DE112014002742T5 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

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Keiko Nakao
Ken Iwatsuki
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Abstract

Zum Erzielen sowohl einer kompakteren Vorrichtung insgesamt als auch reduzierten Herstellungskosten, betrifft die Erfindung eine Antriebssteuerungsvorrichtung (1) mit einer rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine (PM), einem Wechselrichter (40) und einem Gehäuse (2). Der Wechselrichter (40) ist an dem Gehäuse (2) befestigt. Das Gehäuse (2) und der Wechselrichter (40) sind in einem Antriebskraftquellenraum (Q) untergebracht. Der Wechselrichter (40) weist Shunt-Widerstände zum Erfassen von Strömen auf, die in den jeweiligen Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen fließen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer rotierenden elektrischen Maschine und einem Wechselrichter, der zwischen der rotierenden elektrischen Maschine und einer Gleichstromleistungsversorgung angeschlossen ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-67093 ( JP 2007-97093 A ) (Patentdokument 1) ist als eine derartige Antriebsvorrichtung bekannt, wie sie vorstehend beschrieben ist. Die Vorrichtung gemäß Patentdokument 1 weist rotierende elektrische Maschinen (Motorgeneratoren 192 and 194 sowie einen Motor für Zubehöreinrichtungen 195) und Wechselrichter (Wechselrichtervorrichtungen 140 und 142 sowie eine Wechselrichtervorrichtung für Zubehöreinrichtungen 43) auf, die die rotierenden elektrischen Maschinen steuern. Die Wechselrichter sind in speziellen Wechselrichtergehäusen (ein oberes Gehäuse 10, ein Unterbringungsraum 12 und ein unteres Gehäuse 16) untergebracht. Die Wechselrichtergehäuse sind an einem Antriebsvorrichtungsgehäuse befestigt, in dem die rotierenden elektrischen Maschinen untergebracht sind. Als Ergebnis müssen derartige speziellen Wechselrichtergehäuse vorbereitet werden, so dass die Anzahl der Komponenten ansteigt und ebenfalls die Gesamtgröße der Vorrichtung ansteigt.
  • Zur Steuerung des Antriebs der rotierenden elektrischen Maschinen (der Motorgeneratoren 192 and 194 sowie des Motors für Zubehöreinrichtungen 195) sollte ein Stromsensor zur Erfassung eines in einer Statorspule jeder Phase fließenden Stroms vorgesehen ist. Der in der Antriebsvorrichtung verwendete herkömmliche Stromsensor verwendet allgemein ein Hall-Element. Der das Hall-Element verwendende Sensor weist relativ stabile Temperatureigenschaften auf und kann genau den Strom erfassen, und wird somit oft verwendet, um eine genaue Antriebssteuerung der rotierenden elektrischen Maschine in einer Antriebsvorrichtung zu ermöglichen, die dazu tendiert, in einer Umgebung mit hoher Temperatur verwendet zu werden. Der das Hall-Element verwendende Sensor ist jedoch im Allgemeinen teuer, was daher zu einem Anstieg der Kosten beiträgt.
  • Im Hinblick auf diesen Punkt sind in dem Fall von beispielsweise elektrischen Geräten wie einer Klimaanlage sind Techniken bekannt, bei denen ein Shunt-Widerstand, der in einer Wechselrichterschaltung vorgesehen ist, zur Erfassung des in der Statorspule jeder Phase der rotierenden elektrischen Maschine fließenden Stroms verwendet wird (Patentdokumente 2 bis 4). Der Shunt-Widerstand ist kostengünstig, weshalb die Herstellungskosten niedriger als diejenigen in dem Fall sein können, bei dem die rotierende elektrische Maschine derart aufgebaut ist, dass der Strom durch den Sensor, der das Hall-Element verwendet, erfasst wird. Jedoch ist kein Beispiel bekannt, bei dem ein derartiger Shunt-Widerstand zur Stromerfassung für eine rotierende elektrische Maschine in einer Antriebsvorrichtung angewendet wird.
  • Dokumente gemäß dem Stand der Technik
  • Patent Dokumente
    • Patentdokument 1: japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-67093 ( JP 2007-67093 A )
    • Patentdokument 2: japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2011-125130 ( JP 2011-125130 A )
    • Patentdokument 3: japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-151790 ( JP 2005-151790 A )
    • Patentdokument 4: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-192358 ( JP 2005-192358 A )
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • [Durch die Erfindung zu lösendes Problem]
  • Im Hinblick auf das vorstehend beschriebene ist es wünschenswert, dass eine Antriebsvorrichtung, die eine rotierende elektrische Maschine (oder rotierende elektrische Maschinen) und einen Wechselrichter (oder mehrere Wechselrichter) aufweist, eine geringere Größe und niedrigere Herstellungskosten aufweist.
  • [Mittel zum Lösen des Problems]
  • Eine Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine, in der Ströme einer Vielzahl von Phasen fließen; einen Wechselrichter, der Schaltelementeinheiten für jeweilige Phasen entsprechend den jeweiligen Phasen aufweist und der zwischen einer Gleichstromleistungsversorgung und der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine angeschlossen ist und eine Umwandlung zwischen einem Gleichstrom und einem Wechselstrom durchführt; und ein Gehäuse auf, in das zumindest die rotierende elektrische Wechselstrommaschine untergebracht ist, wobei
    der Wechselrichter an dem Gehäuse befestigt ist,
    das Gehäuse und der Wechselrichter in einem Antriebskraftquellenraum angeordnet sind, in dem eine Radantriebskraftquelle untergebracht ist, und
    der Wechselrichter Shunt-Widerstände aufweist, die Ströme erfassen, die in den jeweiligen Schaltelementeinheiten für die entsprechenden Phasen zwischen der Gleichstromleistungsversorgung und den Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen fließen.
  • In dieser Anmeldung repräsentiert der Ausdruck "rotierende elektrische Wechselstrommaschine" eine rotierende elektrische Maschine, die durch Wechselstromleitung angetrieben wird. Der Ausdruck "rotierende elektrische Maschine" wird als ein Konzept verwendet, das einen Motor (elektrischen Motor), einen Generator (elektrischen Generator) und einen Motor-Generator, der sowohl die Funktionen eines Motors als auch eines Generators wie erforderlich ausführt, alle umfasst.
  • Mit dieser Anordnung ist der Wechselrichter direkt an das Gehäuse befestigt, in dem die rotierende elektrische Wechselstrommaschine untergebracht ist, und nicht über ein spezielles Wechselrichtergehäuse, und ist in dem Antriebskraftquellenraum zusammen mit dem Gehäuse angeordnet. Als Ergebnis kann die Anzahl der Komponenten reduziert werden, und kann ebenfalls die Gesamtgröße der Vorrichtung reduziert werden. Die Shunt-Widerstände erfassen die Ströme, die in den in dem Wechselrichter enthaltenen Schaltelementen für die jeweiligen Phasen fließen, so dass die Herstellungskosten niedriger als in dem Fall sein können, bei dem Sensoren, die Hall-Elemente verwenden, die Ströme erfassen. In diesem Fall weist der an dem Gehäuse befestigte Wechselrichter die Shunt-Widerstände auf, so dass die Verdrahtungslänge zwischen den Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen und den Shunt-Widerständen kürzer ist als in einer Anordnung, bei der beispielsweise die Shunt-Widerstände außerhalb des Antriebskraftquellenraums angeordnet sind. Als Ergebnis kann der Verdrahtungswiderstandswert zwischen den Schaltelementeinheit und den Shunt-Widerständen reduziert werden, und kann ebenfalls die Genauigkeit unter Verwendung der Shunt-Widerstände verbessert werden.
  • Nachstehend sind bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, ist der Wechselrichter vorzugsweise in einem Wechselrichterunterbringungsraum angeordnet, der entlang eines äußeren Umlaufs des Gehäuses geformt ist.
  • Mit dieser Anordnung kann die gesamte Antriebsvorrichtung einschließlich der Wechselrichtervorrichtung kompakt aufgebaut werden. Als Ergebnis kann die Gesamtgröße der Vorrichtung effektiv reduziert werden.
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Antriebsvorrichtung vorzugsweise eine Kraftübertragungsvorrichtung, die in dem Gehäuse untergebracht ist, und eine elektrische Pumpe auf, die in dem Gehäuse untergebracht ist und konfiguriert ist, Hydraulikdruck zu erzeugen, der einem Servomechanismus der Kraftübertragungsvorrichtung zugeführt wird, wobei die rotierende elektrische Wechselstrommaschine vorzugsweise mit einem Rotor der elektrischen Pumpe antreibend verbunden ist.
  • In der vorliegenden Anmeldung bezieht sich der Ausdruck "antreibend verbunden" auf einen Zustand, bei dem zwei Drehelemente miteinander derart verbunden sind, dass sie in der Lage sind, eine Antriebskraft (synonym zu Drehmoment) dazwischen übertragen können. Dieses Konzept umfasst einen Zustand, in dem die zwei Drehelemente derart verbunden sind, dass sie zusammen miteinander sich drehen, und einen Zustand, in dem die zwei Drehelemente derart verbunden sind, dass sie die Antriebskraft dazwischen über ein oder mehrere Übertragungselemente übertragen. Derartige Übertragungselemente weisen verschiedene Elemente (wie Wellen, Getriebemechanismen und Riemen) auf, die eine Drehung mit der selben Drehzahl oder bei einer geänderten Drehzahl übertragen, und können Eingriffsvorrichtungen (wie Reibungseingriffsvorrichtungen und Zahneingriffsvorrichtungen) aufweisen, die selektiv die Drehung und die Antriebskraft übertragen.
  • Diese Anordnung ermöglicht, dass durch die elektrische Pumpe ausgestoßenes Öl der Antriebskraftübertragungsvorrichtung zugeführt wird, um den Übertragungszustand der Antriebskraft von der Antriebskraftquelle zu den Rädern genau zu steuern. Der Antrieb des Rotors der elektrischen Pumpe, der mit der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine antreibend verbunden ist, wird gesteuert, während die in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließenden Ströme unter Verwendung der Shunt-Widerstände erfasst werden, so dass der Zustand der Antriebskraftübertragungsvorrichtung relativ genau gesteuert werden kann. Der Wechselrichter steuert die rotierenden elektrische Wechselstrommaschine zum Antrieb des Rotors der elektrischen Pumpe derart, dass der Zustand der Antriebskraftübertragungsvorrichtung relativ genau gesteuert werden kann, und können die Ströme unter Verwendung von kostengünstigen Shunt-Widerständen erfasst werden, so dass die Herstellungskosten reduziert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Antriebsvorrichtung vorzugsweise weiterhin eine rotierende elektrische Radantriebsmaschine, die in dem Gehäuse untergebracht ist und mit den Rädern antreibend verbunden ist, und eine elektrische Pumpe auf, die in dem Gehäuse untergebracht ist und unabhängig von den Rädern vorgesehen ist, wobei die rotierende elektrische Wechselstrommaschine vorzugsweise mit einem Rotor der elektrischen Pumpe antreibend verbunden ist.
  • In der vorliegenden Anmeldung bedeutet der Ausdruck "unabhängig von Rädern", dass ein Übertragungspfad der Antriebskraft unabhängig von den Rädern ist, so dass die Drehantriebskraft der Räder nicht auf den Übertragungspfad übertragen wird.
  • Mit dieser Anordnung wird der Antrieb der elektrischen Pumpe, die mit der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine antreibend verbunden ist, gesteuert, während die in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließenden Ströme unter Verwendung der Shunt-Widerstände erfasst werden, so dass der von der elektrischen Pumpe zugeführte Hydraulikdruck relativ genau gesteuert werden kann. Der Wechselrichter steuert die rotierenden elektrische Wechselstrommaschine zum Antrieb des Rotors der elektrischen Pumpe, so dass der von der elektrischen Pumpe zugeführte Hydraulikdruck relativ genau gesteuert werden kann, und die Ströme können unter Verwendung von kostengünstigen Shunt-Widerständen erfasst werden, so dass die Herstellungskosten reduziert werden. Bei der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine ist es oft nicht erforderlich, dass sie eine Steuerungsgenauigkeit aufweist, die so hoch wie diejenige der rotierenden elektrischen Radantriebsmaschine zum Antrieb der Räder ist. Als Ergebnis können die Herstellungskosten umfassend reduziert werden, während der Einfluss davon auf die Steuerungsgenauigkeit der rotierenden elektrischen Radantriebsmaschine der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine reduziert wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die rotierende elektrische Wechselstrommaschine vorzugsweise derart aufgebaut, dass N-Phasen-Ströme (N ist eine natürliche Zahl von 2 oder mehr) darin fließen; eine positive Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung mit den Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen durch eine gemeinsame positive Leitung, die gemeinsam für die N Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen ist, und N positive Verzweigungsleitungen verbunden ist, die von der gemeinsamen positiven Leitung abzweigen und mit den jeweiligen Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen verbunden sind, und eine negative Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung mit den Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen durch eine gemeinsame negative Leitung, die gemeinsam für die N Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen ist, und N negativen Verzweigungsleitungen verbunden ist, die von der gemeinsamen negativen Leitung abzweigen und mit den jeweiligen Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen verbunden sind; und die Shunt-Widerstände vorzugsweise in den jeweiligen N oder (N – 1) negativen Verzweigungsleitungen vorgesehen sind.
  • Diese Anordnung ermöglicht, ein elektrisches Massepotential als ein elektrisches Referenzpotential zu verwenden, indem ein Vorteil aus der normalen Praxis gezogen wird, die negative Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung mit Masse zu verbinden. Als Ergebnis kann im Gegensatz beispielsweise zu einer Anordnung, bei der die Shunt-Widerstände in den positiven Verzweigungsleitungen vorgesehen sind, ein Einbau einer Schaltung zur Erzeugung des elektrischen Referenzpotentials entfallen, so dass die Größe der Vorrichtung reduziert werden kann. Die in den jeweiligen Phasen der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließenden Ströme können in geeigneter Weise durch Verwendung der N Shunt-Widerstände oder Verwendung der (N – 1) Shunt-Widerstände und unter Ausnutzung des Prinzips, dass die Summe von Momentanwerten der Ströme der jeweiligen Phasen Null ist, erfasst werden.
  • In dem Fall der Erfassung der Ströme, die in den jeweiligen Phasen der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließen, unter Verwendung der Shunt-Widerstände, muss ein Nullpunktversatz korrigiert werden. Für Vorrichtungen, wie elektrische Geräte, die relativ geringen Temperaturänderungen in der Verwendungsumgebung ausgesetzt sind, wird normalerweise eine derartige Versatzkorrektur lediglich beim Start der Vorrichtungen durchgeführt. Werden Anwendungen bei der Antriebsvorrichtung berücksichtigt, fluktuiert die Umgebungstemperatur jedoch stark, so dass die Stromerfassungsgenauigkeit reduziert werden kann, falls die Versatzkorrektur lediglich beim Start der Vorrichtung durchgeführt wird.
