CN114844439A - 电动车辆的控制装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种电动车辆(1)的控制装置(40)，所述电动车辆具备：直流电源(10)；电机(30)；逆变器(20)，将从直流电源(10)供给的直流电力变换为交流电力向电机(30)输出；以及逆变器控制部(100)，控制逆变器(20)并控制向电机(30)的输入电压，逆变器控制部(100)，在与输入电压具有相关性的参数中包含预定的高频分量的情况下，进行对输入电压加上抵消高频分量的分量的修正，基于该修正后的输入电压控制电机(30)。由此，能够降低电频率的倍数分量。

Description

电动车辆的控制装置
技术领域
本发明涉及电动车辆的控制装置。
背景技术
专利文献1中，公开了在三相交流电机的驱动系统中，为了降低由于逆变器的开关(switching)产生的电源电压纹波(ripple)，执行对逆变器的电压指令加上电三次的谐波分量的修正控制。
现有技术文献
专利文献1：日本专利第5472475号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1所记载的构成中，虽然能够通过应对电源电压纹波的对策来降低开关频率分量的纹波，但却并未考虑应对电源电流纹波或电机转矩纹波的对策，因此未能降低电频率的倍数分量，具有改善的余地。
本发明是鉴于上述情况所做出的，目的在于提供一种能够降低电频率的倍数分量的电动车辆的控制装置。
用于解决问题的技术方案
本发明是一种电动车辆的控制装置，所述电动车辆具备：直流电源；三相交流电机；逆变器，将从所述直流电源供给的直流电力变换为交流电力向所述三相交流电机输出；以及控制部，控制所述逆变器，并控制向所述三相交流电机的输入电压；所述控制装置的特征在于，所述控制部，在与所述输入电压具有相关性的参数中包含预定的高频分量的情况下，进行对所述输入电压加上抵消所述高频分量的分量的修正，基于该修正后的输入电压控制所述三相交流电机。
根据此构成，在与向三相交流电机的输入电压具有相关性的参数中包含预定的高频分量的情况下，通过进行对输入电压加上抵消该高频分量的分量的修正，能够降低电频率的倍数分量。
另外，所述高频分量可以为6n次分量。
根据此构成，应对参数的6n次分量纹波的对策变为可能。
另外，抵消所述高频分量的分量可以至少包含6n-1次分量和6n+1次分量之中的至少一方。
根据此构成，通过调整交流侧的6n-1次分量和6n+1次分量，能够降低参数的6n次分量纹波。
另外，所述参数可以包含电源电流和电机转矩之中的至少一方。
根据此构成，应对电源电流纹波和电机转矩纹波的对策变为可能，能够同时达成控制装置所需求的多个目的。
另外，所述控制装置可以根据所述三相交流电机的工作点来切换第一修正控制和第二修正控制，所述第一修正控制是以仅抵消所述电源电流和所述电机转矩之中的所述电源电流的6n次分量的方式进行所述修正的控制，所述第二修正控制是以仅抵消所述电源电流和所述电机转矩之中的所述电机转矩的6n次分量的方式进行所述修正的控制。
根据此构成，因为切换实施第一修正控制和第二修正控制，所以能够避免降低电源电流纹波的控制和降低电机转矩纹波的控制之间的相互干扰。
另外，所述参数可以包含磁通量。
根据此构成，因为能够抑制磁通量的畸变，所以能够降低谐波铁损。由此，能够降低谐波铁损并提升系统的效率。
另外，所述控制装置可以根据所述三相交流电机的工作点来切换修正控制和通常控制，所述修正控制是以抵消所述磁通量的6n次分量的方式进行所述修正的控制，所述通常控制是不进行所述修正的控制。
根据此构成，因为根据电机的状态切换实施修正控制和通常控制，所以能够实现降低磁通量畸变和确保效率的兼顾。
另外，所述参数可以至少包含电源电流、电机转矩和磁通量之中的至少一个。
根据此构成，应对电源电流纹波、电机转矩纹波以及谐波铁损的对策变为可能，能够同时达成控制装置所需求的多个目的。
另外，所述控制装置可以根据所述三相交流电机的工作点来切换第一修正控制、第二修正控制和第三修正控制，所述第一修正控制是以仅抵消所述电源电流、所述电机转矩和所述磁通量之中的所述电源电流的6n次分量的方式进行所述修正的控制，所述第二修正控制是以仅抵消所述电源电流、所述电机转矩和所述磁通量之中的所述电机转矩的6n次分量的方式进行所述修正的控制，所述第三修正控制是以仅抵消所述电源电流、所述电机转矩和所述磁通量之中的所述磁通量的6n次分量的方式进行所述修正的控制。
根据此构成，因为切换实施第一修正控制、第二修正控制和第三修正控制，所以能够避免降低电源电流纹波的控制、降低电机转矩纹波的控制和降低谐波铁损的控制之间的相互干扰。
