控制装置

文档序号:790073 发布日期:2021-04-09 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 控制装置 (Control device ) 是由 不破康宏 于 2019-08-01 设计创作,主要内容包括:控制装置(30)应用于系统(100),该系统(100)具备:旋转电机(10),能够将多个绕组样式的某个切换为通电对象绕组;以及逆变器(20),与直流电源(40)连接,通过使按每个相设置的开关(22、23)通断而使通电对象绕组通电。控制装置具备:参数取得部,取得与旋转电机的感应电压的振幅具有相关的参数;控制部,对逆变器进行控制以满足切换条件,该切换条件是,从逆变器向通电对象绕组施加的施加电压的等价波形的振幅及相位与在通电对象绕组中产生的感应电压的振幅及相位相同;绕组切换部,在满足切换条件的情况下切换通电对象绕组;以及存储部(32),存储将开关的占空比与参数建立了对应的映射。控制部基于映射和参数对逆变器进行控制。(A control device (30) is applied to a system (100), and the system (100) is provided with: a rotating electrical machine (10) capable of switching one of a plurality of winding types to a current-carrying winding; and an inverter (20) connected to the DC power supply (40) and configured to energize the energized windings by turning on and off switches (22, 23) provided for each phase. The control device is provided with: a parameter acquisition unit that acquires a parameter related to the amplitude of the induced voltage of the rotating electrical machine; a control unit that controls the inverter so as to satisfy a switching condition that an amplitude and a phase of an equivalent waveform of an applied voltage applied from the inverter to the current-carrying winding are the same as an amplitude and a phase of an induced voltage generated in the current-carrying winding; a winding switching unit that switches the current-carrying winding when a switching condition is satisfied; and a storage unit (32) that stores a map in which the duty ratio of the switch is associated with the parameter. The control unit controls the inverter based on the map and the parameter.)

控制装置

关联申请的相互参照

本申请基于2018年8月28日提出的日本专利申请第2018-159563号,这里引用其记载内容。

技术领域

本发明涉及在具备旋转电机和逆变器的系统中应用的控制装置。

背景技术

以往,关于旋转电机,提出了将其绕组适当切换的技术。例如在专利文献1所记载的技术中,按照被星型接线的3相绕组的每个相,设置包括上臂开关及下臂开关的串联连接体的逆变器,并且在3相绕组上连接着绕组切换开关。并且,在旋转电机的绕组切换时,对逆变器的各开关进行反馈控制,以使流到旋转电机的绕组中的电流成为零,即逆变器向旋转电机施加的施加电压与旋转电机的感应电压成为同相位及同振幅。若在规定的调整期间后施加电压和感应电压成为同相位及同振幅,则利用绕组切换开关将旋转电机的绕组切换。由此,在将旋转电机的绕组切换时,使得不向逆变器施加浪涌电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2013-62888号公报

发明内容

但是,在上述专利文献1所记载的技术中,由于在旋转电机的绕组切换时对逆变器的各开关进行反馈控制,所以绕组切换所需要的调整期间长期化。因此,例如在调整期间中感应电压的振幅超过施加电压的振幅调整范围地增大了的情况下,发生无法切换绕组的问题。因此,希望有能够将绕组切换所需要的调整期间缩短的技术。

本发明是为了解决上述课题而做出的,目的在于提供能够缩短绕组切换所需要的调整期间的绕组切换装置。

本发明是一种控制装置,应用于系统,该系统具备:旋转电机,能够将匝数相互不同的多个绕组样式的某个切换为通电对象绕组;以及逆变器,与直流电源连接,通过使按每个相设置的开关通断而使上述通电对象绕组通电;上述控制装置具备:参数取得部,取得与上述旋转电机的感应电压的振幅具有相关的参数;控制部,对上述逆变器进行控制以满足切换条件,该切换条件是,从上述逆变器向上述通电对象绕组施加的施加电压的等价波形的振幅及相位与在上述通电对象绕组中产生的感应电压的振幅及相位相同;绕组切换部,在满足上述切换条件的情况下切换上述通电对象绕组;以及存储部,存储将规定上述开关的导通时间的占空比与上述参数建立了对应的映射;上述控制部基于上述映射和所取得的上述参数来决定上述占空比,基于所决定的上述占空比对上述逆变器进行控制。

由于以满足施加电压的等价波形的振幅及相位与感应电压的振幅及相位相同的切换条件的方式对通电对象绕组进行切换,所以能够以使流到各相的绕组中的电流为零的状态切换通电对象绕组,能够抑制浪涌电压的产生。另一方面,为了使流到各相的绕组中的电流为零,若对开关的占空比进行反馈控制,则绕组切换所需要的调整期间长期化,发生无法将通电对象绕组适当地切换等问题。