  • Im Hinblick darauf weist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Antriebsvorrichtung vorzugsweise weiterhin eine Wechselrichtersteuerungsvorrichtung auf, die den Antrieb des Wechselrichters steuert. In der Antriebsvorrichtung weist jede der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen vorzugsweise ein oberes Schaltelement und ein unteres Schaltelement auf, wobei das obere Schaltelement näher an der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung als ein Verbindungsteil der Schaltelementeinheit zu der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine vorgesehen ist, das untere Schaltelement näher an der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung als das Verbindungsteil vorgesehen ist; jeder der Shunt-Widerstände vorzugsweise vorgesehen ist, einen in dem unteren Schaltelement der entsprechenden einen der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen fließenden Strom zu erfassen; und die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung vorzugsweise die rotierende elektrische Wechselstrommaschine durch eine PWM-Steuerung durch individuelles Steuern des Schaltens des oberen Schaltelements und des unteren Schaltelements von jeder der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen steuert, vorzugsweise einen Stromerfassungsprozess des Erfassens der in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließenden Ströme auf der Grundlage einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen beiden Enden von jedem der Shunt-Widerstände während einer unteren Vollständig-Ein-Periode, in der die unteren Schaltelemente der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen alle EIN sind, durchführt, und vorzugsweise eine Versatzkorrekturgröße an einem Nullpunkt in den Stromerfassungsprozess auf der Grundlage der elektrischen Potentialdifferenz zwischen beiden Enden von jedem der Shunt-Widerstände während einer unteren Vollständig-Aus-Periode bestimmt, während der die unteren Schaltelemente der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen alle AUS sind.
  • Diese Anordnung ermöglicht eine gleichzeitige Erfassung der Ströme der jeweiligen Phasen durch Ausnutzung des Phänomens, dass der Strom jeder Phase in dem unteren Schaltelement für die Phase während der unteren Vollständig-Ein-Periode fließt, in der die unteren Schaltelemente für die jeweiligen Phasen alle EIN sind. Während der unteren Vollständig-Aus-Periode, während der die unteren Schaltelemente für die jeweiligen Phasen alle AUS sind, fließt der Strom jeder Phase in dem oberen Schaltelement für die Phase und fließt theoretisch nicht in dem unteren Schaltelement. Als ein Ergebnis kann die Versatzkorrekturgröße an dem Nullpunkt in dem Stromerfassungsprozess in geeigneter Weise durch Ausnutzen der Ströme bestimmt werden, die durch den Shunt-Widerstand während der unteren Vollständig-Aus-Periode fließen, während der die Stromwerte im Prinzip Null sein sollten. Die Versatzkorrektur kann wiederholt durchgeführt werden, indem die Versatzkorrekturgröße während der unteren Vollständig-Aus-Periode bestimmt wird, die wiederholt während der Antriebssteuerung der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine auftritt. Somit kann die Antriebsvorrichtung die Fluktuation in der Umgebungstemperatur bewältigen. Als Ergebnis kann die Erfassungsgenauigkeit in dem Stromerfassungsprozess erhöht werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung bestimmt die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung vorzugsweise individuell die Versatzkorrekturgröße für jeden der Shunt-Widerstände in jeder aus einer Vielzahl von unterteilten Perioden, die durch Unterteilen einer elektrischen Winkelperiode der rotierenden elektrischen Maschine definiert sind.
  • Eine durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführte Studie hat ergeben, dass die Größen der durch die Shunt-Widerstände während der unteren Vollständig-Aus-Periode erfassten Ströme nicht gleichförmig sind, sondern dass die Größen der Ströme der jeweiligen Phasen, die in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließen, miteinander korreliert sind. Mit dieser Anordnung wird die Versatzkorrekturgröße in jeder der unterteilten Perioden individuell bestimmt, so dass die geeignete Versatzkorrekturgröße entsprechend der Größe des Stroms von jeder der Phasen bestimmt werden kann, der in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließt. Als Ergebnis kann die Erfassungsgenauigkeit in dem Stromerfassungsprozess weiter erhöht werden.
  • Wenn die Anordnung angewandt wird, bei der die Ströme der jeweiligen Phasen gleichzeitig während der unteren Vollständig-Ein-Periode erfasst werden, wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die untere Vollständig-Ein-Periode mit einer vorbestimmten Zeit oder länger vorzugsweise gesichert, um die Korrektheit des Stromerfassungsprozesses zu gewährleisten. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung vorab auf eine Frequenz eingestellt werden, bei der die untere Vollständig-Ein-Periode einer gewissen Zeit oder länger gewährleistet werden kann. Jedoch kann ein gleichförmiges Reduzieren der Trägerfrequenz die Steuerbarkeit der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine verschlechtern, und kann in einigen Fällen Geräusche (Störungen) in Abhängigkeit von dem Bezug zu dem hörbaren Bereich erzeugen. Aus diesem Zweck ist die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung vorzugsweise derart aufgebaut, dass die untere Vollständig-Ein-Periode einer gewissen Zeit oder länger gewährleistet wird, während das Auftreten dieser Probleme verhindert wird.
  • Im Hinblick darauf weist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung die Antriebsvorrichtung vorzugsweise weiterhin eine Wechselrichtersteuerungsvorrichtung auf, die den Antrieb des Wechselrichters steuert. In der Antriebsvorrichtung weist vorzugsweise jede der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen ein oberes Schaltelement und ein unteres Schaltelement auf, wobei das obere Schaltelement näher an der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung als ein Verbindungsteil der Schaltelementeinheit und der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine vorgesehen ist, das untere Schaltelement näher an der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung als das Verbindungsteil vorgesehen ist; vorzugsweise jeder der Shunt-Widerstände vorgesehen ist, einen in dem unteren Schaltelement einer entsprechenden der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen fließenden Strom zu erfassen; und die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung vorzugsweise die rotierende elektrische Wechselstrommaschine durch die PWM-Steuerung durch individuelles Steuern des Schaltens des oberen Schaltelements und des unteren Schaltelements für jede der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen steuert, vorzugsweise einen Stromerfassungsprozess des Erfassens der Ströme der jeweiligen Phasen, die in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließen, auf der Grundlage einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen beiden Enden jedes der Shunt-Widerstände während einer unteren Vollständig-Ein-Periode durchführt, während der die unteren Schaltelemente der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen alle EIN sind, und vorzugsweise eine Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung reduziert, wenn die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als eine vorbestimmte Referenzzeit ist.
  • Diese Anordnung ermöglicht eine gleichzeitige Erfassung der Ströme der jeweiligen Phasen durch Ausnutzen des Phänomens, dass der Strom jeder Phase in dem unteren Schaltelement für die Phase während der unteren Vollständig-Ein-Periode fließt, in der die unteren Schaltelemente für die jeweiligen Phasen alle EIN sind. Dabei kann, falls die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als die vorbestimmte Zeit ist, die Korrektheit des Stromerfassungsprozesses reduziert sein. Um dieses Problem zu lösen, ist die Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung dynamisch änderbar gemacht, und wird reduziert, falls die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als die vorbestimmte Referenzzeit ist. Diese Konfiguration kann die Zeitdauer des EIN-Zustands von jedem der unteren Schaltelemente für die jeweiligen Phasen erhöhen, während ein Tastgrad konstant gehalten wird. Als Ergebnis kann die untere Vollständig-Ein-Periode erhöht werden, so dass die Korrektheit des Stromerfassungsprozesses leicht gewährleistet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung vorzugsweise derart aufgebaut, dass die Trägerfrequenz in einer kontinuierlichen Weise oder einer stufenförmigen Weise geändert werden kann, und wenn die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als die Referenzzeit ist, sie vorzugsweise die Trägerfrequenz auf die höchste Frequenz in einem Bereich der änderbaren Trägerfrequenz reduziert, bei der die untere Vollständig-Ein-Periode nicht kürzer als die Referenzzeit ist.
  • Mit dieser Anordnung kann die untere Vollständig-Ein-Periode gleich wie oder länger als die Referenzzeit sein, so dass die Korrektheit des Stromerfassungsprozesses gewährleistet werden kann. Diese Anordnung kann ebenfalls die Größe der Reduktion der Trägerfrequenz auf ein kleinstmögliches Ausmaß reduzieren, und kann dadurch die Verschlechterung der Steuerbarkeit und der Erzeugung von Geräuschen in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine reduzieren.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Antriebsvorrichtung vorzugsweise eine Wechselrichtersteuerungsvorrichtung auf, die den Antrieb des Wechselrichters steuert. In der Antriebsvorrichtung weist vorzugsweise jede der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen ein oberes Schaltelement und ein unteres Schaltelement auf, wobei das obere Schaltelement näher an der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung in als ein Verbindungsteil der Schaltelementeinheit und der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine vorgesehen ist, das untere Schaltelement näher an der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung als das Verbindungsteil vorgesehen ist; vorzugsweise jeder der Shunt-Widerstände vorgesehen ist, einen in dem unteren Schaltelement einer entsprechenden der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen fließenden Strom zu erfassen; und die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung vorzugsweise die rotierende elektrische Wechselstrommaschine durch die PWM-Steuerung durch individuelles Steuern des Schaltens des oberen Schaltelements und des unteren Schaltelements für jede der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen auf der Grundlage von Wechselspannungsbefehlen, die Befehle für Wechselspannungen einer Vielzahl von Phasen sind, steuert, vorzugsweise einen Stromerfassungsprozess des Erfassens der Ströme der jeweiligen Phasen, die in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließen, auf der Grundlage einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen beiden Enden jedes der Shunt-Widerstände während einer unteren Vollständig-Ein-Periode durchführt, während der die unteren Schaltelemente der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen alle EIN sind, und vorzugsweise einen Modulationsfaktor, der ein Verhältnis eines effektiven Werts der Wechselspannungsbefehle zu einer Spannung auf der Gleichstromseite des Wechselrichters repräsentiert, reduziert, wenn die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als eine vorbestimmte Referenzzeit ist.
  • Diese Anordnung ermöglicht eine gleichzeitige Erfassung der Ströme der jeweiligen Phasen durch Ausnutzen des Phänomens, dass der Strom jeder Phase in dem unteren Schaltelement für die Phase während der Vollständig-Ein-Periode fließt, während der die unteren Schaltelemente für die jeweiligen Phasen alle EIN sind. Dabei kann, falls die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als die vorbestimmte Zeit ist, die Korrektheit des Stromerfassungsprozess reduziert sein. Um dieses Problem zu lösen, wird, falls die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als die vorbestimmte Referenzzeit ist, der Modulationsfaktor reduziert, indem die Spannung auf der Gleichstromseite des Wechselrichters oder die Wechselspannungsbefehle geändert werden. Diese Konfiguration kann die Zeitdauer des EIN-Zustands von jedem der unteren Schaltelemente für die jeweiligen Phasen erhöhen. Als Ergebnis kann die untere Vollständig-Ein-Periode erhöht werden, so dass die Korrektheit des Stromerfassungsprozesses leicht gewährleistet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung vorzugsweise aufgebaut, die rotierende elektrische Wechselstrommaschine durch eine Stromvektorsteuerung zu steuern, und reduziert vorzugsweise den Modulationsfaktor durch Durchführen einer Feldschwächungssteuerung, um die Wechselspannungsbefehle derart zu justieren, dass ein durch die Statorspulen der rotierende elektrische Wechselstrommaschine erzeugtes Magnetfeld derart geändert wird, dass es eine Richtung zum Schwächen eines Magnetfeldflusses eines Rotors aufweist.
  • Mit dieser Anordnung kann der Modulationsfaktor effektiv durch Durchführen der Feldschwächungssteuerung reduziert werden, um die Wechselspannungsbefehle und den Effektivwert davon zu reduzieren, um zu bewirken, dass die rotierende elektrische Wechselstrommaschine ein erforderliches Drehmoment erzeugt. Das erforderliche Ausgangsdrehmoment der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine kann gewährleistet werden, während die untere Vollständig-Ein-Periode erhöht wird, indem der Modulationsfaktor reduziert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung, die eine schematische Anordnung einer Antriebsvorrichtung veranschaulicht.
  • 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Antriebsvorrichtung.
  • 3 zeigt ein Schaltbild einer Wechselrichtervorrichtung.
  • 4 zeigt ein Blockschaltbild einer Wechselrichtersteuerungsvorrichtung.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für Steuerungssignale veranschaulicht.
  • 6 zeigt eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für einen Fluss eines Stroms während einer aktiven Vektorperiode veranschaulicht.
  • 7 zeigt eine schematische Darstellung, die den Fluss des Stroms während einer unteren Vollständig-Ein-Periode veranschaulicht.
  • 8 zeigt eine schematische Darstellung, die den Fluss des Stroms während einer unteren Vollständig-Aus-Periode veranschaulicht.
  • 9 zeigt ein Signalverlaufsdiagramm, das ein Verfassungsverfahren für einen in einer Statorspule fließenden tatsächlichen Strom (Ist-Strom) veranschaulicht.
  • 10 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein Justierungsverfahren während der unteren Vollständig-Ein-Periode auf der Grundlage einer Trägerfrequenz veranschaulicht.
  • 11 zeigt eine Darstellung, die eine Änderung in einem Strombefehlswert durch eine Feldschwächungssteuerung veranschaulicht.
  • 12 zeigt ein Konzeptdiagramm von Steuerungskennfeldern, die auf der Grundlage einer Beziehung zwischen Drehmoment und Drehzahl schalten.
  • ARTEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Ein Antriebsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Fahrzeugantriebsvorrichtung (Hybridfahrzeugantriebsvorrichtung) zum Antrieb eines Fahrzeugs (eines Hybridfahrzeugs), das sowohl mit einer Brennkraftmaschine E als auch mit einer rotierenden elektrischen Maschine MG als Antriebskraftquellen von Rädern W versehen ist. Insbesondere ist die Antriebsvorrichtung 1 als eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug der Ein-Motor-Parallel-Bauart aufgebaut.
  • 1. Schematische Anordnung der Antriebsvorrichtung
  • Wie es in 1 gezeigt ist, weist die Antriebsvorrichtung 1 eine Eingangswelle I als ein Eingangselement, das mit der Brennkraftmaschine E antreibend verbunden ist, Ausgangswellen O als Ausgangselemente, die mit den Rädern W antreibend verbunden sind, die rotierende elektrische Maschine MG und eine Kraftübertragungsvorrichtung TM auf. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Antriebsvorrichtung 1 eine Eingriffsvorrichtung CL, ein Zahnradmechanismus G und eine Differenzialgetriebeeinheit DF auf. Die Eingriffsvorrichtung CL, die rotierende elektrische Maschine MG, die Kraftübertragungsvorrichtung TM, der Zahnradmechanismus G und die Differenzialgetriebeeinheit DF sind in einem Leistungsübertragungspfad vorgesehen, der die Eingangswelle I mit den Ausgangswellen O verbindet. Diese Komponenten sind in der vorstehend aufgeführten Ordnung von der Seite der Eingangswelle I an vorgesehen. Diese Komponenten sind in einem Gehäuse (Antriebsvorrichtungsgehäuse) 2 untergebracht. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Brennkraftmaschine E und die Antriebsvorrichtung 1 in einem Antriebskraftquellenraum (gemäß dem vorliegenden Beispiel einem Maschinenraum) Q angeordnet, der in dem Fahrzeug vorgesehen ist.
  • Die Eingangswelle I, die rotierende elektrische Maschine MG und die Kraftübertragungsvorrichtung TM sind koaxial angeordnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Richtung parallel zu einer Drehzentrumsachse, die für die vorstehend aufgeführten Komponenten gemeinsam ist, als "axiale Richtung" definiert. Die Eingangswelle I, die rotierende elektrische Maschine MG und die Kraftübertragungsvorrichtung TM sind entlang der axialen Richtung in der vorstehend aufgeführten Reihenfolge von der Seite der Brennkraftmaschine E an angeordnet. Der Zahnradmechanismus G und die Differenzialgetriebeeinheit DF sind jeweils derart angeordnet, dass deren Drehzentrumsachse parallel zu der axialen Richtung ist und nicht mit der Drehzentrumsachse der Eingangswelle I und der koaxialen Komponenten zusammen fällt. Die Antriebsvorrichtung 1 mit einer derartigen Mehr-Achsen-Anordnung (gemäß dem vorliegenden Beispiel einer Drei-Achsen-Anordnung) ist beispielsweise für den Fall geeignet, dass sie in einem Frontmaschinen-Frontantriebs-(FF-)Fahrzeug eingebaut ist.
  • Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Eingangswelle (Antriebsvorrichtungseingangswelle) E mit der Brennkraftmaschine E antreibend verbunden. Die Brennkraftmaschine E ist ein Motor (wie eine Benzinmaschine oder eine Dieselmaschine), der mechanische Leistung durch Antrieb mittels Verbrennung von Kraftstoff in der Kraftmaschine ausgibt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Eingangswelle I mit einer Ausgangswelle (wie einer Kurbelwelle) der Brennkraftmaschine E antreibend verbunden.
  • Die Eingriffsvorrichtung CL ist in dem Leistungsübertragungspfad vorgesehen, der die Eingangswelle I mit der rotierenden elektrischen Maschine MG verbindet. Die Eingriffsvorrichtung CL verbindet antreibend selektiv die Eingangswelle I (Brennkraftmaschine E) mit der rotierenden elektrischen Maschine MG. Die Eingriffsvorrichtung CL fungiert als eine Brennkraftmaschinentrennungs-Eingriffsvorrichtung zum Trennen der Brennkraftmaschine E von den Rädern W. Die Eingriffsvorrichtung CL ist als eine hydraulisch angetriebene Reibungseingriffsvorrichtung aufgebaut.
  • Die rotierende elektrische Maschine MG weist einen an dem Gehäuse 2 befestigten Stator St und einen Rotor R auf, der drehbar radial innerhalb des Stators St gestützt ist. Die rotierende elektrische Maschine MG kann als ein Motor (elektrischer Motor) zur Erzeugung von mechanischer Leistung unter Verwendung von diesem zugeführter Leistung und als ein Generator (elektrischer Generator) zur Erzeugung von elektrischer Leistung unter Verwendung von darauf ausgeübter mechanischer Leistung fungieren. Die rotierende elektrische Maschine MG ist mit einer elektrischen Speichervorrichtung B (wie einer Batterie oder einem Kondensator) über einen ersten Wechselrichter 30 verbunden. Die rotierende elektrische Maschine MG führt einen Motorbetrieb unter Verwendung der aus der elektrischen Speichervorrichtung B zugeführten elektrischen Leistung durch, oder erzeugt die elektrische Leistung aus dem Drehmoment der Brennkraftmaschine E oder einer Trägheitskraft des Fahrzeugs und führt die erzeugte elektrische Leistung der elektrischen Speichervorrichtung B zu, um diese zu laden. Die rotierende elektrische Maschine MG fungiert als eine "rotierende elektrische Radantriebsmaschine", die eine Antriebskraft ausgibt, die auf die Räder W übertragen wird. Der Rotor Ro in der rotierenden elektrischen Maschine MG ist mit einer Zwischenwelle M antreibend verbunden, um mit der Zwischenwelle M zusammen zu drehen. Die Zwischenwelle M dient als eine Eingangswelle (Kraftübertragungseingangswelle) der Kraftübertragungsvorrichtung TM.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kraftübertragungsvorrichtung TM eine gestufte Automatik-Kraftübertragungsvorrichtung, die eine Vielzahl von Getriebemechanismen und eine Vielzahl von Eingriffsvorrichtungen zum Schalten aufweist und zwischen einer Vielzahl von Gangstufen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen schalten kann. Beispiele für die Kraftübertragungsvorrichtung TM können eine automatisch kontinuierlich variable Kraftübertragungsvorrichtung, die stufenlos das Übersetzungsverhältnis ändern kann, eine manuelle gestufte Kraftübertragungsvorrichtung, die eine Vielzahl von schaltbaren Gangstufen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen aufweist, und eine Konstantdrehzahl-Kraftübertragungsvorrichtung aufweisen, die eine einzelne Gangstufe mit einem festen Übertragungsverhältnis aufweist, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Die Kraftübertragungsvorrichtung TM ändert die Drehzahl der Zwischenwelle M und wandelt das auf die Zwischenwelle M übertragende Drehmoment entsprechend dem Übersetzungsverhältnis zu jeder Zeit um und überträgt die geänderte Drehzahl und das umgewandelte Drehmoment auf ein Kraftübertragungsausgangszahnrad Go der Kraftübertragungsvorrichtung TM.
  • Das Kraftübertragungsausgangszahnrad Go ist mit dem Zahnradmechanismus (Vorgelegemechanismus) C antreibend verbunden. Der Zahnradmechanismus G weist ein erstes Zahnrad G1 und ein zweites Zahnrad G2 auf, die jeweils auf einem gemeinsamen Wellenelement vorgesehen sind. Das erste Zahnrad G1 steht im Eingriff mit dem Kraftübertragungsausgangszahnrad Go der Kraftübertragungsvorrichtung TM. Das zweite Zahnrad G2 steht im Eingriff mit einem Differenzialeingangszahnrad Gi der Differenzialgetriebeeinheit DF.
  • Die Differenzialgetriebeeinheit (Ausgangsdifferenzialgetriebeeinheit) DF ist mit den Rädern W über die Ausgangswellen O antreibend verbunden. Die Differenzialgetriebeeinheit DF weist das Differenzialeingangszahnrad Gi und einen Differenzialkörper (Körper der Differenzialgetriebeeinheit DF) auf, der mit dem Differenzialeingangszahnrad Gi verbunden ist. In dem Differenzialkörper verteilt und überträgt die Differenzialgetriebeeinheit DF die Drehung und das Drehmoment, das den Differenzialeingangszahnrad Gi zugeführt wird, auf zwei, linke und rechte, Ausgangswellen O (d.h. die zwei, linken und rechten, Räder W). Auf diese Weise kann die Antriebsvorrichtung 1 das Drehmoment der Brennkraftmaschine E und/oder der rotierenden elektrischen Maschine MG auf die Räder W zum Antrieb des Fahrzeugs übertragen.
  • Die Antriebsvorrichtung 1 weist eine (nicht gezeigte) mechanische Pumpe auf, die mit der Zwischenwelle M antreibend verbunden ist. Die mechanische Pumpe verwendet das Drehmoment der Brennkraftmaschine E oder der rotierenden elektrischen Maschine MG, die als Antriebskraftquelle dient, zum Ausstoßen von Öl, während die Brennkraftmaschine E und/oder die rotierende elektrische Maschine MG sich dreht. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Antriebsvorrichtung 1 weiterhin eine elektrische Pumpe EP auf, die durch einen unabhängig von den Rädern W vorgesehenen Pumpenmotor PM angetrieben wird. Anders ausgedrückt ist der Pumpenmotor PM mit einem Rotor der elektrischen Pumpe EP, die unabhängig von den Rädern W vorgesehen ist, antreibend verbunden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der Pumpenmotor PM einer "rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine" gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Pumpenmotor PM ist elektrisch mit der elektrischen Speichervorrichtung B über einen zweiten Wechselrichter 40 verbunden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel treibt die gemeinsame elektrische Speichervorrichtung B, die als eine Quelle für elektrische Leistung dient, die durch den ersten Wechselrichter 30 gesteuerte rotierende elektrische Maschine MG und den durch den zweiten Wechselrichter 40 gesteuerten Pumpenmotor PM an. Die Spannung (beispielsweise 100 V bis 400 V) der elektrischen Speichervorrichtung B ist höher als die Spannung (beispielsweise 12 V bis 24 V) einer Batterie für Zubehöreinrichtungen, die als eine Quelle für elektrische Leistung für Zubehöreinrichtungen wie einem Verdichter für eine Klimaanlage und einer Audioanlage dient, die in dem Fahrzeug vorgesehen sind.
  • Die elektrische Pumpe EP stößt in einem Drehzustand Öl unter Verwendung des Drehmoments des Pumpenmotors PM aus. Das aus der mechanischen Pumpe und/oder der elektrischen Pumpe EP ausgestoßene Öl wird zur Erzeugung von Hydraulikdruck verwendet, das einem (nicht gezeigten) Hydraulikservomechanismus der Kraftübertragungsvorrichtung TM zugeführt wird, um den Eingriffszustand der Eingriffsvorrichtungen zum Schalten zu steuern, die in der Kraftübertragungsvorrichtung TM enthalten sind. Die Kraftübertragungsvorrichtung TM arbeitet mit dem Hydraulikdruck, der dieser zugeführt wird, und steuert den Übertragungszustand der Antriebskraft der Brennkraftmaschine E und/oder der rotierenden elektrischen Maschine MG zu den Rädern W.
  • Das aus der mechanischen Pumpe und/oder der elektrischen Pumpe EP ausgestoßene Öl wird beispielsweise ebenfalls zum Kühlen der rotierenden elektrischen Maschine MG und zum Schmieren verschiedener Teile verwendet. Dass die elektrische Pumpe EP enthalten ist, erlaubt dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das Öl der Eingriffsvorrichtungen zum Schalten zuzuführen, um Eingriffszustände davon herzustellen, selbst während die Brennkraftmaschine E gestoppt ist, so dass das Fahrzeug in geeigneter Weise gestartet werden kann. Die Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann in geeigneter Weise als Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug verwendet werden, das eine Kraftmaschinen-Start-Stopp-Funktion aufweist.
  • Wie in 2 gezeigt ist, weist das Gehäuse 2 eine äußere umlaufende Wand 21 auf, die in einer verformten zylindrischen Form entlang der Kontur der Kraftübertragungsvorrichtung TM, des Zahnradmechanismus G und der Differenzialgetriebeeinheit DF geformt ist, und weist ebenfalls ein paar vorspringender Wände 22 auf, die zueinander entgegengesetzt derart angeordnet sind, dass sie von der äußeren umlaufenden Wand 21 nach außen vorspringen. Ein durch die äußere umlaufende Wand 21 und dem Paar der vorspringenden Wände 22 abgegrenzter Raum formt einen Wechselrichterunterbringungsraum P. In dem Wechselrichterunterbringungsraum P sind der erste Wechselrichter 30 und der zweite Wechselrichter 40 untergebracht, die eine Wechselrichtervorrichtung 3 bilden. Auf diese Weise sind der erste Wechselrichter 30 und der zweite Wechselrichter 40 integral (einstückig) an dem Gehäuse 2 (der äußeren umlaufenden Wand 21) befestigt.
  • Anders ausgedrückt sind der erste Wechselrichter 30 und der zweite Wechselrichter 40 direkt an dem Gehäuse 2 befestigt und damit integriert, und nicht über einen Wechselrichtergehäuse zum Unterbringen des ersten Wechselrichters 30 und des zweiten Wechselrichters 40. Das heißt, dass die Antriebsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine "wechselrichtergehäuselose" Anordnung anwendet. Eine derartige wechselrichtergehäuselose Anordnung muss nicht mit einem besonderen Wechselrichtergehäuse versehen werden, und muss ebenfalls nicht mit einem Fixierungssitz zum Fixieren des Wechselrichtergehäuses an das Gehäuse 2 versehen werden. Diese Anordnung kann Kosten durch Reduktion der Anzahl der Komponenten reduzieren. Die Gesamtgröße der Vorrichtung kann ebenfalls reduziert werden.
  • Wie es in 2 gezeigt ist, weist das Gehäuse 2 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen säulenartigen oder ebenen (planaren) Balkenteil 23 auf, der das Paar vorspringender Wände 22 miteinander verbindet. Das Gehäuse 2 weist ebenfalls eine (nicht gezeigte) dicke plattenartige Isolierwand auf, die sich von der äußeren umlaufenden Wand 21 zu dem Balkenteil 23 erstreckt. Die Isolierwand unterteilt den Wechselrichterunterbringungsraum P in einen ersten Unterbringungsraumabschnitt P1 und einem zweiten Unterbringungsraumabschnitt P2. In dem ersten Unterbringungsraumabschnitt P1 sind die ersten und zweiten Wechselrichter 30 und 40 untergebracht. In dem zweiten Unterbringungsraumabschnitt P2 ist ein Kondensator C untergebracht, der einen Teil Wechselrichtervorrichtung 3 bildet. In diesem Zustand ist der erste Unterbringungsraumabschnitt P1 mit einer ersten Abdeckung 26 abgedeckt und ist der zweite Unterbringungsraumabschnitt P2 mit einer zweiten Abdeckung 27 abgedeckt. Der erste Wechselrichter 30 und der zweite Wechselrichter 40 sind zusammen mit dem Gehäuse 2 der Antriebsvorrichtung 1 in dem Antriebskraftquellenraum Q untergebracht (siehe 1).
  • 2. Schematische Anordnung der Wechselrichtervorrichtung
  • Die Wechselrichtervorrichtung 3 führt eine Umwandlung zwischen Gleichstromleistung und Wechselstromleistung durch. Die Wechselrichtervorrichtung 3 weist den ersten Wechselrichter 30 auf, der zwischen der elektrischen Speichervorrichtung B und der rotierenden elektrischen Maschine MG angeschlossen ist und die Leistungsumwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom durchführt, und weist ebenfalls den zweiten Wechselrichter 40 auf, der zwischen der elektrischen Speichervorrichtung B und dem Pumpenmotor PM angeschlossen ist und die Leistungsumwandlung zwischen Gleichstrom und Wechselstrom durchführt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nutzen der erste Wechselrichter 30 und der zweite Wechselrichter 40 die elektrische Speichervorrichtung B gemeinsam, und nutzen den Kondensator C ebenfalls gemeinsam, um die Gleichstromleistung zu glätten (Fluktuationen in der Gleichstromleistung zu reduzieren). Die rotierende elektrische Maschine MG und der Pumpenmotor M sind jeweils als eine rotierende elektrische Maschine aufgebaut, die durch einen Mehrphasen-Wechselstrom (gemäß dem vorliegenden Beispiel einen Drei-Phasen-Wechselstrom) angetrieben wird, und sind aufgebaut, Ströme der drei Phasen zu leiten (U-Phase, V-Phase und W-Phase).
  • Wie es in 3 gezeigt ist, ist der Kondensator C zwischen einer Seite auf der positiven Elektrode Bp und einer Seite auf einer negativen Elektrode Bn (beispielsweise der Massenseite) der elektrischen Speichervorrichtung B, die als Gleichstromleistungsversorgung dient, durch ein Paar einer gemeinsamen positiven Leitung Lp0 und einer gemeinsamen negativen Leitung Ln0 angeschlossen. Schaltelementeinheiten 31 für die jeweiligen Phasen, die einen Teil des ersten Wechselrichters 30 bilden, sind parallel zueinander zwischen der gemeinsamen positiven Leitung Lp0 und der gemeinsamem negativen Leitung Ln0 geschaltet. Insbesondere sind die Schaltelementeinheiten 31 jeweils zwischen drei positiven Verzweigungsleitungen Lp1 bis Lp3, die von der gemeinsamen positiven Leistung Lp0 abzweigen, und drei negativen Verzweigungsleitungen Ln1 bis Ln3 geschaltet, die von der gemeinsamen negativen Leistung Ln0 abzweigen. Die Schaltelementeinheiten 31 entsprechen den drei jeweiligen Phasen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) von Statorspulen der rotierenden elektrischen Maschine MG (Stator St).
