DE102019112234A1

DE102019112234A1 - Gerät zur Steuerung einer rotierenden elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102019112234A1
Application number: DE102019112234.1A
Authority: DE
Inventors: Harumi Horihata; Tetsuo Morita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2019-05-10
Publication date: 2019-11-14
Also published as: JP2019198206A; JP7070064B2

Abstract

In einem Gerät bewirkt eine Übergangssteuerungseinrichtung, dass eine Steuerungsbetriebsart einer rotierenden elektrischen Maschine von einer Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart übergeht, und steuert eine Feldsteuerungseinrichtung derart, dass ein Wert eines Feldstroms unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart höher als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist. Die Übergangssteuerungseinrichtung bewirkt, dass die Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart übergeht, und steuert die Feldsteuerungseinrichtung derart, dass ein Wert des Feldstroms unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart niedriger als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Geräte zur Steuerung einer rotierenden elektrischen Maschine.
HINTERGRUND
Herkömmliche Geräte, von denen ein Beispiel in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2016-189698 offenbart ist, steuern Ströme, die jeweiligen Statorwicklungen einer rotierenden elektrischen Maschine zuzuführen sind, und steuern einen Feldstrom, der einer Feldwicklung der rotierenden elektrischen Maschine zuzuführen ist.
Um zu bewirken, dass eine Regelgröße einer rotierenden elektrischen Maschine einem Befehlswert für die Regelgröße nachfolgt, führt ein derartiges Steuerungsgerät selektiv durch:

(1) eine Pulsbreitenmodulations- (PWM-) Steuerungsbetriebsart, wenn bestimmt wird, dass eine Drehgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine gleich wie oder kleiner als eine vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist;
(2) eine Feldsteuerungsbetriebsart, wenn bestimmt wird, dass eine Drehgeschwindigkeit der rotierenden elektrischen Maschine höher als die vorbestimmte Drehgeschwindigkeit ist.

Die PWM-Steuerungsbetriebsart ist konfiguriert:

1. modulierte Impulsbreiten von Impulsen zum Einschalten von Schaltern eines Leistungswandlers zu steuern, um PWM-gesteuerte Statorströme zu erzeugen, die ermöglichen, dass ein Modulationsfaktor des Leistungswandlers gleich wie oder kleiner als 1 ist;
2. die PWM-gesteuerten Statorströme den jeweiligen Statorwicklungen einer rotierenden elektrischen Maschine zuzuführen, wodurch bewirkt wird, dass die rotierende elektrische Maschine elektrische Leistung erzeugt.

