本发明涉及驱动系统、机动车以及控制驱动系统的方法，更具体涉及包括电动机和逆变器的驱动系统、控制该驱动系统的方法以及其上安装该驱动系统的机动车。
背景技术
作为这种类型的驱动系统的一个示例，已经提出一种驱动系统，其包括三相电动机以及逆变器，该逆变器通过切换切换装置的导通/关断将来自dc电源的dc电压转换成ac电压并且将该ac电压输出到电动机(例如，参见日本专利申请2016-5370号公报(jp2016-5370a))。该驱动系统被配置成通过将调制波(基波)与载波进行比较来生成pwm(脉宽调制)信号并且将该信号输出到逆变器。该驱动系统将持续时段确定为调制波的1/6周期与随机数的乘积，通过将调制波的频率乘以作为3倍数且是奇数的不同系数来计算多个载波频率，并且根据持续时段来切换载波频率。通过这种方式，防止指定频带中的谐波突变或振幅变得过大，并且减少电磁噪声。
技术实现要素：
在如上所述的驱动系统中，当两个极值之间(极大值至极小值之间以及极小值至极大值之间)的载波区段被定义为单位分量，每个单位区间(调制波的1/6周期)中的单位分量的数量根据持续时段(例如，1个单位区间、2个单位区间或3个单位区间)来切换。因而，每个单位区间中的单位分量的数量可能不会被设定为期望值。亦即，至少在紧接切换之后的单位区间内，无法选择紧接切换之前的单位区间中的单位分量的数量。
根据本发明的驱动系统、机动车以及控制驱动系统的方法会减少电磁噪声，同时使每个单位区间中的单位分量的数量等于期望值。
本发明的第一方面涉及一种驱动系统。所述驱动系统包括：多相电动机；逆变器，其包括多个切换装置并且被配置成通过切换所述切换装置来驱动所述电动机；以及电子控制单元，其被配置成执行脉宽调制控制。所述脉宽调制控制是通过将基于所述电动机的转矩指令的每相的电压指令的调制波与载波进行比较而生成所述多个切换装置的脉宽调制信号并且执行所述多个切换装置的切换的控制。所述电子控制单元被配置成将所述载波生成为以使得在所述载波在多个单位区间之上延伸的时候满足以下条件i)和ii)，其中，单位分量是所述载波在两个连续极值之间的区段，并且，单位区间是通过将所述电压指令的所述调制波的一个周期除以所述电动机的相数的两倍而获得的指定电气角宽的区间。上述条件是：(i)在所述单位区间中的每一个中，该单位区间中的所需时间等于多个单位分量的总时间，并且(ii)在所述单位区间中的至少一个中，所述多个单位分量中的至少两个单位分量的持续时间彼此不同。
当两个极值之间的载波区段被定义为“单位分量”以及通过将电压指令的调制波的一个周期(360度电气角)除以电动机的相数的二倍而获得的指定电气角宽的区间被定义为“单位区间”时，所述电子控制单元生成载波，使得在每个单位区间中，该单位区间中的所需时间等于所述多个单位分量的总时间，并且在至少一个单位区间中，所述多个单位分量中的至少两个单位分量的持续时间彼此不同。采用这种配置，能够通过防止指定频带中的谐波突变，同时使每个单位区间中的单位分量的数量等于期望值，减少电磁噪声。
在如上所述的驱动系统中，所述电子控制单元可以被配置成生成载波，使得所述单位分量的持续时间不规律地变化。采用这种配置，能够进一步减少电磁噪声。
在如上所述的驱动系统中，所述电子控制单元可以被配置成生成载波，使得在所述单位区间中的两个连续单位区间中，单位分量的数量恒定。采用这种配置，当电动机的转速和同步数恒定时，每个单位区间中的单位分量的数量能够恒定并且等于期望值。这里，“同步数”是每相的电压指令的调制波的一个周期(360度电气角)中的载波的周期数。
在如上所述的驱动系统中，所述电子控制单元可以被配置成生成载波，使得在作为所述多个单位区间的至少一部分的两个连续单位区间中，紧挨这两个连续单位区间的边界前后的单位分量的持续时间可以彼此相等。所述电子控制单元可以被配置成生成载波，使得在其中每个单位区间中的单位分量的数量等于第一预定数量的所述单位区间的至少一部分中，同一单位区间中的单位分量中的第二预定数量的连续单位分量的持续时间彼此相等，其中所述第一预定数量为3或更大，并且所述第二预定数量等于或大于2且小于所述第一预定数量。采用这种配置，能够更适当地分散谐波。
在如上所述的驱动系统中，所述电子控制单元可以被配置成生成载波，使得所述相中的任何一个的电压指令的调制波与零轴交叉时的每个过零时间点与所述单位区间中的每一个的结束时间点一致。采用这种配置，能够进一步增强电动机的可控性。
在如上所述的驱动系统中，所述电动机的相数可以为3，并且所述单位区间中的所需时间可以为所述电动机旋转60度电气角所需的时段。