  • Jede der Schaltelementeinheiten 31 weist ein oberes Schaltelement 32, das auf der Seite der positiven Elektrode Bp der elektrischen Speichervorrichtung B in Bezug auf ein Verbindungsteil des Schaltelements 31 und der rotierenden elektrischen Maschine MG vorgesehen ist, und weist ebenfalls ein unteres Schaltelement 32 auf, das auf der Seite der negativen Elektrode Bn der elektrischen Speichervorrichtung B in Bezug auf das vorstehend beschriebene Verbindungsteil vorgesehen ist. Anders ausgedrückt weist der erste Wechselrichter 30 obere Schaltelemente 32 bis 32c, die jeweils mit der gemeinsamen positiven Leitung Lp0 verbunden sind, und untere Schaltelemente 32d bis 32f auf, die jeweils mit der gemeinsamen negativen Leitung Ln0 verbunden sind. Ein Satz von zwei parallel geschalteten Schaltelementen 32 kann anstelle der Schaltelemente 32 in dem Beispiel von 3 verwendet werden. Obwohl das vorliegende Beispiel einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) als das Schaltelement 32 verwendet, kann beispielsweise ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) als das Schaltelement 32 verwendet werden.
  • Die Kollektoren der oberen Schaltelemente 32a, 32b und 32c der jeweiligen Phasen sind mit der positiven Elektrode Bp der elektrischen Speichervorrichtung B durch die gemeinsame positive Lp0 verbunden. Die Emitter der oberen Schaltelemente 32a, 32b und 32c der jeweiligen Phasen sind mit den Kollektoren der unteren Schaltelemente 32d, 32e und 32f jeweils verbunden. Die Emitter der unteren Schaltelemente 32d, 32e und 32f sind mit der negativen Elektrode Bn der elektrischen Speichervorrichtung B durch die gemeinsame negative Leitung Ln0 verbunden. Eine Gleichrichtervorrichtung 33 ist zwischen dem Emitter und dem Kollektor von jedem der Schaltelemente 32 parallel dazu geschaltet. Eine Diode wird als die Gleichrichtervorrichtung 33 verwendet. Eine erste Steuerungseinheit 51 einer (später beschriebenen) Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 steuert individuell das Schalten des Gates von jedem der Schaltelemente 32.
  • Die Schaltelementeinheiten 31 sind mit der rotierenden elektrischen Maschine MG durch erste Verdrahtungselemente Lw1 für die jeweiligen Phasen verbunden. Das Paar der Schaltelemente 32 für jede der Phasen ist an einem Mittelpunkt davon (zwischen den Emitter des oberen Schaltelements und dem Kollektor des unteren Schaltelements) mit der Statorspule der entsprechenden Phase der rotierenden elektrischen Maschine MG durch ein entsprechendes der ersten Verdrahtungselemente Lw1 für die jeweiligen Phasen verbunden. Ein Stromsensor 35 zur Erfassung eines in der Statorspule für jede Phase der rotierenden elektrischen Maschine MG fließenden Stroms ist an einem vorbestimmten Ort eines entsprechenden der ersten Verdrahtungselemente Lw1 vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Sensor, der ein Hall-Element verwendet, als der vorstehend beschriebene Stromsensor 35 verwendet. Der Stromsensor 35 weist einen ringförmigen Kern, der das erste Verdrahtungselement Lw1 umgibt, und das Hall-Element auf, das in einem ausgeschnittenen Abschnitt des Kerns angeordnet ist. Ein durch das erste Verdrahtungselement Lw1 für jede der Phasen fließender Strom erzeugt ein Magnetfeld entsprechend der Größe des Stroms in dem Kern, und bewirkt, dass das Hall-Element eine elektromotorische Kraft entsprechend der Größe des Flusses erzeugt. Als Ergebnis kann der in der Statorspule für jede Phase der rotierenden elektrischen Maschine MG fließenden Strom auf der Grundlage de Größe der elektromotorischen Kraft erfasst werden.
  • Wie es in 3 gezeigt ist, sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Schaltelementeinheiten 41 für die jeweiligen Phasen, die einen Teil des zweiten Wechselrichters 40 bilden, parallel zueinander zwischen der gemeinsamen positiven Leistung Lp0 und der gemeinsamen negativen Leitung Ln0 geschaltet. Insbesondere sind die Schaltelementeinheiten 41 zwischen drei positiven Verzweigungsleitungen Lp4 bis Lp6, die von der gemeinsamen positiven Leitung Lp0 abzweigen, und drei negativen Verzweigungsleitungen Ln4 bis Ln6 geschaltet, die von der gemeinsamen negativen Leitung Ln0 abzweigen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen die Schaltelementeinheiten 41 des zweiten Wechselrichters 40 "Schaltelementeinheiten" gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Schaltelementeinheiten 41 entsprechen den drei jeweiligen Phasen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) der Statorspulen des Pumpenmotors PM.
  • Jede der Schaltelementeinheiten 41 weist ein oberes Schaltelement 42 auf, das auf der Seite der positiven Elektrode Bp der elektrischen Speichervorrichtung B in Bezug auf einen Verbindungsteil der Schaltelementeinheit 41 und des Pumpenmotors PM angeordnet ist, und weist ebenfalls ein unteres Schaltelement 42 auf, das auf der Seite der negativen Elektrode Bn der elektrischen Speichervorrichtung B in Bezug auf den vorstehend beschriebenen Verbindungsteil angeordnet ist. Anders ausgedrückt weist der zweite Wechselrichter 40 obere Schaltelemente 42a bis 42c, die jeweils mit der gemeinsamen positiven Leistung Lp0 verbunden sind, und untere Schaltelemente 42d bis 42f auf, die mit der gemeinsamen negativen Leitung Ln0 verbunden sind.
  • Die Kollektoren der oberen Schaltelemente 42a, 42b und 42c der jeweiligen Phasen sind mit den positiven Elektroden Bp der elektrischen Speichervorrichtung B durch die gemeinsame positive Leistung Lp0 verbunden. Die Emitter der oberen Schaltelemente 42a, 42b und 42c der jeweiligen Phasen sind jeweils mit den Kollektoren der unteren Schaltelemente 42d, 42e und 42f verbunden. Die Emitter der unteren Schaltelemente 42d, 42e und 42f der jeweiligen Phasen sind mit der negativen Elektrode Bn der elektrischen Speichervorrichtung B durch die gemeinsame negative Leitung Ln0 verbunden. Eine Gleichrichtervorrichtung 43 ist zwischen dem Emitter und dem Kollektor von jedem der Schaltelemente 42 parallel dazu angeschlossen. Eine zweite Steuerungseinheit 52 der (später beschriebenen) Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 steuert individuell das Schalten des Gates von jedem der Schaltelemente 42.
  • Die Schaltelementeinheiten 41 sind mit dem Pumpenmotor Pm durch zweite Verdrahtungselemente Lw2 für die jeweiligen Phasen verbunden. Die zwei Schaltelemente 42 für jede der Phasen sind an einem Mittelpunkt davon zwischen dem Emitter des oberen Schaltelements und dem Kollektor des unteren Schaltelements) mit einer Statorspule der entsprechenden Phase des Pumpenmotors PM durch das entsprechende der zweiten Verdrahtungselemente Lw2 für die jeweiligen Phasen verbunden. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz zu dem ersten Wechselrichter 30 nicht jedes der zweiten Verdrahtungselemente Lw2 mit einem ein Hall-Element aufweisenden Stromsensor verbunden.
  • Als ein Ersatz für den das Hall-Element aufweisenden Stromsensor ist ein Shunt-Widerstand 45 zwischen der elektrischen Speichervorrichtung B und jede der Schaltelementeinheiten 41 für eine entsprechende der Phasen vorgesehen. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Shunt-Widerstand 45 in jedem der drei negativen Verzweigungsleitungen Ln4 bis Ln6 vorgesehen, so dass insgesamt drei Shunt-Widerstände 45 vorgesehen sind. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Shunt-Widerstände 45 an einer Steuerungsplatine des zweiten Wechselrichters 40 montiert. Der Shunt-Widerstand 45 ist zur Erfassung eines Stroms vorgesehen, der durch jede der Schaltelementeinheiten 41 (hier den unteren Schaltelementen 42d bis 42f) für die jeweiligen Phasen fließt. Ein Strom, der durch jedes des unteren Schaltelemente 42d bis 42f gelangt, erzeugt eine elektrische Potentialdifferenz zwischen beiden Enden des Shunt-Widerstands 45 entsprechend der Größe des Stroms, weshalb der in der Statorspule für jede Phase des Pumpenmotors PM fließende Strom auf der Grundlage der Größe der elektrischen Potentialdifferenz und des bekannten Widerstandswerts des Shunt-Widerstands 45 erfasst werden. Einzelheiten des Verfahrens zur Erfassung des Stroms unter Verwendung des Shunt-Widerstands 45 sind später beschrieben.
  • Auf diese Weise erfasst der das Hall-Element verwendende Stromsensor 35 den in der Statorspule für jede Phase der rotierenden elektrischen Maschine MG fließenden Strom, und erfasst der Shunt-Widerstand 45 den in der Statorspule für jede Phase des Pumpenmotors PM fließenden Strom. Der das Hall-Element verwendende Stromsensor 35 ist teuer, kann jedoch stets genau den Strom erfassen. Im Gegensatz dazu ist der Shunt-Widerstand 45 kostengünstig, kann jedoch den Strom lediglich während einer begrenzten Zeit in einer Steuerungszeitdauer (Steuerungsperiode) des zweiten Wechselrichters 40 erfassen, wie es nachstehend beschrieben ist. Insbesondere ist der Anteil der Zeitperiode, während der eine Stromerfassung durch den Stromsensor 35 durchgeführt werden kann, in Bezug auf die Steuerungsperiode des ersten Wechselrichters 30 höher als der Anteil der Periode, während der die Stromerfassung durch den Shunt-Widerstand 45 durchgeführt werden kann, in Bezug auf die Steuerungsperiode des zweiten Wechselrichters 40. Zusätzlich weist der Stromsensor 35, der das teuere Hall-Element verwendet, relativ stabile Temperatureigenschaften auf, wohingegen der kostengünstige Shunt-Widerstand 45 gegenüber Umgebungstemperatur empfindlich ist.
  • Die rotierende elektrische Maschine MG gibt die Antriebskraft ab, die auf die Räder W übertragen wird. Somit muss die Steuerungsgenauigkeit der rotierenden elektrischen Maschine MG hoch sein. Der Pumpenmotor PM wird demgegenüber zum Antrieb des Rotors der elektrischen Pumpe EP verwendet, die unabhängig von den Rädern W vorgesehen ist, so dass die Steuerungsgenauigkeit des Pumpenmotors PM nicht so hoch wie diejenige der rotierenden elektrischen Maschine MG sein muss. Als Ergebnis einer umfassenden Berücksichtigung dieser Faktoren werden die Stromsensoren 35, die die Hall-Elemente aufweisen, für die Stromerfassung für die rotierende elektrische Maschine MG verwendet, und werden die Shunt-Widerstände 45 für die Stromerfassung für den Pumpenmotor PM verwendet. Diese Konfiguration kann die Steuerungsgenauigkeit der rotierenden elektrischen Maschine MG hoch halten und die Herstellungskosten reduzieren, während für die Steuerungsgenauigkeit des Pumpenmotors PM zu einem gewissen Ausmaß innerhalb eines zulässigen Bereichs ein Kompromiss eingegangen wird.
  • Der Ausdruck "Kompromiss bei der Steuerungsgenauigkeit des Pumpenmotors PM zu einem gewissen Ausmaß" ist ein Ausdruck, der durch Berücksichtigung eines Vergleichs mit dem Fall gemacht wird, in dem der Strom unter Verwendung der die Hall-Elemente aufweisenden Stromsensoren in derselben Weise wie in dem Fall der rotierenden elektrischen Maschine MG erfasst wird. Durch Anwenden der Anordnung zum Verwenden des zweiten Wechselrichters 40 zur Steuerung des Pumpenmotors PM zum Antrieb des Rotors der elektrischen Pumpe EP kann der Zustand der Kraftübertragungsvorrichtung TM mit relativ hoher Genauigkeit im Vergleich zu dem Fall des Antriebs des Pumpenmotors PM beispielsweise bei einem konstanten Drehmoment oder bei einer konstanten Drehzahl gesteuert werden. Die Anordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Herstellungskosten durch Verwenden der kostengünstigen Shunt-Widerstände 45 zur Erfassung des Stroms reduzieren, während zugelassen wird, dass der Zustand der Kraftübertragungsvorrichtung TM relativ genau durch die Wechselrichtersteuerung des Pumpenmotors PM gesteuert wird. Die Anordnung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann außerdem umfassend den Einfluss der Herstellungskostenreduktion auf die Steuerungsgenauigkeit der rotierenden elektrischen Maschine MG und des Pumpenmotors PM reduzieren. Weiterhin kann das Montieren der Shunt-Widerstände 45 auf die Steuerungsplatine des zweiten Wechselrichters 40 effektiv die Größe des Wechselrichters 40 und somit der gesamten Vorrichtung verkleinern.
  • Insbesondere erzeugen in der Anordnung, in der die in dem zweiten Wechselrichter 40 eingebetteten Shunt-Widerstände 45 in dem Antriebskraftquellenraum Q angeordnet sind, die Brennkraftmaschine E und die rotierende elektrische Maschine MG als die Antriebskraftquellen der Räder W Wärme, während das Fahrzeug fährt, so dass das Auftreten einer Situation wahrscheinlich ist, bei der die Temperatur der Einbauumgebung der Shunt-Widerstände 45 auf eine hohe Temperatur ansteigt. Eine Erhöhung der Größe der Fluktuation der Umgebungstemperatur reduziert die Stromerfassungsgenauigkeit, die durch die Shunt-Widerstände 45 erhalten wird, und reduziert, als ein Ergebnis, wahrscheinlich die Steuerungsgenauigkeit des Pumpenmotors PM. Selbst in diesem Fall kann der zulässige Bereich der Genauigkeit, die zur Steuerung des Pumpenmotors PM erforderlich ist, die Reduktion der Steuerungsgenauigkeit absorbieren. Insbesondere in dem Fall, in dem die Shunt-Widerstände 45 in dem Antriebskraftquellenraum Q angeordnet sind und der Hochtemperaturumgebung ausgesetzt sind, kann der Einfluss auf die Steuerungsgenauigkeit der rotierenden elektrischen Maschine MG und des Pumpenmotors PM umfassend reduziert werden.
  • 3. Anordnung der Wechselrichtersteuerungsvorrichtung
  • Wie es in 3 gezeigt ist, weist die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die erste Steuerungseinheit 51 und die zweite Steuerungseinheit 52 auf. Die erste Steuerungseinheit 51 steuert individuell das Schalten der Schaltelemente 32 des ersten Wechselrichters 30, um den Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine MG zu steuern. Die zweite Steuerungseinheit 52 steuert individuell das Schalten der Schaltelemente 42 des zweiten Wechselrichters 40, um den Antrieb der Pumpe PM zu steuern. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuern sowohl die erste Steuerungseinheit 51 als auch die zweite Steuerungseinheit 52 den Antrieb der rotierenden elektrischen Maschine MG und des Pumpenmotors PM jeweils auf der Grundlage eines Stromvektorverfahrens.
  • Wie es in 4 gezeigt ist, weist die erste Steuerungseinheit 51 eine Drehzahlherleitungseinheit 61, eine Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Umwandlungseinheit 62, eine d-Achsen-Strombefehlswert-Herleitungseinheit 63, eine q-Achsen-Strombefehlswert-Herleitungseinheit 64, eine Stromsteuerungseinheit 65, eine Modulationsfaktorherleitungseinheit 66, eine d-Achsen-Stromjustierungsbefehlswert-Herleitungseinheit 67, eine Zwei-Phasen-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 68 und eine Steuerungssignaleinheit 69 auf. Die erste Steuerungseinheit 51 empfängt einen U-Phasen-Strom Iur, einen V-Phasen-Strom Ivr und einen W-Phasen-Strom Iwr, die durch die Stromsensoren 35 (siehe 3) erfasst werden, eine Magnetpolposition θ des Rotors Ro in der rotierenden elektrischen Maschine MG und eine Gleichspannung Vdc, die eine Spannung auf der Gleichstromseite des ersten Wechselrichters 30 ist. Die erste Steuerungseinheit 51 empfängt ebenfalls ein Solldrehmoment Tr.
