CN111919379B - 马达控制装置、电动车辆 - Google Patents

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Abstract

对具有相互独立绕组的马达实施可用性良好的控制。马达控制装置(10)以使基于输入指令值即转矩指令值的相电流在马达(200)的U相绕组(201)、V相绕组(202)、W相绕组(203)中至少任一个绕组中分别流过，且使规定的同相电流与相电流重叠地在U相绕组(201)、V相绕组(202)、W相绕组(203)中的至少任一个绕组中分别流过的方式控制马达(200)。马达控制装置(10)以使向U相绕组(201)、V相绕组(202)、W相绕组(203)中的与规定的通电停止相对应的某一个绕组、例如U相绕组(201)的通电停止，且针对与通电停止相以外的其它相对应的各绕组、例如V相绕组(202)及W相绕组(203)使V相电流、W相电流及同相电流分别流过的方式控制马达(200)。

Description

马达控制装置、电动车辆
技术领域
本发明涉及一种马达控制装置以及电动车辆。
背景技术
搭载于混合动力汽车、电动汽车的马达为了确保行驶过程中的安全而期望在控制系统的一部分停止的情况下也能够继续运转。针对该要求，以往考虑使各相的绕组独立的马达，但存在伴随系统的停止而输出转矩下降这样的课题。
作为本技术领域的背景技术，已知有下述专利文献1。在专利文献1中，公开了一种控制方法，其在U相转换器发生故障时使U相电流成为零，且使V相电流的相位滞后30°，使W相电流的相位超前30°，从而使感应电动机继续运转，从而在三相中的任意一相的转换器发生故障的情况下也能够使马达继续运转。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开昭61-150698号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的控制方法中，能够在三相中的任意一相的转换器发生故障而通电停止的情况下，使马达继续运转，但存在最大输出转矩降低至通常时的一半程度这样的问题。因而，无法对具有相互独立的绕组的马达实施可用性良好的控制。
解决问题的技术手段
本发明的马达控制装置控制与多个相分别对应地具有相互电气独立的多个绕组的马达，所述马达控制装置以使基于输入指令值的相电流在所述多个绕组中的至少任意一个绕组中分别流过，并使规定的同相电流与所述相电流重叠地在所述多个绕组中的至少任意一个绕组中分别流过的方式，控制所述马达。
本发明的电动车辆具备马达控制装置和由所述马达控制装置控制的所述马达。
发明的效果
根据本发明，能够对具有相互独立的绕组的马达实施可用性良好的控制。
附图说明
图1为表示本发明的一实施方式的马达驱动装置的构成的图。
图2为本发明的第1实施方式的马达控制装置的功能块图。
图3为表示本发明的第1实施方式中的电流指令校正部的处理的流程的流程图。
图4为表示由电流指令运算部生成的电流指令的区域的矢量图。
图5为表示由电流指令校正部生成的电流指令的区域的矢量图。
图6为表示本发明的第1实施方式中的同相电流指令值的生成原理的图。
图7为表示U相通电停止时的同相电流重叠前后的马达电流波形的变化的情形的一个例子的图。
图8为表示本发明的第2实施方式中的电流指令校正部的处理的流程的流程图。
图9为将同相电压指令值与UVW相电压指令值分别重叠的情况下的马达电流波形的例子的图。
图10为本发明的第3实施方式的马达控制装置的功能块图。
图11为搭载有本发明的第4实施方式的马达驱动装置的电动车辆的结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明并不被下述实施方式限定解释，也可以组合公知的其它构成要素而实现本发明的技术思想。此外，在各图中，关于相同的要素附加相同的符号，省略重复的说明。
图1为表示本发明的一个实施方式的马达驱动装置的构成的图。图1所示的马达驱动装置1与马达200、位置传感器210、电流传感器220以及开关230连接，具有逆变器100以及马达控制装置10。以下，对马达200的相数为三相的情况进行说明。
马达200具有分别卷绕于马达200的定子的U相绕组201、V相绕组202以及W相绕组203。这些各绕组在中性点处没有相互连接，分别独立。马达200例如由埋入磁体同步马达等构成。
逆变器100由U相全桥逆变器110、V相全桥逆变器111以及W相全桥逆变器112构成。U相绕组201与U相全桥逆变器110的输出端子连接。V相绕组202与V相全桥逆变器111的输出端子连接。W相绕组203与W相全桥逆变器112的输出端子连接。这些绕组未连接中性点，从而马达200能够对在U相绕组201中流过的电流、在V相绕组202中流过的电流以及在W相绕组203中流过的电流分别独立地进行控制。
位置传感器210检测马达200的转子的位置，将检测到的转子位置θ输出至马达控制装置10。
电流传感器220检测在马达200的U相绕组201、V相绕组202以及W相绕组203中分别流过的相电流iu、iv、iw，输出至马达控制装置10。此外，以下，电流传感器220将检测各相电流iu、iv、iw还总称为三相电流iu、iv、iw。
在逆变器100中，U相全桥逆变器110、V相全桥逆变器111以及W相全桥逆变器112与连接于逆变器100的直流电源(省略图示)分别并联地连接。