发明的效果
本发明中，在与向三相交流电机的输入电压具有相关性的参数中包含预定的高频分量的情况下，通过进行对输入电压加上抵消该高频分量的分量的修正，能够降低电频率的倍数分量。
附图说明
图1是示意性地表示实施方式中的电动车辆的构成的系统构成图。
图2是用于说明电源电流纹波的产生机制的图。
图3是表示电源电流的6次纹波的波形图。
图4是用于说明直流侧的功率变动的图。
图5是用于说明电机电流产生畸变的主要原因的图。
图6是表示应对电源电流纹波的对策方法的说明图。
图7是用于说明作为应对电源电流纹波的对策有意地向逆变器电压追加畸变时的波形的图。
图8是表示实施修正控制时的电源电流的波形的波形图。
图9是用于说明电机转矩纹波的图。
图10是表示应对电机转矩纹波的对策方法的说明图。
图11是用于说明根据电机的工作点切换修正控制的映射图。
图12是表示切换处理流程的流程图。
图13是用于说明磁通量的畸变的图。
图14是表示应对谐波铁损的对策方法的说明图。
图15是用于说明根据电机的工作点实施关于磁通量的修正控制的映射图。
具体实施方式
以下参照附图，具体地说明关于本发明的实施方式的电动车辆的控制装置。此外，本发明并不被以下说明的实施方式所限定。
图1是示意性地表示实施方式中的电动车辆的构成的系统构成图。如图1所示，电动车辆1具备直流电源10、逆变器20、电机30以及控制装置40。该电动车辆1是以电机30作为动力源的车辆。另外，电动车辆1中的电机驱动系统50构成为包含直流电源10、逆变器20和电机30。
直流电源10是能够存储用于向电机30供给的电力的蓄电装置。该直流电源10通过例如镍氢电池或锂离子电池等的二次电池构成。
逆变器20是将从直流电源10供给的直流电力变换为交流电力的电力变换装置，向电机30输出变换后的交流电力。该逆变器20与控制装置40电连接，通过控制装置40控制其驱动状态。具体而言，逆变器20基于来自控制装置40的三相电压指令，向电机30施加三相电压。也就是说，逆变器20为三相逆变器。
该逆变器20具备：U相臂，包含p侧开关元件以及n侧开关元件；V相臂，包含p侧开关元件以及n侧开关元件；以及W相臂，包含p侧开关元件以及n侧开关元件。逆变器20的各开关元件通过例如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等构成。另外，逆变器20的各相臂并联连接在连接于直流电源10的正极上的正极线和连接于直流电源10的负极上的负极线之间。在逆变器20的开关元件上连接有电流从发射极侧向集电极侧流动的二极管。并且，各相臂的p侧开关元件和n侧开关元件的中间点分别与电机30的各相线圈(U相线圈，V相线圈，W相线圈)连接。
电机30是电动车辆1中的行驶用的动力源，是在转子中埋设了永磁体的三相交流电动发电机。也就是说，电机30为三相交流电机。电机30根据施加的三相电压流动三相电流，产生转矩。该电机30与电动车辆1的驱动轮以机械的方式连接，能够产生用于驱动电动车辆1的转矩。在电动车辆1制动时，电机30也能够接收电动车辆1的动能的输入进行再生(发电)。例如在电动车辆1为混合动力车辆的情况下，电机30与发动机以机械的方式连接，既能够通过发动机的动力进行再生，也能够辅助发动机的动力。
另外，在通过逆变器20向电机30施加三相电压后，在电机30的各相线圈中流动电机电流。电机电流包含：U相电流Iu，在电机30的U相线圈中流动；V相电流Iv，在电机30的V相线圈中流动；W相电流Iw，在电机30的W相线圈中流动。
控制装置40为控制电机驱动系统50的动作的电子控制装置。该控制装置40具备处理器和存储器。处理器包括CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、DSP(DigitalSignal Processor，数字信号处理器)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等。存储器为主存储装置，包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)等。并且，控制装置40将预先存储在ROM的程序加载到存储器的作业区域来执行，通过程序的执行来控制各构成部等，由此实现符合预定目的的功能。进一步，控制装置40根据预先存储在ROM的控制程序，能够执行用于降低在电机驱动系统50产生的纹波的控制(纹波降低控制)。