  • Die Drehzahlherleitungseinheit 61 leitet eine Drehzahl ω der rotierenden elektrischen Maschine MG auf der Grundlage der Magnetpolposition θ her. Die hergeleitete Drehzahl ω wird der Stromsteuerungseinheit 65 und der Zwei-Phasen-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 68 bereitgestellt. Die Drei-Phasen-/Zwei-Phasen-Umwandlungseinheit 62 leitet einen d-Achsen-Strom Idr und einen q-Achsen-Strom Iqr auf der Grundlage des U-Phasen-Stroms Iur, des V-Phasen-Stroms Ivr und des W-Phasen-Stroms Iwr sowie der Magnetpolposition θ her. Die hergeleiteten d-Achsen- und q-Achsen-Ströme Idr und Iqr werden der Stromsteuerungseinheit 65 bereitgestellt.
  • Die d-Achsen-Strombefehlswert-Herleitungseinheit 63 leitet einen Grund-d-Achsen-Strombefehlswert Idb auf der Grundlage des Solldrehmoments TR her. Der Grund-d-Achsen-Strombefehlswert Idb entspricht einem Befehlswert für einen d-Achsen-Strom, wenn eine Maximaldrehmomentsteuerung durchgeführt wird. Die Maximaldrehmomentsteuerung ist eine Steuerung zum Justieren einer Stromphase derart, dass das Ausgangsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine MG für denselben Strom maximiert wird. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet die d-Achsen-Strombefehlswert-Herleitungseinheit 63 ein vorbestimmtes Kennfeld zum Herleiten des Grund-d-Achsen-Strombefehlswerts Idb entsprechend dem Wert des Solldrehmoments TR. Ein d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ∆Id wird durch die (später beschriebene) d-Achsen-Stromjustierbefehlswert-Herleitungseinheit 67 hergeleitet und von dem Grund-d-Achsen-Strombefehlswert Idb subtrahiert, um einen d-Achsen-Strombefehlswert Id zu erhalten, der der Stromsteuerungseinheit 65 bereitgestellt wird.
  • Die q-Achsen-Strombefehlswert-Herleitungseinheit 64 leitet einen q-Achsen-Strombefehlswert Iq auf der Grundlage des Solldrehmoments TR her. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet die q-Achsen-Strombefehlswert-Herleitungseinheit 64 ein vorbestimmtes Kennfeld zum Herleiten des q-Achsen-Strombefehlswerts Iq entsprechend dem Wert des Solldrehmoments TR. Falls die d-Achsen-Stromjustierbefehlswert-Herleitungseinheit 67 (die später beschrieben ist) den d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ∆Id hergeleitet hat, leitet die q-Achsen-Strombefehlswert-Herleitungseinheit 64 den q-Achsen-Strombefehlswert Iq entsprechend den Werten des Solldrehmoments TR und des d-Achsen-Stromjustierbefehlswerts ∆Id her. Der hergeleitete q-Achsen-Strombefehlswert Iq wird der Stromsteuerungseinheit 65 bereitgestellt.
  • Die Stromsteuerungseinheit 65 bestimmt einen d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd und einen q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq auf der Grundlage des d-Achsen-Strombefehlswerts Id und des q-Achsen-Strombefehlswerts Iq, des d-Achsen-Stroms Idr und des q-Achsen-Stroms Iqr sowie der Drehzahl ω. Die Stromsteuerungseinheit 65 führt eine Stromregelung in Bezug auf den d-Achsen-Strombefehlswert Id und den q-Achsen-Strombefehlswert Iq durch, um die d-Achsen- und q-Achsen-Spannungsbefehlswerte Vd und Vq zu bestimmen. Der bestimmte d-Achsen-Spannungsbefehlswert Vd und der bestimmte q-Achsen-Spannungsbefehlswert Vq werden der Modulationsfaktorherleitungseinheit 66 und der Zwei-Phasen-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 68 bereitgestellt.
  • Die Modulationsfaktorherleitungseinheit 66 leitet einen Modulationsfaktor Mf auf der Grundlage des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq sowie der Gleichspannung Vdc her. Die Modulationsfaktorherleitungseinheit 66 leitet den Modulationsfaktor Mf durch die nachfolgende Gleichung (1) her. Mf = √(Vd2 + Vq2)/Vdc (1)
  • Der Modulationsfaktor Mf dient als ein Indikator, der ein Verhältnis des Effektivwerts der Grundwellenkomponente in einer Ausgangsspannungswellenform aus dem ersten Wechselrichter 30 zu der Gleichspannung Vdc wiedergibt. Der hergeleitete Modulationsfaktor Mf wird der d-Achsen-Stromjustierbefehlswert-Herleitungseinheit 67 bereitgestellt.
  • Die d-Achsen-Stromjustierbefehlswert-Herleitungseinheit 67 leitet den d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ∆Id auf der Grundlage des Modulationsfaktors Mf und eines vorbestimmten Referenzmodulationsfaktors (beispielsweise 0,78) her. Falls der Modulationsfaktor Mf den Referenzmodulationsfaktor überschreitet, leitet die d-Achsen-Stromjustierbefehlswert-Herleitungseinheit 67 den d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ∆Id (∆Id > 0) auf der Grundlage der Abweichung des Modulationsfaktors Mf von dem Referenzmodulationsfaktor her.
  • Der d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ∆Id ist ein Befehlswert zum Ausgeben eines Feldschwächungsstroms, der zum Schwächen des Magnetfeldflusses des Rotors Ro in der rotierenden elektrischen Maschine MG arbeitet. Insbesondere wird, nachdem der d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ∆Id hergeleitet ist, eine Feldschwächungssteuerung durchgeführt, um Phasen von Wechselspannungsbefehlen derart zu justieren, dass das durch die Statorspule der rotierenden elektrischen Maschine MG erzeugte Magnetfeld sich derart ändert, dass der Magnetfeldfluss des Rotors Ro geschwächt wird. Der d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ΔId wird der q-Achsen-Strombefehlswert-Herleitungseinheit 64 bereitgestellt. Der d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ∆Id wird von dem durch die d-Achsen-Strombefehlswert-Herleitungseinheit 63 hergeleiteten Grund-d-Achsen-Strombefehlswert Idb subtrahiert, um den d-Achsen-Strombefehlswert Id zu erhalten, der wiederum der Stromsteuerungseinheit 65 bereitgestellt wird.
  • Die Zwei-Phasen-/Drei-Phasen-Umwandlungseinheit 68 leitet einen U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu, einen V-Phasen-Spannungsbefehlswert Vv und einen W-Phasen-Spannungsbefehlswert Vw als die Wechselspannungsbefehle auf der Grundlage des d-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vd und des q-Achsen-Spannungsbefehlswerts Vq sowie der Magnetpolposition θ her. Die hergeleiteten Drei-Phasen-Spannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw werden der Steuerungssignalerzeugungseinheit 69 bereitgestellt.
  • Die Steuerungssignalerzeugungseinheit 69 erzeugt Steuerungssignale (Schaltsteuerungssignale) S11 bis S16 zum individuellen Steuern des Schaltens der Schaltelemente 32a bis 32f des ersten Wechselrichters 30 auf der Grundlage des U-Phasen-Spannungsbefehlswerts Vu, des V-Phasen-Befehlswerts Vv und des W-Phasen-Spannungsbefehlswerts Vw. Die Steuerungssignalerzeugungseinheit 69 erzeugt die Steuerungssignale S11 bis S16 für zumindest eine Impulsbreitenmodulations-(PWM-)Steuerung. Die Steuerungssignalerzeugungseinheit 69 erzeugt die Steuerungssignale S11 bis S16 für die PWM-Steuerung auf der Grundlage eines Größenvergleichs zwischen dem Träger (Trägerwelle) und den Wechselspannungsbefehlswerten Vu, Vv und Vw. Der Träger ist beispielsweise aus einer Dreieckwelle oder einer Sägezahnwelle geformt. Die Steuerungssignalerzeugungseinheit 69 kann aufgebaut sein, die Steuerungssignale S11 bis S16 für eine bekannte Übermodulations-PWM-Steuerung oder eine Rechteckwellensteuerung in Abhängigkeit von beispielsweise der Größe des Modulationsfaktors Mf zu erzeugen.
  • Die zweite Steuerungseinheit 52 weist im Wesentlichen dieselbe Anordnung wie diejenige der ersten Steuerungspumpe 61 auf, obwohl der Pumpenmotor PM als ein gesteuertes Objekt der zweiten Steuerungseinheit 52 dient, wohingegen die rotierende elektrische Maschine MG als ein gesteuertes Objekt der ersten Steuerungseinheit 51 dient. Jedoch leitet die d-Achsen-Stromjustierbefehlswert-Herleitungseinheit 67 in der zweiten Steuerungseinheit 52 den d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ∆Id unter einer "spezifizierten Bedingung" her, selbst wenn der Modulationsfaktor Mf nicht größer als der Referenzmodulationsfaktor ist. Auf diese Weise ist die zweite Steuerungseinheit 52 aufgebaut, die Feldschwächensteuerung selbst dann durchzuführen, wenn die "spezifizierte Bedingung" erfüllt ist, ungeachtet der Größe des Modulationsfaktors Mf. Dieses Merkmal ist später beschrieben. Die Steuerungssignalerzeugungseinheit 69 in der zweiten Steuerungseinheit 52 ist aufgebaut, Steuerungssignale S21 bis S26 zu erzeugen, die speziell für die PWM-Steuerung sind. Die anderen Merkmale sind dieselben wie diejenigen der ersten Steuerungseinheit 51, so dass Einzelheiten davon hier nicht beschrieben sind.
  • 4. Verfahren zur Erfassung von Strom unter Verwendung von Shunt-Widerständen
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, erzeugt die zweite Steuerungseinheit 52 die Steuerungssignals S21 bis S26 für die PWM-Steuerung und steuert individuell die Schaltelemente 42 auf der Grundlage der Steuerungssignale S21 bis S26, um den Pumpenmotor PM durch die PWM-Steuerung zu steuern. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeutet die PWM-Steuerung eine kontinuierliche Pulsbreitenmodulation (CPWM) wie eine sinusförmige PWM oder eine Raumvektor-PWM. Wie allgemein bekannt ist, moduliert die PWM-Steuerung die Wechselspannungsbefehlswerte Vu, Vv und Vw in diskrete Impulssignale. 5 zeigt schematisch vergrößerte Wellenformen der Steuerungssignale S21 bis S26 zusammen mit dem Träger in einer vorbestimmten Periode.
  • Wie es in 5 gezeigt ist, weist das Steuerungssignal S21 einen hohen (H) Pegel auf, wenn der U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu nicht kleiner als der Träger ist, und weist einen niedrigen (L) Pegel auf, wenn der U-Phasen-Spannungsbefehlswert Vu niedriger als der Träger ist. Das obere Schaltelement 42a für die U-Phase ist EIN, wenn das Steuerungssignal S21 sich auf dem hohen (H) Pegel befindet, und ist AUS, wenn das Steuerungssignal S21 sich auf dem niedrigen (L) Pegel befindet. Die Steuerungssignale S22 und S23 werden ebenfalls auf der Grundlage des Vergleichs der Spannungsbefehlswerte Vv und Vw mit dem Träger erzeugt, und das obere Schaltelement 42b für die V-Phase und das obere Schaltelement 42c für die W-Phase werden ebenfalls in derselben Weise zwischen EIN und AUS umgeschaltet.
  • Die Pegel der Steuerungssignale S24 bis S26 zu jeder Zeit sind jeweils entgegengesetzt zu den Pegeln der Steuerungssignale S21 bis S23. Das Steuerungssignal S24 befindet sich auf dem niedrigen (L) Pegel, während das Steuerungssignal S21 sich auf dem hohen (H) Pegel befindet, und das Steuerungssignal S24 befindet sich auf dem hohen (H) Pegel, während das Steuerungssignal S21 sich auf dem niedrigen (L) Pegel befindet. Dasselbe gilt für die Beziehung zwischen dem Steuerungssignal S22 und dem Steuerungssignal S25 und die Beziehung zwischen dem Steuerungssignal S23 und dem Steuerungssignal S26. Als Ergebnis werden die oberen Schaltelemente 42a bis 42c für die jeweiligen Phasen und die unteren Schaltelemente 42d bis 42f jeweils für die entsprechenden Phasen in einer komplementären Weise geschaltet. In der Praxis existiert eine Totzeit, während der die oberen und unteren Schaltelemente 42, die in jeder der Schaltelementeinheiten 41 enthalten sind, beide AUS sind. Zur Vereinfachung ist jedoch die Totzeit in dieser Beschreibung ausgelassen.
  • Die Beachtung der gegenseitigen Beziehungen unter den Drei-Phasen-Steuerungssignalen S21 bis S23 (oder den Steuerungssignalen S24 bis S26) ergibt, dass eine Zeitdauer (Periode) vorhanden ist, in der die Drei-Phasen-Steuerungssignale sich auf gemischten Pegeln der hohen (H) niedrigen (L) Pegeln befinden, und dass eine andere Zeitdauer (Periode) vorhanden ist, in der die Drei-Phasen-Steuerungssignale sich auf demselben Pegel befinden. In dieser Beschreibung ist die Erstere als "aktive Vektorperiode" bezeichnet, und ist die Letztere als "Nullvektorperiode" bezeichnet. 5 zeigt die Nullvektorperiode mit einer Schraffierung.
  • Als ein Beispiel für die aktive Vektorperiode sind beispielsweise zu der als (A) in 5 angegebenen Zeit das obere Schaltelement 42a für die U-Phase EIN, und sind die oberen Schaltelemente 42b und 42c für die V-Phase und die W-Phase AUS. Zu dieser Zeit ist die elektrische Speichervorrichtung B (Kondensator C) mit dem Pumpenmotor PM über den zweiten Wechselrichter 40 verbunden, und fließt der Strom dadurch (siehe 6). Insbesondere fließt der Strom durch einen Pfad von der Seite der positiven Elektrode BP der elektrischen Speichervorrichtung B (des Kondensators C) über aufeinanderfolgend das obere Schaltelement 42a für die U-Phase, den Pumpenmotor PM und die unteren Schaltelemente 42e und 42f für die V-Phase und die W-Phase, und dann zu der Seite der negativen Elektrode Bn der elektrischen Speichervorrichtung B (des Kondensators C).
  • In diesem Fall fließen die Ströme der V-Phase und der W-Phase in zwei der Shunt-Widerstände 45, die in den negativen Verzweigungsleitungen Ln5 und Ln6 vorgesehen sind, so dass die in den Statorspulen der V-Phase und der W-Phase fließenden Ströme erfasst werden können. Der Strom der U-Phase fließt in der positiven Verzweigungsleitung Lp4 und fließt nicht in dem in der negativen Verzweigungsleitung Ln4 vorgesehenen Shunt-Widerstand 45. Daher kann der Strom, der in der Statorspule der U-Phase fließt, nicht erfasst werden. Außerdem kann in anderen aktiven Vektorperioden der Strom oder die Ströme, die in der Statorspule oder den Statorspulen von einer Phase oder mehreren Phasen fließen, in derselben Weise entsprechend dem Muster des Pfads, in dem der Strom oder die Ströme geleitet werden, erfasst werden.