U相全桥逆变器110由4个开关元件110a～110d构成。开关元件110a配置于U相左腿部上臂部。开关元件110b配置于U相左腿部下臂部。开关元件110c配置于U相右腿部上臂部。开关元件110d配置于U相右腿部下臂部。
V相全桥逆变器111由4个开关元件111a～111d构成。开关元件111a配置于V相左腿部上臂部。开关元件111b配置于V相左腿部下臂部。开关元件111c配置于V相右腿部上臂部。开关元件111d配置于V相右腿部下臂部。
W相全桥逆变器112由4个开关元件112a～112d构成。开关元件112a配置于W相左腿部上臂部。开关元件112b配置于W相左腿部下臂部。开关元件112c配置于W相右腿部上臂部。开关元件112d配置于W相右腿部下臂部。
图1的马达驱动装置1基于由马达控制装置10生成的开关信号，使开关元件110a～110d、开关元件111a～111d以及开关元件112a～112d分别导通或截止。由此，逆变器100将从直流电源(省略图示)施加的直流电压转换为交流电压。由逆变器100转换而成的交流电压被施加至卷绕于马达200的定子的3相的各绕组、即U相绕组201、V相绕组202以及W相绕组203，产生3相交流电流。该3相交流电流在马达200中流过，从而使马达200产生旋转磁场，马达200的转子旋转。
开关元件110a～110d、开关元件111a～111d以及开关元件112a～112d是将金属氧化膜型场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)等与二极管进行组合而构成的。在本实施方式中，用使用MOSFET和二极管的构成进行说明，但其它构成也相同。
马达控制装置10基于来自外部的转矩指令T*、由电流传感器220检测到的三相电流iu、iv、iw以及由位置传感器210检测到的转子位置θ，对逆变器100进行PWM控制。另外，马达控制装置10基于从更上位的控制装置提供的通电停止指令，控制开关230的导通截止。即，使开关230导通，从而将逆变器100与马达200的各绕组201～203连接。另外，使开关230截止，从而将它们切断。
如上所述，马达控制装置10生成开关信号，并分别输出至开关元件110a～110d、111a～111d、112a～112d，由此能够对逆变器100进行PWM控制，进行马达200的控制。对于基于该马达控制装置10的开关信号的生成，能够使用各种手法。以下，作为本发明的第1实施方式，对基于马达控制装置10的开关信号的生成方法的一个例子进行说明。
(第1实施方式)
图2为本发明的第1实施方式的马达控制装置10的功能块图。本发明的第1实施方式的马达控制装置10与逆变器100以及电流传感器220以及安装于马达200的位置传感器210连接，具备电流指令运算部11、dq轴电流控制部12、坐标转换部13、PWM信号生成部14、dq转换部15、同相电流计算部16、同相电流控制部17、速度转换部18、电流指令校正部19的各功能块。马达控制装置10中的这些功能块例如通过由微型计算机执行规定的程序而实现。或者，也可以由FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等硬件实现。此外，逆变器100、马达200、位置传感器210以及电流传感器220并不包含在马达控制装置10的构成中，但在图2中，为了易于理解地展示在它们与马达控制装置10的各功能块之间交换的信息，将它们也包含于图中。
电流指令运算部11基于从外部输入至马达控制装置10的转矩指令值T*和基于由位置传感器210检测到的马达200的转子位置θ而从速度转换部18输出的马达200的角速度ω，运算与马达200的d轴、q轴分别对应的d轴电流指令值id*以及q轴电流指令值iq*(以下，将它们总称为“dq轴电流指令值id*、iq*”)。电流指令运算部11计算出的dq轴电流指令值id*、iq*被输入至电流指令校正部19。
dq轴电流指令值id*、iq*从电流指令运算部11被输入至电流指令校正部19，且由位置传感器210检测到的马达200的转子位置θ被输入至该电流指令校正部19。当从外部对马达控制装置10输入马达200的通电停止指令时，电流指令校正部19基于dq轴电流指令值id*、iq*以及转子位置θ，运算针对马达200的同相电流的同相电流指令值iz*，输出至同相电流控制部17。此外，同相电流是指与将在马达200的U相绕组201、V相绕组202以及W相绕组203中分别流过的相电流进行合成而得到的电流相当的电流，还被称为零相电流。若逆变器100以及马达200正常，则同相电流的值成为0，但在因逆变器100、马达200的异常而任意的相的通电停止的情况下，同相电流取0以外的值。因此，在如上所述输入通电停止指令的情况下，电流指令校正部19与通电停止相的电流指令相当，对与同相电流相应的同相电流指令值iz*进行运算，输出至同相电流控制部17。关于基于电流指令校正部19的同相电流指令值iz*的运算方法的详细内容将在后面叙述。
dq轴电流指令值id*、iq*经由电流指令校正部19从电流指令运算部11被输入至dq轴电流控制部12，且与马达200的d轴、q轴分别对应的d轴电流检测值id以及q轴电流检测值iq(以下，将它们总称为“dq轴电流检测值id、iq”)从dq转换部15被输入至该dq轴电流控制部12。dq轴电流控制部12基于所输入的这些信息，使用公知的比例控制、积分控制等，对d轴电压指令值vd*以及q轴电压指令值vq*(以下，将它们总称为“dq轴电压指令值vd*、vq*”)进行运算，并进行输出。
