电机控制装置以及电机控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术的电机控制装置包括：开关元件，控制电机；电流控制单元，输出用于驱动开关元件的PWM信号；以及设定单元，设定PWM信号的载波频率。而且电机控制装置还包括扭矩脉动补偿单元，根据电机扭矩指令值、载波频率、电机的旋转状态，设定扭矩脉动补偿值。然后电流控制单元根据电机扭矩指令值和扭矩脉动补偿值输出PWM信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机控制装置以及电机控制方法
本专利技术涉及控制车辆上安装的电动电机的电机控制装置以及电机控制方法。
技术介绍
在JP2001－197765A中公开了根据电机的转速估计发生的扭矩脉动，由估计的扭矩脉动校正电机的扭矩指令值的技术。
技术实现思路
但是，在上述的技术中，存在当变更了PWM信号的载波频率时，由于电机中流过的控制电流、根据电机的扭矩而变化的响应延迟的特性改变，因此不能充分获得抑制扭矩脉动的效果的问题。本专利技术着眼于这样的以往的问题点而完成。本专利技术的目的在于，无论有无PWM信号的载波频率的变更，都抑制电机中产生的扭矩脉动。按照本专利技术的一个方式，电机控制装置包括：控制电机的开关元件；输出用于驱动开关元件的PWM信号的电流控制单元；以及设定PWM信号的载波频率的设定单元。而且，电机控制装置包括根据电机扭矩指令值、载波频率、和电机的旋转状态，设定扭矩脉动补偿值的扭矩脉动补偿单元。电流控制单元的特征是，根据电机扭矩指令值和扭矩脉动补偿值，输出PWM信号。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式中的电机控制装置的图。图2是表示起因于电流控制延迟的扭矩脉动的相位的偏移的图。图3是表示本实施方式中的扭矩脉动补偿单元的细节的结构图。图4A是表示扭矩指令值和扭矩脉动的振幅的补偿系数的关系的图。图4B是表示扭矩指令值和扭矩脉动的相位的补偿系数的关系的图。图5是表示对应于扭矩指令值的电机的响应延迟时间的图。图6是表示扭矩脉动补偿值的校正方法的流程图。图7是表示校正了相位后的扭矩脉动补偿值的图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术的实施方式。(第1实施方式)图1是表示本专利技术的实施方式中的电机控制装置的结构图。电机控制装置1在本实施方式中是控制车辆上安装的电动电机的装置。电机控制装置1包括：电池2；电机20；扭矩脉动补偿单元30；以及控制单元100。控制单元100包括：逆变器10；运算器41；以及电流控制单元42。逆变器10是控制电机20的装置。逆变器10将电池2的直流电力变换为三相交流电。而且，逆变器10将由电机20的旋转力产生的再生电力(三相交流电)变换为直流电，提供给电池2。逆变器10由多个开关元件构成。开关元件例如通过将电池2和电机20之间连接或者切断的晶体管实现。通过开关元件，可以调整提供给电机20的电力。开关元件根据在开关元件的控制端子接受的PWM(脉冲宽度调制：pulsewidthmodulation)信号切换电池2和电机20之间的连接状态。例如，开关元件在PWM信号为H(High，高)电平时将电池2和电机20之间连接。由此，控制电流从电池2提供给电机20。另一方面，在PWM信号为L(Low，低)电平时将电池2和电机20之间的连接断开。由此，停止对电机20提供的控制电流。这样，通过逆变器10的开关元件，从电池2对电机20提供与PWM信号对应的控制电流。电机20是驱动车辆的电动电机。电机20通过由逆变器10调整的控制电流来旋转。在电机20中设置用于检测电机的旋转状态的检测传感器21。检测传感器21检测电机20的电角。检测传感器21例如是旋转变压器。而且，检测传感器21从每隔规定时间检测的电角计算电角速度。而且检测传感器21每隔规定时间输出表示电机20的电角和电角速度的旋转状态信息。旋转状态信息经由反馈信号线120被输入到扭矩脉动补偿单元30。扭矩脉动补偿单元30使用来自检测传感器21的旋转状态信息计算扭矩脉动补偿值。扭矩脉动补偿值被用于补偿在电机20产生的扭矩的脉动(脉动)。扭矩脉动补偿单元30将算出的扭矩脉动补偿值输出到运算器41。控制单元100按照从信号线110输入的扭矩指令值，控制逆变器10并驱动电机20。扭矩指令值表示在电机20应产生的扭矩值。例如，扭矩指令值从控制车辆的行驶状态的控制器(未图示)经由信号线110发送而来。运算器41将来自扭矩脉动补偿单元30的扭矩脉动补偿值反馈给扭矩指令值。具体地说，运算器41从扭矩指令值减去扭矩脉动补偿值，将减去后所得的扭矩指令值输出到电流控制单元42。电流控制单元42根据来自运算器41的扭矩指令值生成PWM信号。