CN113708707B - 变换器控制装置以及车载用流体机械 - Google Patents

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Abstract

本发明提供变换器控制装置以及车载用流体机械。变换器控制装置用于变换器电路的控制，该变换器电路使用车载用蓄电装置来使车载用电动马达进行驱动。变换器控制装置的旋转控制部进行：基于从外部发送的外部指令值和实际转速来导出两相电压指令值的处理、和基于两相电压指令值来导出三相电压指令值的处理。在此，旋转控制部在电压利用率为阈值利用率以下的情况下，以切换周期切换并导出车载用电动马达的线间电压相同且变化范围不同的三相电压指令值。

Description

变换器控制装置以及车载用流体机械
技术领域
本公开涉及变换器控制装置以及车载用流体机械。
背景技术
例如如日本特开2015－208187号公报所示，已知一种变换器控制装置，其被使用于变换器电路的控制，该变换器电路使用车载用蓄电装置使车载用电动马达进行驱动。日本特开2015－208187号公报公开了如下内容：车载用电动马达是被作为汽车的空调用马达来使用的电动马达，其具有三相线圈；以及，变换器电路具有三相开关元件。另外，日本特开2015－208187号公报公开了如下内容：基于包括励磁成分电压和转矩成分电压的两相电压指令值来算出作为三相电压指令值的驱动电压。
在此，由于三相电压指令值周期性地成为相同的值，因此有可能会产生特定频率的噪声。特别是，在基于两相电压指令值和车载用蓄电装置的电压算出的电压利用率低的状况下，特定频率的噪声相对于三相电压指令值而容易相对地变大，因此，担心由特定频率的噪声引起的影响容易变大。
发明内容
本公开的目的在于提供：能够降低因在电压利用率低的状况下三相电压指令值周期性地成为相同的值而产生的特定频率的噪声的变换器控制装置以及具备该变换器控制装置的车载用流体机械。
实现上述目的的第1技术方案的变换器控制装置构成为对变换器电路进行控制，所述变换器电路使用车载用蓄电装置来使车载用电动马达进行驱动。所述车载用电动马达具有三相线圈。所述变换器电路具有三相开关元件。所述变换器控制装置具备：速度掌握部，其构成为对所述车载用电动马达的转速进行掌握；电压掌握部，其构成为对作为所述车载用蓄电装置的电压的电源电压进行掌握；两相电压指令值导出部，其构成为基于从外部发送的外部指令值和所述速度掌握部的掌握结果来导出两相电压指令值，所述两相电压指令值是向所述车载用电动马达的d轴和q轴施加的电压的目标值；三相电压指令值导出部，其构成为基于所述两相电压指令值来导出施加于所述三相线圈的三相电压指令值；以及生成部，其构成为基于所述三相电压指令值和载波信号来生成PWM信号。所述变换器控制装置构成为使用所述PWM信号来对所述三相开关元件进行PWM控制。所述三相电压指令值导出部构成为：在所述两相电压指令值相同的状况下基于所述两相电压指令值和所述电压掌握部的掌握结果算出的电压利用率为预先确定的阈值利用率以下的情况下，以切换周期切换并导出所述三相线圈的线间电压相同且变化范围互不相同的三相电压指令值。
实现上述目的的第2技术方案的车载用流体机械具备：车载用电动马达；变换器电路，其构成为使用车载用蓄电装置来使车载用电动马达进行驱动；以及所述第1技术方案的变换器控制装置，其构成为对所述变换器电路进行控制。
附图说明
图1是表示车载用电动压缩机的概要的框图。
图2是表示变换器电路和变换器控制装置的电结构的框图。
图3是表示旋转控制处理的流程图。
图4是表示作为第1三相电压指令值的一个例子的三相基准指令值的曲线图(graph，图表)。
图5是表示作为第2三相电压指令值的一个例子的三相变化指令值的曲线图。
图6是表示两相调制方式的三相电压指令值的曲线图。
具体实施方式
以下，对变换器(inverter)控制装置、搭载有该变换器控制装置的车载用流体机械的一个实施方式进行说明。在本实施方式中，车载用流体机械是车载用电动压缩机，该车载用电动压缩机被使用于车载用空调装置。
对车载用空调装置和车载用电动压缩机的概要进行说明。
如图1所示，搭载于车辆100的车载用空调装置101具备车载用电动压缩机10、和对车载用电动压缩机10供给作为流体的制冷剂的外部制冷剂回路102。
外部制冷剂回路102例如具有热交换器和膨胀阀。车载用空调装置101通过由车载用电动压缩机10压缩制冷剂、且由外部制冷剂回路102进行制冷剂的热交换和膨胀，从而进行车内的制冷制热。
车载用空调装置101具备对该车载用空调装置101的整体进行控制的空调ECU103。空调ECU103构成为能够掌握车内温度和车辆空调的设定温度等的参数，基于这些参数，对车载用电动压缩机10发送指令转速Nc等的各种指令。
车辆100具备车载用蓄电装置104。车载用蓄电装置104只要能够进行直流电力的充放电，则可以是任意的装置，例如为二次电池、双电层电容器。车载用蓄电装置104被作为车载用电动压缩机10的直流电源来使用。
车载用电动压缩机10具备车载用电动马达11、由车载用电动马达11驱动的压缩部12、使用车载用蓄电装置104来使车载用电动马达11进行驱动的变换器电路13、以及构成为对变换器电路13进行控制的变换器控制装置14。
车载用电动马达11具有旋转轴21、固定于旋转轴21的转子22、与转子22相对向地配置的定子23以及卷绕于定子23的三相线圈24u、24v、24w。转子22包括永磁体22a。详细而言，永磁体22a埋入在转子22内。如图2所示，三相线圈24u、24v、24w例如为Y接线。转子22和旋转轴21通过三相线圈24u、24v、24w被在预定模式下进行通电来进行旋转。即，本实施方式的车载用电动马达11为三相马达。
此外，三相线圈24u、24v、24w的接线方式不限于Y接线，可以是任意的方式，例如也可以为三角形接线。另外，车载用电动马达11的转速和加速度指的是转子22的转速和加速度。
压缩部12通过车载用电动马达11进行驱动来对流体(在本实施方式中为制冷剂)进行压缩。详细而言，压缩部12通过旋转轴21进行旋转，对从外部制冷剂回路102供给的吸入制冷剂进行压缩，排出该被压缩后的制冷剂。压缩部12的具体的结构是涡旋式、活塞式、叶片式等任意的结构。
变换器电路13通过将从车载用蓄电装置104输入的直流电力变换为交流电力，使用车载用蓄电装置104来使车载用电动马达11进行驱动。
如图2所示，变换器电路13具有三相开关元件Qu1～Qw2。详细而言，变换器电路13具备：与u相线圈24u对应的u相开关元件Qu1、Qu2；与v相线圈24v对应的v相开关元件Qv1、Qv2；以及与w相线圈24w对应的w相开关元件Qw1、Qw2。
三相开关元件Qu1、Qu2、Qv1、Qv2、Qw1、Qw2(以下称为“三相开关元件Qu1～Qw2”)例如是IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)等的功率开关元件。但是，三相开关元件Qu1～Qw2不限于IGBT，可以是任意的，例如也可以为MOSFET。此外，三相开关元件Qu1～Qw2具有续流二极管(体二极管)Du1～Dw2。
各u相开关元件Qu1、Qu2经由连接线而相互串联连接，该连接线与u相线圈24u连接。u相开关元件Qu1的集电极与作为车载用蓄电装置104的高压侧的正极端子(+端子)连接。u相开关元件Qu2的发射极与作为车载用蓄电装置104的低压侧的负极端子(－端子)连接。
