电机系统 |
|||||||
| 申请号 | CN201910184438.2 | 申请日 | 2019-03-12 | 公开(公告)号 | CN110299872B | 公开(公告)日 | 2022-11-29 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; 株式会社电装; | 发明人 | 松原清隆; 中村诚; 野边大悟; 小俣隆士; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种 电机 系统。控制部(24)能够对于电机的输出要求，算出由对应的励磁 电压 指令vd及转矩电压指令vq构成的电机电压向量，并在维持得到的电机电压向量的同时变更关于第一逆变器的输出的第一逆变器电压向量V(INV1)及关于第二逆变器的输出的第二逆变器电压向量V(INV2)这两方，而以任意的比率分配电机电压向量，所述第一逆变器电压向量V(INV1)由第一励磁电压指令vd1及第一转矩电压指令vq1构成，所述第二逆变器电压向量V(INV2)由第二励磁电压指令vd2及第二转矩电压指令vq2构成。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电机系统，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 电机系统技术领域[0001] 本公开涉及具有2个电源、2个逆变器，通过2个逆变器的输出来驱动1个电机的电机系统。 背景技术[0002] 专利文献1公开了具有2个电源和2个逆变器，通过2个逆变器的输出来驱动1个电机的电机电机系统。在该电机系统中，关于星形联结的电机的各相，通过串联的2个绕组构成，将一方的逆变器连接于各相的绕组端，将另一方的逆变器连接于绕组彼此的中间点。因此，能够通过来自一方的逆变器的输出，使用串联的2个绕组(第一驱动绕组)驱动电机，通过来自另一方的逆变器的输出，使用从中间点至内侧的绕组(第二驱动绕组)驱动电机。 [0003] 另外，专利文献2公开了具有电池和燃料电池这2个电源、与这些电源分别连接的2个逆变器，在1个电机的3相的线圈的两端分别连接2个逆变器的输出的系统。在该系统中，使电池与燃料电池的中点电压相同，并对2个逆变器进行独立控制，由此，变更电池的输出且不变更燃料电池的输出而使电机的输出符合要求。 [0004] 【在先技术文献】 [0005] 【专利文献】 [0006] 【专利文献1】日本特开2000‑324871号公报 [0007] 【专利文献2】日本特开2000‑125411号公报 [0008] 专利文献1虽然在第一驱动绕组中使用构成第二驱动绕组的内侧的绕组，但是基本上利用2个独立的驱动绕组。并且，为了减少电机损失而将电机的输出转矩要求分配至基于第一驱动绕组的电机输出转矩和基于第二驱动绕组的电机输出转矩。然而，关于如何使用2个电源和2个逆变器为好没有明确的记载。因此，如何控制2个电源和2 个逆变器才能够构建出有效的系统并不明确。 [0009] 专利文献2由于燃料电池无法容易地变更其输出，因此将电机的输出转矩要求与基于燃料电池的电机输出转矩的差值向基于电池的电机输出分配。因此，2个电源和2个逆变器的使用没有自由度，难以构建出有效的电机系统。发明内容 [0010] 本公开的电机系统包括：第一逆变器，将来自第一电源的直流电力转换成交流电力；第二逆变器，将来自第二电源的直流电力转换成交流电力；电机，通过来自所述第一逆变器及第二逆变器的交流电力而被驱动；及控制部，能够对于所述电机的输出要求，算出由对应的励磁电压指令vd及转矩电压指令vq构成的电机电压向量，并在维持得到的电机电压向量的同时变更关于所述第一逆变器的输出的第一逆变器电压向量V(INV1)及关于所述第二逆变器的输出的第二逆变器电压向量V(INV2)这两方，而以任意的比率分配电机电压向量，所述第一逆变器电压向量V(INV1)由第一励磁电压指令vd1及第一转矩电压指令vq1构成，所述第二逆变器电压向量V(INV2)由第二励磁电压指令 vd2及第二转矩电压指令vq2构成。 [0011] 另外，可以是，所述控制部变更所述第一逆变器电压向量V(INV1) 和所述第二逆变器电压向量V(INV2)的大小。 [0012] 另外，可以是，所述控制部使所述第一逆变器电压向量V(INV1) 及第二逆变器电压向量V(INV2)中的任一方的正负与所述电机电压向量的正负相反。 [0013] 另外，可以是，所述控制部变更所述第一逆变器电压向量和所述第二逆变器电压向量中的至少一方的相位。 [0014] 另外，可以是，所述控制部以电机电流的相位为基准而算出所述第一逆变器电压向量和所述第二逆变器电压向量的相位。 [0015] 另外，可以是，所述第一电源及所述第二电源由蓄电装置构成，所述控制部根据所述第一电源和所述第二电源的充电状态，变更所述第一逆变器电压向量V(INV1)和所述第二逆变器电压向量V(INV2)的大小，以减小充电状态低的电源的输出或者限制向充电状态高的电源的充电。 [0016] 另外，可以是，所述控制部根据所述第一逆变器和所述第二逆变器的温度，变更所述第一逆变器电压向量V(INV1)和所述第二逆变器电压向量V(INV2)的大小，以限制温度高的逆变器的输出。 [0017] 另外，可以是，所述控制部通过变更所述第一逆变器电压向量和所述第二逆变器电压向量的大小或相位，来变更电机电流的形状。 [0018] 另外，可以是，所述第一逆变器及所述第二逆变器通过PWM对电机电流进行控制，所述控制部通过变更所述第一逆变器电压向量及所述第二逆变器电压向量的相位，而使逆变器的开关的死区时间区间与电机电流的零交叉的位置偏离。 [0019] 另外，可以是，所述第一电源及所述第二电源由蓄电装置构成，所述控制部根据所述第一电源和第二电源的充电状态，来变更所述第一逆变器电压向量V(INV1)和所述第二逆变器电压向量V的大小或相位。 [0020] 另外，可以是，所述控制部根据第一电源及所述第二电源的温度，变更所述第一逆变器电压向量V(INV1)和所述第二逆变器电压向量 V(INV2)的大小或相位，以限制温度高的电源的输出。 [0021] 另外，本发明是包括多个电源和多个逆变器的电机系统，包括控制部，该控制部能够在维持从各逆变器将电压向量V(INV)合成后的电机电压向量V的同时以任意的比率分配至来自各逆变器的各自的电压向量V(INV)。 [0022] 【发明效果】 [0023] 根据本公开，能够将关于电机的输出的电机电压向量以任意的比率分配至第一逆变器电压向量V(INV1)和第二逆变器电压向量V(INV2)。因此，关于电机的驱动的自由度大，能够在按照要求那样维持电机的输出的同时，变更2个逆变器的动作，满足电源间的电力的移动或噪音的防止等各种要求。附图说明 [0024] 图1是表示实施方式的电机系统的整体结构的图。 [0025] 图2是表示控制部24的结构的图。 [0026] 图3A是表示逆变器的开关波形(分配比50：50)的图，是第一逆变器的上开关元件的波形， [0027] 图3B表示逆变器的开关波形(分配比50：50)的图，是第二逆变器的下开关元件的波形。 [0028] 图4A是表示与电机的1相的施加电压对应的电流的波形的图。 [0029] 图4B是表示与电机的1相的施加电压对应的电流的波形的图。 [0030] 图5A是说明电压向量的分配的图，示出1个逆变器的情况。 [0031] 图5B是说明电压向量的分配的图，示出在2个逆变器中以不同的大小进行了分配的情况。 [0032] 图6A是表示逆变器的开关波形(分配比60：40)的图，是第一逆变器的上开关元件的波形。 [0033] 图6B是表示逆变器的开关波形(分配比60：40)的图，是第二逆变器的下开关元件的波形。 [0034] 图7A是说明电压向量的分配的图，示出动力运行且分配比相同的情况。 [0035] 图7B是说明电压向量的分配的图，示出动力运行且分配比不同的情况。 [0036] 图7C是说明电压向量的分配的图，示出再生且分配比相同的情况。 [0037] 图7D是说明电压向量的分配的图，示出再生且分配比不同的情况。 [0038] 图8是说明电压向量的分配的图，示出动力运行状态且1个电压向量为再生的情况。 [0039] 图9是说明电压向量的分配的图，示出再生状态且1个电压向量为动力运行的情况。 [0040] 图10A是说明电压向量的分配的图，示出2个逆变器中的一方的输出仅为励磁成分(d轴)且另一方的输出仅为转矩成分(q轴)的情况。 [0041] 图10B是说明电压向量的分配的图，示出使一方的输出的相位与电流向量一致，另一方的输出仅为励磁成分的情况。 [0042] 图10C是说明电压向量的分配的图，示出使一方的输出的相位与电流向量一致，另一方的输出为其余的励磁成分及转矩成分的情况。 [0043] 图11A是表示SOC与相对于电池的输入输出的关系的图，示出两电池都是SOC为中等程度的情况。 [0044] 图11B是表示SOC与相对于电池的输入输出的关系的图，示出一方的电池的SOC低的情况。 [0045] 图11C是表示SOC与相对于电池的输入输出的关系的图，示出一方的电池的SOC高的情况。 [0046] 图12A是表示温度与相对于电池的输入输出的关系的图，示出两电池都为通常的温度的情况。 [0047] 图12B是表示温度与相对于电池的输入输出的关系的图，示出一方的电池的温度高的情况。 [0048] 图13A是表示对2个电池的SOC进行平均化的情况的图，示出一方再生且另一方动力运行的情况。 [0049] 图13B是表示对2个电池的SOC进行平均化的情况的图，示出一方再生且没有另一方的情况。 [0050] 图13C是表示对2个电池的SOC进行平均化的情况的图，示出一方动力运行(小)且另一方动力运行(大)的情况。 [0051] 图13D是表示对2个电池的SOC进行平均化的情况的图，示出没有一方且另一方动力运行的情况。 [0052] 图14是表示噪音的频率分析结果的图，上段示出通过2个逆变器将电压向量以50：50分开的情况，中段示出以60：40分开的情况，下段示出使第一逆变器12的逆变器电压向量V(INV1)的相位与电流向量一致的情况。 [0053] 图15是表示第一及第二电池的电流脉动的图，第1、2段示出通过2个逆变器将逆变器电压向量以50：50分开的情况，第3、4段示出使第一逆变器的电压向量V(INV1)的相位与电流向量一致的情况。 [0054] 图16A是表示死区时间的电流的方向的图，示出下开关元件断开的情况。 [0055] 图16B是表示死区时间的电流的方向的图，示出上开关元件断开的情况。 [0056] 图17是表示通过死区时间的电流而在施加电压产生波动的状态的图，上段示出正常的情况，下段示出波动产生的情况。 [0057] 【标号说明】 [0058] 10电机，12第一逆变器，14第二逆变器，16、20电容器，18第一电池，22第二电池，24控制部，30车辆控制部，32电机控制模块，34电流指令生成部，36 3相/2相转换部，38PI控制部，40分配部，42、44 2相/3相转换部，46第一逆变器控制部，48第二逆变器控制部。 具体实施方式[0059] 以下，关于本公开的实施方式，基于附图进行说明。需要说明的是，本公开没有限定为在此记载的实施方式。 [0060] “系统结构” [0061] 图1是表示一实施方式的电机系统的结构的图。电机10是3相的电机，具有3相的线圈10u、10v、10w。各线圈10u、10v、10w由电抗器成分、电阻成分、感应电压(反电动势)成分构成，因此在图中示出作为将它们串联的结构。需要说明的是，设想系统搭载于车辆，电机 10是产生车辆行驶的驱动力的电机的情况。 [0062] 在3相的线圈10u、10v、10w的一端连接将直流电力转换成交流电力的第一逆变器12，在3相的线圈10u、10v、10w的另一端连接第二逆变器14。而且，在第一逆变器12上并联第一电容器16及第一电池18，在第二逆变器14上并联第二电容器20及第二电池22。在该例中，作为第一及第二电源，采用第一及第二电池18、22，但也可以采用电容器等蓄电装置。 [0063] 第一逆变器12、第二逆变器14的结构相同，具有2个开关元件串联的3个(3相)的支路，各相的支路的中点分别连接于对应的相的线圈10u、10v、10w。