在本发明的控制装置中,在存储部中存储有将开关的占空比和与感应电压的振幅具有相关的参数建立了对应的映射。因此,在旋转电机的绕组切换时,能够基于该映射和所取得的上述参数来决定开关的占空比。结果,不再需要对开关的占空比进行反馈控制,与进行反馈控制的情况相比能够缩短绕组切换所需要的调整期间。

附图说明

关于本发明的上述目的及其他目的、特征及优点,一边参照附图一边通过下述详细的记述会更加明确。

图1是表示车载马达控制系统的整体结构的图。

图2是表示逆变器的控制中的施加电压的变化的图。

图3是表示控制处理的流程图。

图4是表示第1实施方式的绕组切换处理的流程图。

图5是表示旋转速度与电源电压的关系的图。

图6是表示调整期间的图。

图7是表示两轮机动车的驱动时的旋转速度等的推移的图。

图8是表示第2实施方式的绕组切换处理的流程图。

图9是表示发动机的燃烧循环中的旋转速度的变动的图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下,参照附图说明将本发明的控制装置应用到车载马达的控制系统100中的第1实施方式。

如图1所示,本实施方式的控制系统100用来控制两轮机动车的旋转电机10,具备旋转电机10、逆变器(电力转换器)20、控制装置30及绕组切换电路50。在本实施方式中,控制系统100相当于“系统”。

旋转电机10例如是MG(Motor Generator)。旋转电机10的转子11(旋转件)相对于发动机70的曲轴72以能够进行动力传递的方式连结,通过曲轴72的旋转而旋转电机10旋转,另一方面,通过旋转电机10的旋转而曲轴72旋转。即,旋转电机10具备通过曲轴72的旋转进行发电(再生发电)的发电功能、和向曲轴72赋予旋转力的动力运行功能。

旋转电机10具备转子11和定子13(固定件)。在转子11上设有进行励磁的永磁铁12。即,旋转电机10是永磁铁励磁型旋转电机。永磁铁12具体而言是钕磁铁或铁素体磁铁。

在旋转电机10的定子13,设有与U相、V相及W相的各相对应的多相绕组即定子绕组14。这些定子绕组14被Y型接线(星型接线),各定子绕组14例如由波形绕组构成,包括第1绕组15和第2绕组16。

在各相中,第1绕组15的一端被电连接(以下简称连接)到逆变器20。第1绕组15的另一端经由绕组切换电路50而被连接到第2绕组16的一端或第2中性点Np2。第2绕组16的另一端被连接到与第2中性点Np2不同的第1中性点Np1。

绕组切换电路50由第1、第2、第3开关51a、51b、51c构成。在本实施方式中,作为各开关51a~51c,能够使用电压控制型的半导体开关元件,具体而言例如能够使用MOSFET、IGBT、SiC开关元件或机械继电器。

各开关51a~51c具有第1、第2切换端子52、53和有选择地与这些切换端子52、53的一方连接的连接端子54。连接端子54与第1绕组15的另一端连接。第1切换端子52与第2绕组16的一端连接,第2切换端子53与第2中性点Np2连接。

旋转电机10的定子绕组14经由逆变器20而与作为直流电源的电池40连接。电池40的电压例如可以是与辅助设备同样的12V,此外也可以是其以上的高电压。电池40具体而言例如是将多个锂离子蓄电池串联连接的电池组。另外,电池40也可以是镍氢蓄电池等其他种类的蓄电池。

逆变器20是将高电位侧的开关元件22a、22b、22c(上臂开关22)及低电位侧的开关元件23a、23b、23c(下臂开关23)的串联连接体并联连接3个而构成的。在各相中,在上臂开关22与下臂开关23的连接点,连接着旋转电机10的对应的相的定子绕组14。另外,在本实施方式中,作为上、下臂开关22、23,使用电压控制型的半导体开关元件,更具体地讲使用MOSFET。

逆变器20通过使按每个相设置的上臂开关22及下臂开关23通断,使各相的定子绕组14通电。具体而言,逆变器20通过使上臂开关22及下臂开关23通断,从电池40的电源电压VD生成施加电压VI,将该施加电压VI向各相的定子绕组14施加。

控制系统100具备电压检测部21及磁极位置传感器60。电压检测部21检测电池40的电压作为电源电压VD。例如是旋转变压器(resolver)、编码器、霍尔传感器。磁极位置传感器60输出根据旋转电机10的旋转角而变化的角度信号。在本实施方式中,磁极位置传感器60是根据转子11的磁极的极性而输出二值信号的霍尔传感器。控制装置30取得电压检测部21及磁极位置传感器60等的检测值。另外,控制装置30提供的功能例如能够通过记录在实体存储器装置中的软件及执行它的计算机、硬件或它们的组合来提供。

控制装置30基于磁极位置传感器60的输出信号,计算转子11的磁极位置Lm(电角度)及转子11的旋转速度Ne。此外,控制装置30基于磁极位置传感器60的输出信号,计算发动机70的曲轴72相对于基准位置的旋转角度位置即曲轴转角CA。