同相电流指令值iz*从电流指令校正部19被输入至同相电流控制部17，且同相电流检测值iz从同相电流计算部16被输入至该同相电流控制部17。同相电流控制部17基于所输入的这些信息，使用公知的比例控制、积分控制等，对同相电压指令值vz*进行运算，并进行输出。
此外，在未从外部对马达控制装置10输入通电停止指令的情况下，如前所述，电流指令校正部19不进行同相电流指令值iz*的运算。因此，在该情况下，输入至同相电流控制部17的同相电流指令值iz*成为0，同相电流检测值iz也为0，所以从同相电流控制部17输出的同相电压指令值vz*成为0。
dq轴电压指令值vd*、vq*从dq轴电流控制部12被输入至坐标转换部13，且同相电压指令值vz*从同相电流控制部17被输入至该坐标转换部13，转子位置θ从位置传感器210被输入至该坐标转换部13。坐标转换部13基于所输入的这些信息，通过旋转坐标转换对U相电压指令值vu*、V相电压指令值vv*以及W相电压指令值vw*(以下，将它们总称为“UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*”)进行运算，并进行输出。在此，以下式(1)表示UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*与dq轴电压指令值vd*、vq*以及同相电压指令值vz*的关系式。
[式1]
坐标转换部13基于上述式(1)，对UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*进行运算。此外，在式(1)中，A为转换系数。另外，在未输入通电停止指令的情况下，如前所述，同相电压指令值vz*为0。
当从外部对马达控制装置10输入马达200的通电停止指令时，坐标转换部13使通电停止指令所表示的通电停止相的相电压指令值成为0，从而使向通电停止相的通电停止。例如，在输入将U相设为通电停止相的通电停止指令的情况下，坐标转换部13将上述关系式(1)所示的坐标转换矩阵的U相分量设为0，U相电压指令值vu*的运算结果成为0。此时，UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*与dq轴电压指令值vd*、vq*以及同相电压指令值vz*的关系式成为以下式(2)。
[式2]
进而此时，坐标转换部13对不是通电停止相的各相的相电压指令值分别施加与从电流指令校正部19输入的通电停止相的相电压指令值相当的同相电压指令值vz*。例如，如上所述在输入将U相作为通电停止相的通电停止指令的情况下，电流指令校正部19输出与通常时的U相电压指令值vu*相当的同相电压指令值vz*。坐标转换部13对V相电压指令值vv*以及W相电压指令值vw*分别施加该同相电压指令值vz*，从而以使规定的同相电流与和原来的相电压指令值相应的V相电流以及W相电流重叠地在V相绕组202以及W相绕组203中分别流过的方式，控制马达200。
UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*从坐标转换部13被输入至PWM信号生成部14。PWM信号生成部14生成基于所输入的UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*的PWM信号，作为使逆变器100的各开关元件、即开关元件110a～110d、111a～111d以及112a～112d导通或截止的开关信号，将所生成的PWM信号输出至逆变器100。
从PWM信号生成部14输出的开关信号被输入至逆变器100。逆变器100基于所输入的开关信号，对开关元件110a～110d、111a～111d以及112a～112d分别进行开关驱动，对马达200的U相绕组201、V相绕组202以及W相绕组203分别供给交流电力。通过该动作，使马达200运转。
由电流传感器220检测到的三相电流iu、iv、iw和由位置传感器210检测到的转子位置θ被输入至dq转换部15。dq转换部15基于所输入的这些值，输出dq轴电流检测值id、iq。
由电流传感器220检测到的三相电流iu、iv、iw被输入至同相电流计算部16。同相电流计算部16基于所输入的三相电流iu、iv、iw，输出在马达200中流过的同相电流的检测值iz。同相电流计算部16例如通过以下的式(3)所示的计算公式来计算同相电流检测值iz。
[式3]
由位置传感器210检测到的转子位置θ被输入至速度转换部18。速度转换部18基于所输入的转子位置θ来输出角速度ω。
接下来，对基于电流指令校正部19的同相电流指令值iz*的运算方法的详细内容进行说明。
图3为表示本发明的第1实施方式中的电流指令校正部19的处理的流程的流程图。在本实施方式中，电流指令校正部19每隔规定的处理周期而执行图3的流程图。
在步骤A1中，电流指令校正部19判定是否被输入通电停止指令。若被输入通电停止指令，则进入至步骤A2，若未输入，则结束图3的处理。
