马达控制装置、机电一体单元、混合动力系统、电动助力转向系统以及马达控制方法与流程

本发明涉及一种马达控制装置、机电一体单元、混合动力系统、电动助力转向系统以及马达控制方法。

背景技术：

1、永磁铁同步马达不需要电刷和整流子等机械性的电流整流机构而易于维护，并且小型轻量，效率、功率因数都高，所以广泛地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。将从电池等直流电源供给的直流电压在逆变器中转换为交流电压，使用该交流电压对永磁铁同步马达的电枢线圈流通交流电流，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、因使穿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。

2、永磁铁同步马达中，在马达的旋转方向(周向)和与马达的旋转轴垂直的方向(径向)上分别产生电枢磁通和磁铁磁通带来的电磁力。上述转矩是周向的电磁力的积分，其中包含马达的磁路的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壳体变形、振动的激振力(电磁激振力)发挥作用。

3、在电动汽车、混合动力汽车这样的使用永磁铁同步马达的环保汽车中，有时会在马达上安装由多个齿轮(gear)构成的减速器。该减速器会产生与取决于齿轮的齿数的啮合频率相应的振动。因此，根据马达的转速的不同，马达中产生的电磁激振力和转矩脉动与减速器中产生的振动有时会叠加而产生大的振动和噪音。

4、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中揭示了一种技术，即，通过以互不一致的方式设定变频装置的输出基本频率与齿轮减速器的啮合基本频率来避免它们的共振，所述变频装置由转换器和逆变器构成，对电动机供给交流电，所述齿轮减速器对电动机的旋转进行减速。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本专利特开昭61-227649号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、在电动汽车、混合动力汽车这样的使用永磁铁同步马达的环保汽车中，振动和噪音在广阔范围的转速内成为问题。然而，专利文献1揭示的方法无法在广阔范围的转速内有效地抑制马达与减速器的相互作用带来的振动和噪音的产生。

3、本发明是鉴于上述问题而成，其目的在于有效地抑制马达与减速器进行组合的情况下产生的振动和噪音。

4、解决问题的技术手段

5、本发明的马达控制装置对交流马达的驱动进行控制，所述交流马达与进行从直流电向交流电的功率变换的功率变换器连接，经由减速器来输出通过使用所述交流电进行驱动而生成的旋转驱动力，该马达控制装置具备：载波生成部，其生成载波；载波频率调整部，其调整所述载波的频率；以及门信号生成部，其使用所述载波对与转矩指令相应的电压指令进行脉宽调制，生成用于控制所述功率变换器的动作的门信号，所述载波频率调整部根据所述转矩指令和所述交流马达的转速来改变所述电压指令与所述载波的相位差，以所述减速器的啮合频率同与所述电压指令相应的基波电流的谐波分量的差处于规定范围内的方式对所述载波的频率进行调整。

6、本发明的机电一体单元具备：所述马达控制装置；所述功率变换器，其连接于所述马达控制装置；所述交流马达，其由所述功率变换器驱动；以及所述减速器，其传递所述交流马达的旋转驱动力，所述交流马达、所述功率变换器以及所述减速器成为一体结构。

7、本发明的混合动力系统具备：所述马达控制装置；所述功率变换器，其连接于所述马达控制装置；所述交流马达，其由所述功率变换器驱动；所述减速器，其传递所述交流马达的旋转驱动力；以及发动机系统，其连接于所述交流马达。

8、本发明的电动助力转向系统具备：所述马达控制装置；所述功率变换器，其连接于所述马达控制装置；所述交流马达，其由所述功率变换器驱动；以及所述减速器，其传递所述交流马达的旋转驱动力，使用所述交流马达的旋转驱动力对驾驶员的转向操作进行辅助。

9、本发明的马达控制方法对交流马达的驱动进行控制，所述交流马达与进行从直流电向交流电的功率变换的功率变换器连接，经由减速器来输出通过使用所述交流电进行驱动而生成的旋转驱动力，该方法中，生成与转矩指令相应的电压指令，根据所述转矩指令和所述交流马达的转速来改变所述电压指令与载波的相位差，以所述减速器的啮合频率同与所述电压指令相应的基波电流的谐波分量的差处于规定范围内的方式对所述载波的频率进行调整，以调整后的频率来生成所述载波，使用所述载波对所述电压指令进行脉宽调制，生成用于控制所述功率变换器的动作的门信号。

10、发明的效果

11、根据本发明，能有效地抑制马达与减速器进行组合的情况下产生的振动和噪音。

技术特征：

1.一种马达控制装置，其对交流马达的驱动进行控制，所述交流马达与进行从直流电向交流电的功率变换的功率变换器连接，经由减速器来输出通过使用所述交流电进行驱动而生成的旋转驱动力，所述马达控制装置的特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的马达控制装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的马达控制装置，其特征在于，

4.一种机电一体单元，其特征在于，具备：

5.一种混合动力系统，其特征在于，具备：

6.一种电动助力转向系统，其特征在于，具备：

7.一种马达控制方法，其对交流马达的驱动进行控制，所述交流马达与进行从直流电向交流电的功率变换的功率变换器连接，经由减速器来输出通过使用所述交流电进行驱动而生成的旋转驱动力，所述方法的特征在于，

技术总结
本发明的马达控制装置对交流马达的驱动进行控制，所述交流马达与进行从直流电向交流电的功率变换的功率变换器连接，经由减速器来输出通过使用所述交流电进行驱动而生成的旋转驱动力，该马达控制装置具备：载波生成部，其生成载波；载波频率调整部，其调整所述载波的频率；以及门信号生成部，其使用所述载波对与转矩指令相应的电压指令进行脉宽调制，生成用于控制所述功率变换器的动作的门信号；所述载波频率调整部根据所述转矩指令和所述交流马达的转速来改变所述电压指令与所述载波的相位差，以所述减速器的啮合频率同与所述电压指令相应的基波电流的谐波分量的差处于规定范围内的方式对所述载波的频率进行调整。

技术研发人员：塚越贵哉,原崇文,星野胜洋,青柳滋久
受保护的技术使用者：日立安斯泰莫株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15