另外，来自各种传感器的信号被输入到控制装置40。作为向控制装置40输入的信号，能够列举出来自检测电机30的旋转位置的旋转位置传感器的电机30的旋转位置、来自检测电机30的U相、V相的相电流的电流传感器的电机30的U相电流Iu和V相电流Iv。另外，能够列举出来自检测直流电源10的电压的电压传感器的直流电源10的电压VB、来自检测直流电源10的电流的电流传感器的直流电源10的电流(以下称为电源电流)。进一步，能够列举出来自点火开关的点火信号、来自检测变速杆的操作位置的变速位置传感器的变速位置、来自检测加速器踏板的踏入量的加速器踏板位置传感器的加速器开度、来自检测制动器踏板的踏入量的制动器踏板位置传感器的制动器踏板位置、来自车速传感器的车速等。并且，控制装置40基于从各种传感器输入的信号执行各种控制。例如控制装置40基于从旋转位置传感器输入的电机30的旋转位置，运算电机30的电角度和/或转速。
如此构成的电动车辆1中，控制装置40基于加速器开度和车速设定所需转矩。控制装置40将该所需转矩设定为电机30的转矩指令Tr。并且，控制装置40使用电机30的转矩指令Tr执行逆变器20的各开关元件的开关控制。在进行开关控制时，由控制装置40输出向逆变器20的各开关元件的开关信号。
该控制装置40具备控制逆变器20的动作的逆变器控制部100。逆变器控制部100具备：转矩控制部110、电流控制部120、门信号(选通信号)变换部130和电压指令修正器140。该逆变器控制部100控制向电机30的输入电压。
转矩控制部110基于电机30的转矩指令Tr，生成二相的电流指令(Idtg，Iqtg)。所生成的二相的电流指令Idtg、Iqtg被从转矩控制部110输出到电流控制部120。
电流控制部120基于从转矩控制部110输入的二相的电流指令Idtg、Iqtg生成三相的电压指令(Vu，Vv，Vw)。所生成的三相的电压指令Vu、Vv、Vw被从电流控制部120输出到门信号变换部130。
例如，在电流控制部120中，作为来自逆变器20的反馈信息，被输入V相电流Iv和W相电流Iw。电流控制部120基于这些V相电流Iv以及W相电流Iw将三相电流值变换为包括d轴电流Id以及q轴电流Iq的二相电流值。电流控制部120基于变换后的二相电流值(Id，Iq)与从转矩控制部110输入的二相的电流指令Idtg、Iqtg的差量，生成包括d轴电压Vd以及q轴电压Vq的二相的电压指令。并且，电流控制部120将生成的二相的电压指令(Vd，Vq)变换为三相的电压指令(Vu，Vv，Vw)。如此电流控制部120生成三相的电压指令。
门信号变换部130基于从电流控制部120输入的三相的电压指令Vu、Vv、Vw生成逆变器20的各相开关元件中的门信号(开关信号)。门信号为切换开关元件的打开和关闭的开关信号。生成的各相的开关信号被输出到逆变器20。
通过该门信号变换部130的开关信号的生成，能够使用公知的方法(例如PWM等)。例如，门信号变换部130构成为能够从载波生成部接收具有预定的载波频率的载波。门信号变换部130比较该载波与三相的电压指令Vu、Vv、Vw的大小关系。并且，门信号变换部130生成U相开关信号Gup、Gun、V相开关信号Gvp、Gvn和W相开关信号Gwp、Gwn来作为逻辑状态根据该比较结果而变化的开关信号。该生成的各相的开关信号被输入到逆变器20。并且，逆变器20在通过各相开关信号变化或者维持为预定的各开关元件的驱动状态时，根据对应该驱动状态的电路状态驱动电机30。该逆变器20的控制方式是PWM控制的一个方式。另外，对应各相的开关信号中，带有称作“p”的标识符的信号是用于驱动各相的开关元件中的p侧开关元件的驱动信号，带有称作“n”的标识符的信号是用于驱动各相的开关元件中的n侧开关元件的驱动信号。
电压指令修正器140修正从电流控制部120输出的三相的电压指令Vu、Vv、Vw。该电压指令修正器140进行对从电流控制部120输出的三相的电压指令(Vu，Vv，Vw)加上预定的修正分量的修正。
如此构成的控制装置40中，逆变器控制部100切换实施通常控制和修正控制，所述通常控制为不进行电压指令修正器140的修正的控制，所述修正控制为由电压指令修正器140进行修正的控制。
例如，在直流电源10的电源电流中产生电频率的倍数分量的纹波的情况下，电压指令修正器140进行将用于抵消该纹波的分量(修正分量)加到电压指令的修正。也就是说，作为修正控制的执行条件，能够列举出产生包含电频率的倍数分量的电源电流纹波的情况。控制装置40基于从各种传感器输入的信号，能够检测在电源电流中产生了纹波这一情况。另外，该电频率的倍数分量包含电源电流的6n次分量。如上所述，作为用于降低产生在电机驱动系统50的纹波的纹波降低控制，控制装置40实施通过电压指令修正器140修正电压指令的修正控制。