此外，其他开关元件Qv1、Qv2、Qw1、Qw2的连接方式除了所对应的线圈不同这一点以外，与u相开关元件Qu1、Qu2是同样的。
变换器控制装置14是具有CPU和存储器等这样的电子部件的控制器。变换器控制装置14通过对变换器电路13、详细而言为三相开关元件Qu1～Qw2进行控制，使车载用电动马达11进行驱动。
变换器控制装置14具备电压传感器31来作为构成为对电源电压Vin进行掌握的电压掌握部，电源电压Vin是车载用蓄电装置104的电压。电压传感器31通过对变换器电路13的输入电压进行检测来掌握电源电压Vin。
变换器控制装置14具备对在车载用电动马达11中流动的马达电流进行检测的电流传感器32。本实施方式中的马达电流例如是在三相线圈24u、24v、24w中流动的三相电流Iu、Iv、Iw。
如图2所示，变换器控制装置14具有三相/两相变换电路33，该三相/两相变换电路33将由电流传感器32检测到的三相电流Iu、Iv、Iw变换为相互正交的d轴电流Id和q轴电流Iq(以下称为“两相电流Id、Iq”)。
顺便来说，d轴电流Id也可以说是转子22的磁通量轴向成分的电流、即励磁成分电流，q轴电流Iq也可以说是对车载用电动马达11的转矩起作用的转矩成分电流。
变换器控制装置14具备构成为对转子22的旋转位置和转速进行推定的位置和速度推定部(位置推定部)34。位置和速度推定部34例如基于两相电流Id、Iq和两相电压指令值Vdr、Vqr中的至少一方，推定转子22的旋转位置和作为实际的转速的实际转速Nr。指令转速Nc和实际转速Nr的单位是任意的，但例如可考虑rpm。
位置和速度推定部34的具体的结构是任意的。例如位置和速度推定部34也可以具有感应电压算出部，该感应电压算出部构成为基于两相电流Id、Iq以及d轴电压指令值Vdr以及马达常数等算出在三相线圈24u、24v、24w感应的感应电压。在该情况下，位置和速度推定部34也可以基于感应电压和两相电流Id、Iq中的d轴电流Id等，推定转子22的旋转位置和实际转速Nr。
位置和速度推定部34定期地掌握电流传感器32的检测结果，定期地推定转子22的旋转位置和实际转速Nr。由此，位置和速度推定部34对转子22的旋转位置和实际转速Nr的变化进行追踪。在本实施方式中，位置和速度推定部34对应于构成为掌握车载用电动马达11的转速的“速度掌握部”。
变换器控制装置14具备：取得部35，其取得从作为外部的空调ECU103发送的外部指令值；和旋转控制部(旋转控制电路)36，其基于由取得部35取得的外部指令值和实际转速Nr，进行车载用电动马达11的旋转控制。
取得部35例如是用于将空调ECU103与变换器控制装置14电连接的连接器。通过取得部35电连接空调ECU103和变换器控制装置14，能够进行信息的往来。此外，取得部35也可以说是被输入指令转速Nc等各种指令的输入部。
外部指令值例如是指令转速Nc。详细而言，空调ECU103例如根据车载用空调装置101的运转状况，算出所需要的制冷剂的流量，算出能够实现该流量的指令转速Nc，向变换器控制装置14发送指令转速Nc。
此外，外部指令值不限于指令转速Nc，只要能够规定车载用电动马达11的驱动方式，则其具体的指令内容可以是任意的。另外，外部指令值的输出主体不限于空调ECU103，可以是任意的。
旋转控制部36与取得部35电连接。旋转控制部36经由取得部35与空调ECU103电连接，由取得部35取得的指令转速Nc被输入到旋转控制部36。也即是，旋转控制部36经由取得部35接收来自空调ECU103的外部指令值。
旋转控制部36与电压传感器31电连接，能够掌握电源电压Vin。
旋转控制部36与位置和速度推定部34电连接。由此，旋转控制部36能够掌握由位置和速度推定部34推定的转子22的旋转位置和实际转速Nr，并且，能够对位置和速度推定部34发送推定所需要的参数。
另外，三相/两相变换电路33向位置和速度推定部34以及旋转控制部36这两方输出两相电流Id、Iq。因此，旋转控制部36能够掌握两相电流Id、Iq。
旋转控制部36进行如下的旋转控制处理：通过对变换器电路13的三相开关元件Qu1～Qw2进行PWM控制，对车载用电动马达11(详细而言为转子22)的旋转进行控制。在此，旋转控制部36以预先确定的输出周期反复执行旋转控制处理。
旋转控制部36的具体的硬件结构是任意的。例如，旋转控制部36也可以是具有存储有进行旋转控制处理的程序、所需要的信息的存储器和基于上述程序执行旋转控制处理的CPU的结构。
另外，旋转控制部36既可以是具有执行旋转控制处理的一部分或者全部的一个或者多个专用硬件电路的结构，也可以是一个或者多个专用硬件电路和执行软件处理的CPU的组合。换言之，旋转控制部36例如通过一个以上的专用的硬件电路和按照计算机程序(软件)进行动作的一个以上的处理器(控制电路)中的至少一方来实现即可。
在此，为了便于说明，以图3所示的流程图形式对由旋转控制部36实现的旋转控制处理进行说明。
如图3所示，旋转控制部36首先在步骤S101中基于由取得部35取得的外部指令值(在本实施方式中为指令转速Nc)和由位置和速度推定部34掌握(在本实施方式中为推定)的实际转速Nr，导出两相电流指令值Idr、Iqr。两相电流指令值Idr、Iqr是作为d轴电流Id的目标值的d轴电流指令值Idr和作为q轴电流Iq的目标值的q轴电流指令值Iqr。
然后，旋转控制部36在步骤S102中基于两相电流指令值Idr、Iqr和由三相/两相变换电路33得到的两相电流Id、Iq，导出两相电压指令值Vdr、Vqr。两相电压指令值Vdr、Vqr由d轴电压指令值Vdr和q轴电压指令值Vqr构成。d轴电压指令值Vdr是施加于车载用电动马达11的d轴的电压的目标值，q轴电压指令值Vqr是施加于车载用电动马达11的q轴的电压的目标值。
顺便来说，旋转控制部36向位置和速度推定部34输出两相电压指令值Vdr、Vqr。位置和速度推定部34将两相电压指令值Vdr、Vqr中的至少一方用于转子22的位置和实际转速Nr的推定。
旋转控制部36在步骤S103～S108中执行：基于两相电压指令值Vdr、Vqr来导出三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的处理。
三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr由u相电压指令值Vur、v相电压指令值Vvr以及w相电压指令值Vwr构成。u相电压指令值Vur是u相线圈24u的施加电压的目标值，v相电压指令值Vvr是v相线圈24v的施加电压的目标值，w相电压指令值Vwr是w相线圈24w的施加电压的目标值。
详细而言，旋转控制部36在步骤S103中判定本次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr是否从上次导出了的两相电压指令值Vdr、Vqr进行了变更。详细而言，旋转控制部36具有存储有上次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr的存储区域，从该存储区域导出上次的两相电压指令值Vdr、Vqr，与本次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr进行比较。