控制装置30基于计算出的磁极位置Lm等,为了将构成逆变器20的上、下臂开关22、23进行通断操作,生成上、下臂开关22、23的操作信号,将所生成的操作信号向上、下臂开关22、23输出。由此,逆变器20向各相的定子绕组14通电。这里,上臂侧的操作信号和对应的下臂侧的操作信号成为彼此互补的信号。即,上臂开关22和对应的下臂开关23交替地成为导通状态。

此外,控制装置30基于计算出的磁极位置Lm及旋转速度Ne,计算在旋转电机10的定子绕组14中产生的感应电压VY的相位和振幅。控制装置30根据磁极位置Lm计算感应电压VY的相位,根据旋转速度Ne计算感应电压VY的振幅。将旋转速度Ne用于感应电压VY的振幅的计算是因为感应电压VY的振幅与旋转速度Ne成比例。并且,控制装置30基于计算出的感应电压VY,为了将构成绕组切换电路50的各开关51a~51c进行切换操作而生成各切换信号,将所生成的各切换信号向各开关51a~51c输出。由此,按每个相来切换通电对象绕组。

若根据切换信号,各开关51a~51c的连接端子54同时被连接到第1切换端子52,则第1绕组15和第2绕组16成为通电对象,中性点成为第1中性点Np1。以下,将第1绕组15和第2绕组16成为通电对象的绕组样式称作第1绕组样式PM1。此外,若根据切换信号,各开关51a~51c的连接端子54同时被连接到第2切换端子53,则仅第1绕组15成为通电对象,中性点成为第2中性点Np2。以下,将仅第1绕组15成为通电对象的绕组样式称作第2绕组样式PM2。因此,在第1绕组样式PM1和第2绕组样式PM2中,通电对象绕组的匝数不同。在本实施方式中,第1绕组样式PM1及第2绕组样式PM2相当于“多个绕组样式”。

并且,控制装置30在将通电对象绕组切换时,首先,生成操作信号并控制逆变器20,以满足从逆变器20向通电对象绕组的施加电压VI的等价波形的振幅及相位与感应电压VY的振幅及相位相同这样的切换条件。在逆变器20的控制中,控制装置30对旋转电机10的1电角度周期Tdw中的上臂开关22及下臂开关23各自的占空比Duty进行控制,以满足上述切换条件。详细地讲,占空比Duty表示上、下臂开关22、23的导通时间Ton相对于比1电角度周期Tdw短的规定期间Tsw(参照图2)的比率(=Ton/Tsw)。控制装置30在将1电角度周期Tdw进行2等分得到的前半期间TA中,以不使同相的上、下臂开关22、23同时导通为条件,按照占空比Duty将上臂开关22通断。此外,控制装置30在将1电角度周期Tdw进行2等分得到的后半期间TB中,以不使同相的上、下臂开关22、23同时导通为条件,按照占空比Duty将下臂开关23通断。在本实施方式中,占空比Duty按每1电角度周期Tdw而被控制装置30更新。控制装置30在满足上述切换条件的情况下,生成切换信号,将通电对象绕组切换。

使用图2对通电对象绕组的切换中的逆变器20的控制进行说明。在该逆变器20的控制中,实施相位控制和振幅控制。这里,相位控制是用来使施加电压VI的等价波形和感应电压VY成为相同相位的控制。此外,振幅控制是用来使施加电压VI的等价波形和感应电压VY成为相同振幅的控制。在本实施方式中,施加电压VI的等价波形是指,以1电角度周期Tdw为1周期,作为矩形波的施加电压VI(参照图2的(A)的时间轴表现栏)中包含的基波成分为支配性波形。基波成分是将施加电压VI进行了傅里叶级数展开的情况下的1次成分。

图2表示逆变器20的控制下的施加电压VI的变化。图2的(A)是表示相位控制及振幅控制分别被执行前的施加电压VI和感应电压VY的图。图2的(B)是表示相位控制后且振幅控制前的施加电压VI和感应电压VY的图。图2的(C)是表示相位控制及振幅控制分别被执行后的施加电压VI和感应电压VY的图。此外,在图2的(A)、图2的(B)、图2(C)的中,(a)表示磁极位置传感器60的输出信号的波形,(b)表示施加电压VI的波形,(c)表示施加电压VI的等价波形及感应电压VY的波形,(d)在dq坐标系中将施加电压VI和感应电压VY进行了矢量显示。另外,在图2中,表示感应电压VY的相位及磁极位置传感器60的输出信号的相位被设为相同相位的例子。但是,由于感应电压及磁极位置传感器60的输出信号各自的相位关系由旋转电机10唯一地决定,所以如果掌握了相位关系,则并不需要一定是相同相位。