关于该电压指令修正器140的构成，根据发明人们的见解明确了：若进行对逆变器20的电压指令加上6n-1次畸变分量和6n+1次畸变分量的修正，则能够降低电源电流的6n次纹波。如此，与对电机30的输入电压具有相关性的参数包含电源电流。进一步，因为各个的次数分量为独立现象，在产生多个分量的纹波的情况下，能够将与各个相应的畸变相加而加到电压指令上。也就是说，根据想要减少的次数分量追加各次数的畸变叠加器。
电压指令修正器140具备6n-1次畸变叠加器141和6n+1次畸变叠加器142。n为自然数(n＝1，2，3，……)。
6n-1次畸变叠加器141进行对电压指令加上电6n-1次的畸变分量的修正。6n+1次畸变叠加器142进行对电压指令加上电6n+1次的畸变分量的修正。另外，在6n-1次畸变叠加器141和6n+1次畸变叠加器142各自输入振幅和相位。关于该振幅和相位，控制装置40通过使用例如逆变器/电机模型的推定方法(理论计算)决定振幅和相位。该理论计算可以是在线计算，也可以是离线计算。并且，6n-1次畸变叠加器141和6n+1次畸变叠加器142，基于输入的振幅以及相位，决定各相的修正值。电压指令修正器140输出所决定的各相的修正值(电压指令的修正分量)。
并且，将从电压指令修正器140输出的各相的修正值加到由电流控制部120输出的三相的电压指令(Vu，Vv，Vw)上。如此，在控制装置40执行电压指令的修正控制(纹波降低控制)时，向门信号变换部130输入加上了修正分量的修正后的三相的电压指令。门信号变换部130基于修正后的三相的电压指令生成逆变器20的各相的开关信号。
此处，参照图2～图5说明关于电源电流纹波的产生机制。此外，此说明中，将电机驱动系统50的电路中比逆变器20靠电机30侧记载为“交流侧”，将比逆变器20靠直流电源10侧记载为“直流侧”。另外，通过发明人们的见解而明确了图2所示的产生机制。
图2是用于说明电源电流纹波的产生机制的图。如图2所示，若在交流侧观察，则可知电流和电压中几乎不含有6次分量。换句话说，可知交流侧的电流和电压中分别含有5次分量和7次分量。
另一方面，若在直流侧观察，则功率中包含着6次分量。该直流侧的功率是以交流侧的电流和电压为基础的。也就是说，明显是交流侧的5次畸变和7次畸变变成了直流侧的6次分量。如此，根据发明人的见解，对于直流侧的6n次分量，若在交流侧(电压，电流，磁通量)观察，明显是根据三角函数的性质变为了6n+1次分量以及6n-1次分量。
进一步，在直流侧，电频率的6次分量通过电路特性而增幅。纹波分量通过平滑电容器和/或布线的电感的共振现象而增幅。其结果是，对于电源电流纹波，如图3所示，电6次分量(电6次周期)占主导。如此，根据发明人们的见解，很明显，在直流侧，功率变动成为了起震源，在电源电流中产生6次纹波。即是，认为如果能够抑制直流侧的功率变动，则能够降低电源电流的6n次纹波。
图4是说明直流侧的功率变动的图。如图4所示，在电源电流产生6n次纹波的情况下，在直流侧的功率产生了6n次的变动(6n次功率变动)。该直流侧的功率变动能够分为电压来源分量的畸变和电流来源分量的畸变。进一步，直流侧的功率是由交流侧的电压和电流决定的。因此，在考虑如图2所示的产生机制后，直流侧的6n次功率变动是由交流侧的电压中的6n-1次分量以及6n+1次分量与交流侧的电流中的6n-1次分量以及6n+1次分量决定的。也就是说，在直流侧的6n次功率变动中的电压来源分量的畸变是通过交流侧的电压中的6n-1次畸变以及6n+1次畸变引起的。在直流侧的6n次功率变动中的电流来源分量的畸变是通过交流侧的电流中的6n-1次畸变以及6n+1次畸变引起的。
并且，若比较在电压来源分量和电流来源分量的畸变的大小，则可知电压来源分量的畸变相对较小，电流来源分量的畸变相对较大。从该结果来看，直流侧的6n次功率变动主要是通过电流来源分量的畸变产生的。即是，认为在电源电流中产生6n次纹波的主要原因是交流侧的电流中的6n-1次畸变以及6n+1次畸变。
图5是用于说明电机电流产生畸变的主要原因的图。如图5所示，在交流侧，在电机电动势中产生畸变。即便在逆变器电压中不产生畸变的情况下，也会在电机电动势产生畸变。通过该电机电动势的畸变，在交流侧的电机电流产生畸变。另外，通过在逆变器20的开关控制使电流从交流侧向直流侧回流。并且，参照如图2、图4说明的，直流侧中的电源电流的畸变是通过交流侧中的逆变器电压和电机电流决定的。因此，如图5所示，由于交流侧中的电机电流的畸变，产生直流侧中的电源电流的畸变(纹波)。
所以，控制装置40作为应对电源电流纹波的对策，如图6所示，构成为抑制直流侧的功率变动。认为如果关于直流侧的功率能够抑制6n次功率变动的话，就能够降低电源电流的6n次纹波。所以，根据发明人们的见解，考虑了通过关注功率的电压来源分量并调整该电压分量来抑制功率变动的方法。