顺便来说，关于本次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr与上次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr不同的情况，例如可考虑外部指令值被进行了变更的情况、实际转速Nr和/或加速度被进行了变更的情况。
在本次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr与上次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr不同的情况下，需要施加与当前施加于各相线圈24u、24v、24w的线间电压不同的线间电压。在该情况下，旋转控制部36进入步骤S104，导出与本次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr对应的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr。
在本实施方式中，旋转控制部36在步骤S104中导出与新导出的两相电压指令值Vdr、Vqr对应的三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0。
在此，三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0根据电角而变化，例如为将电角的0°～360°作为了一个周期的具有基准振幅f0的波形。三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的相位相互不同，例如相互错开120°。三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的波形是正弦波、三角波、矩形波或者这些波形进行了变形后的波形等的任意波形。
在本实施方式中，三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0是中性点电位En为一定的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr。中性点电位En是三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的中性点的电位。例如，三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0是通过对两相电压指令值Vdr、Vqr进行两相/三相变换而得到的值。
本实施方式的旋转控制部36使用映射数据来导出三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0。详细而言，如图2所示，本实施方式的旋转控制部36具有用于导出三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的第1映射数据36a。第1映射数据36a是相关联地设定了两相电压指令值Vdr、Vqr和三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的映射数据。旋转控制部36在步骤S104中通过对第1映射数据36a进行参照，导出与本次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr对应的三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0。
另一方面，如图3所示，在本次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr与上次导出的两相电压指令值Vdr、Vqr相同的情况下，旋转控制部36在步骤S105中，基于两相电压指令值Vdr、Vqr和电源电压Vin，算出电压利用率R。
电压利用率R是为了向车载用电动马达11施加两相电压指令值Vdr、Vqr所需要的电源电压Vin的利用率。例如，电压利用率R是两相电压指令值Vdr、Vqr的实效值相对于电源电压Vin的比率、或者对该比率加上或者乘以预定的修正参数而得到的参数。
此外，若着眼于三相线圈24u、24w、24w的线间电压根据两相电压指令值Vdr、Vqr而变化，则电压利用率R也可以说是三相线圈24u、24w、24w的线间电压的实效值相对于电源电压Vin的比率。换言之，电压利用率R也可以说是为了三相线圈24u、24w、24w的线间电压成为与两相电压指令值Vdr、Vqr对应的值而表示电源电压Vin的利用率的参数。
顺便来说，作为三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的振幅的基准振幅f0随着电压利用率R变小而变小。例如，当对电压利用率R为第1电压利用率R1的情况下的基准振幅f0和电压利用率R为比第1电压利用率R1小的第2电压利用率R2的情况下的基准振幅f0进行比较时，为第2电压利用率R2的情况下的基准振幅f0比为第1电压利用率R1的情况下的基准振幅f0小。并且，当基准振幅f0变小时，三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的变化范围(详细而言为最小值～最大值的范围)容易变窄。
旋转控制部36在算出了电压利用率R之后，进入步骤S106，判定在步骤S105中算出的电压利用率R是否为预先确定的阈值利用率Rth以下。阈值利用率Rth是任意的，例如既可以比50％低，也可以比50％高。另外，值利用率Rth例如也可以被设定在40～70％的范围内。
在电压利用率R为阈值利用率Rth以下的情况下，旋转控制部36在步骤S107中执行对三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换的三相电压指令值切换处理。
详细而言，本实施方式的旋转控制部36至少导出变化范围互不相同的第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2，以切换周期对它们进行切换。例如，旋转控制部36每当执行步骤S107的处理时，交替地导出第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2。
例如，旋转控制部36在上次的步骤S107中导出的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1的情况下，在本次的步骤S107中导出第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2。
另一方面，旋转控制部36在上次的步骤S107中导出的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2的情况下，在本次的步骤S107中导出第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1。
在本实施方式中，第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2双方都为三相调制方式的值。三相调制方式是总是进行全部相的开关元件Qu1～Qw2的周期性的导通/截止(ON/OFF)的方式。