  • Die Nullvektorperiode weist eine Periode, in der die oberen Schaltelemente 42a bis 42c für die drei Phasen alle EIN sind, und eine Periode auf, in der die oberen Schaltelemente 42a bis 42c alle AUS sind. Anders ausgedrückt weist die Nullvektorperiode eine Periode, in der die unteren Schaltelemente 42d bis 42f für die drei Phasen alle AUS sind, und eine Periode auf, in der die unteren Schaltelemente 42d bis 42f alle EIN sind. In dieser Beschreibung wird die Erstere als "untere Vollständig-Aus-Periode Tf" bezeichnet, und wird die Letztere als eine "untere Vollständig-Ein-Periode Tn" bezeichnet. Die untere Vollständig-Aus-Periode Tf ist eine Periode, in der alle Schaltelemente 42 auf der mit den Shunt-Widerständen 45 versehenen Seite alle AUS sind, und kann ebenfalls als "Ziel-Vollständig-Aus-Periode" bezeichnet werden. In demselben Sinne kann die untere Vollständig-Ein-Periode Tn als "Ziel-Vollständig-Ein-Periode" bezeichnet sein. Kein Strom fließt zwischen der elektrischen Speichervorrichtung B und dem Pumpenmotor PM während der Nullvektorperiode. Während der Nullvektorperiode zirkulieren jedoch Ströme zwischen dem zweiten Wechselrichter 40 und dem Pumpenmotor PM. Das Zirkulierungsmuster der Ströme unterscheidet sich zwischen der unteren Vollständig-Ein-Periode Tn und er unteren Vollständig-Aus-Periode Tf.
  • Während einer Zeit während der unteren Vollständig-Ein-Periode Tn, die beispielsweise als (B) in 5 angegeben ist, sind alle unteren Schaltelemente 42d bis 42f für die drei Phasen EIN. Dabei zirkulieren die Ströme durch die unteren Schaltelemente 42d bis 42f (oder die entsprechenden Gleichrichtervorrichtungen 43) für die drei Phasen (siehe 7). Insbesondere zirkulieren die Ströme in einem geschlossenen Stromkreis von dem Pumpenmotor PM über aufeinanderfolgend die unteren Schaltelemente 42e und 42f für die V-Phase und die W-Phase und die Gleichrichtervorrichtung 43, die parallel zu dem unteren Schaltelement 42d für die U-Phase geschaltet ist, und dann zurück zu dem Pumpenmotor PM.
  • In diesem Fall fließen die Ströme alle durch die drei Shunt-Widerstände 45, die in den negativen Verzweigungsleitungen Ln4 bis Ln6 vorgesehen sind. Die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 (zweite Steuerungseinheit 52) nutzt dieses Phänomen aus, um den Stromerfassungsprozess unter Verwendung der Shunt-Widerstände 45 während der unteren Vollständig-Ein-Periode Tn durchzuführen. Anders ausgedrückt erfasst die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 gleichzeitig die in den Statorspulen der jeweiligen Phasen des Pumpenmotors PM fließenden Ströme während der unteren Vollständig-Ein-Periode Tn. Wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird jeder der in den Statorspulen der jeweiligen Phasen des Pumpenmotors PM fließenden Ströme auf der Grundlage der elektrischen Potenzialdifferenz zwischen beiden Enden des entsprechenden Shunt-Widerstands 45 erfasst.
  • Zu einer Zeit während der unteren Vollständig-Aus-Periode Tf, die beispielsweise als (C) in 5 angegeben ist, sind die unteren Schaltelemente 42d bis 42f für die drei Phasen alle AUS (alle oberen Schaltelemente 42a bis 42c für die drei Phasen sind EIN). Dabei zirkulieren die Ströme durch die oberen Schaltelemente 42a bis 42c (oder die entsprechenden Gleichrichtervorrichtungen 43) für die drei Phasen (siehe 8). Insbesondere zirkulieren die Ströme in einem geschlossenen Stromkreis von dem Pumpenmotor PM über aufeinanderfolgend die Gleichrichtervorrichtungen 43, die jeweils parallel zu den oberen Schaltelementen 42b und 42c für die V-Phase und die W-Phase geschaltet sind, und das obere Schaltelemente 42a für die U-Phase, und dann zurück zu dem Pumpenmotor PM.
  • In diesem Fall fließt theoretisch in keinem der in den negativen Verzweigungsleitungen Ln4 bis Ln6 vorgesehenen Shunt-Widerständen 45 ein Strom. In der Praxis erfassen jedoch die drei Shunt-Widerstände 45 kleine Ströme während der unteren Vollständig-Aus-Periode Tf. Diese kleinen Ströme verursachen einen Fehler in dem Nullpunkt (Ursprung) in dem während der unteren Vollständig-Ein-Periode Tn durchgeführten Stromerfassungsprozess. Um dieses Problem zu lösen, verwendet die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die Shunt-Widerstände 45 zur Erfassung der kleinen Ströme, die in den Statorspulen der jeweiligen Phasen des Pumpenmotors PM während der unteren Vollständig-Aus-Periode Tf fließen. Anders ausgedrückt erfasst die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 gleichzeitig die kleinen Ströme, die in den Statorspulen der jeweiligen Phasen des Pumpenmotors PM während der unteren Vollständig-Aus-Periode Tf fließen. Die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 verwendet die kleinen Ströme der jeweiligen Phasen, die während der unteren Vollständig-Aus-Periode Tf auf diese Weise erfasst werden, um eine Versatzkorrektorgröße ∆Oc an dem Nullpunkt in dem vorstehend beschriebenen Stromerfassungsprozess zu berechnen.
  • Eine durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführte Studie hat ergeben, dass die Größen der durch die Shunt-Widerstände 45 während der unteren Vollständig-Aus-Periode Tf erfassten Ströme nicht gleichförmig sind, sondern dass die Größen der in den Statorspulen der jeweiligen Phasen des Pumpenmotors PM fließenden Ströme miteinander korreliert sind. Im Hinblick auf diesen Punkt unterteilt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 eine elektrische Winkelperiode Tc des Pumpenmotors PM in eine Vielzahl von unterteilten Perioden Td und bestimmt individuell die Versatzkorrekturgröße ∆Oc für jede der unterteilten Perioden Td. Genauer speichert (akkumuliert) die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die individuelle Versatzkorrekturgröße, die zuvor für jede der unterteilten Perioden Td bestimmt worden ist. Dann bestimmt die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 auf der Grundlage der akkumulierten Versatzkorrekturgrößen die Versatzkorrekturgröße ∆Oc als einen Wert, der durch eine statistische Verarbeitung (beispielsweise durch Berechnen des Durchschnittswerts, eines gewichteten Durchschnittswerts, des Modalwerts oder des Medianwerts über eine spezifizierte Zeitperiode) der akkumulierten Versatzkorrekturgröße. Die Versatzkorrekturgröße ∆Oc für jede der unterteilten Perioden Td wird für jeden der Shunt-Widerstände 45 bestimmt. Die Anzahl der unterteilten Perioden Td kann auf einen geeigneten Wert eingestellt werden, wird jedoch vorzugsweise auf 2K eingestellt (K repräsentiert eine natürliche Zahl von 10 oder weniger).
  • Die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 verwendet die wie vorstehend beschrieben bestimmte Versatzkorrekturgröße ∆Oc zur Erfassung eines in jedem der Statorspulen der jeweiligen Phasen des Pumpenmotors PM fließenden Ist-Stroms. Die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 erfasst für jede Phase den in der Statorspule fließenden Ist-Strom ("Ir" gemäß 9) durch Verwendung der Versatzkorrekturgröße ∆Oc zur Korrektur eines Stromerfassungswerts ("Idet" gemäß 9), der durch den während der unteren Vollständig-Ein-Periode Tn ausgeführten Stromerfassungsprozess erhalten wird. Insbesondere erfasst die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 für jede Phase den in der Statorspule fließenden Ist-Strom (Ir) durch Subtrahieren der Versatzkorrekturgröße ∆Oc, die einer der unterteilten Perioden Td entsprechend dazu zugeordnet ist, von dem tatsächlich erhaltenen Stromerfassungswert (Idet). Die erfassten Ist-Stromwerte der jeweiligen Phasen werden, als der U-Phasen-Stom Iur, der V-Phasen-Strom Ivr und der W-Phasen-Strom Iwr (siehe 4), der Stromregelung bereitgestellt, die durch die zweite Steuerungseinheit 52 durchgeführt wird.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, sind gemäß dem vorliegendem Ausführungsbeispiel die in dem zweiten Wechselrichter 40 eingebetteten Shunt-Widerstände 45 in dem Antriebskraftquellenraum Q angeordnet, so dass es wahrscheinlich ist, dass die Umgebung der Shunt-Widerstände 45 auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, und es wahrscheinlich ist, dass die Fluktuationsgröße in der Temperatur ansteigt. Der Anstieg in der Fluktuationsgröße der Umgebungstemperatur reduziert die durch die Shunt-Widerstände 45 erhaltene Stromerfassungsgenauigkeit, und als Ergebnis ist es wahrscheinlich, dass die Steuerungsgenauigkeit des Pumpenmotors PM reduziert wird. Eine Technik ist bekannt, bei der der Versatz an dem Nullpunkt korrigiert wird, wenn die Vorrichtung startet. Jedoch ist diese Technik alleine nicht ausreichend, um die große Fluktuation in der Umgebungstemperatur zu bewältigen, was ein Problem ist. In dieser Hinsicht wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Versatzkorrekturgröße ∆Oc während der unteren Vollständig-Aus-Periode Tf bestimmt, die wiederholt während der Antriebssteuerung des Pumpenmotors PM auftritt, so dass der Versatz wiederholt korrigiert werden kann, weshalb die Fluktuation in der Umgebungstemperatur bewältigt werden kann. Als Ergebnis kann die Erfassungsgenauigkeit in dem Stromerfassungsprozess erhöht werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die elektrische Potenzialdifferenz tatsächlich in der Mitte (Zwischenzeit) der unteren Vollständig-Ein-Periode Tn in dem Stromerfassungsprozess abgetastet. Die elektrische Potenzialdifferenz zwischen beiden Enden von jedem der Shunt-Widerstände 45 ist sehr klein, so dass ein (nicht gezeigter) Operationsverstärker Ausgangssignale aus den Shunt-Widerständen 45 während des Abtastens verstärkt. Anders ausgedrückt weist die zweite Steuerungseinheit 52 die Verstärkungsschaltung zum Verstärken der Ausgangssignale aus den Shunt-Widerständen 45 auf. Jedoch weist ein Universaloperationsverstärker eine Anstiegsrate (Slew Rate) auf, die auf einen relativ kleinen Wert eingestellt ist, weshalb die maximale Antwortgeschwindigkeit davon begrenzt ist. Insbesondere weist die zeitliche Änderungsrate der Ausgangswerte aus den Shunt-Widerständen 45 eine obere Grenze auf, die durch die Anstiegsrate (Änderungsratengrenzwert) gegeben ist, die vorab für den Operationsverstärker eingestellt ist.
  • 10 veranschaulicht schematisch Änderungsarten in einem der Ausgangssignale aus den Shunt-Widerständen 45, die durch den Operationsverstärker während der unteren Vollständig-Ein-Periode Tn erhalten werden. Wie aus dem oberen Diagramm von 10 hervorgeht, kann in einer Situation, in der beispielsweise das Ausgangsdrehmoment des Pumpenmotors PM erhöht wird, falls die untere Vollständig-Ein-Periode Tn ziemlich kurz ist, die elektrische Potenzialdifferenzabtastung durchgeführt werden, während das Ausgangssignal aus dem Shunt-Widerstand 45 nicht vollständig verstärkt worden ist. In einem derartigen Fall wird der in jeder der Statorspulen der jeweiligen Phasen des Pumpenmotors PM fließende Strom falsch erfasst (wird als ein Wert erfasst, der sich von einem tatsächlichen Wert unterscheidet), so dass die Steuerungsgenauigkeit des Pumpenmotors PM reduziert wird. Falls beispielsweise ein Wert, der kleiner als der tatsächliche Strom ist, für die Stromregelung als der Stromerfassungswert bereitgestellt wird, agiert eine hohe Kraft zum Beseitigen einer Stromabweichung, die größer als ein tatsächlicher Wert berechnet worden ist. Als Ergebnis kann sich der in der Statorspule fließende Strom auf einen unnötig großen Wert erhöhen.
  • Um dieses Problem zu lösen, führt, falls die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer als eine vorbestimmte Referenzzeit Tr ist, die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 einen Justierungsprozess zum Justieren von Parametern für die Regelung des Pumpenmotors PM durch, um die untere Vollständig-Ein-Periode Tn zu erhöhen. Die Referenzzeit Tr wird auf der Grundlage des Änderungsratengrenzwerts (Anstiegsrate), der vorab für den Operationsverstärker eingestellt ist, als der obere Grenzwert der zeitlichen Änderungsrate der Ausgangswerte aus den Shunt-Widerständen 45 eingestellt. Die Referenzzeit Tr wird vorzugsweise auf der Grundlage eines erwarteten maximalen Werts der Ausgangswerte aus den Shunt-Widerständen 45 auf eine Zeit eingestellt, die das Doppelte oder mehr einer Zeit ist, die durch Dividieren des maximalen Werts durch den Änderungsratengrenzwert erhalten wird. Beispiele für die Parameter, die zu justieren sind, umfassen die Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung und den Modulationsfaktor Mf in der Stromvektorsteuerung, sind jedoch nicht darauf begrenzt. Diese Parameter können in einer alternativen Weise oder in einer kombinierten Weise justiert werden.
  • Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist derart strukturiert, dass die Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung kontinuierlich änderbar ist. Als ein Ausführungsbeispiel für den Justierungsprozess reduziert, falls die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer als die Referenzzeit Tr ist, die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung (siehe das untere Diagramm von 10). Die Steuerungssignale S21 bis S26 werden auf der Grundlage eines Größenvergleichs zwischen dem Träger und den Wechselspannungsbefehlswerten Vu, Vv und Vw erzeugt. Somit erhöht ein Reduzieren der Trägerfrequenz (Erhöhen der Trägerperiode) die Zeitdauer des EIN-Zustands von jedem der unteren Schaltelemente 42d bis 42f für die jeweiligen Phasen. Weiterhin kann die Zeitdauer des EIN-Zustands von jedem der unteren Schaltelemente 42d bis 42f für die jeweiligen Phasen erhöht werden, während der Tastgrad konstant gehalten werden kann. Als Ergebnis kann die untere Vollständig-Ein-Periode Tn erhöht werden.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel reduziert die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die Trägerfrequenz auf eine Frequenz, bei der die untere Vollständig-Ein-Periode Tn gleich der Referenzzeit Tr ist. Diese Konfiguration kann die Referenzzeit Tr als die untere Vollständig-Ein-Periode gewährleisten, und kann somit das Abtasten des Ausgangssignals aus dem Shunt-Widerstand 45 zurückhalten, das aufgrund der Anstiegsrate des Operationsverstärkers nicht vollständig verstärkt worden ist. Als Ergebnis kann die Korrektheit des Stromerfassungsprozesses gewährleistet werden. In diesem Fall kann das Ausmaß der Reduktion der Trägerfrequenz auf einen notwendigen Pegel minimiert werden. Als Ergebnis kann beispielsweise eine Verschlechterung in der Steuerbarkeit und eine Erzeugung von Geräuschen (Störungen) des Pumpenmotors PM effektiv reduziert werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel für den Justierprozess reduziert die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5, falls die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer als die Referenzzeit Tr ist, den Modulationsfaktor Mf in der Stromvektorsteuerung. Die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 führt die Feldschwächungssteuerung durch, um den Modulationsfaktor Mf zu reduzieren. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht das Phänomen, dass "die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer als die Referenzzeit Tr ist" der vorstehend erwähnten "spezifizierten Bedingung" als eine der Bedingungen zum Starten der Feldschwächungssteuerung. Nachdem die Feldschwächungssteuerung durchgeführt ist und der d-Achsen-Stromjustierbefehlswert ∆Id hergeleitet ist, verringert sich der d-Achsen-Strombefehlswert Id (ändert sich in die negative Richtung), wie es klar aus 4 hervorgeht. Im Allgemeinen verringert sich der auf der Grundlage des vorbestimmten Kennfeldes hergeleitete q-Achsen-Strombefehlswert Iq ebenfalls entlang einer Linie mit konstantem Drehmoment, wie es in 11 gezeigt ist. Als Ergebnis verringert sich die Stromabweichung in der Stromregelung, und verringern sich ebenfalls die Spannungsbefehlswerte Vd und Vq, die durch die Stromsteuerungseinheit 65 hergeleitet werden. Folglich reduziert die Ausführung der Feldschwächensteuerung den Modulationsfaktor Mf, wie aus der vorstehend angegebenen Gleichung (1) klar hervorgeht.