在步骤A2中，电流指令校正部19判定与从电流指令运算部11输入的dq轴电流指令值id*、iq*对应的电流指令矢量是否为规定的可输出区域内。其结果，若电流指令矢量为可输出区域内，则进入至步骤A3，在步骤A3中，基于dq轴电流指令值id*、iq*以及转子位置θ对同相电流指令值iz*进行运算。在此，如前所述，对与通电停止相的电流指令相当的同相电流指令值iz*进行运算。具体而言，例如，使用转子位置θ，将dq轴电流指令值id*、iq*转换为三相电流指令值iu*、iv*、iw*，从其中与通电停止相对应的相电流指令值求出同相电流指令值iz*。即，例如在通电停止相为U相的情况下，将U相电流指令值iu*矢量分解为V相分量和W相分量，将得到的这些相分量的值设定成同相电流指令值iz*。若在步骤A3中运算出同相电流指令值iz*，则结束图3的处理。
另一方面，当在步骤A2中被判定为电流指令矢量为可输出区域外的情况下，进入至步骤A4，在步骤A4中校正上述电流指令矢量。在此，例如通过如以下说明的方法，进行电流指令矢量的校正。
图4为表示由电流指令运算部11生成的电流指令、即与dq轴电流指令值id*、iq*对应的三相电流指令值的区域的矢量图。在逆变器100以及马达200正常地进行动作的通常时，马达200的所有的相的绕组、即U相绕组201、V相绕组202以及W相绕组203被通电。因此，逆变器100能够在图4中的虚线所示的区域401内将电流输出至马达200的各相，电流指令运算部11能够输出与该区域401内的三相电流指令值相当的dq轴电流指令值id*、iq*。但是，在马达200中能够生成平滑的旋转磁场的区域限定于区域401中的内接圆402的范围。
图5为表示在输入通电停止指令时由电流指令校正部19生成的电流指令、即与dq轴电流指令值id*、iq*以及同相电流指令值iz*对应的电流指令的区域的矢量图。以下，对使U相的通电停止的情况进行说明。在该情况下，与在图4中说明的通常时不同，U相的通电停止，所以U相的电流始终为零。因此，与逆变器100能够使用V相以及W相输出至马达200的电流指令对应的区域相对于图4所示的区域401，限制于比其小的图5中的虚线所示的区域501。此外，图4的区域401相当于在前述步骤A2的判定中使用的电流指令矢量的可输出区域。另外，能够生成平滑的旋转磁场的区域限定于区域501中的内接圆502的范围。
在图3的步骤A2中，如前所述，判定通过使用转子位置θ对dq轴电流指令值id*、iq*进行转换而求出的三相电流指令值iu*、iv*、iw*的矢量是否进入至图5的区域501内。若其结果是该矢量未进入至区域501，则在步骤A4中，以使该矢量成为区域501内的方式校正矢量的长度。然后，与校正后的矢量的长度相匹配地校正dq轴电流指令值id*、iq*，输出至dq轴电流控制部12。
若在步骤A4校正了dq轴电流指令值id*、iq*，则电流指令校正部19进入至步骤A3，使用校正后的dq轴电流指令值id*、iq*，如前所述对同相电流指令值iz*进行运算。之后，结束图3的处理。
此外，图5的区域501在与上下端的顶点部分对应的特定的相位中与区域401重叠。因此，在该相位中适当地校正电流指令，从而即使在使U相的通电停止的情况下，通过对马达200输出与通常时相同的大小的电流矢量，从而马达200也能够输出与通常时同等的最大转矩。另一方面，在其它相位中，电流矢量的大小被限制，所以马达200的输出转矩比通常时下降。因此，若使用区域501的整个区域来输出电流指令，则存在在马达200中转矩纹波增大这样的课题。
因而，在本实施方式的马达控制装置10中，也可以当在电流指令校正部19中生成同相电流指令值iz*时，在将电流指令矢量限制在区域501内之后，进而由低通滤波器平滑化。由此，在马达200的低速旋转时，即使使作为通电停止相的U相的通电停止，也能够输出与通常时同等的最大转矩，另一方面，能够在马达200的转速成为规定值以上的高速旋转时，限制在与通电停止相以外的V相、W相对应的V相绕组202以及W相绕组203中分别流过的电流的每单位时间的变动幅度地使电流波形变化。其结果，能够在马达200中生成平滑的旋转磁场，能够实现转矩纹波的降低。此时的电流指令矢量的范围例如为内接圆502。此外，低通滤波器的截断频率能够与容许的转矩纹波的大小、dq轴电流控制部12的可响应频率等相应地预先设定。
图6为表示本发明的第1实施方式中的同相电流指令值iz*的生成原理的图。如先前所述，在存在基于通电停止指令使通电停止的相的情况下，需要由电流指令校正部19生成与通电停止相的电流指令相当的同相电流指令值iz*，在坐标转换部13中将基于其而决定的同相电压指令值vz*施加至其它相的电压指令值，从而适当地校正电流指令。图6表示使U相的通电停止的情况下的电流矢量图的一个例子。在图6中，通过使同相电流izv、izw与V相和W相分别重叠，从而等效地输出在通常时作为U相电流iu而输出的电流矢量。因而，可知在电流指令校正部19中生成与同相电流izv、izw相当的同相电流指令值iz*，在坐标转换部13中将基于其的同相电压指令值vz*分别施加至V相、W相的电压指令值vv*、vw*，从而即使使V相的电压指令值vu*成为0，也能够等效地输出U相电流iu。
图7为表示U相通电停止时的同相电流重叠前后的马达电流波形的变化的情形的一个例子的图。此外，在图7中，设想马达200的低速旋转时，表示沿着在图5中虚线所示的区域501而输出电流矢量的情况下的各相的电流波形。图7的(a)为将同相电流进行重叠之前的V相电流以及W相电流的波形例。若针对这些电流波形，基于在图6中说明的原理，将基于与U相电流指令值iu*相当的同相电流指令值iz*的同相电流分别进行重叠，则能够得到如图7的(b)所示的电流波形。在图7的(b)中可知，通过三角波状的同相电流重叠，从而V相电流以及W相电流的电流波形都变化为梯形形状。