因此，在动力运行时，来自第一电池18的电力经由第一逆变器12向电机10供给，在再生(发电)时，来自电机10的电力经由第一逆变器12向第一电池18供给。而且，第二逆变器14、第二电池22也进行与电机10同样的电力的交接。 [0066] “控制部的结构” [0067] 图2示出控制部24的结构。向车辆控制部30供给加速踏板、制动踏板的操作量、车速等关于车辆行驶的信息、第一电池18及第二电池22的充电状态(SOC1、SOC2)、温度(T1、T2)等电池信息。需要说明的是，优选将道路状况、目的地等的导航信息等也向车辆控制部30供给。 [0068] 并且，车辆控制部30根据加速踏板、制动踏板的操作量等，算出关于电机10的输出要求(目标输出转矩)的转矩指令。 [0069] 算出的转矩指令向电机控制模块32的电流指令生成部34供给。电流指令生成部34基于转矩指令，算出电机10的向量控制中的成为目标的电流指令即d轴、q轴电流idcom、iqcom。向3相/2相转换部 36供给第一电容器16、第二电容器20的电容器电压VH1、VH2、电机10的转子旋转角θ、当前的各相电流iu、iv、iw。3相/2相转换部 36将检测到的各相电流iu、iv、iw转换成d轴、q轴电流id、iq。来自电流指令生成部34的成为目标的电流指令(d轴、q轴电流)idcom、 iqcom、来自3相/2相转换部36的当前的d轴、q轴电流id、iq向PI 控制部38供给，算出电压向量(d轴励磁电压指令vd、q轴转矩电压指令vq)。PI控制部38通过P(比例)控制、I(积分)控制等反馈控制来算出电压指令(电机电压向量V(vd,vq))。需要说明的是，也可以将预测控制等前馈控制组合。 [0070] 算出的电机电压向量V(电压指令vd、vq)向分配部40供给。分配部40将电机电压向量V(电压指令vd、vq)分配至第一逆变器12用的第一逆变器电压向量V(INV1)(电压指令vd1、vq1)和第二逆变器14用的第二逆变器电压向量V(INV2)(电压指令vd2、vq2)。需要说明的是，关于分配部40的分配在后文叙述。 [0071] 来自分配部40的电压指令vd1、vq1向2相/3相转换部42供给，在此转换成第一逆变器用的3相的电压指令Vu1、Vv1、Vw1而输出，电压指令vd2、vq2向2相/3相转换部44供给，在此转换成第二逆变器用的3相的电压指令Vu2、Vv2、Vw2而输出。需要说明的是，电流指令生成部34、3相/2相转换部36、PI控制部38、分配部40、2相/3 相转换部42、44包含于电机控制模块32。 [0072] 来自2相/3相转换部42的第一逆变器用的3相的电压指令Vu1、 Vv1、Vw1向第一逆变器控制部46供给，第二逆变器用的3相的电压指令Vu2、Vv2、Vw2向第二逆变器控制部48供给。向第一逆变器控制部46供给转子旋转角θ、第一逆变器输入电压VH1，通过PWM载波(三角波)与电压指令Vu1、Vv1、Vw1的比较来生成第一逆变器12 的开关元件的ON(接通)/OFF(断开)用的开关信号，并将其向第一逆变器12供给。第二逆变器控制部48也同样地生成第二逆变器14的开关元件的ON/OFF用的开关信号，并将其向第二逆变器14供给。 [0073] 这样，通过来自控制部24的信号，控制第一逆变器12、第二逆变器14的开关，将它们的输出合计，将所希望的电流向电机10供给。 [0074] “开关波形” [0075] 图3A、3B示出第一逆变器控制部46、第二逆变器控制部48的开关信号的生成。在该例中，图3A的上侧示出第一逆变器12的u相上开关元件用的电压指令Vu1与三角波的比较，下侧示出基于比较结果的开关波形。图3B是关于第二逆变器14的u相下开关元件的图，成为与图3A相同的波形。通过这样的开关而电流从第一逆变器12的u 相上开关元件经由电机10的u相线圈10u向第二逆变器14的u相下开关元件流动。需要说明的是，第一逆变器12的u相下开关元件、第二逆变器14的u相上开关元件的开关波形基本上是图3A、3B的反转。而且，以向电机10的u相线圈10u、v相线圈10v、w相线圈10w流动有彼此相差120°相位的电流的方式控制第一逆变器12、第二逆变器14 的开关。