  • Der Modulationsfaktor Mf ist ein Indikator, der ein Verhältnis des effektiven Werts der Grundwellenkomponente in einer Ausgangsspannungswellenform aus dem zweiten Wechselrichter 40 zu einer Gleichspannung Vdc repräsentiert, weshalb ein Reduzieren des Modulationsfaktors Mf den Tastgrad reduziert. Ein Reduzieren des Tastgrads reduziert die Zeitdauer des EIN-Zustands von jedem der oberen Schaltelemente 42a bis 42c für die jeweiligen Phasen, und erhöht die Zeitdauer des EIN-Zustands von jedem der unteren Schaltelemente 42d bis 42f für die jeweiligen Phasen um eine Größe entsprechend der Reduktion der Zeitdauer. Als Ergebnis kann die untere Vollständig-Ein-Periode Tn erhöht werden.
  • Die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 reduziert den Modulationsfaktor Mf derart, dass die untere Vollständig-Ein-Periode Tn nicht kürzer als die Referenzzeit Tr ist. Um dies zu erzielen, wird beispielsweise empfohlen, durch Experimente vorab einen zweiten Referenzmodulationsfaktor zu bestimmen, der die untere Vollständig-Ein-Periode Tn derart erhöht, dass sie nicht kürzer als die Referenzzeit Tr ist. Die d-Achsen-Stromjustierungsbefehlswert-Herleitungseinheit 67 ist vorzugsweise aufgebaut, den d-Achsen-Stromjustierungsbefehlswert ∆Id auf der Grundlage des zweiten Referenzmodulationsfaktors (beispielsweise ein Wert etwa in dem Bereich von 0,6 bis 0,7), der als ein empirischer Wert erhalten wird, und des Modulationsfaktors Mf herzuleiten. Diese Anordnung kann ebenfalls die Referenzzeit Tr als die untere Vollständig-Ein-Periode Tn gewährleisten, und kann das Abtasten des Ausgangssignals aus dem Shunt-Widerstand 45 zurückhalten, das aufgrund der Anstiegsrate des Operationsverstärkers nicht vollständig verstärkt worden ist. Als Ergebnis kann die Korrektheit des Stromerfassungsprozesses gewährleistet werden. In diesem Fall kann das Ausgangsdrehmoment des Pumpenmotors PM konstant gehalten werden.
  • 5. Andere Ausführungsbeispiele
  • Schließlich sind andere Ausführungsbeispiele für die Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Jede Anordnung, die gemäß den nachfolgenden Ausführungsbeispielen offenbart ist, kann in Kombination mit gemäß anderen Ausführungsbeispielen offenbarten Anordnungen angewendet werden, solange kein Widerspruch auftritt.
    • (1) Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wurde durch Veranschaulichen der Anordnung (Drei-Shunt-Anordnung) beschrieben, bei der der Shunt-Widerstand 45 in jedem der drei negativen Verzweigungsleitungen Ln4 bis Ln6 vorgesehen ist. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnung begrenzt. Beispielsweise kann die Anordnung eine Anordnung (Zwei-Shunt-Anordnung) sein, bei der der Shunt-Widerstand 45 in jedem von beliebigen zwei der drei negativen Verzweigungsleitungen Ln4 bis Ln6 vorgesehen ist. Die Summe von Momentanwerten der Ströme der jeweiligen Phasen ist null, so dass diese Anordnung ebenfalls eine korrekte Erfassung der in den Statorspulen der jeweiligen Phasen des Pumpenmotors PM fließenden Ströme erlaubt. Alternativ dazu kann die Anordnung eine Anordnung (Ein-Shunt-Anordnung) sein, bei der ein einziger Shunt-Widerstand 45 in der gemeinsamen negativen Leitung Ln0 vorgesehen ist.
    • (2) Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wurde durch Veranschaulichen der Anordnung beschrieben, bei der die Shunt-Widerstände 45 in den negativen Verzweigungsleitungen Ln4 bis Ln6 vorgesehen sind, um die in den jeweiligen unteren Schaltelementen 42d bis 42f für die jeweiligen Phasen fließenden Ströme zu erfassen. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnung begrenzt. Beispielsweise können die Shunt-Widerstände 45 in den positiven Verzweigungsleitungen Lp4 bis Lp6 oder in der gemeinsamen positiven Leitung Lp0 vorgesehen sein, um die in den jeweiligen oberen Schaltelementen 42a bis 42c für die entsprechenden Phasen fließenden Ströme zu erfassen. Jedoch erfordert dieser Fall den Einbau einer weiteren Schaltung zur Erzeugung eines elektrischen Referenzpotenzials.
    • (3) Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wurde unter Bezugnahme auf das Beispiel beschrieben, bei dem der Sensor, der den Kern und das Hall-Element aufweist, als der Stromsensor 35 zur Erfassung des in der Statorspule für jede Phase der rotierenden elektrischen Maschine MG fließende Strom verwendet wird. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnung begrenzt. Jeder andere Sensor kann verwendet werden, vorausgesetzt, dass der Anteil der Periode, während der die Stromerfassung durch den Sensor durchgeführt werden kann, in Bezug auf die Steuerungsperiode des ersten Wechselrichters 30 höher als der Anteil der Periode, während der die Stromerfassung durch den Shunt-Widerstand 45 durchgeführt werden kann, in Bezug auf die Steuerungsperiode des zweiten Wechselrichters 40 ist. Beispielsweise kann ein kernloser Stromsensor, der ein Hall-Element verwendet, ein Stromsensor, der eine Magnetspule verwendet, oder ein Stromsensor, der eine kernlose Spule verwendet, verwendet werden.
    • (4) Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wurde durch Veranschaulichung der Anordnung beschrieben, bei der der zweite Wechselrichter 40 den Pumpenmotor PM steuert, der mit dem Rotor der Öl ausstoßenden elektrischen Pumpe EP antreibend verbunden ist, die unabhängig von den Rädern W vorgesehen ist. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnung begrenzt. Beispielsweise kann der zweite Wechselrichter 40 aufgebaut sein, eine rotierende elektrische Wechselstrommaschine zu steuern, die mit einem anderen Drehkörper als dem Rotor der elektrischen Pumpe EP antreibend verbunden ist. Beispiele für einen derartigen Drehkörper umfassen Rotoren eines Antriebsmotors zum Kühlen eines Wasserausstoßes, einen Antriebsmotor für einen Klimaanlagenverdichter, einen Antriebsmotor für eine elektrische Servolenkung und einen Antriebsmotor für einen Kühlventilator, sind jedoch nicht darauf begrenzt.
    • (5) Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wurde durch ein Beispiel beschrieben, bei dem die Shunt-Widerstände 45 zur Erfassung der Ströme verwendet werden, die in den Statorspulen des unabhängig von den Rädern W vorgesehenen Pumpenmotor PM fließen. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnung begrenzt. Die Shunt-Widerstände können beispielsweise zur Erfassung der Ströme verwendet werden, die in den Statorspulen der rotierenden elektrischen Maschine MG zum Antrieb der Räder fließen. In diesem Fall entspricht die rotierende elektrische Maschine MG zum Antrieb der Räder W ebenfalls der "rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine" gemäß der Erfindung, im Gegensatz zu dem Fall gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel.
    • (6) Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wurde durch Veranschaulichen der Anordnung beschrieben, bei der die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 individuell die Versatzkorrekturgröße ∆Oc in jeder der unterteilten Perioden Td bestimmt, die durch Unterteilen der elektrischen Winkelperiode Tc des Pumpenmotors PM definiert sind. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnung begrenzt. Beispielsweise kann die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 einen gleichförmigen Wert der Versatzkorrekturgröße ∆Oc für die gesamte elektrische Winkelperiode Tc des Pumpenmotors PM ohne Einstellen der unterteilten Perioden Td bestimmen.
    • (7) Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wurde durch Veranschaulichen der Anordnung beschrieben, bei der die Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung kontinuierlich änderbar ist. Das Ausführungsbeispiel wurde ebenfalls durch Veranschaulichen der Anordnung beschrieben, bei der, falls die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer als die Referenzzeit Tr ist, die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die Trägerfrequenz auf eine Frequenz reduziert, bei der die untere Vollständig-Ein-Periode Tn gleich der Referenzzeit Tr ist. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnungen begrenzt. Beispielsweise kann ein Ausführungsbeispiel derart aufgebaut sein, dass die Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung in einer stufenartigen Weise änderbar ist. In diesem Fall reduziert, falls die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer als die Referenzzeit Tr ist, die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 vorzugsweise die Trägerfrequenz auf die höchste Frequenz in einem Bereich der Trägerfrequenz, die in einer stufenartigen Weise änderbar ist, bei der die untere Vollständig-Ein-Periode Tn nicht kürzer als die Referenzzeit Tr ist. In jeder der Anordnungen, bei denen die Trägerfrequenz in einer kontinuierlichen Weise oder stufenartigen Weise änderbar ist, kann die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die Trägerfrequenz auf irgendeine Frequenz reduzieren, bei der die untere Vollständig-Ein-Periode Tn nicht kürzer als die Referenzzeit Tr ist.
    • (8) Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wurde durch Veranschaulichen der Anordnung beschrieben, bei der, falls die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer als die Referenzzeit Tr ist, die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die Feldschwächungssteuerung durchführt, um den Modulationsfaktor Mf zu reduzieren. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnung begrenzt. Beispielsweise kann die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 in einer Situation, in der erwartet wird, dass die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer wird als die Referenzzeit Tr, dieselbe Steuerung wie die Feldschwächungssteuerung unter Verwendung einer Vorwärtskopplung (Feedforward) durchführen, um den Modulationsfaktor Mf zu reduzieren. In diesem Fall kann beispielsweise, wie es in 12 gezeigt ist, der Pumpenmotor PM entsprechend einem von unterschiedlichen Kennfeldern (Kennfeld1 und Kennfeld2) in Abhängigkeit von einem durch das Drehmoment und die Drehzahl des Pumpenmotors M bestimmten Betriebspunkt gesteuert werden. In dem in 12 gezeigten Beispiel sind zwei Steuerungsbereiche (A1 und A2) entsprechend dem Drehmoment und der Drehzahl des Pumpenmotors PM eingestellt. Ein Steuerungskennfeld (Kennfeld1), das in einem ersten Bereich A1 verwendet wird, der näher an dem Ursprung 0 festgelegt ist, definiert eine Maximaldrehmomentsteuerungslinie (siehe auch 11), die durch eine dicke durchgezogene Linie gezeigt ist, als eine Beziehung zwischen dem d-Achsen-Strombefehlswert Id und dem q-Achsen-Strombefehlswert Iq. Die Maximaldrehmomentsteuerungslinie ist eine Linie, die den d-Achsen-Strombefehlswert Id und den q-Achsen-Strombefehlswert Iq definiert, wenn die vorstehend beschriebene Maximaldrehmomentsteuerung durchgeführt wird. Eine Steuerungskennfeld (Kennfeld2), das in dem zweiten Bereich A2 verwendet wird, der gegenüber dem ersten Bereich A1 auf einer Seite mit höherer Drehzahl und höherem Drehmoment festgelegt ist, definiert eine korrigierte Steuerungslinie (die durch eine dicke durchgezogene Linie gezeigt ist, die auf der linken Seite (auf der negativen Seite entlang der Id-Achse) der durch eine gestrichelte Linie gezeigten Maximaldrehmomentsteuerungslinie verläuft, als die Beziehung zwischen dem d-Achsen-Strombefehlswert Id und dem q-Achsen-Strombefehlswert Iq. In dem Bereich mit höherer Drehzahl und höherem Drehmoment (zweiter Bereich A2), in dem erwartet wird, dass die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer als die Referenzzeit Tr wird, steuert die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 den Pumpenmotor PM entsprechend dem entsprechenden Steuerungskennfeld (Kennfeld2), um dieselbe Steuerung wie die Feldschwächungssteuerung unter Verwendung von Vorwärtskopplung (Feedforward) durchzuführen. Als Ergebnis dieser Steuerung kann die Korrektheit der Stromerfassung in derselben Weise wie gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gewährleistet werden. Natürlich können drei oder mehr Steuerungsbereiche (A1, A2, A3, ...) festgelegt werden, und können Steuerungskennfelder (Kennfeld1, Kennfeld2, Kennfeld3, ...) entsprechend den jeweiligen Steuerungsbereichen definiert werden.
  • Wie es in 12 gezeigt ist, kann der Ort der Grenzlinie zwischen dem ersten Bereich A1 und dem zweiten Bereich A2 entsprechend der Gleichspannung Vdc variieren. Wenn die Gleichspannung Vdc relativ hoch ist, befindet sich die Grenzlinie auf der Seite mit höherer Drehzahl und höherem Drehmoment als der Ort, wenn die Gleichspannung Vdc relativ niedrig ist. In diesem Fall kann das Steuerungskennfeld (Kennfeld2), das dem zweiten Bereich A2 entspricht, entsprechend dem Pegel der Gleichspannung Vdc variieren. Auf diese Weise kann die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 den Pumpenmotor PM auf der Grundlage des Steuerungskennfelds entsprechend dem durch das Drehmoment und die Drehzahl des Pumpenmotors bestimmten Betriebspunkt und der Gleichspannung steuern. Das "Drehmoment" und die "Drehzahl" des Pumpenmotors PM können jeweils ein Befehlswert oder ein tatsächlicher Wert sein. In dem Fall des Steuerns des Pumpenmotors PM unter Verwendung einer Vorwärtskopplung (Feedforward), wie es in diesem Beispiel gezeigt ist, wird das Steuerungskennfeld vorzugsweise auf Befehlswertbasis, das heißt, entsprechend einem Drehmomentbefehlswert und einem Drehzahlbefehlswert des Pumpenmotors PM geschaltet. Auf diese Weise kann die Stabilität der Steuerung verbessert werden. Eine derartige Anordnung wird insbesondere in geeigneter Weise bei einer Steuerung ohne Verwendung eines Magnetpolpositionssensors verwendet, bei der der Antrieb des Pumpenmotors PM durch Schätzen der Magnetpolposition durch Berechnung unter der Bedingung gesteuert wird, dass kein Magnetpolpositionssensor vorhanden ist.