在此，旋转控制部36导出中性点电位En为一定的三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0来作为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1，导出中性点电位En以预定的中性点振幅fn变化的三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf来作为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2。
详细而言，如图2所示，旋转控制部36除第1映射数据36a之外，具有用于导出三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf的第2映射数据36b。第2映射数据36b是相关联地设定了两相电压指令值Vdr、Vqr和三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf的映射数据。
三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf是对三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0叠加了中性点振幅fn的中性点电位En而得到的值。即，三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf是：对于与电角相应地变化的三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0，一边使得中性点电位En与电角相应地以中性点振幅fn进行变化一边进行加法运算(或者减法运算)，由此所得到的值。换言之，三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf可以说是：相对于三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的波形叠加了中性点振幅fn的中性点电位En的波形而得到的波形。
根据该构成，三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf的中性点电位En以中性点振幅fn进行变化，因此，三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf的变化范围比三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的变化范围大。此外，使之叠加的中性点电位En的周期例如为120°。此外，中性点振幅fn越大，三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf的变化范围越大。
此外，如已经说明的那样，在两相电压指令值Vdr、Vqr被变更了的情况下，在步骤S104中，导出作为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1的三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0。因此，旋转控制部36在两相电压指令值Vdr、Vqr的变更后的第一次的步骤S107中，导出作为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2的三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf。
如图3所示，在电压利用率R比阈值利用率Rth高的情况下，旋转控制部36在步骤S108中执行维持上次导出了的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的处理。详细而言，旋转控制部36导出与上次导出了的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr相同的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr。
旋转控制部36在导出了三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr之后，在步骤S109中，基于三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr和载波信号，生成设定了三相开关元件Qu1～Qw2的开关模式(详细而言为占空比)的PWM信号。
然后，旋转控制部36在步骤S110中，通过向三相开关元件Qu1～Qw2输出所生成的PWM信号，进行三相开关元件Qu1～Qw2的开关控制。也即是，变换器控制装置14使用PWM信号，对三相开关元件Qu1～Qw2进行PWM控制。
根据该构成，在两相电压指令值Vdr、Vqr未被变更的情况下，以切换周期(在本实施方式中为旋转控制处理的执行周期)交替地导出变化范围不同的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr，输出与该三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr对应的PWM信号。
在此，若鉴于每当执行旋转控制处理时三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换、并且输出PWM信号，则三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr切换为将线间电压维持为相同且变化范围不同的值的切换周期也可以说是PWM信号的输出周期。
另外，在本实施方式中，切换周期与作为载波信号的周期的载波周期相同。也即是，本实施方式的变换器控制装置14构成为按每个载波周期而切换三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr。
在本实施方式中，执行步骤S101、S102的处理的旋转控制部36对应于“两相电压指令值导出部”。并且，执行步骤S103～S108的处理的旋转控制部36对应于“三相电压指令值导出部”，执行步骤S109的处理的旋转控制部36对应于“生成部”。
此外，为了便于说明，以流程图形式进行了说明，但步骤S103～S108的各处理的顺序可以任意地变更。另外，如上述的那样，也可以是如下构成：专用的硬件电路执行步骤S103～S108的处理中的一部分或者全部。
接着，使用图4～图6对本实施方式的作用进行说明。图4是作为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1的三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的曲线图，图5是作为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2的三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf的曲线图。图4和图5设为是相同的两相电压指令值Vdr、Vqr且电压利用率R为阈值利用率Rth以下。