此外，在马达200的高速旋转时，也可以如前所述用电流指令校正部19内的低通滤波器去除电流指令的高次谐波分量。在该情况下，在V相和W相中分别流过的电流比低速旋转时更接近正弦波。
根据以上说明的本发明的第1实施方式，起到以下的作用效果。
(1)马达控制装置10对与U相、V相、W相分别对应地具有相互电气独立的U相绕组201、V相绕组202以及W相绕组203的马达200进行控制。马达控制装置10以使基于作为输入指令值的转矩指令值T*的相电流在U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203中的至少任意一个绕组中分别流过，且使规定的同相电流与相电流重叠地在U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203中的至少任意一个绕组中分别流过的方式，控制马达200。即，马达控制装置10以使向U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203中的与规定的通电停止相对应的任意一个绕组、例如U相绕组201的通电停止，且针对与通电停止相以外的其它相对应的各绕组、例如V相绕组202以及W相绕组203，使V相电流、W相电流以及同相电流分别流过的方式，控制马达200。由此，能够当在马达200中规定的相的通电停止时，抑制输出转矩的下降，并使马达200继续运转。因而，能够对具有相互独立的绕组的马达200实施可用性良好的控制。
(2)马达控制装置10能够与马达200的转速相应地，使与通电停止相以外的其它相对应的各绕组中的电流波形产生变化。具体而言，也可以使用电流指令校正部19内的低通滤波器，在马达200的转速为规定值以上的情况下，限制在与通电停止相以外的其它相对应的各绕组中流过的电流的每单位时间的变动幅度地使电流波形变化。由此，即使当在马达200中规定的相的通电停止时，也能够在马达200中生成平滑的旋转磁场，因此能够实现转矩纹波的降低。
(3)如图7的(b)所示，在将U相设为通电停止相的情况下，分别重叠有同相电流的V相电流、W相电流的电流波形为梯形形状。由此，即使作为通电停止相的U相的电压指令值vu*为0，也能够等效地输出U相电流iu。
(4)马达控制装置10基于作为输入指令值的转矩指令值T*来决定同相电流。具体而言，逆变器100与马达200连接，该逆变器100具有开关元件110a～110d、111a～111d、112a～112d，对这些开关元件分别进行开关驱动而对U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203供给交流电力。另外，用于检测在U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203中分别流过的三相电流iu、iv、iw的电流传感器220设置于逆变器100与马达200之间。马达控制装置10具备电流指令运算部11、dq轴电流控制部12、坐标转换部13、PWM信号生成部14、电流指令校正部19、同相电流计算部16以及同相电流控制部17。电流指令运算部11基于作为输入指令值的转矩指令值T*，对d轴电流指令值id*以及q轴电流指令值iq*进行运算。dq轴电流控制部12基于d轴电流指令值id*以及q轴电流指令值iq*，对d轴电压指令值vd*以及q轴电压指令值vq*进行运算。坐标转换部13基于d轴电压指令值vd*以及q轴电压指令值vq*，对针对U相、V相、W相的UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*分别进行运算。PWM信号生成部14生成基于UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*的开关信号，输出至逆变器100。电流指令校正部19基于d轴电流指令值vd*以及q轴电流指令值vq*，对与通电停止相的电流指令相当的同相电流指令值iz*进行运算。同相电流计算部16基于利用电流传感器220得到的三相电流iu、iv、iw的检测值，计算同相电流的检测值iz。同相电流控制部17基于同相电流指令值iz*以及同相电流检测值iz，对同相电压指令值vz*进行运算。在该马达控制装置10中，坐标转换部13在使向与通电停止相对应的绕组的通电停止时，如在图6中所说明那样，使通电停止相的相电压指令值成为0，且对其它相的相电压指令值施加同相电压指令值iz*，输出至PWM信号生成部14。由此，能够在马达控制装置10中可靠地实现如前所述的马达200的控制。
(5)电流指令校正部19判定与d轴电流指令值vd*以及q轴电流指令值vq*相应的电流指令矢量是否为规定的可输出区域内(步骤A2)，在判定为不为可输出区域内的情况下(步骤A2：否)，校正d轴电流指令值vd*以及q轴电流指令值vq*(步骤A4)。由此，能够在将UVW相中的任意相设为通电停止相的情况下，在逆变器100能够实际地输出至马达200的电流的范围内，针对通电停止相以外的相而重叠同相电流。
(第2实施方式)
接下来，作为本发明的第2实施方式，对与第1实施方式不同的开关信号的生成方法进行说明。此外，本实施方式的马达控制装置10的功能块图与在图2中说明的第1实施方式的马达控制装置10的功能块图相同，所以省略图示以及说明。