具体来说，如图6所示，控制装置40有意地追加电压畸变。由此，电压分量的波形调整为成为所希望的状态。此时，进行控制，使得：在功率变动中，保持不调整电流来源分量的变动而调整电压来源分量的变动。并且，通过使电流来源分量的畸变与调整后的电压来源分量的畸变相互抵消，能够抑制直流侧的6n次功率变动。如此，通过将调整后的电压来源分量抵消电流来源分量的变动，能够使直流侧的功率变动为0。
图7是用于说明作为应对电源电流纹波的对策而向逆变器电压有意追加畸变时的波形的图。如图7所示，在由于电机电动势的畸变而在电机电流产生畸变的情况下，为了降低由该电流畸变来源分量引起的电源电流纹波，控制装置40实施电压指令的修正控制，并有意地向逆变器电压追加畸变。向该逆变器电压追加的畸变分量是以能够抵消电源电流的分量中的电流畸变来源分量的方式进行了调整的分量。通过该修正控制向逆变器电压追加了畸变的情况下，会在电机电流中留下畸变。也就是说，控制装置40并不是向逆变器电压追加完全抵消的电机电流的畸变的畸变分量，而是向逆变器电压追加抵消功率变动的电流畸变来源分量的成为电压畸变来源分量的畸变分量。
例如，在电源电流中产生6次纹波的情况下，在电压指令修正器140中，6n-1次畸变叠加器141进行向各相电压指令加上作为修正分量的5次畸变的修正，6n+1次畸变叠加器142进行向各相电压指令加上作为修正分量的7次畸变的修正。电压指令中，5次畸变分量和7次畸变分量是重叠添加的。因此，修正后的电压指令中包含5次畸变分量和7次畸变分量。并且，基于该修正后的电压指令生成各相开关元件的门信号，控制逆变器20。修正后的逆变器电压与未修正的逆变器电压相比开关宽度发生了变化。也就是说，在修正电压指令时，以使开关宽度变化的方式使占空比变化。并且，在控制装置40实施了向电压指令追加5次分量以及7次分量的畸变的修正控制的情况下，如图8所示，能够降低电源电流的6次分量。
如此，控制装置40的逆变器控制部100通过控制各相的电压指令，控制向电机30的输入电压。并且，在与向电机30的输入电压具有相关性的参数包含预定的高频分量的情况下，逆变器控制部100实施关于电压指令的修正控制，进行对输入电压加上抵消该高频分量的分量的修正。该高频分量为6n次分量。也就是说，纹波中包含电6次和/或电12次的分量。因此，如图1所示，电压指令修正器140具备6m-1次畸变叠加器143和6m+1次畸变叠加器144。m为基于n的自然数(m＝n+1，n+2，n+3，……)。
例如，在使电源电流的6次纹波和12次纹波降低的情况下，因为n＝1，m＝2，所以6n-1次畸变叠加器141追加5次分量的畸变，6n+1次畸变叠加器142追加7次分量的畸变，6m-1次畸变叠加器143追加11次分量的畸变，6m+1次畸变叠加器144追加13次分量的畸变。
如上所述，根据实施方式，即使不实施硬件措施来应对逆变器20和/或电机30的电畸变，也能够降低电源电流的6n次纹波。也就是说，如果是一般的电机驱动系统50，无需更改硬件即可适用，通用性出色。
此外，电动车辆1并不限于混合动力车辆，也可以是只以电机30作为动力源的电动车辆或者搭载电机30的列车(铁道车辆)。另外，电机30可以为三相交流电机，不限于PM电机，也可以为感应电机(IM)。
另外，电机驱动系统50可以具备升压转换器和平滑电容器。升压转换器具备电抗器、开关元件以及二极管。平滑电容器为在正极线和负极线之间连接的平滑用的电容器。在这种情况下，通过各种传感器，检测在升压转换器的电抗器中流动的电流和平滑电容器的端子间电压。在如此具备平滑电容器的情况下，能够通过电压指令的修正控制来降低电源电流，由此能够使平滑电容器小型化。另外，控制装置40构成为包含控制升压转换器的驱动状态的转换器控制部。
另外，电压指令修正器140的振幅和相位的决定方法并不限定于理论计算。也就是说，修正值的振幅和相位的决定方法可以使用反馈传感器值并学习的方法或将预先调整后的结果在映射图上绘制的方法等任何方法。例如反馈传感器值的方法中，测量直流侧中6次分量在哪一振幅和相位变小。
另外，在电源电流中产生6次纹波的情况下，电压指令修正器140可以构成为进行向各相电压指令加上5次畸变和7次畸变之中的至少一方的修正。也就是说，并不限于将5次畸变和7次畸变两方均加上的修正，仅加上一方的修正也是可以的。
另外，控制装置40并不限于电源电流纹波的降低，也可以构成为为了降低电机转矩纹波而执行纹波降低控制(修正控制)。该变形例的控制装置40作为应对电机转矩纹波的对策，执行修正电压指令的修正控制。该变形例中的修正控制的执行条件为产生了电机转矩纹波的情况。也就是说，与向电机30的输入电压具有相关性的参数包含电机转矩。控制装置40能够基于从各种传感器输入的信号，检测在电机转矩产生了纹波这一情况。另外，电机转矩纹波包含电频率的倍数分量。该电频率的倍数分量包含6n次分量。并且，控制装置40在电机转矩产生了6n次纹波的情况下，为了降低电机转矩纹波，执行修正电压指令的修正控制。此处，参照图9～图10关于变形例进行更为详细的说明。