如图2的(A)所示,在分别执行相位控制及振幅控制之前,对构成逆变器20的各开关22、23进行矩形波控制,通过矩形波控制而生成的施加电压VI的相位,与磁极位置传感器60的输出信号的相位相比,超前了相位差δ。因此,施加电压VI的等价波形的相位与感应电压VY的相位相比超前了相位差δ。此外,施加电压VI的电压矢量Viv的大小比感应电压VY的电压矢量ωΦ的大小大。因此,施加电压VI的等价波形的振幅比感应电压VY的振幅大。

如图2的(B)所示,在相位控制中,对构成逆变器20的各开关22、23进行通断操作,以使施加电压VI和磁极位置传感器60的输出信号成为相同相位。由此,施加电压VI的等价波形的相位与感应电压VY的相位相等。

此外,如图2的(C)所示,在振幅控制中,将逆变器20的控制从矩形波控制切换为PWM控制并且控制构成逆变器20的各开关22、23的占空比Duty,以使施加电压VI的等价波形和感应电压VY成为相同振幅。并且,通过适当地调整该占空比Duty,施加电压VI的电压矢量Viv的大小变得与感应电压VY的电压矢量ωΦ的大小相等,施加电压VI的等价波形的振幅变得与感应电压VY的振幅相等。

此外,在振幅控制中,若为了适当地调整占空比Duty而对占空比Duty进行反馈控制(例如PI控制),则从开始绕组切换到绕组切换完成需要规定的调整期间TW(参照图6)。若该调整期间TW变长,则有发生由于旋转变动及运转状态的变化而无法使施加电压VI和感应电压VY成为相同振幅的状况的情况,有可能无法切换通电对象绕组。

因此,在本实施方式中,为了解决上述问题,在旋转电机10的绕组切换时,实施通过参照预先存储在控制装置30的存储部32中的第1、第2映射MP1、MP2来控制逆变器20的控制处理。另外,存储部32例如由ROM、可改写的非易失性存储器等构成。

第1、第2映射MP1、MP2是与旋转速度Ne即感应电压VY的振幅对应地预先规定了占空比Duty的映射信息。具体而言,在第1、第2映射MP1、MP2中,以感应电压VY的振幅越大则上臂开关22及下臂开关23的导通时间Ton越长的方式设定了占空比Duty。因此,在控制处理中,通过参照第1、第2映射MP1、MP2,对逆变器20的占空比Duty进行前馈控制。由此,与对占空比Duty进行反馈控制的情况相比,能够缩短绕组切换所需要的调整期间TW。

另外,第1映射MP1是与第1绕组样式PM1对应的映射,在将通电对象绕组从第1绕组样式PM1向第2绕组样式PM2切换的情况下被参照。此外,第2映射MP2是与第2绕组样式PM2对应的映射,在将通电对象绕组从第2绕组样式PM2向第1绕组样式PM1切换的情况下被参照。即,在控制装置30中,存储有与各绕组样式PM1、PM2分别对应的多个映射MP1、MP2。并且,控制装置30通过参照与当前的切换前的绕组样式PM1、PM2对应的映射MP1、MP2而对逆变器20进行控制。

在图3中表示本实施方式的控制处理的流程图。该控制处理例如在发动机70的驱动中被控制装置30按每规定时间反复实施。

若开始控制处理,则首先在步骤S10中,判定当前的通电对象绕组是否是第1绕组样式PM1。具体而言,根据向绕组切换电路50输出的切换信号,判定当前的通电对象绕组。

若在步骤S10做出肯定判定,则在步骤S12中,判定绕组切换请求标志FD是否是开启(ON)(有效)。绕组切换请求标志FD具体而言例如在判定为旋转速度Ne比规定值Nk大的情况下被开启。此外,绕组切换请求标志FD具体而言例如在产生了转矩辅助(torque assist)请求的情况下被开启。在第1绕组样式PM1下两轮机动车的驱动所需要的转矩不足的情况下,控制装置30使转矩辅助请求产生,使得通过第2绕组样式PM2使转矩增加。若在步骤S12中做出否定判定,则如步骤S20所示,以将通电对象绕组维持为第1绕组样式PM1的状态结束控制处理。

若在步骤S12中做出肯定判定,则在步骤S13中计算旋转速度Ne。在接着的步骤S14中,判定在步骤S13中计算出的旋转速度Ne是否是第1阈值Ntg1以下。如图5所示,第1阈值Ntg1根据电源电压VD而设定,具体而言,在通电对象绕组是第1绕组样式PM1的情况下,是感应电压VY的振幅与电源电压VD相等的情况下的旋转速度Ne。电源电压VD和第1阈值Ntg1成比例,具有电源电压VD越大则第1阈值Ntg1越大的关系。