如图4所示，第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1(在本实施方式中为三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0)在第1变化范围Vy1内变化。在此，当电压利用率R变小时，第1变化范围Vy1也变小。因此，在电压利用率R为阈值利用率Rth以下的状况下，第1变化范围Vy1容易变小。
与此相对，如图5所示，作为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2的三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf比三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0大地变化。详细而言，当将第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2(在本实施方式中为三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf)的变化范围设为第2变化范围Vy2时，第2变化范围Vy2比第1变化范围Vy1宽。因此，当对三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0和三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf进行比较时，值以与中性点电位En的节(点)对应的电角以外的范围而不同。因此，通过导出的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr以切换周期切换为三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0和三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf，在大致全部的电角时，三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr被按切换周期进行变更。因此，难以发生如下事态：在为相同的两相电压指令值Vdr、Vqr的状况下，三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr以切换周期为单位而成为相同的值。
另外，即使是在叠加了中性点电位En的情况下，施加于三相线圈24u、24w、24w的线间电压也不变化。因此，即使导出了三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf，也对车载用电动马达11赋予与三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0同等的转矩。
根据以上详细描述的本实施方式，能实现以下的效果。
(1)变换器控制装置14用于变换器电路13的控制，该变换器电路13使用车载用蓄电装置104来使车载用电动马达11进行驱动。车载用电动马达11具有三相线圈24u、24v、24w，变换器电路13具有三相开关元件Qu1～Qw2。
变换器控制装置14具备：位置和速度推定部34，其构成为掌握作为车载用电动马达11的转速的实际转速Nr；电压传感器31，其构成为掌握作为车载用蓄电装置104的电压的电源电压Vin；以及旋转控制部36。旋转控制部36构成为进行以下处理：基于从外部发送的外部指令值和实际转速Nr来导出两相电压指令值Vdr、Vqr的处理，该两相电压指令值Vdr、Vqr是向车载用电动马达11的d轴和q轴施加的电压的目标值；和基于两相电压指令值Vdr、Vqr来导出三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的处理。并且，旋转控制部36构成为：基于三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr和载波信号来生成PWM信号，使用该PWM信号对三相开关元件Qu1～Qw2进行PWM控制。
旋转控制部36构成为：在导出三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的处理中，在基于两相电压指令值Vdr、Vqr和电源电压Vin算出的电压利用率R为阈值利用率Rth以下的情况下，以切换周期切换并导出车载用电动马达11的线间电压相同且变化范围不同的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr。
根据该构成，在电压利用率R为阈值利用率Rth以下的情况下，三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr以切换周期切换为保持三相线圈24u、24v、24w的线间电压相同不变而变化范围不同的三相电压指令值。由此，即使两相电压指令值Vdr、Vqr相同，三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr也以切换周期进行变化。因此，能够降低因在电压利用率R低的状况下三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr周期性地成为相同的值引起的特定频率的噪声。
详细而言，在假如周期性地导出相同的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的情况下，三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr会周期性地成为相同的值。在该情况下，变得会产生与三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的导出周期对应的特定频率的噪声。该特定频率的噪声的影响在电压利用率R低的情况下容易变大。
对于这一点，根据本实施方式，在电压利用率R为阈值利用率Rth以下的情况下，以切换周期导出变化范围不同的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr。由此，能够按切换周期来使三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr有偏差。因此，能够降低三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr周期性地成为相同的值的频度，由此能够降低上述特定频率的噪声。
特别是，根据本构成，即使是在三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行了切换的情况下，施加于三相线圈24u、24v、24w的线间电压也为相同。由此，对车载用电动马达11赋予相同的转矩。因此，能够抑制因对三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换而赋予不同的转矩这样的不良。
根据以上，能够既维持对车载用电动马达11赋予了适当的转矩的状态、又降低因在电压利用率R低的状况下三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr周期性地成为相同的值而产生的特定频率的噪声。
