[发明专利]励磁线圈型同步电动机的控制装置、电动驱动系统、电动四轮驱动车及混合动力汽车

说明书

技术领域

本发明涉及控制在励磁线圈通入电流而产生磁通量，并基于该磁通量产生转矩的励磁线圈型同步电动机的控制装置、电动驱动系统、电动四轮驱动车及混合动力汽车。

背景技术

近来，以电动机作为驱动源而行驶的汽车增多起来。是以电动汽车或混合动力汽车为代表的环境对应汽车。并且，与环境对应汽车同时开始普及的是一种电动四轮驱动汽车，其前轮由电动机直接驱动，后轮由电动机驱动。这些电动汽车的行驶驱动用电动机由于小型并且高效率的特点，作为同步电动机的主流而应用。该同步电动机有几个种类。有在转子中埋入永久磁铁型的嵌入型永久磁铁电动机，有在转子的周围贴付永久磁铁的表面型永久磁铁电动机，及在转子侧具有励磁线圈，在该线圈流通电流，产生磁通量的励磁线圈型同步电动机等。

这些同步电动机在转子侧具有磁通量。产生该磁通量的方法有各种各样的方法，永久磁铁电动机在转子处具有永久磁铁，另外励磁线圈型电动机利用在励磁线圈流通电流而产生磁通量。电动机通过在定子侧的定子线圈流通电流而产生转矩，以与该转子侧的磁通量正交。

如以上那样，由于电动机具有磁通量，所以如果电动机的转速变高，则对应于转速产生感应感应电压。由于电动机的高速旋转而该感应电压变高，在感应电压超过系统电压的情况下，在该旋转中不会流入电流，无法输出必要的转矩。

在该情况下，一般实施抑制感应电压上升的对策，叫做“减弱励磁控制”。在永久磁铁电动机中，在定子线圈电流中，为了在转子的磁通方向(一般为d轴方向)使转子产生的磁通量消失，通过在d轴的负方向通入电流，实现减弱励磁控制。与之相对，在励磁线圈型同步电动机中，可以直接通过减少励磁电流来减少磁通量。

并且，在使用励磁线圈型电动机的情况下，根据用途有时并用所述两个的减弱励磁控制方式。在这样的情况下，如日本特许第3331734号说明书中记载的那样，有使励磁电流与转速成反比例流通的方式，和将定子线圈电流分为与感应电压和该相位分量正交的分量(即d轴电流和q轴电流)，分别控制各个电流的方式。在日本特许第3331734号说明书记载的方式中，为了能分别控制励磁电流和d轴电流，抑制在电动机感应的电压，同时可以产生所希望的转矩。

专利文献1：日本特许第3331734号说明书

在此，在励磁线圈型同步电动机中，在为了产生磁通量而流通励磁电流，并且进行减弱励磁控制而在d轴方向流通电流的情况下，有时在励磁线圈会出现由d轴电流的脉动而产生的影响。即，通常，在励磁线圈流通励磁电流If，产生磁通量φ。此时，在励磁线圈的端子之间施加所必要的励磁电压Vf。该励磁电流通常是直流电流，以使产生的磁通量φ一定。此时，若要减弱磁通量φ而流通d轴电流Id时，也可以将d轴电流在磁通方向上看作是直流电流，基本上励磁线圈与d轴方向线圈不会发生干涉。

但是，在要减弱磁通量φ的d轴电流Id由于电动机速度变动等扰乱而引起脉动的情况下，由于该脉动而使磁通量φ发生变化。这样在磁通量由于脉动而引起的变动的情况下，在励磁线圈产生感应电压ef。一旦产生该感应电压ef，由于励磁电流If根据励磁电压Vf与感应电压ef的电位差而流动，所以以与d轴电流的脉动分量相同频率发生变动。由于该励磁电流If的变动，磁通量φ产生脉动，结果导致发生转矩脉动的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种励磁线圈型同步电动机的控制装置、电动驱动系统、电动四轮驱动车以及混合动力汽车，即使d轴电流发生脉动，作用于转矩的磁通量也不发生变化，可以降低转矩脉动，可以稳定输出转矩。

(1)为了达成所述目的，本发明提供一种励磁线圈型同步电动机的控制装置，具有控制器，所述控制器进行控制以使从转子具有励磁线圈的励磁线圈型电动机产生所希望的转矩，其特征在于，所述控制器控制所述励磁线圈的施加电压，从而抑制在所述励磁线圈型电动机的励磁线圈流通的励磁电流的脉动。

根据该结构，即使d轴电流发生脉动，作用于转矩的磁通量也不发生变化，可以降低转矩脉动，可以稳定地输出转矩。

(2)在所述(1)中，优选的是所述控制器在电动机的磁通方向和与该磁通方向正交的方向上分离在所述励磁线圈型电动机的定子线圈内流通的电流，根据在所述电动机的磁通方向上流动的电流分量，计算在所述励磁线圈感应的感应电压，根据所述感应电压补偿所述励磁线圈的励磁电压。

(3)在上述(1)中，优选的是所述控制器根据在所述电动机的磁通方向上流通的定子线圈电流的时间变化量，计算所述励磁线圈的感应电压。