本发明的第二方面涉及一种驱动系统。所述驱动系统包括：多相电动机；逆变器，其包括多个切换装置并且被配置成通过切换所述切换装置来驱动所述电动机；以及电子控制单元，其被配置成执行脉宽调制控制。所述脉宽调制控制是通过将基于所述电动机的转矩指令的每相的电压指令的调制波与载波进行比较而生成所述多个切换装置的脉宽调制信号并且执行所述多个切换装置的切换的控制。所述电子控制单元被配置成生成所述载波以在所述载波在多个单位区间上延伸的时候满足以下条件(i)和(ii)，其中单位分量是两个连续极值之间的载波区段，并且单位区间是通过将所述电压指令的所述调制波的一个周期除以所述电动机的相数的两倍而获得的指定电气角宽的区间。上述条件是：(i)在所述单位区间中的每一个中，该单位区间中的所需时间等于多个单位分量的总时间，并且(ii)在所述单位区间中的至少一个中，所述多个单位分量中的至少两个单位分量的频率彼此不同。
当两个极值之间的载波区段被定义为“单位分量”以及通过将电压指令的调制波的一个周期(360度电气角)除以电动机的相数的二倍而获得的指定电气角宽的区间被定义为“单位区间”时，所述电子控制单元生成载波，使得在每个单位区间中，该单位区间中的所需时间等于所述多个单位分量的总时间，并且在至少一个单位区间中，所述多个单位分量中的至少两个单位分量的频率彼此不同。采用这种配置，能够通过防止指定频带中的谐波突变同时使每个单位区间中的单位分量的数量等于期望值，减少电磁噪声。
本发明的第三方面涉及一种驱动系统。所述驱动系统包括：多相电动机；逆变器，其包括多个切换装置并且被配置成通过切换所述切换装置来驱动所述电动机；以及电子控制单元，其被配置成执行脉宽调制控制。所述脉宽调制控制通过将基于所述电动机的转矩指令的每相的电压指令的调制波与载波进行比较而生成所述多个切换装置的脉宽调制信号，并且执行所述多个切换装置的切换。所述电子控制单元被配置成生成所述载波以在所述载波在多个单位区间上延伸的时候满足以下条件(i)和(ii)，其中单位分量是两个连续极值之间的载波区段，并且单位区间是通过将所述电压指令的所述调制波的一个周期除以所述电动机的相数的两倍而获得的指定电气角宽的区间。上述条件是：(i)在所述单位区间中的每一个中，该单位区间中的所需时间等于多个单位分量的总时间，并且(ii)在所述单位区间中的至少一个中，所述多个单位分量中的至少两个单位分量的斜率的绝对值彼此不同。
当两个极值之间的载波区段被定义为“单位分量”以及通过将电压指令的调制波的一个周期(360度电气角)除以电动机的相数的二倍而获得的指定电气角宽的区间被定义为“单位区间”时，所述电子控制单元生成载波，使得在每个单位区间中，该单位区间中的所需时间等于所述多个单位分量的总时间，并且在至少一个单位区间中，所述多个单位分量中的至少两个单位分量的斜率的绝对值彼此不同。采用这种配置，能够通过防止指定频带中的谐波突变，同时使每个单位区间中的单位分量的数量等于期望值，减少电磁噪声。
本发明的第四方面涉及一种驱动系统。所述驱动系统包括：多相电动机；逆变器，其包括多个切换装置并且被配置成通过切换所述切换装置来驱动所述电动机；以及电子控制单元，其被配置成执行脉宽调制控制。所述脉宽调制控制是通过将基于所述电动机的转矩指令的每相的电压指令的调制波与载波进行比较而生成所述多个切换装置的脉宽调制信号并且执行所述多个切换装置的切换的控制。所述电子控制单元被配置成生成所述载波以在所述载波在多个单位区间上延伸的时候满足以下条件(i)和(ii)，其中单位分量是两个连续极值之间的载波区段，并且单位区间是通过将所述电压指令的所述调制波的一个周期除以所述电动机的相数的两倍而获得的指定电气角宽的区间。上述条件是：(i)在所述单位区间中的每一个中，该单位区间中的所需时间等于多个单位分量的总时间，并且(ii)在所述单位区间中的至少一个中，所述多个单位分量中的至少两个单位分量的电气角宽彼此不同。
当两个极值之间的载波区段被定义为“单位分量”以及通过将电压指令的调制波的一个周期(360度电气角)除以电动机的相数的二倍而获得的指定电气角宽的区间被定义为“单位区间”时，所述电子控制单元生成载波，使得在每个单位区间中，该单位区间中的所需时间等于所述多个单位分量的总时间，并且在至少一个单位区间中，所述多个单位分量中的至少两个单位分量的电气角宽彼此不同。采用这种配置，能够通过防止指定频带中的谐波突变，同时使每个单位区间中的单位分量的数量等于期望值，减少电磁噪声。