需要说明的是，该例存在电压指令值继续超过三角波的期间，成为过调制PWM控制。 [0076] “电机电压、电流” [0077] 图4A示出对于电机10的1相的施加电压，图4B示出电机电流(相电流)。向电机10的各相施加的电压由电机10生成的感应电压(反电动势)、第一及第二逆变器12、14的输出电压(通过开关元件的接通断开而输出的电压)形成。即，通过图3A、3B所示的开关信号，将第一逆变器12、第二逆变器14的开关元件接通断开，向电机10的1相施加从第一逆变器12向第二逆变器14流动的电流用的一方向的电压。并且，相电流依赖于施加的电压，因此通过图4A那样的电压施加，在电机10的1相流动有图4B那样的相电流。 [0078] 需要说明的是，相电流的形状、脉动依赖于施加的电压。例如，如果PWM控制的载波(三角波)的频率低，则脉动增大。 [0079] “2个逆变器的输出的分配” [0080] 图2的分配部40基于从上位的控制部即车辆控制部30供给的各种信息(分配用信息)、或表示第一及第二逆变器12、14的动作状态的逆变器信息等，以任意的比率分配至电机电压向量的第一及第二逆变器电压向量V(INV1)、V(INV2)。该任意的比率下的分配在维持电机电压向量的同时分配至2个逆变器电压向量，由此包含大小的变更、相位的变更、正负的变更。 [0081] <输出的分配比率的变更> [0082] 图5A示出1个逆变器的通常的电机驱动时的电压、电流的向量控制。根据电机的输出要求来决定电机电压向量V(d轴电压vd、q轴电压vq)、电机电流向量I(d轴电流id、q轴电流iq)。并且，电机电压×电机电流成为输出(电力)。 [0083] 在此，在本实施方式的电机系统中，具有第一逆变器12、第二逆变器14这2个逆变器。因此，也可以使来自2个逆变器的输出不均等。在图5B中，对于关于第一逆变器12的输出的电压向量V(INV1)(第一逆变器电压向量)和关于第二逆变器的输出的电压向量V(INV2)(第二逆变器电压向量)，其相位未变更并使大小不同。这种情况下，虽然电机10的输出(电力)没有变化，但是第一逆变器12和第二逆变器14的开关信号的形状(波形)变化。需要说明的是，当第一及第二逆变器12、 14的输出的d轴成分设为vd(INV1)、vd(INV2)时，d轴成分 vd＝vd(INV1)+vd(INV2)，q轴成分vq＝vq(INV1)+vq(INV2)。 [0084] 图6示出在图5B中将电力的分配比率设为60：40时的开关信号的波形。图6A为60％，图6B为40％。在该例中，电压指令大，在图 6A中，成为矩形波控制。在图6B中，开关次数增多。 [0085] 如图5B所示，通过在维持2个逆变器输出即电压向量V(INV1)、 V(INV2)的相位的同时变更分配的比率，从而如图6所示，开关信号的波形变化。因此，向电机10的相电压的形状变化，而且开关次数增减且脉冲宽度也变化。 [0086] 另外，第一及第二逆变器12、14的输出、损失也变化，在第一及第二逆变器12、14中产生的热量也变化。此外，当相电压的形状变化时，相电流的形状也变化，产生的声音、电池电流也变化。 [0087] 这样，关于电机电压向量，通过以任意的比率分配至第一及第二逆变器12、14的电压向量，而能够满足对于电机系统的要求。 [0088] <电压向量的大小的变更> [0089] 图7A、7B示出在动力运行状态(能量消耗状态)下，在维持第一及第二逆变器12、14的电压向量V(INV1)、V(INV2)的相位的同时变更了其大小的情况。图7A将第一及第二逆变器12、14的电压向量 V(INV1)、V(INV2)的大小设为相同，等分地进行分配，但是在图7B 中，增大第一逆变器12的电压向量V(INV1)，减小第二逆变器14的电压向量V(INV2)。由此，第一逆变器12的负担增大，第二逆变器14 的负担减小。而且，如上所述，两者的开关波形等也不同。 [0090] 图7C、7D示出在再生状态(能量回收状态)下，在维持第一及第二逆变器12、14的电压向量V(INV1)、V(INV2)的相位的同时变更其大小的情况。