    • (9) Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel wurde durch Veranschaulichen der Anordnung beschrieben, bei der, falls die untere Vollständig-Ein-Periode Tn kürzer als die Referenzzeit Tr ist, die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die Feldschwächungssteuerung durchführt, um den Modulationsfaktor Mf zu reduzieren. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf diese Anordnung begrenzt. Beispielsweise kann in einer Anordnung, bei der eine Spannungsanhebeschaltung zwischen der elektrischen Speichervorrichtung B und dem Kondensator C vorgesehen ist, die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 die Spannungsanhebeschaltung zum Anheben der Gleichspannung Vdc steuern, um den Modulationsfaktor Mf zu reduzieren.
    • (10) Es sollte verständlich sein, dass die anderen Anordnungen gemäß den hier offenbarten Ausführungsbeispielen in jederlei Hinsicht ebenfalls lediglich Beispiele sind, und dass der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht durch diese Ausführungsbeispiele begrenzt ist. Der Fachmann wird leicht verstehen, dass geeignete Modifikationen ohne Abweichen von der erfinderischen Idee gemacht werden können. Dementsprechend umfasst der Umfang der vorliegenden Erfindung selbstverständlich ebenfalls andere Ausführungsbeispiele, die ohne Abweichen von der erfinderischen Idee modifiziert sind.
    • (11) Weiterhin weist zusätzlich zu der Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung, die die Funktion zum genauen Erfassen der in den Statorspulen der jeweiligen Phasen der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließenden Ströme unter Verwendung der Shunt-Widerstände aufweist, die nachfolgenden hauptsächlichen charakteristischen Merkmale auf.
  • Die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5, die den Antrieb des Wechselrichters steuert, der mit der als die Gleichstromleistungsversorgung dienenden elektrischen Speichervorrichtung B und mit der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine verbunden ist, die durch einen N-Phasen-Wechselstrom (N ist eine natürliche Zahl von 2 oder größer) angetrieben wird, und die eine Gleichstrom-/Wechselstromumwandlung durchführt, weist ein erstes charakteristisches Merkmal auf von:
    es sind N oder (N – 1) Shunt-Widerstände 45, die die in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließenden Ströme erfassen, zwischen der elektrischen Polleitung Lp oder Ln der elektrischen Speichervorrichtung B und den in dem Wechselrichter enthaltenen Schaltelemente für die jeweiligen Phasen enthalten,
    Steuern der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine durch eine PWM-Steuerung durch individuelles Steuern des Schaltens der oberen Schaltelemente und der unteren Schaltelemente, und
    Durchführen des Stromerfassungsprozesses des Erfassens der in den Statorspulen der jeweiligen Phasen der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließenden Ströme während der Ziel-Vollständig-Ein-Periode, in der die Schaltelemente auf der Einbauseite, die mit den Shunt-Widerständen 45 versehen sind, alle EIN sind.
  • In einer derartigen Anordnung weist die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung 5 ein zweites charakteristisches Merkmal auf, dass irgendeine oder eine Kombination von mehr als einem der nachfolgenden Punkte (a) bis (c) durchgeführt wird.
    • (a) Bestimmen der Versatzkorrekturgröße ∆Oc an dem Nullpunkt in dem Stromerfassungsprozess während der Ziel-Vollständig-Aus-Periode, in der die Schaltelemente für die jeweiligen Phasen, die auf der Einbauseite vorgesehen sind, alle AUS sind.
    • (b) Reduzieren der Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung, falls die Ziel-Vollständig-Ein-Periode kürzer als die vorbestimmte Referenzzeit Tr ist.
    • (c) Reduzieren des Modulationsfaktors Mf, der das Verhältnis des effektiven Werts der Wechselspannungsbefehle Vu, Vv und Vw zu der Gleichspannung Vdc des Wechselrichters angibt, falls die Ziel-Vollständig-Ein-Periode kürzer als die vorbestimmte Referenzzeit Tr ist.
  • Die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung mit diesen charakteristischen Anordnungen kann ebenfalls die verschiedenen betrieblichen Vorteile in Bezug auf die Antriebsvorrichtung bereitstellen, die gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben worden ist. In diesem Fall können verschiedene zusätzliche Techniken, die als die Beispiele für bevorzugte Anordnungen für die gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschriebene Antriebsvorrichtung veranschaulicht worden sind, in die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung einbezogen werden. Falls die verschiedenen zusätzlichen Techniken einbezogen werden, können diese entsprechenden betrieblichen Vorteile erhalten werden. Die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, kann selbstverständlich nicht nur in der Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug verwendet werden, sondern in verschiedenen Vorrichtungen (wie elektrische Geräte und große Industrieausrüstung), die jeweils einen Wechselrichter zur Steuerung einer rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine aufweisen, die durch einen Mehrphasen-Wechselstrom angetrieben werden.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise für eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug verwendet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebsvorrichtung
    2
    Gehäuse
    5
    Wechselrichtersteuerungsvorrichtung
    30
    erster Wechselrichter
    31
    Schaltelementeinheit
    35
    Stromsensor
    40
    zweiter Wechselrichter
    41
    Schaltelementeinheit
    42a
    oberes Schaltelement
    42b
    oberes Schaltelement
    42c
    oberes Schaltelement
    42d
    unteres Schaltelement
    42e
    unteres Schaltelement
    42f
    unteres Schaltelement
    45
    Shunt-Widerstand
    E
    Brennkraftmaschine (Antriebskraftquelle)
    MG
    rotierende elektrische Maschine (rotierende elektrische Radantriebsmaschine, Antriebskraftquelle)
    TM
    Kraftübertragungsvorrichtung (Antriebskraftübertragungsvorrichtung)
    W
    Rad
    EP
    elektrische Pumpe
    PM
    elektrischer Motor für die Pumpe (rotierende elektrische Wechselstrommaschine)
    P
    Wechselrichterunterbringungsraum
    Q
    Antriebskraftquellenraum
    B
    elektrische Speichervorrichtung (Gleichstromleistungsversorgung)
    Bp
    positive Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung
    Bn
    negative Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung
    Lp0
    gemeinsame positive Leitung
    Lp4
    positive Verzweigungsleitung
    Lp5
    positive Verzweigungsleitung
    Lp6
    positive Verzweigungsleitung
    Ln0
    gemeinsame negative Leitung
    Ln4
    negative Verzweigungsleitung
    Ln5
    negative Verzweigungsleitung
    Ln6
    negative Verzweigungsleitung
    Lw1
    erstes Verdrahtungselement
    Vdc
    Gleichspannung (Spannung auf der Gleichspannungsseite des Wechselrichters)
    Vu
    U-Phasen-Spannungsbefehlswert (Wechselspannungsbefehl)
    Vv
    V-Phasen-Spannungsbefehlswert (Wechselspannungsbefehl)
    Vw
    W-Phasen-Spannungsbefehlswert (Wechselspannungsbefehl)
    Mf
    Modulationsfaktor
    Tc
    Steuerungsperiode des zweiten Wechselrichters
    Td
    unterteilte Periode
    Tn
    untere Vollständig-Ein-Periode
    Tf
    untere Vollständig-Aus-Periode
    Tr
    Referenzzeit
    ∆Oc
    Versatzkorrekturgröße

Claims (11)

  1. Antriebsvorrichtung mit einer rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine, in der Ströme einer Vielzahl von Phasen fließen, einem Wechselrichter, der Schaltelementeinheiten für jeweilige Phasen entsprechend den jeweiligen Phasen aufweist und der zwischen einer Gleichstromleistungsversorgung und der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine angeschlossen ist und eine Umwandlung zwischen einem Gleichstrom und einem Wechselstrom durchführt, und einem Gehäuse, in das zumindest die rotierende elektrische Wechselstrommaschine untergebracht ist, wobei der Wechselrichter an dem Gehäuse befestigt ist, das Gehäuse und der Wechselrichter in einem Antriebskraftquellenraum angeordnet sind, in dem eine Radantriebskraftquelle untergebracht ist, und der Wechselrichter Shunt-Widerstände aufweist, die Ströme erfassen, die in den jeweiligen Schaltelementeinheiten für die entsprechenden Phasen zwischen der Gleichstromleistungsversorgung und den Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen fließen.
  2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wechselrichter in einem Wechselrichterunterbringungsraum angeordnet ist, der entlang eines äußeren Umlaufs des Gehäuses geformt ist.
  3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin mit einer Kraftübertragungsvorrichtung, die in dem Gehäuse untergebracht ist, und einer elektrischen Pumpe, die in dem Gehäuse untergebracht ist und konfiguriert ist, Hydraulikdruck zu erzeugen, der einem Servomechanismus der Kraftübertragungsvorrichtung zugeführt wird, wobei die rotierende elektrische Wechselstrommaschine mit einem Rotor der elektrischen Pumpe antreibend verbunden ist.
  4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin mit einer rotierenden elektrischen Radantriebsmaschine, die in dem Gehäuse untergebracht ist und mit den Rädern antreibend verbunden ist, und einer elektrischen Pumpe, die in dem Gehäuse untergebracht ist und unabhängig von den Rädern vorgesehen ist, wobei die rotierende elektrische Wechselstrommaschine mit einem Rotor der elektrischen Pumpe antreibend verbunden ist.
  5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die rotierende elektrische Wechselstrommaschine derart aufgebaut ist, dass N-Phasen-Ströme (N ist eine natürliche Zahl von 2 oder mehr) darin fließen; eine positive Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung mit den Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen durch eine gemeinsame positive Leitung, die gemeinsam für die N Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen ist, und N positive Verzweigungsleitungen verbunden ist, die von der gemeinsamen positiven Leitung abzweigen und mit den jeweiligen Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen verbunden sind, und eine negative Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung mit den Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen durch eine gemeinsame negative Leitung, die gemeinsam für die N Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen ist, und N negativen Verzweigungsleitungen verbunden ist, die von der gemeinsamen negativen Leitung abzweigen und mit den jeweiligen Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen verbunden sind; und die Shunt-Widerstände in den jeweiligen N oder (N – 1) negativen Verzweigungsleitungen vorgesehen sind.
  6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin mit einer Wechselrichtersteuerungsvorrichtung auf, die den Antrieb des Wechselrichters steuert, wobei jede der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen ein oberes Schaltelement und ein unteres Schaltelement aufweist, wobei das obere Schaltelement auf der Seite der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung in Bezug auf ein Verbindungsteil der Schaltelementeinheit und der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine vorgesehen ist, das untere Schaltelement auf der Seite der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung in Bezug auf das Verbindungsteil vorgesehen ist; jeder der Shunt-Widerstände vorgesehen ist, einen in dem unteren Schaltelement der entsprechenden einen der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen fließenden Strom zu erfassen; und die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung die rotierende elektrische Wechselstrommaschine durch eine PWM-Steuerung durch individuelles Steuern des Schaltens des oberen Schaltelements und des unteren Schaltelements von jeder der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen steuert, einen Stromerfassungsprozess des Erfassens der in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließenden Ströme auf der Grundlage einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen beiden Enden von jedem der Shunt-Widerstände während einer unteren Vollständig-Ein-Periode, in der die unteren Schaltelemente der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen alle EIN sind, durchführt, und eine Versatzkorrekturgröße an einem Nullpunkt in den Stromerfassungsprozess auf der Grundlage der elektrischen Potentialdifferenz zwischen beiden Enden von jedem der Shunt-Widerstände während einer unteren Vollständig-Aus-Periode bestimmt, während der die unteren Schaltelemente der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen alle AUS sind.
  7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung individuell die Versatzkorrekturgröße für jeden der Shunt-Widerstände in jeder aus einer Vielzahl von unterteilten Perioden bestimmt, die durch Unterteilen einer elektrischen Winkelperiode der rotierenden elektrischen Maschine definiert sind.
  8. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, weiterhin mit einer Wechselrichtersteuerungsvorrichtung, die den Antrieb des Wechselrichters steuert, wobei jede der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen ein oberes Schaltelement und ein unteres Schaltelement aufweist, wobei das obere Schaltelement auf der Seite positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung in Bezug auf ein Verbindungsteil der Schaltelementeinheit mit der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine vorgesehen ist, das untere Schaltelement auf der Seite der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung in Bezug auf das Verbindungsteil vorgesehen ist, jeder der Shunt-Widerstände vorgesehen ist, einen in dem unteren Schaltelement einer entsprechenden der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen fließenden Strom zu erfassen, und die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung die rotierende elektrische Wechselstrommaschine durch PWM-Steuerung durch individuelles Steuern des Schaltens des oberen Schaltelements und des unteren Schaltelements für jede der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen steuert, einen Stromerfassungsprozess des Erfassens der Ströme der jeweiligen Phasen, die in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließen, auf der Grundlage einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen beiden Enden jedes der Shunt-Widerstände während einer unteren Vollständig-Ein-Periode durchführt, während der die unteren Schaltelemente der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen alle EIN sind, und eine Trägerfrequenz in der PWM-Steuerung reduziert, wenn die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als eine vorbestimmte Referenzzeit ist.
  9. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung derart aufgebaut ist, dass die Trägerfrequenz in einer kontinuierlichen Weise oder einer stufenförmigen Weise geändert werden kann, und wenn die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als die Referenzzeit ist, die Trägerfrequenz auf die höchste Frequenz in einem Bereich der änderbaren Trägerfrequenz reduziert, bei der die untere Vollständig-Ein-Periode nicht kürzer als die Referenzzeit ist.
  10. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin mit einer Wechselrichtersteuerungsvorrichtung, die den Antrieb des Wechselrichters steuert, wobei jede der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen ein oberes Schaltelement und ein unteres Schaltelement aufweist, wobei das obere Schaltelement auf der Seite der positiven Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung in Bezug auf ein Verbindungsteil der Schaltelementeinheit mit der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine vorgesehen ist, das untere Schaltelement auf der Seite der negativen Elektrode der Gleichstromleistungsversorgung in Bezug auf das Verbindungsteil vorgesehen ist, jeder der Shunt-Widerstände vorgesehen ist, einen in dem unteren Schaltelement einer entsprechenden der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen fließenden Strom zu erfassen, und die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung die rotierende elektrische Wechselstrommaschine durch PWM-Steuerung durch individuelles Steuern des Schaltens des oberen Schaltelements und des unteren Schaltelements von jeder der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen auf der Grundlage von Wechselspannungsbefehlen, die Befehle für Wechselspannungen einer Vielzahl von Phasen sind, steuert, einen Stromerfassungsprozess des Erfassens der Ströme der jeweiligen Phasen, die in der rotierenden elektrischen Wechselstrommaschine fließen, auf der Grundlage einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen beiden Enden jedes der Shunt-Widerstände während einer unteren Vollständig-Ein-Periode durchführt, während der die unteren Schaltelemente der Schaltelementeinheiten für die jeweiligen Phasen alle EIN sind, und einen Modulationsfaktor, der ein Verhältnis eines effektiven Werts der Wechselspannungsbefehle zu einer Spannung auf der Gleichstromseite des Wechselrichters repräsentiert, reduziert, wenn die untere Vollständig-Ein-Periode kürzer als eine vorbestimmte Referenzzeit ist.
  11. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Wechselrichtersteuerungsvorrichtung aufgebaut ist, die rotierende elektrische Wechselstrommaschine durch eine Stromvektorsteuerung zu steuern, und den Modulationsfaktor reduziert, indem eine Feldschwächungssteuerung durchgeführt wird, um die Wechselspannungsbefehle derart zu justieren, dass ein durch die Statorspulen der rotierende elektrische Wechselstrommaschine erzeugtes Magnetfeld derart geändert wird, dass es eine Richtung zum Schwächen eines Magnetfeldflusses eines Rotors aufweist.
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