(2)旋转控制部36在电压利用率R比阈值利用率Rth高的情况下，不对三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换。由此，能够减轻因对三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换而引起的处理负荷。另外，在电压利用率R比阈值利用率Rth高的情况下，三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr容易变大，因此，相对地，特定频率的噪声相对于三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr容易变小。因此，特定频率的噪声的影响容易变小。因此，因在电压利用率R比阈值利用率Rth高的状况下不对三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换所导致的影响小。
(3)旋转控制部36通过以预先确定的输出周期向三相开关元件Qu1～Qw2输出PWM信号，对三相开关元件Qu1～Qw2进行控制。三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换的上述切换周期是PWM信号的输出周期。
根据该构成，每当输出PWM信号时，三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换。由此，能够抑制被输入到三相线圈24u、24v、24w的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr连续地成为相同的值。
(4)三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换的切换周期与作为载波信号的周期的载波周期相同。
根据该构成，三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr以载波周期进行切换，因此，能够降低与载波周期对应的频率的噪声。
(5)旋转控制部36按切换周期而将导出的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr交替地切换为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和变化范围比第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1的变化范围大的第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2。
根据该构成，通过交替地切换为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2，能够既抑制偏于特定的值又使三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr具有偏差。
详细而言，在假如成为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1的频度比成为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2的频度高的情况下，与第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1对应的噪声容易变大。
对于这一点，根据本实施方式，三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr交替地切换为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2。由此，与第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1对应的噪声和与第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2对应的噪声成为相同程度。因此，能够抑制两噪声中的一方的噪声比另一方的噪声过度地变高的情况。
此外，为了慎重起见进行说明的话，则是：在三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr交替地切换为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2的情况下，以切换周期的2倍的周期成为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1或者第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2。因此，会产生因以切换周期的2倍的周期成为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1引起的第1噪声和因以切换周期的2倍的周期成为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2引起的第2噪声。两噪声比三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr以切换周期成为相同的值的情况下的噪声小。因此，即使在该情况下，特定频率的噪声也被降低。换言之，可以说：因三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr周期性地成为相同的值而产生的噪声被分散为第1噪声和第2噪声，由此，降低因三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr周期性地成为相同的值而产生的特定频率的噪声。
(6)第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1是中性点电位En为一定的三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0。第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2是对于三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0叠加了具有中性点振幅fn的中性点电位En而得到的三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf。
根据该构成，作为三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf的变化范围的第2变化范围Vy2与作为三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的变化范围的第1变化范围Vy1相比，变宽与中性点电位En以中性点振幅fn进行变化相应的量。另一方面，第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1与第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2之间的线间电压不改变。由此，能够保持第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1与第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2之间的线间电压为相同的状态不变地使三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的变化范围不同。
