[发明专利]马达控制装置、马达控制方法、混合动力系统、升压变换器系统、电动助力转向系统

说明书

本发明有效地抑制永磁铁同步马达中产生的振动和噪音。本发明的马达控制装置(1)具备：三角波生成部(17)，其生成作为载波的三角波信号(Tr)；载波频率调整部(16)，其对表示三角波信号(Tr)的频率的载波频率(fc)进行调整；以及栅极信号生成部(18)，其使用三角波信号(Tr)对与转矩指令(T*)相应的三相电压指令(Vu*、Vv*、Vw*)进行脉宽调制，生成用于控制逆变器的动作的栅极信号。载波频率调整部(16)根据转矩指令(T*)和马达的转速(ωr)、以改变表示三相电压指令(Vu*、Vv*、Vw*)与三角波信号(Tr)的相位差的电压相位误差(Δθv)的方式调整载波频率(fc)。

技术领域

本发明涉及马达控制装置、马达控制方法、混合动力系统、升压变换器系统以及电动助力转向系统。

背景技术

永磁铁同步马达不需要电刷和换向器等机械性的电流整流机构，易于维护且小型轻量、效率和功率因数都较高，所以广泛普及到了电动汽车的驱动、发电等用途。永磁铁同步马达通常由定子和转子构成，所述定子由电枢线圈等构成，所述转子由永磁铁和铁心等构成。利用逆变器将从电池等直流电源供给的直流电压转换为交流电压并将交流电流流至永磁铁同步马达的电枢线圈，由此产生电枢磁通。借助因该电枢磁通与永磁铁的磁铁磁通之间产生的吸引力和斥力而产生的磁铁转矩、为使透过转子的电枢磁通的磁阻最小化而产生的磁阻转矩来驱动永磁铁同步马达。

永磁铁同步马达中，在马达的旋转方向(周向)和与马达的转轴垂直的方向(径向)上分别产生电枢磁通和磁铁磁通所引起的电磁力。上述转矩是将周向的电磁力积分得到的，其中包含马达的磁路结构所引起的转矩的波动(转矩脉动)。另一方面，马达的径向上产生的电磁力作为使马达的定子和外壳发生变形、振动的激振力(电磁激振力)发挥作用。

马达的低转速时，其他的振动和噪音因素少，所以转矩脉动所引起的振动和噪音变得明显。尤其是在电动汽车、混合动力汽车之类的使用永磁铁同步马达的环保型汽车中，在低转速时存在因马达的转子和轮胎这两个惯性系而产生车体共振、导致振动和噪音变得明显的情况。另一方面，在低转速时除外的马达的转速区域内，径向的电磁力(电磁激振力)与周向的电磁力(转矩脉动)相比达到5～10倍左右的大小。因此，电磁激振力造成的振动和噪音占主导。

另外，流至马达的交流电流中包含用于马达的驱动控制、根据马达的转速而频率发生变换的正弦波等基波电流分量和逆变器的开关动作带来的高次谐波电流分量。高次谐波电流的频率由基波电流的频率和PWM调制中使用的载波的频率决定。因此，某些马达转速下，存在因基波电流而在马达中产生的电磁激振力或转矩脉动与因高次谐波电流而在马达中产生的电磁激振力或转矩脉动重叠而产生大的振动和噪音的情况。

作为本申请发明的关联技术，已知有专利文献1记载的技术。专利文献1中揭示了一种方法，即，包含与永磁铁马达的转速相应的基波电流和开关动作带来的高次谐波电流，在规定的马达转速下以避免因基波电流而在马达中周期性地产生的激振力的相位即第1相位与因高次谐波电流而在马达中周期性地产生的激振力的相位即第2相位相互重叠的方式控制第2相位。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/139295号

发明内容

发明要解决的问题

如前文所述，在马达的低转速时，其他振动和噪音因素少，所以转矩脉动所引起的振动和噪音变得明显。另一方面，在低转速时除外的马达的转速区域内，电磁激振力造成的振动和噪音占主导。如此，在电动汽车、混合动力汽车之类的使用永磁铁同步马达的环保型汽车中，在大范围的转速内振动和噪音成为问题。然而，专利文献1揭示的方法无法在大范围的转速内有效改善这样的问题。

本发明是鉴于上述问题而成，其目的在于有效地抑制永磁铁同步马达中产生的振动和噪音。

解决问题的技术手段