若在步骤S14中做出肯定判定,即在旋转速度Ne是第1阈值Ntg1以下的情况下,在步骤S16中,实施绕组切换处理,将通电对象绕组从第1绕组样式PM1向第2绕组样式PM2切换。在接着的步骤S18中,对通电对象绕组已被切换为第2绕组样式PM2这一情况进行确认,结束控制处理。

另一方面,若在步骤S14中做出否定判定,即在旋转速度Ne比第1阈值Ntg1大的情况下,禁止通电对象绕组的切换。由此,如步骤S20所示,以通电对象绕组被维持为第1绕组样式PM1的状态结束控制处理。

在图4中表示本实施方式的绕组切换处理的流程图。在绕组切换处理中,为了切换通电对象绕组,实施施加电压VI的相位控制及振幅控制。若开始绕组切换处理,则首先在步骤S50中,实施施加电压VI的相位控制。在接着的步骤S52中,判定是否是从第1绕组样式PM1向第2绕组样式PM2的绕组切换。具体而言,判定当前的通电对象绕组是否是第1绕组样式PM1。

若在步骤S52中做出肯定判定,即在是从第1绕组样式PM1向第2绕组样式PM2的绕组切换的情况下,在步骤S54中,参照第1映射MP1决定占空比Duty。具体而言,在第1映射MP1中,确定与在步骤S13中计算出的旋转速度Ne建立了对应的占空比Duty,决定为该占空比Duty。

另一方面,若在步骤S52中做出否定判定,即在是从第2绕组样式PM2向第1绕组样式PM1的绕组切换的情况下,在步骤S56中,参照第2映射MP2决定占空比Duty。具体而言,在第2映射MP2中,确定与在步骤S13中计算出的旋转速度Ne建立了对应的占空比Duty,决定为该占空比Duty。

在接着的步骤S58中,实施施加电压VI的振幅控制。具体而言,基于在步骤S54、S56中决定的占空比Duty,对逆变器20进行控制。结果,切换条件被满足。在接着的步骤S60中,通过切换向绕组切换电路50输出的切换信号,将通电对象绕组切换,结束绕组切换控制。在本实施方式中,从步骤S50到步骤S58的处理相当于“控制部”,步骤S60的处理相当于“绕组切换部”。

回到图3所示的控制处理,若在步骤S10中做出否定判定,即在当前的通电对象绕组是第2绕组样式PM2的情况下,在步骤S22中,判定绕组切换请求标志FD是否是开启。绕组切换请求标志FD具体而言例如在判定为旋转速度Ne比规定值Nk小的情况下被开启。此外,绕组切换请求标志FD具体而言例如在判定为发生了再生请求的情况下被开启。控制装置30在判定为电池40的剩余容量比下限阈值小的情况下判定为发生了再生请求,通过第1绕组样式PM1使再生发电的发电量增加。若在步骤S22中做出否定判定,则如步骤S40所示,以将通电对象绕组维持为第1绕组样式PM1的状态结束控制处理。

若在步骤S22中做出肯定判定,则在步骤S23中计算旋转速度Ne。在接着的步骤S24中,判定在步骤S23中计算出的旋转速度Ne是否是第2阈值Ntg2以下。如图5所示,第2阈值Ntg2基于电源电压VD而设定,具体而言,在通电对象绕组是第2绕组样式PM2的情况下,是感应电压VY的振幅与电源电压VD相等的情况下的旋转速度Ne。电源电压VD和第2阈值Ntg2成比例,具有电源电压VD越大则第2阈值Ntg2越大的关系。在本实施方式中,步骤S13、S23的处理相当于“参数取得部”。

另外,第2绕组样式PM2与第1绕组样式PM1相比,通电对象绕组的匝数少,电感小,所以感应电压的振幅小。因此,若将与同一电源电压VD对应的第1阈值Ntg1与第2阈值Ntg2进行比较,则第2阈值Ntg2比第1阈值Ntg1大。

若在步骤S24中做出肯定判定,即在旋转速度Ne是第2阈值Ntg2以下的情况下,在步骤S26中,实施图4所示的绕组切换控制,将通电对象绕组切换。在接着的步骤S28中,对通电对象绕组已被切换为第1绕组样式PM1这一情况进行确认,结束控制处理。

另一方面,若在步骤S24中做出否定判定,即在旋转速度Ne比第2阈值Ntg2大的情况下,禁止通电对象绕组的切换。由此,如步骤S40所示,以将通电对象绕组维持为第2绕组样式PM2的状态结束控制处理。

接着,使用图6表示控制处理的一例。图6表示比较例的绕组切换所需要的调整期间TW,特别是表示从第1绕组样式PM1向第2绕组样式PM2的绕组切换所需要的调整期间TW。比较例是如上述那样通过反馈控制来调整占空比Duty的结构。图6的(a)表示绕组切换请求标志FD的推移,图6的(b)表示占空比Duty的推移,图6的(c)表示通电对象绕组的推移。另外,在图6的(b)、图6的(c)中,实线表示本实施方式的控制处理中的各值的推移,虚线表示比较例的控制处理中的各值的推移。