图9是用于说明电机转矩纹波的图。如图9所示，在产生电机转矩纹波的情况下，在电机转矩产生了6n次纹波。该电机30为IPMSM(Interior Permanent Magnet SynchronousMotor，内埋式永磁同步电机)。因此，通过下式(1)表示IPMSM的转矩式。
T＝PΦIq+P(Lq-Ld)IdIq……(1)
上式(1)中，P为极数，Φ为磁铁磁通量，Iq为q轴电流，Lq为电感，Ld为电感，Id为d轴电流。另外，PΦIq表示磁铁转矩。P(Lq-Ld)IdIq表示磁阻转矩。该变形例中，关于电机转矩纹波，仅将磁铁转矩作为主要原因来考虑。此外，即便在包含磁阻转矩的情况下，思路也是相同的。
如上式(1)所示，电机转矩通过电机电流和磁通量决定。并且，电机转矩纹波能够分为电流来源分量的畸变和磁通量来源分量的畸变。因此，如图9所示，电机转矩的6n次纹波通过电流的6n-1次分量以及6n+1次分量与磁通量的6n-1次分量以及6n+1次分量决定。另外，电机电流的畸变是通过逆变器电压的畸变产生的。也就是说，电流的6n-1次畸变以及6n+1次畸变是由于逆变器电压的畸变而产生的。所以，变形例的控制装置40作为应对电机转矩纹波的对策，如图10所示，以调整该电流的6n-1次分量以及6n+1次分量的方式，执行有意地追加电压畸变的修正控制。根据该变形例，能够抑制电机转矩的6n次纹波，也能够使转矩纹波为0。
另外，作为其他的变形例，控制装置40可以构成为切换实施电源电流纹波的降低控制和电机转矩纹波的降低控制。修正电压指令来降低电源电流纹波和电机转矩纹波的方法中，有必要考虑相互的干扰。因此，在该变形例中，根据电机30的工作点(转矩、转速)，切换应优先的控制。此处，参照图11～图12，关于其他的变形例进行更为详细的说明。
图11是用于说明根据电机的工作点切换修正控制的映射图。如图11所示，在电机转矩比预定值大的情况下，控制装置40实施纹波降低控制。该高转矩区域中转速相对较大的情况下，即工作点成为图11所示的区域A内的情况下，控制装置40实施电源电流纹波的降低控制。另一方面，在高转矩区域中转速相对较小的情况下，即工作点成为图11表示的区域B内的情况下，控制装置40实施电机转矩纹波的降低控制。并且，在电机转矩比预定值小的情况下，即工作点成为图11表示的区域C内的情况下，控制装置40不实施纹波降低控制。此外，图11表示的区域以及边界为一例，并不限定于此。
图12是表示切换处理流程的流程图。此外，图12表示的控制通过控制装置40按照控制周期反复实施。
控制装置40取得电机30的转速以及转矩的信息(步骤S101)。步骤S101中，取得电机30的工作点。控制装置40基于从旋转位置传感器输入的电机30的旋转位置计算电机30的转速。电机30的转矩能够使用基于加速器开度和车速算出的所需转矩。
控制装置40判定电机30的工作点是否处于优先电源电流纹波的降低的区域A内(步骤S102)。步骤S102中，使用如图11表示的映射图和根据步骤S101得到的工作点，判定是否使应对电源电流纹波的对策优先。
在电机30的工作点处于优先电源电流纹波的降低的区域A内的情况下(步骤S102：是)，控制装置40实施用于降低电源电流纹波的修正控制(步骤S103)。步骤S103中，作为电源电流纹波的降低控制，进行电压指令的修正。在实施步骤S103的处理后，该控制例程结束。
在电机30的工作点不处于优先电源电流纹波的降低的区域A内的情况下(步骤S102：否)，控制装置40判定电机30的工作点是否在优先电机转矩纹波的降低的区域B内(步骤S104)。步骤S104中，使用如图11表示的映射图和根据步骤S101得到的工作点，判定是否使应对电机转矩纹波的对策优先。
在电机30的工作点处于优先电机转矩纹波的降低的区域B内的情况下(步骤S104：是)，控制装置40实施用于降低电机转矩纹波的修正控制(步骤S105)。步骤S105中，作为电机转矩纹波的降低控制，进行电压指令的修正。实施步骤S105的处理后，该控制例程结束。
在电机30的工作点不处于优先电机转矩纹波的降低的区域B内的情况下(步骤S104：否)，控制装置40不进行电压指令的修正，使电力消耗优先(步骤S106)。步骤S106中，使用如图11表示的映射图和根据步骤S101得到的工作点，在工作点处于区域C内的情况下实施。控制装置40实施通常控制。实施步骤S106的处理后，该控制例程结束。