本发明的第五实施例涉及一种机动车，其上安装上述的驱动系统，并且其被配置成使用来自电动机的动力来行驶。采用这种配置，如上所述的本发明的任一方面的驱动系统被安装在机动车上；因而，机动车产生的效果类似于如上所述的驱动系统提供的效果，例如，减少电磁噪声而同时使每个单位区间中的单位分量的数量等于期望值的效果。结果，驾驶员或乘客以及机动车附近的行人等不易或不太可能感觉到电磁噪音。
本发明的第六方面涉及一种控制驱动系统的方法。所述驱动系统包括：多相电动机；逆变器，其包括多个切换装置并且被配置成通过切换所述切换装置来驱动所述电动机；以及电子控制单元，其被配置成执行脉宽调制控制。所述脉宽调制控制是通过将基于所述电动机的转矩指令的每相的电压指令的调制波与载波进行比较而生成所述多个切换装置的脉宽调制信号并且执行所述多个切换装置的切换的控制。所述方法包括：由所述电子控制单元生成所述载波以在所述载波在多个单位区间上延伸的时候满足以下条件(i)和(ii)，其中单位分量是两个连续极值之间的载波区段，并且单位区间是通过将所述电压指令的所述调制波的一个周期除以所述电动机的相数的两倍而获得的指定电气角宽的区间。上述条件是：(i)在所述单位区间中的每一个中，该单位区间中的所需时间等于多个单位分量的总时间，并且(ii)在所述单位区间中的至少一个中，所述多个单位分量中的至少两个单位分量的持续时间彼此不同。
利用上述方法，能够通过防止指定频带中的谐波突变，同时使每个单位区间中的单位分量的数量等于期望值，减少电磁噪声。
附图说明
在下文中将参照附图来描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业重要性，其中，相似的标号表示相似的元件，以及其中：
图1是示意性示出安装有如本发明的一个实施例所述的驱动系统的电动车辆20的配置的视图；
图2是图示出由电子控制单元50执行的载波生成例程的一个示例的流程图；
图3是示出生成载波的方式的一个示例的说明图；
图4是示出各相电压指令的调制波vu*、vv*、vw*、载波以及晶体管t11、t12、t13的pwm信号的波形的一个示例的说明图；
图5是示出各相电压指令的调制波vu*、vv*、vw*、载波以及晶体管t11、t12、t13的pwm信号的波形的一个示例的说明图；
图6是示出变形例的载波的一个示例的说明图；
图7是示出变形例的载波的一个示例的说明图；
图8是示出变形例中的各相的电压指令的调制波vu*、vv*、vw*和载波的波形的一个示例的说明图；以及
图9是图示出变形例的载波生成例程的一个示例的流程图。
具体实施方式
将对本发明的一个实施例予以描述。
图1示意性示出安装有如本发明的一个实施例所述的驱动系统的电动车辆20的配置。如图1所示，本实施例的电动车辆20包括电动机32、逆变器34、作为蓄电装置的电池36、升压转换器40和电子控制单元50。
电动机32是三相同步发电电动机的形式，并且包括其中嵌有永磁体的转子以及其上绕有三相线圈的定子。电动机32的转子连接到驱动轴26，该驱动轴经由差动齿轮单元24连接到驱动轮22a和22b。
逆变器34用于驱动电动机32。逆变器34经由高压侧电力线42连接到升压转换器40，并且具有六个晶体管t11至t16以及分别与这六个晶体管t11至t16并联的六个二极管d11至d16。晶体管t11至t16成对布置，使得每对晶体管分别在电流源侧和电流宿侧上布置于高压侧电力线42的正线与负线之间。而且，电动机32的三相线圈(u相、v相和w相线圈)分别连接到对应晶体管t11至t16对之间的连接点。因此，当对逆变器34施加电压时，电子控制单元50控制每对晶体管t11至t16的导通时间比，使得三相线圈形成旋转磁场，并且驱动电动机32进行旋转。平滑电容器46连接到高压侧电力线42的正线和负线。
电池36例如呈锂离子二次电池或镍金属氢化物二次电池的形式，并且经由低压侧电力线44连接到升压转换器40。平滑电容器48连接到低压侧电力线44的正线和负线。
升压转换器40连接到高压侧电力线42和低压侧电力线44，并且具有两个晶体管t31和t32、分别与这两个晶体管t31和t32并联的两个二极管d31和d32以及电抗器l。晶体管t31连接到高压侧电力线42的正线。晶体管t32连接到晶体管t31以及高压侧电力线42和低压侧电力线44的负线。电抗器l连接到晶体管t31和t32与低压侧电力线44的正线之间的连接点。电子控制单元50控制晶体管t31和t32的导通时间比，使得升压转换器40升压或升高低压侧电力线44的电压，并且将产生的电力供应到高压侧电力线42，或者降低高压侧电力线42的电压，并且将产生的电力供应到低压侧电力线44。
电子控制单元50呈具有cpu52作为主要部件的微处理器的形式，并且包括存储处理程序的rom54、临时存储数据的ram56和输入和输出端口以及cpu52。电子控制单元50经由输入端口从各个传感器接收信号。输入到电子控制单元50的信号例如包括来自检测电动机32的转子的旋转位置的旋转位置检测传感器(诸如解角器)的旋转位置θm，以及来自检测电动机32的各相的相电流的电流传感器32u和32v的相电流iu和iv。输入信号还包括来自安装于电池36的端子之间的电压传感器36a的电压vb，以及来自置于电池36的输出端子处的电流传感器36b的电流ib。输入信号进一步包括来自安装于电容器46的端子之间的电压传感器46a的电容器46(高压侧电力线42)的电压vh，以及来自安装于电容器48的端子之间的电压传感器48a的电容器48(低压侧电力线44)的电压vl。此外，输入信号包括来自点火开关60的点火信号，以及来自检测将排挡杆61操作到的位置的挡位传感器62的挡位sp。而且，输入信号包括来自检测加速踏板63的踏入量的加速踏板位置传感器64的加速踏板行程acc，来自检测制动踏板65的踏入量的制动踏板位置传感器66的制动踏板位置bp，以及来自车速传感器68的车速v。电子控制单元50经由输出端口输出各种控制信号。从电子控制单元50输出的信号例如包括输出到逆变器34的晶体管t1至t6的切换控制信号，以及输出到升压转换器40的晶体管t31和t32的切换控制信号。电子控制单元50基于从旋转位置检测传感器32a接收到的电动机32的转子的旋转位置θm来计算电动机32的电气角θe、角速度ωm和转速nm。电子控制单元50还基于从电流传感器36b接收到的电池36的电流ib的积分值来计算电池36的蓄电比soc(充电状态)。这里，蓄电比soc是能够从电池36放电的电量与电池36的全容量之比。
在如上所述构造的实施例的电动车辆20中，电子控制单元50基于加速踏板行程acc和车速v来设定需要传递到驱动轴26的所需转矩td*，将所需转矩td*设定为电动机32的转矩指令tm*，并且对逆变器34的晶体管t11至t16执行切换控制，以便根据转矩指令tm*来驱动电动机32。而且，电子控制单元50设定高压侧电力线42的目标电压vh*，以便能够根据转矩指令tm*来驱动电动机32，并且对升压转换器40的晶体管t31和t32执行切换控制，使得高压侧电力线42的电压vh变得等于目标电压vh*。
这里，将对逆变器34的控制予以描述。在本实施例中，逆变器34经受同步脉宽调制控制(同步pwm控制)。使用从同步pwm控制和非同步pwm控制中选出的同步pwm控制，因为即使降低载波的频率(载波频率)，也能实现减少谐波损耗和控制稳定性的同步pwm控制。
当对逆变器34执行同步pwm控制时，假定电动机32的各相(相u、相v、相w)的相电流iu、iv、iw之和等于零，电子控制单元50首先使用电动机32的电气角θe来执行坐标变换(三相变两相)，以使相u的相电流iu和相v的相电流iv变换为d轴电流id和q轴电流iq。随后，基于电动机32的转矩指令tm*来设定d轴电流指令id*和q轴电流指令id*，并且使用d轴电流指令id*和q轴电流指令iq*以及电流id和iq来设定d轴电压指令vd*和q轴电压指令vq*。然后，电子控制单元50使用电动机32的电气角θe来执行坐标变换(二相变三相)，以使d轴电压指令vd*和q轴电压指令vq*变换为各相的电压指令的调制波vu*、vv*、vw*，并且通过将各相的电压指令的调制波vu*、vv*、vw*与载波(三角波)进行比较而产生晶体管t11至t16的pmw信号。通过这种方式产生晶体管t11至t16的pmw信号之后，电子控制单元50使用这些pwm信号执行晶体管t11至t16的切换。
在本实施例中，电动机32是三相电动机，因此同步pwm控制中的同步数ns被设定为等于或大于6且作为3的倍数的值(6,9,12,...)。“同步数ns”是每相的电压指令的调制波的每周期(360度电气角)的载波的周期数。基于电动机32的转速nm来设定同步数n。在本实施例中，载波以与各相的电压指令的调制波中的任一个与轴(零值)相交(即，从正变负，或反之亦然)的过零电气角的区间相等的区间同步(达到极大值或极小值)，亦即，以60度电气角的区间，以便确保供给到电动机32的三相电压对称。在下文的描述中，60度电气角的宽度将被称为“单位区间”，并且电动机32旋转60度电气角所需的时间将被称为“60度所需时间t60”。基于电动机32的转速nm得出60度所需时间t60。
当载波的单位分量被定义为两个连续极值之间的分量(极大值至极小值之间以及极小值至极大值之间)，根据以下等式(1)求得每个单位区间中的单位分量的数量ne。在等式(1)中，“2”是用于将同步pwm控制中的同步数ns变换为每相电压指令的调制波的每周期(360度电气角)的单位分量的数量的系数。在等式(1)中，“60/360”是用于将每相电压指令的调制波的每周期的单位分量的数量变换为每单位区间的单位分量的数量ne的系数。这里，“60”对应于单位区间的电气角宽，“360”对应于电压指令的调制波的每周期的电气角宽。在本实施例中，如上所述，同步数ns与等于或大于6且作为3的倍数(6,9,12,...)的值相等，因此单位分量的数量ne是等于或大于2的整数(2,3,4,...)。
ne＝ns×2×60/360(1)
下面将描述如上所述构造的实施例的电动车辆20的操作，特别是生成载波(三角波)时所执行的操作。图2是图示出由电子控制单元50执行的载波生成例程的一个示例的流程图。在出现载波的各个极值(极大值和极小值)时执行该例程(在每个单位区间中的第1至第ne个单位分量中的每一个结束时的时间点)。
一旦执行载波生成例程，电子控制单元50便确定执行这轮例程循环时的时间点是否为当前单位区间结束时的时间点(其将被称为“当前单位区间结束点”)之前一个循环(步骤s100)。这里，“当前单位区间结束点”意指当前单位区间中的第ne个单位分量的结束点。因此，“当前单位区间结束点之前一个循环的时间点”意指当前单位区间中的第(ne-1)个单位分量的结束点。如果电子控制单元50确定执行这轮例程循环时的时间点不是当前单位区间结束点之前一个循环，则这轮例程循环结束。
如果电子控制单元50在步骤s100中确定执行这轮例程循环的时间点是当前单位区间结束点之前一个周期，则其根据以上等式(1)计算下一单位区间中的单位分量的数量ne(步骤s110)。然后，电子控制单元50设定下一单位区间中的第1至第ne个单位分量的时间(持续时间)tc[1]至tc[ne](步骤s120)，并且基于在步骤s120中设定的第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]来生成下一单位区间的载波(步骤s130)。然后，这轮例程循环结束。
在步骤s120中，设定下一单位区间中的第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]，使得下一单位区间中的60度所需时间t60等于第1至第ne个单位分量的总时间(tc[1]+...+tc[ne])，并且下一单位区间中的第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]当中的至少两个单位分量的时间彼此不同，而单位分量的时间tc[1]至tc[ne]不规律地变化。例如，第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]能够通过将通过将下一单位区间的60度所需时间t60除以单位分量的数量ne求得的值(t60/ne)乘以不规则排列的系数k[1],...,k[ne]来设定，其中这些系数k[1],...,k[ne]的平均值等于1，并且这些系数中的至少两个彼此不同。在此情况下，如果每个单位区间中的第“i”个系数k[i](例如，i＝1)不规律地变化，则即使当60度所需时间t60和单位分量的数量ne在两个或两个以上连续单位区间中恒定时，也能够不规律地改变每个单位区间中的第i个单位分量的时间tc[i]。
每个单位分量的时间tc和频率fc满足关系式“2tc＝1/fc”，并且根据时间tc和频率fc，每个单位分量的斜率sc被确定为每单位电气角(例如，1度)或单位时间(例如，1毫秒)的单位分量值的变化量。因此，使得第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]当中的至少两个单位分量的时间彼此不同并且使得单位分量的时间tc[1]至tc[ne]不规律地变化，等同于使第1至第ne个单位分量的频率fc[1]至fc[ne]当中的至少两个单位分量的频率或者斜率sc[1]至sc[ne]的绝对值当中的至少两个单位分量的斜率的绝对值彼此不同并且使得单位分量的频率fc[1]至fc[ne]或斜率sc[1]至sc[ne]的绝对值不规律地变化。因此，并非设定下一单位区间中的第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]并且生成下一单位区间的载波，而是通过使用设定的时间tc[1]至tc[ne]，可以设定下一单位区间中的第1至第ne个单位分量的频率fc[1]至fc[ne]或斜率sc[1]至sc[ne]，并且可以使用设定的频率fc[1]至fc[ne]或斜率sc[1]至sc[ne]来生成下一单位区间的载波。
每个单位分量的时间tc与其电气角宽θew具有相关性。因此，使得60度所需时间t60等于第1至第ne个单位分量的总时间(tc[1]+...+tc[ne])，等同于使得60度电气角的宽度等于第1至第ne个单位分量的总电气角宽(θew[1]+...+θew[ne])。而且，使得第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]当中的至少两个单位分量的时间彼此相同并且使得单位分量的时间tc[1]至tc[ne]不规律地变化，等同于使得第1至第ne个单位分量的电气角宽θew[1]至θew[ne]当中的至少两个单位分量的电气角宽彼此不同并且使得单位分量的电气角宽θew[1]至θew[ne]不规律地变化。因此，并非设定下一单位区间中的第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]并且生成下一单位区间的载波，而是通过使用设定的时间tc[1]至tc[ne]，可以设定下一单位区间中的第1至第ne个单位分量的电气角宽θew[1]至θew[ne]，并且通过使用设定的电气角宽θew[1]至θew[ne]，可以生成下一单位区间的载波。
可以通过在至少一个单位区间上执行图2的载波生成例程来生成载波，并且使得第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]相对于其他单位区间恒定。
图3示出生成载波的方式的一个示例。图3示出同步数ns恒定且等于12(每个单位区间中的单位分量的数量ne等于4)的情况。在图3中，0度、60度和120度电气角θe指示各相的过零电气角，并且前一单位区间、当前单位区间和下一单位区间的结束电气角，以及时刻t10、t12和t13指示各个过零时间点，以及前一单位区间、当前单位区间和下一单位区间的结束时间点。亦即，每个单位区间的结束电气角和结束点分别被设定为与相应过零电气角和相应过零点相一致。结果，能够进一步增强电动机32的可控性。在图3中，“t60[k]”(时刻t10至t12)指示当前单位区间中的60度所需时间，“t60[k+1]”(时刻t12至t13)指示下一单位区间中的60度所需时间。在图3中，在到达当前单位区间中的第3个单位分量的结束点的时刻11，电子控制单元50设定下一单位区间中的第1至第4个单位分量的时间tc[1]至tc[4]，使得下一单位区间中的60度所需时间t60[k+1]等于第1至第4个单位分量的总时间(tc[1]+...+tc[4])，并且下一单位区间中的第1至第4个单位分量的时间tc[1]至tc[4]当中的至少两个单位分量的时间彼此不同，同时单位分量的时间tc[1]至tc[ne]不规律地变化。然后，通过使用设定的时间tc[1]至tc[4]，生成下一单位区间的载波。就此而言，时间tc[1]至tc[4]对应于频率fc[1]至fc[ne]、斜率sc[1]至sc[ne]的绝对值以及电气角θew[1]至θew[ne]。
图4和图5示出各相电压指令的调制波vu*、vv*、vw*、载波以及晶体管t11、t12、t13的pwm信号的波形的示例。图4示出同步数ns恒定且等于12(每个单位区间中的单位分量的数量ne等于4)的情况，并且图5示出同步数ns恒定且等于6(每个单位区间中的单位分量的数量ne等于2)的情况。在图4中，电气角θe中的0度、60度、...指示相应过零电气角以及相应单位区间中的结束电气角，并且时刻t20、t21、...指示相应过零时间点以及相应单位区间中的结束点。在图5中，电气角θe中的0度、60度、...指示相应过零电气角以及相应单位区间中的结束电气角，并且时刻t30、t31、...指示相应过零时间点以及相应单位区间中的结束点。亦即，在图4和图5中，每个单位区间的结束电气角和结束点被设定为与相应过零电气角和相应过零时间点相一致。结果，能够进一步提高电动机32的控制性。
在图4中，生成载波，使得每个单位区间中的第1至第4个单位分量的时间tc[1]至tc[4](或者频率fc[1]至fc[4]、斜率sc[1]至sc[4]的绝对值或电气角θew[1]至θew[4])彼此不同并且不规律地变化。在图5中，生成载波，使得每个单位区间中的第一和第二单位分量的时间tc[1]和tc[2](或者频率fc[1]和fc[2]、斜率sc[1]和sc[2]的绝对值或电气角θew[1]和θew[2])彼此不同并且不规律地变化。利用由此生成的载波，即使当每相的电压指令的调制波vu*、vv*、vw*的振幅和周期恒定时，也能够不规律地改变晶体管t11至t16的pwm信号。结果，能够不规律地改变(分散)以高速率包含在谐波中的频率，并且防止指定频带中的谐波突变，从而减少电磁噪声。另外，能够将每个单位区间中的单位分量的数量ne设定为期望值(同步电动机ns的1/3)。例如，如果电动机32的转速nm(或者基于电动机32的转速nm的同步数n)恒定，则能够使单位分量的数量ne恒定。亦即，在将单位分量的数量设定为期望值的同时能够减少电磁噪声。随着电磁噪声的减少，驾驶员和乘客以及车辆附近的行人等不易或不太可能感觉到电磁噪音。
在如上所述的实施例的安装在电动车辆20上的驱动系统中，生成载波，使得在每个单位区间中，60度所需时间t60变得等于第1至第ne个单位分量的总时间(tc[1]+...+tc[ne])，并且在至少一个单位区间中，第1至第ne个单位分量的时间tc[1]至tc[ne]当中的至少两个单位分量的时间彼此不同，同时单位分量的时间tc[1]至tc[ne]不规律地变化。结果，在将每个单位区间中的单位分量的数量ne设定为期望值(同步数ns的1/3)的同时能够减少电磁噪声。利用驱动系统提供的这些效果，电动车辆20的驾驶员和乘客以及车辆周围的行人等不易或不太可能感觉到电磁噪声。就此而言，使得至少两个单位分量的时间tc彼此不同并且不规律地改变该时间tc，等同于使得至少两个频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew彼此不同并且不规律地改变频率fc、绝对值斜率sc或电气角宽θew。
在本实施例的安装在电动车辆20上的驱动系统中，生成载波，使得在至少一个单位区间中，各单位分量的时间tc(或者频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew)不规律地变化。然而，可以生成载波，使得各单位分量的时间tc(或者频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew)规律性变化。在此情况下，与使得每个单位区间中的每个单位分量的时间tc(或者频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew)一致或相等的系统比较，同样能够防止指定频带中的谐波突变，并且减少电磁噪声。
在本实施例的安装在电动车辆20上的驱动系统中，生成载波，使得至少一个单位区间中的至少两个单位分量的时间tc(或者频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew)彼此不同。然而，可以生成载波，使得在作为单位区间一部分的两个连续单位区间中，紧接这两个单位区间的边界前后的单位分量的时间tc(或者频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew)彼此相等。图6图示出在此情况下的载波的一个示例。而且，在每个单位区间中的单位分量的数量ne等于n(n≥3)的情况下，在其中一些单位区间中，可以使得同一单位区间中的m(2≤m<n)区段连续单位分量的时间tc(或者频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew)彼此相等。图7图示出在此情况下的载波的一个示例。本发明的发明人发现，当使得每个单位分量的时间tc可变时，使得至少两个连续单位分量的时间tc(或者频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew)彼此相等，这样就可能在一定程度上出现对应于时间tc的频率的谐波。因而，在作为单位区间一部分的两个连续单位区间或者一些单位区间中，通过使得至少两个连续单位分量的时间tc(或者频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew)彼此相等，同时使得同一单位区间中的至少两个单位分量的时间tc(或者频率fc、斜率sc的绝对值或电气角宽θew)彼此不同，能够更加适当地分散谐波。
在本实施例的安装在电动车辆20上的驱动系统中，如图4和图5所示，每个单位区间的结束电气角和结束点被设定为与相应过零电气角和相应过零点相一致。然而，如图8所示，每个单位区间中的结束电气角和结束点可以被设定为与相应过零电气角和相应过零点不同。图8示出同步数ns恒定且等于12(每个单位区间中的单位分量的数量ne等于4)的情况。在图8中，电气角θe中的0度、60度、...以及时刻t40、t41、...指示相应过零电气角和相应过零时间点，并且电气角θe中的20度、80度、...以及时刻t50、t51、...指示相应单位区间的结束电气角和结束点。在此情况下，如上述实施例，同样在将每个单位区间中的单位分量的数量ne设定为期望值的同时能够减少电磁噪声。
在本实施例的安装在电动车辆20上的驱动系统中，电子控制单元50执行图2的载波生成例程，但可以执行图9的载波生成例程，而非图2的那个载波生成例程。除添加步骤s200至s230之外，图9的载波生成例程与图2的载波生成例程相同。因此，相同的步骤配以相同的步骤标记，不再提供其详细描述。
在图9的载波生成例程中，如果电子控制单元50确定执行这轮例程循环的时间点不是当前单位区间的结束点之前一个循环，则其将当前单位区间中的单位分量的数量ne与3进行比较(步骤s200)。如果当前单位区间中的单位分量的数量ne为3或更大值，则电子控制单元50确定执行这轮例程循环的时间点是否为当前单位区间的结束点之前两个循环(步骤s200)。这里，“当前单位区间的结束点之前两个循环的时间点”意指当前单位区间中的第(ne-2)个单位分量的结束时间点。
如果步骤s200确定当前单位区间中的单位分量的数量ne小于3，或者步骤s200确定当前单位区间内的单位分量的数量ne等于或大于3，并且步骤s210确定执行这轮例程循环的时间点不是当前单位区间的结束点之前两个循环，则这轮例程循环结束。
如果步骤s200确定当前单位区间中的单位分量的数量ne等于或大于3，并且步骤s210确定执行这轮例程循环的时间点是在结束点之前两个循环，则重新设定当前单位区间中的第ne个单位分量的时间tc[ne](步骤s220)，并且重新生成当前单位区间中的第ne个单位分量(步骤s230)。然后，这轮例程循环结束。
在步骤s220中，当当前单位区间中的单位分量的数量ne等于3时，将当前单位区间中的60度所需时间t60与第1个单位分量的实际时间tca[1]和第2个单位分量的时间tc[2]的总和之差重新设定为第3个单位分量的时间tc[3]。当当前单位区间中的单位分量的数量ne等于4或更大值时，60度所需时间t60与第1至第(ne-2)个单位分量的实际时间tca[1]至tca[ne-2]和第(ne-1)个单位分量的时间tc[ne-1]的总和之差重新设定为第ne个单位分量的时间tc[ne]。通过步骤s220和s230的处理，能够更适当地确定当前单位区间的结束点(第ne个单位分量的结束点)。特别是，当60度所需时间t60(电动机32的转速nm)改变时，该程序十分有用。
在本实施例的安装在电动车辆20上的驱动系统中，当各相的电压指令的调制波vu*、vv*、vw*的振幅小于载波的振幅时(当向电动机32施加伪三相ac电压时)，如图4和图5所示那样生成载波。然而，当各相的电压指令的调制波vu*、vv*、vw*的振幅大于载波的振幅时(当向电动机32施加过调制电压时)可以通过相同的方式生成载波。
尽管使用三相电动机作为电动机32，但在本实施例的安装在电动车辆20上的驱动系统中，除三相电动机以外，也可以使用诸如六相电动机等电动机。在任何情况下，每个单位区间具有通过将每相的电压指令的调制波的一个周期(电气角360度)除以电动机32的相数p(p≥2)的两倍求得的指定电气角宽(例如，当相数p为6时，宽度为30度)。
尽管使用电池36作为蓄电装置，但在本实施例的安装在电动车辆20上的驱动系统中，可以使用电容器来代替电池36。
尽管在电池36与逆变器34之间设置升压转换器40，但在本实施例的安装在电动车辆20上的驱动系统中，可以不设置升压转换器40。
尽管在本实施例中，驱动系统被配置成安装在电动车辆20上，但驱动系统仅需包括电动机和逆变器，而驱动系统可以被配置成安装在混合动力车辆上，或者可以被配置成安装在诸如施工设备等固定设备上。
将对本实施例的主要元素与“发明内容”中描述的本发明的主要元素之间的对应关系予以描述。在本实施例中，电动机32是“电动机”的一个示例，并且逆变器34是“逆变器”的一个示例，而电子控制单元50是“电子控制单元”的一个示例。
本实施例的主要元素与“发明内容”中描述的本发明的主要元素之间的对应关系并非旨在限定“发明内容”中描述的本发明的元素，因为本实施例是阐释用于实施“发明内容”中描述的本发明的具体形式或配置的一个示例。亦即，应基于“发明内容”中的描述来理解其中描述的本发明，并且实施例仅作“发明内容”中描述的本发明的具体示例。
虽然已经使用实施例来描述用于实施本发明的形式或配置，但本发明决不限于所示的实施例，而在不脱离权利要求范围的情况下，本发明可以采用各种形式来实施。
例如，本发明可以用于驱动系统和机动车的制造业。