(7)旋转控制部36具有用于导出作为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1的三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0的第1映射数据36a。旋转控制部36具有用于导出作为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2的三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf的第2映射数据36b。旋转控制部36通过对参照的映射数据进行切换，对导出的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换。
根据该构成，不需要每当对三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换时计算三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr。由此，能够省去在旋转控制部36(换言之，为变换器控制装置14)中计算三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr所涉及的处理负荷。因此，能够抑制因对三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换引起的处理负荷的增大化。
此外，上述实施方式也可以如以下那样进行变更。另外，也可以在技术上不产生矛盾的范围内使上述实施方式和下述其他例子适当地组合。
也可以为：第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1是三相调制方式的值，第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2是两相调制方式的值。也即是，旋转控制部36也可以：以使得线间电压成为相同的方式，切换为三相调制方式的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr和两相调制方式的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr。
两相调制方式是全部相的开关元件Qu1～Qw2中的某一相的开关元件的周期性的导通/截止(ON/OFF)按预定期间(相位角)依次停止的方式。即，两相调制方式是如下方式：三相中的某一相的开关元件的周期性的导通/截止按顺序停止，另一方面，进行其他的两相的功率开关元件的周期性的导通/截止。此外，开关元件的周期性的导通/截止停止的状态是开关元件固定为导通状态或者截止状态的状态。
如图6所示，两相调制方式的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的变化范围成为0V～电源电压Vin。因此，作为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2的变化范围的第2变化范围Vy2比作为第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1的变化范围的第1变化范围Vy1宽。另一方面，第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1与第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2之间的线间电压不变。因此，即使在该情况下也能实现(1)的效果。
此外，作为三相调制方式的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr，既可以为三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0，也可以为三相变化指令值Vuf、Vvf、Vwf。
也可以为：第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1是中性点电位En以第1中性点振幅fn1变化的第1三相变化指令值Vuf1、Vvf1、Vwf1，第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2是中性点电位En以第2中性点振幅fn2变化的第2三相变化指令值Vuf2、Vvf2、Vwf2。第1三相变化指令值Vuf1、Vvf1、Vwf1是对三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0叠加了第1中性点振幅fn1的中性点电位En而得到的值。第2三相变化指令值Vuf2、Vvf2、Vwf2是对三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0叠加了第2中性点振幅fn2的中性点电位En而得到的值。第2中性点振幅fn2可以比第1中性点振幅fn1大。
根据该构成，第2中性点振幅fn2比第1中性点振幅fn1大，因此，第2变化范围Vy2(详细而言，为第2三相变化指令值Vuf2、Vvf2、Vwf2的变化范围)变得比第1变化范围Vy1(详细而言，为第1三相变化指令值Vuf1、Vvf1、Vwf1的变化范围)宽。另一方面，第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1与第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2之间的线间电压不改变。由此，能够保持第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1与第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2之间的线间电压为相同的状态不变地使三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的变化范围不同。
旋转控制部36也可以是导出3个以上的变化范围不同的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的构成。例如，旋转控制部36也可以具备：与三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0对应的第1映射数据36a；与第1三相变化指令值Vuf1、Vvf1、Vwf1对应的第2映射数据36b；以及与第2三相变化指令值Vuf2、Vvf2、Vwf2对应的第3映射数据。并且，旋转控制部36也可以是如下构成：通过对参照的映射数据进行切换，导出三相基准指令值Vu0、Vv0、Vw0以及第1三相变化指令值Vuf1、Vvf1、Vwf1以及第2三相变化指令值Vuf2、Vvf2、Vwf2。在该情况下，旋转控制部36既可以按预先确定的顺序对上述3个三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换，也可以随机地进行切换。总之，旋转控制部36能够至少导出2个线间电压相同且变化范围不同的三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr即可，也可以不交替地对第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2进行切换。