即，电流控制单元42根据扭矩指令值和扭矩脉动补偿值生成PWM信号，将该PWM信号输出到逆变器10。电流控制单元42通过PWM信号控制逆变器10的开关元件。具体地说，在从运算器41输入扭矩指令值时，电流控制单元42根据扭矩指令值确定对电机20提供的电力。然后电流控制单元42根据确定的电力调整PWM信号的脉冲宽度。电流控制单元42将调整后的PWM信号输出到逆变器10内的开关元件的控制端子。由此，开关元件根据PWM信号高速地切换，在电机20中流过通过开关元件调整后的控制电流。电流控制单元42包括设定单元421。设定单元421根据逆变器10的开关元件的工作状态，设定PWM信号的载波频率(以下称为‘载波频率’)。例如在开关元件的温度超过了允许上限值时，设定单元421将PWM信号的载波频率从‘基准频率’切换为比基准载波低的频率的‘低频载波’。由此，可以避免因为伴随开关元件的高速切换的发热，元件损伤的情况。在这样的电机控制装置中，由于通过扭矩脉动补偿值校正扭矩指令值，所以可以降低电机中产生的扭矩脉动。但是，如果将PWM信号的载波频率切换为其它的频率，则电机中流过的控制电流的特性、或根据扭矩指令值变化的响应延迟的特性改变。即，在电机的控制时产生的控制延迟时间改变。图2是表示起因于对电机的控制延迟的变化的扭矩脉动的概念图。在图2中，通过点线表示本来应在电机中产生的扭矩脉动，通过虚线表示伴随PWM信号的载波频率的变更产生了相位偏移的扭矩脉动补偿值。而且在图2中，通过实线表示从扭矩指令值减去扭矩脉动补偿值的补偿后的扭矩脉动。而且，在图2中，横轴表示时间，纵轴表示扭矩脉动的振幅。如图2所示，在PWM信号的载波频率被变更时，扭矩脉动补偿值的相位产生偏移，不仅不能充分地得到抑制扭矩脉动的效果，扭矩脉动反而变大。因此，专利技术人们认识到充分地减小扭矩脉动补偿值的相位的偏移非常重要。因此，在本实施方式中，按照PWM信号的载波频率的切换，校正扭矩脉动补偿值的相位。而且，PWM信号的载波频率以下也称为‘PWM载波频率’。以下，说明本实施方式的细节。设定单元421在设定PWM信号的载波频率时，将设定的载波频率经由信号线130输出到扭矩脉动补偿单元30。在扭矩脉动补偿单元30中，除了来自反馈信号线120的旋转状态信息、来自信号线130的PWM载波频率之外，还从信号线110输入扭矩指令值。扭矩脉动补偿单元30根据扭矩指令值、旋转状态信息和PWM载波频率，运算扭矩脉动补偿值。例如，扭矩脉动补偿单元30使用扭矩指令值和旋转状态信息，确定在电机20中产生的扭矩脉动，根据PWM载波频率校正所确定的扭矩脉动的相位。扭矩脉动补偿单元30将校正后的扭矩脉动作为扭矩脉动补偿值反馈到运算器41。图3是表示扭矩脉动补偿单元30的细节的结构图。扭矩脉动补偿单元30包括：扭矩脉动估计单元31；相位校正系数计算单元32；补偿值运算单元33；补偿系数保持单元311；以及校正信息保持单元321。补偿系数保持单元311保持与扭矩指令值对应的扭矩脉动的补偿系数。在本实施方式，在补偿系数保持单元311中，对每个扭矩脉动的次数，记录补偿系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机控制装置，包括：开关元件，控制电机；电流控制单元，输出用于驱动开关元件的PWM信号；设定单元，设定PWM信号的载波频率；以及扭矩脉动补偿单元，根据电机扭矩指令值、载波频率、电机的旋转状态，设定扭矩脉动补偿值，电流控制单元根据电机扭矩指令值和扭矩脉动补偿值，输出PWM信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.18 JP 2012-2046331.一种电机控制装置，包括：开关元件，控制电机；电流控制单元，输出用于驱动开关元件的PWM信号；切换单元，根据所述开关元件的工作状态来切换所述PWM信号的载波频率；以及扭矩脉动补偿单元，根据电机扭矩指令值计算扭矩脉动，根据载波频率和电机的旋转状态校正该扭矩脉动的相位，设定扭矩脉动补偿值，电流控制单元根据电机扭矩指令值和扭矩脉动补偿值，输出PWM信号。2.如权利要求1所述的电机控制装置，所述扭矩脉动补偿单元包括：估计单元，根据扭矩指令值，对扭矩脉动的每个次数估计振幅和相位；计算单元，根据载波频率计算对于电机的控制延迟时间；以及补偿值运算单元，根据所述电机的旋转状态和控制延迟时间，运算对每个所述次数校正了相位的扭矩脉动补偿值。3.如权利要求2所述的电机控制装置，所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：福永洋辅，川村弘道，藤原健吾，中村英夫，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP