[發明專利]旋轉電機控制系統以及車輛驅動系統

有效

• 申請號: 200980102969.7
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101926086A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 荻野大介;吉田高志;蘇布拉塔·薩哈;伊澤仁;富谷典生
• 申請（專利權）人: 愛信艾達株式會社
• 主分類號: H02P27/06
• 分類號: H02P27/06;B60K6/445;B60L9/18;B60L11/14;B60W10/08;B60W10/26;B60W20/00;H02M3/155
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉;閻文君

技術領域

本發明涉及具有使直流電源的輸出升壓的電源變換部，并對用于驅動車輛的旋轉電機進行控制的旋轉電機控制系統。另外，還涉及具備該旋轉電機控制系統的車輛驅動系統。

背景技術

近年來，人們提出了與借助使化石燃料燃燒的內燃機來進行驅動的汽車相比，環境負荷較小的汽車。借助于作為旋轉電機的電動機進行驅動的電動汽車及借助于內燃機以及電動機進行驅動的混合動力汽車便是其中一例。對搭載于電動汽車及混合動力汽車中的電動機，人們期待其能夠在整個很寬的速度范圍(轉速范圍)內發揮適合于駕乘驅動的良好轉矩。

作為旋轉電機(電動機及發電機)的電動機基于通過磁場和電流產生力(轉矩)這一原理而工作。但是，當電動機處于旋轉中，在磁場之中力也起作用，產生所謂的反電動勢。因反電動勢在妨礙用于產生轉矩的電流的流動的方向上產生，故減少了為使電動機旋轉而流過磁場的電流，降低了力(轉矩)。因反電動勢隨著電動機轉速的上升也增加，故當轉速達到某一值則由反電動勢所產生的電流會達到驅動電流，電動機就變得無法控制。因而，進行“弱勵磁控制”，通過減弱產生磁場的勵磁力以抑制反電動勢的發生。但是，若進行弱勵磁控制，則因減弱勵磁力而使磁場強度亦降低，所獲得的最大轉矩就會降低。另外，由于損失增加所導致的效率降低也備受指責。

針對這一問題，在日本特開平10-66383號公報(專利文獻1)中提出了如下技術方案：將用于對電動機供給驅動功率的電池的電壓升壓，以使轉移到弱勵磁控制的轉速轉移到更高的轉速。根據這一技術，按照由轉矩和轉速所設定的電動機的目標工作點的位置，通過升壓電路(變換器)使電池的電壓升壓。據此，就可以使進行弱勵磁控制的區域向高輸出側(高轉矩側以及高轉速側)進行轉移。在專利文獻1所記載的例子中，通過設定多級升壓電壓值，使不進行弱勵磁控制的通常勵磁控制(一般而言為最大轉矩控制)的區域逐級地擴大。

在日本特開2005-210779號公報(專利文獻2)中公開了按照在這種升壓電路(電源裝置)中不流過過大的電流的方式進行控制的技術。根據這一技術，按照旋轉電機的消耗功率和平滑電容器的蓄積功率的變化量之和不超過升壓電路的輸出限制功率的方式來限制旋轉電機的轉矩指令。

專利文獻1：日本特開平10-66383號公報(第3～12段落、圖1、2等)

專利文獻2：日本特開2005-210779號公報(權利要求1等)

發明內容

在升壓電壓急劇地變化這種狀況下，就會產生控制裝置取得升壓后的電壓測定值為止的傳遞時間及控制裝置中的運算時間等所造成的響應延遲。因這一影響，旋轉電機被施加低于實際電壓的電壓來進行驅動控制。這樣，由于實際上施加的電壓高于由控制裝置所識別的電壓測定值，旋轉電機輸出大于目標轉矩的轉矩。其結果，旋轉電機的消耗電流不必要地增大，而從電池輸出了包含增大的部分在內的許多消耗電流。也就是說，在旋轉電機以高轉矩進行運行，電池的消耗功率較大的狀態下，若由變換器導致升壓電壓急劇地上升時，有可能從電池中輸出超過需要電流以上的電流，成為過電流。即便利用專利文獻2的技術來實施轉矩限制，因未考慮升壓后的電壓測定值的傳遞時間等延遲時間，因而是不充分的。

本發明就是鑒于上述問題而完成的，其目的是提供一種旋轉電機控制系統，即便在消耗功率較大的狀態下使電池的電壓升壓來驅動旋轉電機，也可以抑制消耗功率，使電池不會成為過電流。

用于達到上述目的的本發明所涉及的旋轉電機控制系統其特征在于：具備：

頻率變換部，其設置在對用于驅動車輛的旋轉電機供給功率的直流電源和上述旋轉電機之間，至少在上述旋轉電機牽引(powering)之際將上述直流電源的輸出變換成交流；

電壓變換部，其設置在上述直流電源和上述頻率變換部之間，基于按照上述旋轉電機的目標轉矩以及旋轉速度所設定的升壓指令值使上述直流電源的輸出升壓；以及

控制部，其控制上述頻率變換部以及上述電壓變換部，

其中，上述控制部在上述旋轉電機的消耗功率超過規定的功率限制值的情況下限制上述升壓指令值的上升。

在電壓變換部中經過升壓后輸出的電壓急速地上升時，有時候旋轉電機的消耗功率因反饋控制的響應延遲而增加。特別是在旋轉電機的消耗功率為接近直流電源的容許功率的較大值時，就有可能會超過容許功率。但是，根據本特征，在旋轉電機的消耗功率超過規定的功率限制值的情況下升壓指令值的上升被限制。通過限制升壓指令值的上升，抑制了在電壓變換部中經過升壓而輸出的電壓上升這一情況，因此抑制了旋轉電機的消耗功率的增加。其結果就可以抑制直流電源成為過電流的情況。