首先,对比较例进行说明。如图6的(a)所示,若在时刻ta时绕组切换请求标志FD成为开启,则在旋转速度Ne比第1阈值Ntg1小的情况下,在该时刻ta实施相位控制。在比较例中,在振幅控制中,对占空比Duty进行反馈控制。因此,如图6的(b)所示,占空比Duty被决定的定时成为从时刻ta经过调整期间TW后的时刻tb。然后,如图6的(c)所示,通电对象绕组被切换。即,在比较例中,从开始绕组切换到绕组切换完成的调整期间TW变长。

另一方面,在本实施方式中,如图6的(b)所示,在时刻ta,参照第1映射MP1决定占空比Duty,实施振幅控制。结果,如图6的(c)所示,通电对象绕组被迅速地切换。即,在本实施方式中,与比较例相比,调整期间TW大幅缩短。具体而言,在本实施方式中,调整期间TW大致成为零。因此,能够适当地实施旋转电机10的绕组切换。

图7表示两轮机动车的驱动时的旋转速度Ne等的推移。图7的(a)表示旋转速度Ne的推移,图7的(b)表示从第1绕组样式PM1向第2绕组样式PM2的切换的可否,图7的(c)表示从第2绕组样式PM2向第1绕组样式PM1的切换的可否。

如图7所示,在两轮机动车中,运转动态的变化剧烈,随之旋转速度Ne较大地变化。因此,虽然在时刻tc旋转速度Ne成为第1阈值Ntg1以上,但之后在时刻td,旋转速度Ne变得比第1阈值Ntg1小。并且,在紧接着之后的时刻te,旋转速度Ne变得比第1阈值Ntg1大。

考虑在从时刻td到时刻te的期间TX中将通电对象绕组从第1绕组样式PM1向第2绕组样式PM2切换的情况。该情况下,在比较例的控制处理中,在绕组切换中需要调整期间TW。因此,在调整期间TW比期间TX短的情况下,无法将通电对象绕组从第1绕组样式PM1切换为第2绕组样式PM2。结果,直到之后的时刻tj,通电对象绕组被维持为第1绕组样式PM1,担心两轮机动车的驱动所需要的转矩不足的问题。

在时刻tf虽然旋转速度Ne成为第2阈值Ntg2以上,但之后在时刻tg,旋转速度Ne变得比第2阈值Ntg2小。并且,在紧接着之后的时刻th,旋转速度Ne变得比第2阈值Ntg2大。

考虑在从时刻tg到时刻th的期间TY中将通电对象绕组从第2绕组样式PM2向第1绕组样式PM1切换的情况。该情况下,在比较例的控制处理中,在调整期间TW比期间TY短的情况下,无法将通电对象绕组从第2绕组样式PM2切换为第1绕组样式PM1。结果,直到之后的时刻ti,通电对象绕组被维持为第2绕组样式PM2,担心两轮机动车的发电量不足的问题。

在本实施方式中,调整期间TW大致缩短为零。因此,在能够切换通电对象绕组的期间TX、TY短的情况下也能够将通电对象绕组切换。由此,能够可靠地实施旋转电机10的绕组切换。

根据以上详述的本实施方式,能得到以下的效果。

在旋转电机10的绕组切换中,由于在满足了切换条件的情况下切换通电对象绕组,所以能够在使流到定子绕组14的各相的电流为零的状态下将通电对象绕组切换,能够抑制浪涌电压的产生。另一方面,为了使流到定子绕组14的各相的电流为零,若对占空比Duty进行反馈控制,则绕组切换所需要的调整期间TW长期化,发生无法将通电对象绕组适当地切换等问题。

本实施方式的控制系统100,在控制装置30的存储部32中,存储有与旋转速度Ne即感应电压VY的振幅对应地预先规定了占空比Duty的映射信息即第1、第2映射MP1、MP2。因此,在旋转电机10的绕组切换时,通过参照该第1、第2映射MP1、MP2,能够决定占空比Duty。结果,能够对占空比Duty进行前馈控制,与进行反馈控制的情况相比,能够缩短绕组切换所需要的调整期间TW。

特别是,在本实施方式中,由于不对占空比Duty进行反馈控制,所以不需要为了反馈控制而检测流到定子绕组14的各相的电流。因此,不需要设置对流到定子绕组14的各相的电流进行检测的电流传感器,能够使控制系统100的结构简化。