如该其他变形例所示，控制装置40根据电机30的工作点来切换第一修正控制和第二修正控制，上述第一修正控制是以仅抵消电源电流和电机转矩之中的电源电流的6n次分量的方式进行修正的控制，上述第二修正控制是以仅抵消电机转矩的6n次分量的方式进行修正的控制。即是，与向电机30的输入电压具有相关性的参数包含电源电流和电机转矩之中的至少一方即可。
此外，图11所示的映射图为一例，电机工作点和控制实施的区域的关系，并不限定于此。也就是说，优先电源电流纹波的降低的区域A、优先电机转矩纹波的降低的区域B以及不实施修正控制的区域C的关系，并不限定于图11所示的例子。
另外，现有技术中，虽然通过应对电源电压纹波的对策能够降低开关频率分量的纹波，但却并未考虑应对谐波铁损的对策，因此未能降低电频率的倍数分量，具有改善的余地。电机驱动系统50中，由于逆变器电压和/或电机30的电流和/或磁通量的畸变，有时在磁通量中产生6n次的畸变，并产生由此引起的谐波铁损。所以，作为进一步的变形例，控制装置40作为应对谐波铁损的对策，执行修正电压指令的修正控制。该变形例中的修正控制的执行条件为在磁通量中产生了畸变的情况。也就是说，与对电机30的输入电压具有相关性的参数包含磁通量。控制装置40基于从各种传感器的输入的信号能够检测在磁通量中产生了畸变这一情况。另外，磁通量的畸变包含电频率的倍数分量。该电频率的倍数分量包含6n次分量。并且，控制装置40在磁通量中产生了6n次分量的畸变的情况下，为了降低磁通量的畸变，执行修正电压指令的修正控制。如此，控制装置40也能够构成为不限于电源电流纹波或电机转矩纹波的降低，也执行用于降低磁通量的6倍分量的畸变的畸变降低控制(修正控制)。此处，参照图13～图14，关于进一步的变形例进行更加详细的说明。
图13是用于说明磁通量的畸变的图。如图13所示，在产生谐波铁损的情况下，在直流侧的磁通量产生6n次的畸变。直流侧的磁通量是通过交流侧的电流磁通量和磁铁磁通量决定的。并且，在直流侧的磁通量的畸变能够分为电流磁通量来源分量的畸变和磁铁磁通量来源分量的畸变。因此，若考虑图13所示的产生机制，则在直流侧的磁通量的6n次的畸变是通过交流侧的电流磁通量中的6n-1次分量以及6n+1次分量与交流侧的磁铁磁通量中的6n-1次分量以及6n+1次分量决定的。
在交流侧的电流磁通量的畸变是通过逆变器电压的畸变产生的。也就是说，在交流侧的电流磁通量的6n-1次畸变以及6n+1次畸变是由于逆变器电压的畸变产生的。另外，在交流侧的磁铁磁通量的畸变是由于磁铁的配置或磁铁的不均产生的，即是通过电机30的构造决定的。所以，控制装置40作为应对谐波铁损的对策，如图14所示，构成为有意地追加电压畸变，抑制在直流侧的磁通量的6n次的畸变。
具体来说，控制装置40以调整交流侧的电流磁通量的6n-1次分量以及6n+1次分量的方式，执行有意地追加电压畸变的修正控制。此时，进行控制，使得：在磁通量的畸变之中，保持不调整磁铁磁通量来源分量的畸变而调整电流磁通量来源分量的畸变。并且，通过磁铁磁通量来源分量的畸变和调整后的电流磁通量来源分量的畸变相互抵消，能够抑制在直流侧的磁通量的6n次的畸变。根据该变形例，通过在调整后的交流侧的电流磁通量来源分量将磁铁磁通量来源分量的畸变抵消，能够使在直流侧的磁通量的畸变为0。如此，通过抑制在直流侧的磁通量的畸变，能够降低谐波铁损。由此，能够降低谐波铁损并提升电机驱动系统50的效率(系统效率)。即是，即使不实施硬件措施来应对逆变器20和/或电机30的电畸变，也能够降低谐波铁损。
另外，作为进一步的另一变形例，控制装置40可以构成为切换实施磁通量畸变的降低控制和通常控制。在修正电压指令来降低电源电流纹波、电机转矩纹波和磁通量畸变的方法中，有必要考虑相互的干扰。因此，在该变形例中，根据电机30的工作点(转矩、转速)，切换应优先的控制。此处，参照图15，关于进一步的另一变形例进行更为详细的说明。
图15是用于说明根据电机的工作点实施关于磁通量的修正控制的映射图。如图15所示，在电机转矩比第2预定值小、且电机转速比第3预定值小的情况下，控制装置40实施磁通量畸变的降低控制。也就是说，电机30在低转矩区域且低旋转区域的情况下，即工作点成为图15所示的区域D内的情况下，控制装置40实施磁通量畸变的降低控制。并且，在电机30的工作点成为图15所示的区域C内的情况下，控制装置40实施不进行修正的通常控制。通常控制为相比于纹波和畸变的降低而使电力消耗优先的控制。如此，控制装置40根据电机30的工作点来切换第三修正控制和通常控制，所述第三修正控制是以仅抵消直流侧的磁通量的6n次分量的方式进行修正的控制，所述通常控制是不进行修正的控制。由此，根据电机30的状态，能够兼顾通过第三修正控制的实施来降低谐波铁损和通过通常控制的实施来确保效率。
