Nref1及阈值Nref2为中心而平滑变化地设置倾斜。即，当电动机32的转速Nm增大而接近阈值Nref1时，转速Nm越大，则调制度M越从值Mset1朝向值Mset2增大，当电动机32的转速Nm增大而接近阈值Nref2时，转速Nm越大则调制度M越从值Mset2朝向值Mset3增大。
接下来，基于调制度M来设定第一开关波形的狭缝宽度p1、第二开关波形的2个狭缝宽度p1、p2(步骤S620)。关于该狭缝宽度p1、p2的设定，与图15的第一-矩形切换处理的步骤S440的处理、图20的第二-第一切换处理的步骤S540的处理同样。并且，判定脉冲波形的切换是否为从第二开关波形向第一开关波形的切换(步骤S630)，在判定为是从第二开关波形向第一开关波形的切换时，基于调制度M来设定宽度p1的狭缝、短脉冲的定时tp1(步骤S640)。在该变形例中，预先确定调制度M与定时tp1的关系而预先存储作为定时设定用映射，当被提供调制度M时，从映射导出对应的定时tp1，由此设定定时tp1。定时设定用映射的一例如图24所示。在该变形例中，定时tp1以如下方式设定：如图所示，调制度M从值Mset1的第二开关波形中的狭缝宽度p1的狭缝、短脉冲的定时tp1(2)开始调制度M越大，则调制度M越接近值Mset2的第一开关波形中的狭缝宽度p1的狭缝、短脉冲的定时tp1(1)。需要说明的是，在步骤S630中判定为不是从第二开关波形向第一开关波形的切换时，由于是从第一开关波形向矩形波脉冲波形的切换，因此不需要设定该定时tp1的处理。
接下来，与图15的第一-矩形切换处理的步骤S450同样，基于角速度ω、调制度M、高电压侧电力线42的电压VH、转矩指令Tm*来设定电压相位θ(步骤S650)，结束本处理。
以上，使用脉冲波形切换处理，说明了从第二开关波形向第一开关波形的切换、从第一开关波形向矩形波脉冲波形的切换，但是在脉冲波形切换处理中，从矩形波脉冲波形向第一开关波形的切换、从第一开关波形向第二开关波形的切换也能够同样进行。而且，图22的脉冲波形切换处理关于中间控制模式下的中间第二开关波形与中间第一开关波形的切换、中间第一开关波形与中间矩形波脉冲波形的切换也能够同样适用。
在以上说明的变形例的电动机动车搭载的控制装置中，也是在矩形波控制模式下，在切换第一开关波形与矩形波脉冲波形时，使第一开关波形的狭缝及短脉冲的宽度p1渐变。由此，能够抑制与切换第一开关波形和矩形波脉冲波形时可能产生的调制度M的骤变相伴的转矩变动引起的振动。而且，在矩形波控制模式下，在切换第二开关波形与第一开关波形时，关于第二开关波形的2个狭缝及2个短脉冲中的与第一开关波形的狭缝及短脉冲相当的宽度p1的狭缝及短脉冲，使宽度p1渐变，关于第二开关波形的2个狭缝及2个短脉冲中的追加的狭缝及脉冲，使宽度p2渐变。由此，能够抑制与切换第二开关波形和第一开关波形时可能产生的调制度M的骤变相伴的转矩变动引起的振动。
在第二实施例的电动机动车120搭载的控制装置、其变形例中，在中间控制模式下，具有中间第二开关波形、中间第一开关波形、中间矩形波脉冲波形，但也可以如图9的变形例的电动机32的转速Nm、转矩Tm、控制模式的关系所示，在中间控制模式下，虽然具有中间第二开关波形和中间第一开关波形，但是不具有中间矩形波脉冲波形。而且，也可以如图12、图13例示的变形例的电动机32的转速Nm、转矩Tm、控制模式的关系那样，在矩形波控制模式下，虽然具有矩形波脉冲波形和第一开关波形，但是不具有第二开关波形。此外，也可以不具有中间控制模式。
说明实施例的主要要素与用于解决课题的方案一栏记载的发明的主要要素的对应关系。在实施例中，电动机32相当于“电动机”，逆变器34相当于“逆变器”，蓄电池36相当于“蓄电装置”，电子控制单元50相当于“控制装置”。
需要说明的是，实施例的主要要素与用于解决课题的方案一栏记载的发明的主要要素的对应关系是实施例对用于解决课题的方案一栏记载的发明进行实施用的方式的具体说明用的一例，因此没有限定用于解决课题的方案一栏记载的发明的要素。即，用于解决课题的方案一栏记载的关于发明的解释应基于该栏的记载进行，实施例只不过是用于解决课题的方案一栏记载的发明的具体的一例。
以上，使用实施例说明了用于实施本发明的方式，但是本发明不受这样的实施例的任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然能以各种方式实施。
本发明能够利用于电动机的控制装置的制造产业等。

Claims (14)

1.一种电动机的控制装置，搭载于驱动装置，该驱动装置包括电动机、构成为驱动所述电动机的逆变器、构成为经由所述逆变器与所述电动机进行电力的交换的蓄电装置，所述电动机的控制装置的特征在于，包括如下构成的电子控制单元：
在调制度小于第一规定值时，通过脉宽调制控制模式对所述逆变器的开关元件进行开关控制；
在调制度为比所述第一规定值大的第二规定值以上时，通过矩形波控制模式对所述逆变器的开关元件进行开关控制；
在调制度为所述第一规定值以上且小于所述第二规定值时，通过基于如下的开关波形的中间控制模式对所述逆变器的开关元件进行开关控制：在所述矩形波控制模式下的脉冲波形中，在相电流过零的定时，在脉冲存在时形成狭缝，在脉冲不存在时形成与所述狭缝相同的宽度的短脉冲。
2.根据权利要求1所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述中间控制模式是基于调制度越大则所述狭缝及所述短脉冲的宽度越小的开关波形的模式。