根据旋转电机10,无法在旋转电机10的驱动中直接检测感应电压VY。另一方面,由于旋转速度Ne与感应电压VY的振幅成比例,所以通过计算旋转速度Ne,能够间接地取得感应电压VY的振幅。并且,在第1、第2映射MP1、MP2中,与该旋转速度Ne对应地预先规定了占空比Duty。因此,通过计算旋转速度Ne作为感应电压VY的振幅,能够使用该计算出的旋转速度Ne迅速地决定占空比Duty。

在计算旋转速度Ne作为感应电压VY的振幅的情况下,与旋转速度Ne对应的感应电压VY的振幅根据第1、第2绕组样式PM1、PM2即通电对象绕组的数量而变化。因此,若第1、第2绕组样式PM1、PM2不同,则占空比Duty的适当值不同。

在本实施方式中,具有与各绕组样式PM1、PM2分别对应的多个映射MP1、MP2。因此,能够在各映射MP1、MP2中存储与对应的绕组样式PM1、PM2对应的占空比Duty。由此,在检测出旋转速度Ne作为感应电压VY的振幅的情况下,也能够使感应电压VY的振幅成为适当值。

在本实施方式中,将计算出的旋转速度Ne与第1、第2阈值Ntg1、Ntg2比较,在旋转速度Ne比第1、第2阈值Ntg1、Ntg2小的情况下,将通电对象绕组切换。

例如在不进行放大地从电源电压VD生成施加电压VI的情况下,施加电压VI的振幅变得比电源电压VD小。这样,施加电压VI的振幅根据电源电压VD而受到限制,需要在该限制内使感应电压VY和施加电压VI成为同一振幅。

在本实施方式中,具有将该电源电压VD的限制换算为旋转电机10的旋转速度Ne的第1、第2阈值Ntg1、Ntg2,根据该第1、第2阈值Ntg1、Ntg2判定是否将通电对象绕组切换。因此,能够在电源电压VD的限制内使感应电压VY和施加电压VI成为同一振幅。

此外,在本实施方式中,在旋转速度Ne比第1、第2阈值Ntg1、Ntg2大的情况下,禁止通电对象绕组的切换。即,在无法在电源电压VD的限制内使感应电压VY和施加电压VI为同一振幅的情况下,禁止通电对象绕组的切换。由此,在通电对象绕组的切换中能够适当地抑制浪涌电压的产生。

(第2实施方式)

以下,对于第2实施方式,以与之前的第1实施方式的不同点为中心,参照附图进行说明。

在本实施方式中,如图8所示,绕组切换处理不同。另外,在图8中表示本实施方式的绕组切换处理的流程图。在图8中,对于与之前的图4中表示的处理相同的处理,为了方便,赋予相同的标号而省略说明。

第2实施方式的绕组切换处理与第1实施方式的绕组切换处理的不同点在于,基于曲轴72的曲轴转角CA将参照的占空比Duty修正。

如上述那样,曲轴转角CA基于磁极位置传感器60的输出信号来计算。并且,控制装置30能够根据计算出的曲轴转角CA来判定发动机70是构成其燃烧循环的1个燃烧循环(吸气、压缩、燃烧、排气)的哪个行程。

如图9所示,在发动机70的燃烧循环中,反复进行吸气、压缩、燃烧、排气的各行程,曲轴72的旋转速度变动。随之,在旋转电机10中,旋转速度Ne变动。具体而言,若将1燃烧循环中的旋转速度Ne的时间平均值设为平均旋转速度Nav,则在吸气及压缩行程中,有旋转速度Ne比平均旋转速度Nav减小的趋势,在燃烧及排气行程中,有旋转速度Ne比平均旋转速度Nav增加的趋势。

控制装置30基于磁极位置传感器60的输出信号,计算转子11的平均旋转速度Nav,基于计算出的平均旋转速度Nav决定占空比Duty。因此,如图9所示,在计算出的曲轴转角CA是属于压缩行程的第1曲轴转角CA1的情况下,由于平均旋转速度Nav比实际的旋转速度Ne大,所以决定为相对于实际的旋转速度Ne而言比较大的占空比Duty。

此外,在计算出的曲轴转角CA是属于排气行程的第2曲轴转角CA2的情况下,由于平均旋转速度Nav比实际的旋转速度Ne小,所以相对于实际的旋转速度Ne而言控制为比较小的占空比Duty。因此,无法使感应电压VY和施加电压VI为同一振幅,浪涌电压的抑制效果可能降低。

因此,在本实施方式中,基于曲轴转角CA将所决定的占空比Duty修正。由于曲轴转角CA和1燃烧循环中的各行程一对一地对应,所以根据该曲轴转角CA,能够预想实际的旋转速度Ne相对于平均旋转速度Nav的第1、第2变动量RE1、RE2。在本实施方式中,将从平均旋转速度Nav减去实际的旋转速度Ne后的值作为变动量。并且,通过基于该第1、第2变动量RE1、RE2将利用第1、第2映射MP1、MP2决定的占空比Duty修正,能够抑制浪涌电压的产生。具体而言,例如,在第1曲轴转角CA1下,由于平均旋转速度Nav比实际的旋转速度Ne大,所以第1变动量RE1成为正值。因此,控制装置30将占空比Duty修正以使占空比Duty变小。此外,具体而言,例如,在第2曲轴转角CA2下,由于平均旋转速度Nav比实际的旋转速度Ne小,所以第2变动量RE2成为负值。因此,控制装置30将占空比Duty修正以使占空比Duty变大。