图8为表示本发明的第2实施方式中的电流指令校正部19的处理的流程的流程图。在本实施方式中电流指令校正部19每隔规定的处理周期而执行图8的流程图。
在步骤B1中，电流指令校正部19基于根据作为输入指令值的转矩指令值T*而从电流指令运算部11输入的dq轴电流指令值id*、iq*，判定电流指令的振幅是否为规定值以下。在此，规定值是指难以判定电流极性的区域，其大小根据电流传感器220的性能、从PWM信号生成部14作为开关信号而输出的PWM脉冲所引起的电流纹波的大小等来决定。在电流指令的振幅为规定值以下的情况下进入至步骤B2，在比规定值大的情况下，结束图8的处理。
在步骤B2中，电流指令校正部19实施同相电流指令值iz*的运算。式(4)表示此时的同相电流指令值iz*的计算公式。在式(4)中，ipeak表示UVW各相中的电流指令的振幅，iripple表示电流纹波的大小。此外，电流指令的振幅ipeak能够在电流指令校正部19中，基于dq轴电流指令值id*、iq*来计算。具体而言，例如，使用转子位置θ将dq轴电流指令值id*、iq*转换为三相电流指令值iu*、iv*、iw*，选择它们中的任意的三相电流指令值，求出其振幅，从而能够计算电流指令的振幅ipeak。在此，三相电流指令值iu*、iv*、iw*具有共同的振幅，但相位互不相同。
[式4]
iz *＝ipeak+iripple…(4)
图9为表示基于在图8的步骤B2中求出的同相电流指令值iz*而将同相电压指令值vz*与UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*分别重叠的情况下的马达电流波形的例子的图。使与基于上述式(4)生成的同相电流指令值iz*相应的直流同相电流与各相的电流分别重叠，从而能够如图9所示使各相电流的极性始终成为正，所以能够抑制在马达200中流过的电流成为难以判定极性的大小。其结果，电流极性的误判定被降低，能够在逆变器100中更准确地补偿空载时间误差。因而，输出电压误差被降低，实现电流控制性能的提高以及转矩纹波的降低。此外，在图9中，例示出使各相电流的极性始终成为正的情况，但即使相反地以使各相电流的极性始终成为负的方式将同相电流进行重叠，也能够得到同样的效果。
根据以上说明的本发明的第2实施方式，起到以下的作用效果。
(1)马达控制装置10对与U相、V相、W相分别对应地具有相互电气独立的U相绕组201、V相绕组202以及W相绕组203的马达200进行控制。马达控制装置10以使基于作为输入指令值的转矩指令值T*的相电流在U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203中的至少任意一个绕组中分别流过，且使规定的同相电流与相电流重叠地在U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203中的至少任意一个绕组中分别流过的方式，控制马达200。即，马达控制装置10在基于作为输入指令值的转矩指令值T*的电流指令的振幅为规定值以下的情况下(步骤B1：是)，以针对U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203的各个绕组，使U相电流、V相电流、W相电流的各相电流以及同相电流分别流过的方式，控制马达200(步骤B2)。由此，能够降低针对马达200的输出电压误差，实现电流控制性能的提高以及转矩纹波的降低。因而，能够对具有相互独立的绕组的马达200实施可用性良好的控制。
(2)如图9所示，重叠有同相电流的各相电流的极性始终为正或者负。由此，能够抑制在马达200中流过的电流成为难以判定极性的大小，降低电流极性的误判定。
(3)马达控制装置10使用前述式(4)，基于电流指令的振幅以及规定的电流纹波来决定同相电流。由此，能够可靠地抑制在马达200中流过的电流成为难以判定极性的大小。
(4)逆变器100与马达200连接，该逆变器100具有开关元件110a～110d、111a～111d、112a～112d，对这些开关元件分别进行开关驱动而对U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203供给交流电力。另外，用于检测在U相绕组201、V相绕组202、W相绕组203中分别流过的三相电流iu、iv、iw的电流传感器220设置于逆变器100与马达200之间。马达控制装置10具备电流指令运算部11、dq轴电流控制部12、坐标转换部13、PWM信号生成部14、电流指令校正部19、同相电流计算部16以及同相电流控制部17。电流指令运算部11基于作为输入指令值的转矩指令值T*，对d轴电流指令值id*以及q轴电流指令值iq*进行运算。dq轴电流控制部12基于d轴电流指令值id*以及q轴电流指令值iq*，对d轴电压指令值vd*以及q轴电压指令值vq*进行运算。坐标转换部13基于d轴电压指令值vd*以及q轴电压指令值vq*，对针对U相、V相、W相的UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*分别进行运算。PWM信号生成部14生成基于UVW相电压指令值vu*、vv*、vw*的开关信号，输出至逆变器100。电流指令校正部19基于d轴电流指令值vd*以及q轴电流指令值vq*来计算电流指令的振幅ipeak，对与电流指令的振幅ipeak相应的同相电流指令值iz*进行运算。同相电流计算部16基于利用电流传感器220得到的三相电流iu、iv、iw的检测值，计算同相电流的检测值iz。同相电流控制部17基于同相电流指令值iz*以及同相电流检测值iz，对同相电压指令值vz*进行运算。在该马达控制装置10中，坐标转换部13在电流指令的振幅ipeak为规定值以下的情况下，对UVW相的相电压指令值vu*、vv*、vw*分别施加同相电压指令值vz*，输出至PWM信号生成部14。由此，能够在马达控制装置10中可靠地实现如前所述的马达200的控制。
(第3实施方式)
接下来，作为本发明的第3实施方式，对与第1、第2实施方式不同的马达控制装置10的构成进行说明。图10为本发明的第3实施方式的马达控制装置10的功能块图。
在图10中，与在第1实施方式中说明的图2的功能块图的不同点在于代替电流指令运算部11而设置有电流指令运算部11a这点、以及不具有电流指令校正部19这点。电流指令运算部11a除了具有电流指令运算部11的功能之外，还具有电流指令校正部19的功能。即，电流指令运算部11a基于从外部输入至马达控制装置10的转矩指令值T*、以及基于由位置传感器210检测到的马达200的转子位置θ而从速度转换部18输出的马达200的角速度ω，对dq轴电流指令值id*、iq*进行运算，输出至dq轴电流控制部12。另外，当从外部对马达控制装置10输入马达200的通电停止指令时，电流指令运算部11a基于dq轴电流指令值id*、iq*以及转子位置θ对针对马达200的同相电流的同相电流指令值iz*进行运算，输出至同相电流控制部17。此时，电流指令运算部11a例如能够使用基于在图6中说明的原理而预先设定的电流指令表格数据，进行同相电流指令值iz*的运算。
根据以上说明的本发明的第3实施方式，能够起到与在第1实施方式中说明的作用效果同样的作用效果。
此外，在上述第3实施方式中，对电流指令运算部11a具有在第1实施方式中说明的电流指令校正部19的功能的例子进行了说明，但也可以具有在第2实施方式中说明的电流指令校正部19的功能。进而，也可以还具有在第1、第2实施方式中分别说明的电流指令校正部19的功能这两方。
(第4实施方式)
接下来，参照图11，对本发明的第4实施方式进行说明。但是，关于与第1实施方式等同的点，省略说明。
图11为搭载有本发明的第4实施方式的马达驱动装置1的电动车辆的构成图。图11所示的电动车辆300搭载有在第1实施方式中说明的马达200以及马达驱动装置1，将马达200作为驱动源进行动作。即，本实施方式的马达200由马达驱动装置1所具备的逆变器100驱动，从而产生用于使电动车辆300行驶的转矩。
驱动轮车轴305以及从动轮车轴306轴支承于本实施方式的电动车辆300。在驱动轮车轴305的两端设置有驱动轮307、308，在从动轮车轴306的两端设置有从动轮309、310。此外，驱动轮307、308和从动轮309、310分别为电动车辆300的前轮和后轮中的任意车轮都可以。另外，也可以将前轮和后轮这两方作为驱动轮。
驱动轮车轴305配备有作为动力分配机构的差速齿轮304。差速齿轮304将经由变速机303从引擎302传递的旋转动力传递至驱动轮车轴305。引擎302与马达200机械性地连结，马达200的旋转动力被传递至引擎302，引擎302的旋转动力被传递至马达200。
马达驱动装置1基于从未图示的上位控制器输入的转矩指令值T*，通过如在第1实施方式中所说明的方法，以使马达200的输出转矩Tm追随于转矩指令值T*的方式驱动马达200。马达200由马达驱动装置1驱动，从而经由引擎302以及变速机303将输出转矩Tm输出至驱动轮车轴305，使电动车辆300行驶。另外，转子受到引擎302的旋转动力而旋转，从而产生三相交流电力。即，马达200作为电动机进行动作，另一方面还作为发电机进行动作。
根据以上说明的本发明的第4实施方式，电动车辆300具备包括马达控制装置10的马达驱动装置1、和由马达控制装置10控制的马达200。由于这样做，所以能够在使电动车辆300行驶时，使用马达控制装置10适当地进行马达200的控制。
此外，在上述第4实施方式中，对电动车辆300为混合动力汽车的情况进行了说明，但在为插电式混合动力汽车、电动汽车等的情况下也能够得到同样的效果。另外，在上述第4实施方式中，对电动车辆300搭载有1个马达200的例子进行了说明，但也可以搭载两台以上的马达200。
此外，以上说明的各实施方式、各种变形例也可以分别任意地组合。另外，在上述中对各种实施方式、变形例进行了说明，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内考虑的其它方案也包含于本发明的范围内。
符号说明
1…马达驱动装置
10…马达控制装置
11…电流指令运算部
12…dq轴电流控制部
13…坐标转换部
14…PWM信号生成部
15…dq转换部
16…同相电流计算部
17…同相电流控制部
18…速度转换部
19…电流指令校正部
100…逆变器
110…U相全桥逆变器
110a、110b、110c、110d…开关元件
111…V相全桥逆变器
111a、111b、111c、111d…开关元件
112…W相全桥逆变器
112a、112b、112c、112d…开关元件
200…马达
201…U相绕组
202…V相绕组
203…W相绕组
210…位置传感器
220…电流传感器
230…开关
300…电动车辆
302…引擎