3.根据权利要求2所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，在从所述中间控制模式向所述矩形波控制模式切换时，所述狭缝及所述短脉冲的宽度渐变至成为值0。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述矩形波控制模式是如下模式：在所述电动机的转速为比第一谐振区域大的第一规定转速以上时，使用一个周期的前半周期或后半周期成为矩形波脉冲的矩形波脉冲波形，在所述电动机的转速小于所述第一规定转速时，使用第一开关波形，该第一开关波形是如下波形：在所述矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲存在的区域形成一个以上的狭缝，并且在所述矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲不存在的区域在与所述狭缝相同的定时形成与所述狭缝相同的宽度的一个以上的短脉冲，该第一开关波形抑制所述第一谐振区域的LC谐振；
所述第二规定值是在所述电动机的转速为所述第一规定转速以上时比在所述电动机的转速小于所述第一规定转速时大的值。
5.根据权利要求4所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述矩形波控制模式是在所述电动机的转速小于比所述第一规定转速小的第二规定转速时使用第二开关波形的模式，该第二开关波形是狭缝数及短脉冲数比所述第一开关波形多的波形，该第二开关波形抑制比所述第二规定转速小的转速范围中包含的第二谐振区域的LC谐振；
所述第二规定值是在所述电动机的转速小于所述第二规定转速时比在所述电动机的转速为所述第二规定转速以上时小的值。
6.一种电动机的控制装置，搭载于驱动装置，该驱动装置包括电动机、构成为驱动所述电动机的逆变器、构成为经由所述逆变器与所述电动机进行电力的交换的蓄电装置，所述电动机的控制装置的特征在于，包括如下构成的电子控制单元：
通过调制度来切换脉宽调制控制模式和矩形波控制模式而对所述逆变器的开关元件进行开关控制，
所述矩形波控制模式是如下模式：在所述电动机的转速为比第一谐振区域大的第一规定转速以上时，使用一个周期的前半周期或后半周期成为矩形波脉冲的矩形波脉冲波形，在所述电动机的转速小于所述第一规定转速时，使用第一开关波形，该第一开关波形是如下波形：在所述矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲存在的区域形成一个以上的狭缝，并且在所述矩形波脉冲波形中的矩形波脉冲不存在的区域在与所述狭缝相同的定时形成与所述狭缝相同的宽度的一个以上的短脉冲，该第一开关波形抑制所述第一谐振区域的LC谐振；
在从所述第一开关波形向所述矩形波脉冲波形切换时，执行所述第一开关波形的狭缝及短脉冲的宽度以减小的方式渐变的第一渐变控制。
7.根据权利要求6所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，作为所述第一渐变控制，分成多个阶段而阶段性地设定狭缝及短脉冲的宽度和调制度。
8.根据权利要求6所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，作为所述第一渐变控制，在所述电动机的转速超过从所述第一开关波形向所述矩形波脉冲波形切换的第一阈值转速时，以从所述第一开关波形的调制度朝向所述矩形波脉冲波形的调制度逐渐增大的方式设定调制度，并且使用设定的调制度和调制度越大则宽度越小的关系来设定狭缝及短脉冲的宽度。
9.根据权利要求7或8所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，作为所述第一渐变控制，根据所述设定的调制度来设定电压相位，通过使用了所述设定的宽度的狭缝及短脉冲的第一开关波形以成为所述设定的电压相位的方式对所述逆变器的开关元件进行开关控制。
10.根据权利要求6～9中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述矩形波控制模式是在所述电动机的转速小于比所述第一规定转速小的第二规定转速时使用第二开关波形的模式，该第二开关波形是狭缝数及短脉冲数比所述第一开关波形多的波形，该第二开关波形抑制比所述第二规定转速小的转速范围中包含的第二谐振区域的LC谐振；
所述电子控制单元构成为，在从所述第二开关波形向所述第一开关波形切换时，执行第二渐变控制，该第二渐变控制是所述第二开关波形的狭缝及短脉冲中的不与所述第一开关波形的狭缝及短脉冲相当的狭缝及短脉冲的宽度以减小的方式渐变的控制。
11.根据权利要求10所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，作为所述第二渐变控制，分成多个阶段而阶段性地设定狭缝及短脉冲的宽度和调制度。
12.根据权利要求10所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，作为所述第二渐变控制，在所述电动机的转速超过从所述第二开关波形向所述第一开关波形切换的第二阈值转速时，以从所述第二开关波形的调制度朝向所述第一开关波形的调制度逐渐增大的方式设定调制度，并且使用设定的调制度和调制度越大则宽度越小的关系来设定狭缝及短脉冲的宽度。
13.根据权利要求11或12所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，作为所述第二渐变控制，根据所述设定的调制度来设定电压相位，通过使用了所述设定的宽度的狭缝及短脉冲的第二开关波形以成为所述设定的电压相位的方式对所述逆变器的开关元件进行开关控制。
14.根据权利要求10～13中任一项所述的电动机的控制装置，其特征在于，
所述电子控制单元构成为，作为所述第二渐变控制，在从所述第二开关波形向所述第一开关波形切换时，关于所述第二开关波形的狭缝及短脉冲中的与所述第一开关波形的狭缝及短脉冲相当的一个以上的狭缝及短脉冲，定时及宽度以逐渐地与所述第一开关波形的狭缝及短脉冲的定时及宽度一致的方式渐变。
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