对三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr进行切换的切换周期是任意的，例如也可以比载波周期长。另外，切换周期也可以比PWM信号的输出周期长。例如，切换周期也可以是输出周期的2倍以上。详细而言，旋转控制部36例如也可以多次导出第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1后将三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr切换为第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2。
旋转控制部36也可以是如下构成：在一次的旋转控制处理中导出第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2，以载波周期以上的间隔依次输出2个PWM信号。也即是，旋转控制处理的执行周期既可以与切换周期或者输出周期一致，也可以与切换周期或者输出周期不一致。
导出三相电压指令值Vur、Vvr、Vwr的具体的结构是任意的。例如，旋转控制部36也可以不使用映射数据36a、36b，而是通过计算导出第1三相电压指令值Vur1、Vvr1、Vwr1和第2三相电压指令值Vur2、Vvr2、Vwr2。
用于掌握实际转速Nr的结构不限于位置和速度推定部34，而可以是任意的，也可以采用专用的传感器(分解器(Resolver))。即，速度掌握部不限于通过推定实际转速Nr来进行掌握的结构，也可以是分解器等之类的实际进行检测的结构。
取得部35只要能够接受从空调ECU103发送来的外部指令值，则其具体的结构可以是任意的。例如，在空调ECU103通过无线信号发送指令的结构中，取得部35也可以是接收该无线信号的模块。
用于掌握作为车载用蓄电装置104的电压的电源电压Vin的结构不限于电压传感器31，而可以是任意的。例如，在车载用蓄电装置104设置有对电源电压Vin进行检测的电压传感器31和与电压传感器31电连接了的电池CPU的情况下，旋转控制部36也可以是通过与电池CPU进行通信来取得电源电压Vin的结构。在该情况下，与电池CPU进行通信的旋转控制部36对应于“电压掌握部”。
车载用电动压缩机10不限于在车载用空调装置101中使用的结构，也可以是在其他装置中使用的结构。例如，在车辆100为燃料电池车辆的情况下，车载用电动压缩机10也可以用于向燃料电池供给空气的空气供给装置。即，压缩对象的流体不限于制冷剂，可以是空气等的任意流体。
车载用流体机械不限于具备对流体进行压缩的压缩部12的车载用电动压缩机10。例如，在车辆100为燃料电池车辆的情况下，车载用流体机械也可以是具有向燃料电池供给氢的泵和对该泵进行驱动的车载用电动马达的电动泵装置。在该情况下，变换器控制装置14也可以用于对驱动泵的车载用电动马达进行控制。
车载用电动马达11不限于用于车载用电动压缩机10，只要是搭载于车辆，则可以是任意的。例如，车载用电动马达11也可以是使车辆行驶的行驶用马达。

Claims (11)

1.一种变换器控制装置，构成为对变换器电路进行控制，所述变换器电路使用车载用蓄电装置来使车载用电动马达进行驱动，
所述车载用电动马达具有三相线圈，
所述变换器电路具有三相开关元件，
所述变换器控制装置具备：
速度掌握部，其构成为对所述车载用电动马达的转速进行掌握；
电压掌握部，其构成为对作为所述车载用蓄电装置的电压的电源电压进行掌握；
两相电压指令值导出部，其构成为基于从外部发送的外部指令值和所述速度掌握部的掌握结果来导出两相电压指令值，所述两相电压指令值是向所述车载用电动马达的d轴和q轴施加的电压的目标值；
三相电压指令值导出部，其构成为基于所述两相电压指令值来导出施加于所述三相线圈的三相电压指令值；以及
生成部，其构成为基于所述三相电压指令值和载波信号来生成PWM信号，
所述变换器控制装置构成为使用所述PWM信号来对所述三相开关元件进行PWM控制，
所述三相电压指令值导出部构成为：在所述两相电压指令值相同的状况下基于所述两相电压指令值和所述电压掌握部的掌握结果所算出的电压利用率为预先确定的阈值利用率以下的情况下，以切换周期切换并导出所述三相线圈的线间电压相同且变化范围互不相同的三相电压指令值。
2.根据权利要求1所述的变换器控制装置，
所述变换器控制装置构成为通过以预先确定的输出周期向所述三相开关元件输出所述PWM信号，对所述三相开关元件进行PWM控制，
所述切换周期为所述输出周期。
3.根据权利要求1或者2所述的变换器控制装置，
所述切换周期与作为所述载波信号的周期的载波周期相同。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的变换器控制装置，
所述三相电压指令值导出部构成为：至少导出第1三相电压指令值和变化范围比所述第1三相电压指令值的变化范围大的第2三相电压指令值，来作为所述车载用电动马达的线间电压相同且变化范围互不相同的三相电压指令值。
5.根据权利要求4所述的变换器控制装置，
所述三相电压指令值导出部构成为：按所述切换周期而将导出的所述三相电压指令值交替地切换为所述第1三相电压指令值和所述第2三相电压指令值。
6.根据权利要求4或者5所述的变换器控制装置，
所述第1三相电压指令值是中性点电位为一定的三相基准指令值，
所述第2三相电压指令值是对于所述三相基准指令值叠加了具有中性点振幅的中性点电位而得到的三相变化指令值。
7.根据权利要求4或者5所述的变换器控制装置，
所述第1三相电压指令值是中性点电位以第1中性点振幅变化的第1三相变化指令值，
所述第2三相电压指令值是中性点电位以比所述第1中性点振幅大的第2中性点振幅变化的第2三相变化指令值。
8.根据权利要求4或者5所述的变换器控制装置，
所述第1三相电压指令值是三相调制方式的值，
所述第2三相电压指令值是两相调制方式的值。
9.根据权利要求4～8中任一项所述的变换器控制装置，
所述变换器控制装置具备：第1映射数据，其用于导出所述第1三相电压指令值；和第2映射数据，其用于导出所述第2三相电压指令值，
所述三相电压指令值导出部通过对参照的映射数据进行切换来对导出的所述三相电压指令值进行切换。
10.一种车载用流体机械，具备：
所述车载用电动马达；
所述变换器电路；以及
权利要求1～9中任一项所述的变换器控制装置。
11.根据权利要求10所述的车载用流体机械，
所述车载用流体机械是具备通过所述车载用电动马达进行驱动的压缩部的车载用电动压缩机。
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