303…变速机
304…差速齿轮
305…驱动轮车轴
306…从动轮车轴
307、308…驱动轮
309、310…从动轮。

Claims (12)

1.一种马达控制装置，其对与多个相分别对应地具有相互电气独立的多个定子绕组的同步马达进行控制，该马达控制装置的特征在于，
在将所述多个相中的某一个相作为通电停止相而停止对所述同步马达的所述通电停止相通电时，停止所述多个定子绕组中的与所述通电停止相对应的某一个定子绕组的通电的同时，针对所述多个相中的与所述通电停止相以外的其它相对应的各定子绕组，以使在基于输入指令值的相电流上重叠规定的同相电流而分别流过的方式，控制所述同步马达。
2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，
与所述同步马达的转速相应地，使与所述其它相对应的各定子绕组中的电流波形变化。
3.根据权利要求2所述的马达控制装置，其特征在于，
在所述同步马达的转速为规定值以上的情况下，限制在与所述其它相对应的各定子绕组中流过的电流的每单位时间的变动幅度，而使所述电流波形变化。
4.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，
重叠有所述同相电流的所述相电流的电流波形为梯形形状。
5.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，
所述马达控制装置基于所述输入指令值来决定所述同相电流。
6.根据权利要求5所述的马达控制装置，其特征在于，
逆变器与所述同步马达连接，所述逆变器具有多个开关元件，对所述多个开关元件分别进行开关驱动而对所述多个定子绕组供给交流电力，
用于检测在所述多个定子绕组中分别流过的相电流的电流传感器设置于所述逆变器与所述同步马达之间，
所述马达控制装置具备：
电流指令运算部，其基于所述输入指令值，对d轴电流指令值以及q轴电流指令值进行运算；
dq轴电流控制部，其基于所述d轴电流指令值以及所述q轴电流指令值，对d轴电压指令值以及q轴电压指令值进行运算；
坐标转换部，其基于所述d轴电压指令值以及所述q轴电压指令值，对针对所述多个相的相电压指令值分别进行运算；
PWM信号生成部，其生成基于所述相电压指令值的开关信号，并输出至所述逆变器；
电流指令校正部，其基于所述d轴电流指令值以及所述q轴电流指令值，对与所述通电停止相的电流指令相当的同相电流指令值进行运算；
同相电流计算部，其基于利用所述电流传感器得到的所述相电流的检测值，计算所述同相电流的检测值；以及
同相电流控制部，其基于所述同相电流指令值以及所述同相电流的检测值，对同相电压指令值进行运算，
所述坐标转换部在使向与所述通电停止相对应的定子绕组的通电停止时，使所述通电停止相的相电压指令值成为0，且对所述其它相的相电压指令值施加所述同相电压指令值，输出至所述PWM信号生成部。
7.根据权利要求6所述的马达控制装置，其特征在于，
所述电流指令校正部判定与所述d轴电流指令值以及所述q轴电流指令值相应的电流指令矢量是否为规定的可输出区域内，在判定为不为所述可输出区域内的情况下，校正所述d轴电流指令值以及所述q轴电流指令值。
8.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，
在基于所述输入指令值的电流指令的振幅为规定值以下的情况下，以所述相电流以及所述同相电流分别流过所述多个定子绕组的每一个的方式，控制所述同步马达。
9.根据权利要求8所述的马达控制装置，其特征在于，
重叠有所述同相电流的所述相电流的极性始终为正或者负。
10.根据权利要求8所述的马达控制装置，其特征在于，
所述马达控制装置基于所述电流指令的振幅以及规定的电流纹波，决定所述同相电流。
11.根据权利要求10所述的马达控制装置，其特征在于，
逆变器与所述同步马达连接，所述逆变器具有多个开关元件，对所述多个开关元件分别进行开关驱动而对所述多个定子绕组供给交流电力，
用于检测在所述多个定子绕组中分别流过的相电流的电流传感器设置于所述逆变器与所述同步马达之间，
所述马达控制装置具备：
电流指令运算部，其基于所述输入指令值，对d轴电流指令值以及q轴电流指令值进行运算；
dq轴电流控制部，其基于所述d轴电流指令值以及所述q轴电流指令值，对d轴电压指令值以及q轴电压指令值进行运算；
坐标转换部，其基于所述d轴电压指令值以及所述q轴电压指令值，对针对所述多个相的相电压指令值分别进行运算；
PWM信号生成部，其生成基于所述相电压指令值的开关信号，输出至所述逆变器；
电流指令校正部，其基于所述d轴电流指令值以及所述q轴电流指令值来计算所述电流指令的振幅，对与所述电流指令的振幅相应的同相电流指令值进行运算；
同相电流计算部，其基于利用所述电流传感器得到的所述相电流的检测值，计算所述同相电流的检测值；以及
同相电流控制部，其基于所述同相电流指令值以及所述同相电流的检测值，对同相电压指令值进行运算，
所述坐标转换部在所述电流指令的振幅为所述规定值以下的情况下，对所述多个相的相电压指令值分别施加所述同相电压指令值，输出至所述PWM信号生成部。
12.一种电动车辆，该电动车辆的特征在于，具备：
权利要求1至11中的任意一项所述的马达控制装置；以及
由所述马达控制装置控制的所述同步马达。
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