图7C使第一及第二逆变器12、14的电压向量V(INV1)、 V(INV2)的大小相同，但是在图7D中，增大第一逆变器12的电压向量 V(INV1)，减小第二逆变器14的电压向量V(INV2)。由此，第一逆变器12的负担增大，第二逆变器14的负担减小。而且，如上所述，两者的开关波形等也不同。 [0091] 需要说明的是，在图7及其他的图中，在向量重叠的情况下，适当偏移而便于观察。 [0092] <对电压向量的正负(符号)进行变更> [0093] 也可以是电机电压向量V不变更，而变更第一及第二逆变器12、 14的电压向量V(INV1)、V(INV2)的任一者的正负。 [0094] 在图8中，对于电压向量V，将第一逆变器12的电压向量V(INV1) 增大规定量，相应地使第二逆变器14的电压向量V(INV2)为再生侧。由此，在2个逆变器的一方，成为能量消耗状态，在另一方成为能量的流入状态。在该例中，电压向量V(动力运行状态)不变更，在第二逆变器14中发电而能够对第二电池22充电。 [0095] 在图9中，在再生状态下，对于该电压向量V，将第一逆变器12 的电压向量V(INV1)在再生侧增大规定量，相应地使第二逆变器14的电压向量V(INV2)为动力运行侧。由此，电压向量V(再生状态)不变更，在第二逆变器14中，作为动力运行状态而消耗能量。 [0096] <电压向量的相位的变更> [0097] 也可以变更第一逆变器12的电压向量V(INV1)及第二逆变器14 的电压向量V(INV2)的相位。由此，能变更来自2个逆变器的输出的功率因数。 [0098] 在图10A中，将第一逆变器12的电压向量V(INV1)仅设为q轴电压，将第二逆变器14的电压向量V(INV2)仅设为d轴电压，在维持电压向量V、电流向量的同时变更2个逆变器的任务分担。 [0099] 在图10B、10C中，使第一逆变器12的电压向量V(INV1)的相位与电流向量相位一致。并且，通过将第二逆变器14的电压向量V(INV2) 设为与电压向量V的差值，而在维持电压向量、电流向量的同时使第一逆变器12的电压向量V的相位与电流向量的相位相同。 [0100] 例如，在第一逆变器12和第二逆变器14中效率不同，利用了第一逆变器12的情况效率高时，如图10B、10C那样，也存在使第一逆变器12的电压向量与电流向量的相位一致而提高基于第一逆变器12 的驱动的功率因数，而能够提高总的效率的情况。 [0101] 这样，通过变更来自2个逆变器的电压向量的相位而上述输出的功率因数变化，电压向量的大小的变化也对应于此，电力也能够变化。 [0102] <电池的输入输出必要条件> [0103] 图11A、11B、11C分别示出第一电池18、第二电池22的充电状态(SOC)为(中等)、(低)、(高)的状态。 [0104] 在11A中，SOC为中等程度，第一电池18、第二电池22这两方都允许输出及输入并设为通常的使用。 [0105] 在11B中，SOC低，特别是第一电池18的SOC低。在这样的状态下，对第一电池18的输出进行限制(减小电压向量或者使电压向量为 0)。例如，仅在再生状态的情况下使第一逆变器12动作，对第一电池进行充电。并且，电机10的驱动利用来自第二逆变器14的电力进行。而且，即使是动力运行状态，也可以使来自第二逆变器14的输出比电机10的输出大，使第一逆变器12为再生状态。 [0106] 在11C中，SOC高，特别是第二电池22的SOC高。在这样的状态下，对于向第二电池22的输入进行限制(减小电压向量或者使电压向量为0)。例如，仅在动力运行状态的情况下使第二逆变器14动作，对第二电池22进行放电。而且，在再生状态下，也可以使第一逆变器12 的再生电力大于电机10的再生电力，使第二逆变器14为能量消耗状态。 [0107] <温度条件> [0108] 图12A、12B分别示出第一电池18、第二电池22的温度状态为(通常)、(高温)的状态。 [0109] 在12A中，温度为通常，第一电池18、第二电池22这两方都允许输出及输入，进行通常的使用。 [0110] 在12B中，第一电池18的温度高。在这样的状态下，对第一电池 18的输入输出进行限制(减小电压向量或者使电压向量为0)。例如，仅使用第二逆变器14，利用来自第二电池22的电力使电机10运转。 [0111] 需要说明的是，在第一及第二逆变器12、14的任一方为高温时，也可以与高温的电池同样地限制高温的逆变器的使用。 [0112] <功率要求必要条件等> [0113] 在搭载于车辆且为了车辆行驶而使用的电机系统中，根据加速器、制动器的操作状态来决定电机10的要求转矩(功率要求)等。而且，根据第一及第二电池18、22的SOC也产生充电要求等。 [0114] 在本实施方式中，存在具有第一及第二电池18、22且两电池的SOC产生差异的情况。在这样的情况下，也可以通过上述那样的电压向量的变更而对第一及第二电池18、22的SOC进行平均化。需要说明的是，在动力运行或再生的要求非常大的情况下，也可以设为两者动力运行、两者再生。 [0115] 在图13A中，第一电池18的SOC低，第二电池22的SOC高。在这样的状态下，对于车辆的要求无论是动力运行，还是再生，都将第一逆变器12的输出设为再生，将第二逆变器14的输出设为动力运行。由此，第一及第二电池18、22的SOC被平均化。 [0116] 在图13B中，第一电池18的SOC低，第二电池22的SOC高。在这样的状态下，在对于车辆的要求为再生的情况下，将第一逆变器 12的输出设为再生，停止第二逆变器14的使用。由此，第一及第二电池18、22的SOC被平均化。 [0117] 在图13C中，第一电池18的SOC为中等程度，但是第二电池22 的SOC高。在这样的状态下，在对于车辆的要求为动力运行时，将第一逆变器12的输出设为比较小的输出的动力运行，将第二逆变器14 的输出设为比较大的输出的动力运行。由此，第一及第二电池18、22 的SOC被平均化。 [0118] 在图13D中，第一电池18的SOC为中等程度，但是第二电池22 的SOC高。在这样的状态下，在对于车辆的要求为动力运行时，停止第一逆变器12的使用，将第二逆变器14的输出设为动力运行。由此，第一及第二电池18、22的SOC被平均化。 [0119] <效率必要条件> [0120] 在第一及第二电池18、22不同的情况下，存在即使为相同的电压向量，损失也不同的情况。在这样的情况下，关于来自2个逆变器的输出，可以预先求出并存储在各动作点的损失。并且，也可以计算将1 个电压向量V分配至2个电压向量V(INV1)、V(INV2)时的损失，以使损失少的一方的电压向量增大的方式进行分配。 [0121] 另外，如上所述，在电流向量和相位一致的情况下，功率因数上升。因此，也可以使一方的电压向量与电流向量一致，增大其比率，以功率因数高的状态使其动作。 [0122] <噪音抑制必要条件> [0123] 根据基于PWM载波的电机电流的脉动，存在产生噪音的情况。这是脉动集中于特定的频率的缘故。 [0124] 通过改变第一及第二逆变器的电压向量V(INV1)、V(INV2)的大小的分配比率或变更相位，逆变器的开关位置变化。由此，电机10的3 相电流的形状变化。因此，脉动的频率分散而能够抑制噪音。 [0125] 图14的上段是通过2个逆变器将电压向量以50：50分开的情况(图 5A)，图14的中段是以60：40分开的情况，图14的下段是使第一逆变器12的电压向量V(INV1)的相位与电流向量一致时(图10B)的噪音的FFT(高速傅里叶变换)的频率分析结果。这样，如图14的上段那样使2个逆变器进行同一动作时，高的峰值增多。因此，通过变更分配比率、相位而能够抑制噪音。 [0126] <电池电流脉动> [0127] 如果关于电机电流的脉动大，则存在关于第一及第二电池18、22 的电池电流的脉动也增大的可能性。特别是在第一及第二电池18、22 并联第一及第二电容器16、20，形成LC共振回路，当脉动的频率与共振频率一致时，电池电流的脉动增大。 [0128] 图15的第1、2段示出通过2个逆变器将电压向量以50：50分开的情况(图5A)，图15的第3、4段示出使第一逆变器的电压向量V(INV1) 的相位与电流向量一致时(图10B)的第一及第二电池18、22的电流脉动。 [0129] 这样，通过变更分配，能够变更电流脉动的频率，能够使电流脉动的频率与共振频率不同。 [0130] <控制必要条件> [0131] 在车辆中，根据各种要求而存在对电机10的输出施加限制的情况。例如，在电池的劣化状态进展的情况下，禁止大输出。根据这样的要求，有时可以进行重新评估2个逆变器输出的电压向量的分配或者关于电压向量进行限制上限等的控制。而且，也可以设定电机输出自身的上下限来决定电压向量。 [0132] <能量剩余> [0133] 也有在长的下坡行驶那样的情况、再生电力剩余的情况。例如，如果一方的电池为大致充满电状态且另一方的电池有富余，则通过另一方的逆变器进行大的再生，并将一方的逆变器设为动力运行状态而能够降低SOC。这种情况下，也可以维持所需的再生制动。而且，这样的电机驱动的效率比较差，因此也可以舍弃能量。 [0134] <故障时> [0135] 在本实施方式中，在第一及第二电池18、22的任一者、第一及第二逆变器12、14的任一者发生故障的情况下，无法从发生故障一侧的逆变器进行向电机10的电力供给。在这样的情况下，可以使用未发生故障一侧的电池、逆变器来行驶。例如，在第二电池22发生故障的情况下，只要通过第一逆变器12利用来自第一电池18的电力来驱动电机10即可。 [0136] 即使得不到充分的驱动力，也能充分地进行向路边的退避行驶等。 [0137] <电流零交叉回避> [0138] 在PWM控制中，为了防止上开关元件和下开关元件这两方同时接通的情况，而在开关定时设置规定的死区时间区间。在此，存在相电流的零交叉的定时进入死区时间区间，且其以规定的周期反复的情况。 [0139] 这样的死区时间区间的电流零交叉的情况下，死区时间区间中的电压向量依赖于电流的朝向，实际的电压的施加量随机变化。 [0140] 例如，在下开关元件接通的状况下，进入死区时间区间，当上下开关元件断开时，如图16A所示，上开关元件的二极管接通，来自电机的电流向逆变器的正侧流动。因此，电机线圈端的电压成为逆变器的正侧电压即VH。另一方面，在上开关元件接通的状况下，进入死区时间区间，当上下开关元件断开时，如图16B所示，下开关元件的二极管接通，电流从GND向电机流动。因此，电机线圈端的电压成为 GND。 [0141] 例如，在电机电流没有变化的状况下，开关的定时也没有变化，在死区时间区间存在相电流的零交叉的定时的情况下，图16A、16B随机地产生。由此，如图17所示，向电机线圈(相线圈)的施加电压产生波动。 [0142] 因此，也可以通过有意地变更电压向量的相位，而使与电流零交叉的定时之间的位置关系变化，避免死区时间区间的电流零交叉的定时重叠。 [0143] 例如，通过变更第一及第二逆变器12、14的电压向量V(INV1)、V(INV2)的相位而与相电流之间的位置关系变化。因此，能够使电流零交叉的定时偏移而从死区时间区间脱离。 [0144] “其他的结构” [0145] 在图2中，电机控制模块32设为与成为上位的控制部的车辆控制部30不同的结构。然而，车辆控制部30也可以实施电机控制模块32 的功能。而且，也可以通过下位的微机构成电机控制模块32。此外，也可以将电机控制模块32的一部分或全部通过硬件构成。 [0146] 可以通过多个CPU构成电机控制模块32，这种情况下，也可以将功能分开成各CPU地实施。而且，在由多个CPU构成的情况下，可以构成为各CPU能够实施处理整体。 [0147] 在上述的实施方式中，设为2个电源2个逆变器，但也可以设为具有3个以上的电源、3个以上的逆变器的系统，基于总电压来控制多个逆变器。 [0148] 在2个电源2个逆变器系统中，可以基于总电压来控制2个逆变器，但是在2个电源2个逆变器系统中，也可以基于总电压，使用2 个CPU，来控制逆变器。根据这样的结构，即使1个CPU发生故障，也能够仅通过另一个CPU进行电机驱动。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