接着,对图8所示的本实施方式的绕组切换处理进行说明。在绕组切换处理中,若在步骤S54、S56中决定了占空比Duty,则在步骤S70中计算曲轴转角CA。在接着的步骤S72中,基于在步骤S70中计算出的曲轴转角CA,将占空比Duty修正。在本实施方式中,步骤S70的处理相当于“位置信息取得部”。

如以上说明,在本实施方式中,计算旋转电机10的绕组切换时的曲轴转角CA,基于该计算出的曲轴转角CA,将基于第1、第2映射MP1、MP2决定的占空比Duty修正。由于曲轴转角CA和发动机70的1燃烧循环中的各行程一对一地对应,所以能够根据该曲轴转角CA预想实际的旋转速度Ne相对于平均旋转速度Nav的第1、第2变动量RE1、RE2。并且,通过基于该第1、第2变动量RE1、RE2将占空比Duty修正,能够适当地抑制浪涌电压的产生。

(其他实施方式)

本发明不限于上述实施方式的记载内容,也可以如以下这样实施。

在上述各实施方式中,表示了定子绕组14具备2个绕组15、16的例子,但不限于此,也可以具备3个以上的绕组,将3个以上的绕组样式的某个切换为通电对象绕组。

在上述各实施方式中,表示了构成定子绕组14的第1、第2绕组15、16分别由单独的绕组构成的例子,但不限于此。例如也可以是,第1绕组15将构成各第1绕组15的3个单位绕组并联地连接而构成。此外也可以是,第2绕组16将构成各第2绕组16的3个单位绕组串联地连接而构成。

在上述实施方式中,表示了定子绕组14被Y型接线的例子,但不限于此,也可以被Δ型接线。

在上述实施方式中,例示了将通电绕组进行间隔剔除(日语原文:間引く)的绕组切换控制,但不限于此,也可以实施将Y型接线和Δ型接线进行切换的绕组切换控制。

在上述各实施方式中,表示了当作为感应电压VY的振幅而取得旋转速度Ne时基于磁极位置传感器60的输出信号计算旋转速度Ne的例子,但不限于此。例如,也可以根据两轮机动车的车速取得旋转速度Ne。此外,在两轮机动车具有变速器的情况下,也可以根据两轮机动车的车速和变速器的齿轮比取得旋转速度Ne。具体而言,根据由两轮机动车的车速计算的车轴的旋转速度,或者将该车轴的旋转速度除以齿轮比,从而能够计算旋转速度Ne。在本实施方式中,两轮机动车的车速和变速器的齿轮比相当于“相关值”。

在上述各实施方式中,表示了在第1、第2映射MP1、MP2中占空比Duty仅与旋转速度Ne建立了对应的例子,但不限于此。例如,在第1、第2映射MP1、MP2中,占空比Duty也可以与旋转速度Ne及电源电压VD建立对应。电源电压VD根据电池40的剩余容量而变动,若电源电压VD变动则旋转速度Ne变动。在第1、第2映射MP1、MP2中,通过将占空比Duty与旋转速度Ne及电源电压VD建立对应,能够适当地抑制由于电池40的剩余容量的变动而产生浪涌电压。

在上述各实施方式中,作为绕组切换请求标志FD而例示了基于旋转速度Ne、再生请求、转矩辅助请求的标志,但不限于此。例如,也可以判定是否有来自用户的切换指示。此外,也可以判定两轮机动车的车速是否比规定速度小。

在上述各实施方式中,表示了旋转电机10是在转子11上设有永磁铁12的永磁铁励磁型旋转电机的例子,但不限于此,例如也可以是在转子11上作为磁极部而设有励磁绕组的励磁绕组型旋转电机。该情况下,作为第1、第2映射MP1、MP2的参数而追加流过励磁绕组的励磁电流(励磁磁通)即可。

作为PWM控制,可以实施在1电角度周期Tdw内占空比Duty不是一定的而是对应于感应电压VY的振幅使占空比Duty变化的控制。该控制例如是基于施加电压VI的等价波形和载波信号的大小关系的PWM控制。

将本发明依据实施例进行了记述,但应理解的是本发明不限于该实施例及构造。本发明也包含各种各样的变形例及等价范围内的变形。除此以外,各种各样的组合及形态、进而在它们中仅包含一要素、其以上或其以下的其他组合及形态也落入在本发明的范畴及思想范围中。

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