进一步，在该变形例中，控制装置40能够根据电机30的工作点来切换第一修正控制、第二修正控制、第三修正控制和通常控制，上述第一修正控制是以仅抵消电源电流、电机转矩和磁通量之中的电源电流的6n次分量的方式进行修正的控制，上述第二修正控制是以仅抵消电源电流、电机转矩和磁通量之中的电机转矩的6n次分量的方式进行修正的控制，上述第三修正控制是以仅抵消电源电流、电机转矩和磁通量之中的磁通量的6n次分量的方式进行修正的控制，上述通常控制是不进行修正的控制。即是，与对电机30的输入电压具有相关性的参数可以包含电源电流、电机转矩和直流侧的磁通量之中的至少一个。在这种情况下，在高转矩区域中，在转速相对较大的情况即工作点成为图15所示的区域A内的情况下，控制装置40实施电源电流纹波的降低控制。在转速相对较小的情况即工作点成为图15表示的区域B内的情况下，控制装置40实施电机转矩纹波的降低控制。由此，能够避免降低电源电流纹波的控制、降低电机转矩纹波的控制和降低谐波铁损的控制之间的相互干扰。此外，图15表示的区域以及边界为一例，并不限定于此。
标号说明
1电动车辆；10直流电源；20逆变器；30电机；40控制装置；50电机驱动系统；100逆变器控制部；110转矩控制部；120电流控制部；130门信号变换部；140电压指令修正器；1416n-1次畸变叠加器；1426n+1次畸变叠加器；143 6m-1次畸变叠加器；144 6m+1次畸变叠加器。

Claims (9)

1.一种电动车辆的控制装置，所述电动车辆具备：
直流电源；
三相交流电机；
逆变器，将从所述直流电源供给的直流电力变换为交流电力向所述三相交流电机输出；以及
控制部，控制所述逆变器，并控制向所述三相交流电机的输入电压；
所述控制装置的特征在于，
所述控制部，在与所述输入电压具有相关性的参数中包含预定的高频分量的情况下，进行对所述输入电压加上抵消所述高频分量的分量的修正，基于该修正后的输入电压控制所述三相交流电机。
2.根据权利要求1所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述高频分量为6n次分量。
3.根据权利要求2所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
抵消所述高频分量的分量至少包含6n-1次分量和6n+1次分量之中的至少一方。
4.根据权利要求2或3所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述参数包含电源电流和电机转矩之中的至少一方。
5.根据权利要求4所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述控制装置根据所述三相交流电机的工作点来切换第一修正控制和第二修正控制，所述第一修正控制是以仅抵消所述电源电流和所述电机转矩之中的所述电源电流的6n次分量的方式进行所述修正的控制，所述第二修正控制是以仅抵消所述电源电流和所述电机转矩之中的所述电机转矩的6n次分量的方式进行所述修正的控制。
6.根据权利要求2或3所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述参数包含磁通量。
7.根据权利要求6所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述控制装置根据所述三相交流电机的工作点来切换修正控制和通常控制，所述修正控制是以抵消所述磁通量的6n次分量的方式进行所述修正的控制，所述通常控制是不进行所述修正的控制。
8.根据权利要求2或3所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述参数至少包含电源电流、电机转矩和磁通量之中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的电动车辆的控制装置，其特征在于，
所述控制装置根据所述三相交流电机的工作点来切换第一修正控制、第二修正控制和第三修正控制，所述第一修正控制是以仅抵消所述电源电流、所述电机转矩和所述磁通量之中的所述电源电流的6n次分量的方式进行所述修正的控制，所述第二修正控制是以仅抵消所述电源电流、所述电机转矩和所述磁通量之中的所述电机转矩的6n次分量的方式进行所述修正的控制，所述第三修正控制是以仅抵消所述电源电流、所述电机转矩和所述磁通量之中的所述磁通量的6n次分量的方式进行所述修正的控制。
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