Die Feldsteuerungsbetriebsart steuert den der Feldwicklung der rotierenden elektrischen Maschine zuzuführenden Feldstrom, wodurch bewirkt wird, dass die rotierende elektrische Maschine elektrische Leistung erzeugt.
Insbesondere ist das Steuerungsgerät konfiguriert, eine Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart durchzuführen, die die Ein-Impulse, deren Impulsbreiten moduliert werden, für die Schalter des Leistungswandlers steuert, um PWM-gesteuerte Statorströme zu erzeugen, die ermöglichen, dass der Modulationsfaktor des Leistungswandlers größer als 1 ist.
Das heißt, dass das Steuerungsgerät die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt, wenn eine der PWM-Steuerungsbetriebsart und der Feldsteuerungsbetriebsart auf die andere davon umgeschaltet wird. Dies reduziert Variationen in der Regelgröße der rotierenden elektrischen Maschine, die aus dem Betriebsartumschalten resultieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Verringerung in der Ansprechempfindlichkeit der Regelgröße der rotierenden elektrischen Maschine kann jedes Mal, wenn die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von einer der PWM-Steuerungsbetriebsart und der Feldsteuerungsbetriebsart auf die andere davon umgeschaltet wird, eine Zeitdauer erhöhen, während der die Regelgröße von dem Befehlswert abweicht. Dies kann zu einer Reduktion der Steuerbarkeit der Regelgröße der rotierenden elektrischen Maschine führen.
Im Hinblick auf die vorstehend angegebenen Umstände ist eine Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung darauf gerichtet, Geräte zur Steuerung einer rotierenden elektrischen Maschine anzugeben, von denen jedes in der Lage ist, die Reduktion der Steuerbarkeit der rotierenden elektrischen Maschine zu beschränken.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung ist ein Gerät bereitgestellt, das bei einem Steuerungssystem zur Steuerung einer Hauptregelgröße einer rotierenden elektrischen Maschine, die eine Feldwicklung und eine Statorwicklung aufweist, unter Verwendung eines Wechselrichters, der einen Oberzweigschalter und einen Unterzweigschalter aufweist, anwendbar ist. Der Wechselrichter führt ebenfalls eine Leistungsumwandlung zwischen einer Gleichstromleistungsquelle und der Statorwicklung auf der Grundlage von Schaltvorgängen der Ober- und Unterzweigschalter durch. Das Gerät weist eine Feldjustierungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, als eine erste Regelgröße davon einen Feldstrom zu steuern, der durch die Feldwicklung fließt, um dementsprechend den Feldstrom auf einen Feldbefehlsstrom als einen Befehlswert für den Feldstrom zu justieren. Das Gerät weist eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart durchzuführen, die auf der Grundlage eines Befehlswerts zur Justierung der Hauptregelgröße auf eine Anforderungsregelgröße die Ober- und Unterzweigschalter einmal mit einer Totzeit zwischen dem Einschalten des Oberzweigschalters und dem Einschalten des Unterzweigschalters für einen elektrischen Zyklus der rotierenden elektrischen Maschine einschaltet, während eine Bedingung erfüllt ist, die den Oberzweigschalter während zumindest eines Teils einer Zeitdauer einschaltet, während der eine Leistungserzeugungsspannung der Statorwicklung höher als eine Spannung der Gleichstromleistungsquelle ist, wodurch als eine zweite Regelgröße davon ein Statorstrom gesteuert wird, der durch die Statorwicklung fließt.
Das Gerät weist eine Sinusschaltsteuerungseinrichtung auf, die konfiguriert ist, eine Sinus- Pulsbreitenmodulations- (PWM-) Steuerungsbetriebsart durchzuführen, die auf der Grundlage des Befehlswerts zum Justieren der Hauptregelgröße auf die Anforderungsregelgröße Ein-Aus-Schaltvorgänge von jedem der Ober- und Unterzweigschalter durchführt, um als eine dritte Regelgröße davon den durch die Statorwicklung fließenden Strom zu steuern, wenn ein positiver Spitzenwert einer Phasenspannung, die an die Statorwicklung angelegt wird, gleich wie oder niedriger als die Spannung der Gleichstromleistungsquelle ist, wodurch bewirkt wird, dass die Phasenspannung im Wesentlichen eine pulsbreitenmodulierte Wellenform aufweist. Die ersten, zweiten und dritten Regelgrößen weisen jeweilige Ansprechempfindlichkeiten auf, und die Ansprechempfindlichkeit der ersten Regelgröße ist die niedrigste unter allen Ansprechempfindlichkeiten. Das Gerät weist eine Übergangssteuerungseinrichtung auf.
Die Übergangssteuerungseinrichtung ist konfiguriert, zu bewirken, dass eine Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart übergeht, und die Feldsteuerungseinrichtung derart zu steuern, dass ein Wert des Feldstroms unmittelbar nach Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart höher als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist.
Die Übergangssteuerungseinrichtung ist ebenfalls konfiguriert, zu bewirken, dass die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart übergeht, und die Feldsteuerungseinrichtung derart zu steuern, dass ein Wert des Feldstroms unmittelbar nach Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart niedriger als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist.
Wenn die rotierende elektrische Maschine als ein Leistungsgenerator betrieben wird, würde, wenn der Feldstrom kontinuierlich vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart geändert werden würde, ein Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine reduziert werden. Dies liegt daran, dass ein Verlust aus einem Strompfad einschließlich der Statorwicklung und des Wechselrichters in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart kleiner als in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist, so dass die Größe von Strom, der durch die Statorwicklung fließt, die erforderlich ist, um die Befehlsleistungserzeugungsspannung abzudecken, sich vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart verringert. Zumindest ein Grund, warum der Verlust, der aus dem Strompfad einschließlich der Statorwicklung und des Wechselrichters auftritt, in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart kleiner als in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist, ist, dass ein Schaltverlust, der aus der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart resultiert, kleiner als derjenige ist, der aus der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart resultiert.
In dieser Hinsicht ist die beispielhafte Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung konfiguriert, zu bewirken, dass die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart übergeht, und die Feldsteuerungseinrichtung derart zu steuern, dass ein Wert des Feldstroms unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart höher als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist. Diese Konfiguration beschränkt die Reduktion von Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine, wenn die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart umgeschaltet wird. Dies ermöglicht, dass die Abweichung zwischen der Hauptregelgröße und der Anforderungsregelgröße sich verringert, wodurch es möglich ist, die Reduktion in der Steuerbarkeit der Hauptregelgröße der rotierenden elektrischen Maschine zu beschränken.
Zusätzlich würde, wenn die rotierende elektrische Maschine als ein Leistungsgenerator betrieben wird, falls der Feldstrom kontinuierlich vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart geändert werden würde, das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine erhöht werden. Dies liegt daran, dass ein Verlust, der von dem Strompfad einschließlich der Statorwicklung und des Wechselrichters auftritt, in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart größer als derjenige in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist, so dass die Größe des durch die Statorwicklung fließenden Stroms, die erforderlich ist, um eine Befehlsleistungserzeugungsspannung abzudecken, vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ansteigt.
In dieser Hinsicht ist die beispielhafte Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung konfiguriert, zu bewirken, dass die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart übergeht, und die Feldsteuerungseinrichtung derart zu steuern, dass ein Wert des Feldstroms unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart niedriger als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist. Diese Konfiguration beschränkt den Anstieg des Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine, wenn die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart umgeschaltet wird. Dies ermöglicht, dass die Abweichung zwischen der Hauptregelgröße und der Anforderungsregelgröße sich verringert, wodurch ermöglicht wird, die Reduktion in der Steuerbarkeit der Hauptregelgröße der rotierenden elektrischen Maschine zu beschränken.
Figurenliste
Andere Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:

1 eine Gesamtaufbaudarstellung, die schematisch ein Beispiel für den Aufbau eines Steuerungssystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2A ein Schaltbild, das schematisch veranschaulicht, wie eine Feldspeisungssteuerung in einer ersten Schaltbetriebsart gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angesteuert wird;
2B ein Schaltbild, das schematisch veranschaulicht, wie die Feldspeisungssteuerung in einer zweiten Schaltbetriebsart gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angesteuert wird;
3 ein Blockschaltbild, ein Funktionsblockschaltbild, das funktionelle Blöcke einer Steuerungsvorrichtung angibt, wenn die Steuerungsvorrichtung eine Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchführt;
4 eine Darstellung, die schematisch einen Spannungsvektor veranschaulicht, der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel definiert ist;
5A bis 5C ein verbundenes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie Ober- und Unterzweigschalter einer ausgewählten Phase, ein entsprechender Phasenstrom und eine entsprechende Phasenspannung in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart geändert werden;
6 ein Funktionsblockschaltbild, das Funktionsblöcke der Steuerungsvorrichtung angibt, wenn die Steuerungsvorrichtung eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchführt.
7A bis 7C ein verbundenes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie die Ober- und Unterzweigschalter einer ausgewählten Phase, ein entsprechender Phasenstrom und eine entsprechende Phasenspannung in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart geändert werden;
8A ein Blockschaltbild, das schematisch eine Übertragungsfunktion eines geschlossenen Regelkreises veranschaulicht, in die ein Feldbefehlsstrom eingegeben wird und aus der ein Feldstrom ausgegeben wird;
8B ein Blockschaltbild, das schematisch eine Übertragungsfunktion eines geschlossenen Regelkreises für eine d-Achse veranschaulicht, in die ein d-Achsen-Befehlsstrom eingegeben wird und aus der ein d-Achsen-Strom ausgegeben wird;
9 einen Graphen, der schematisch Frequenzcharakteristiken einer Verstärkung einer Übertragungsfunktion eines geschlossenen Regelkreises eines Steuerungssystems veranschaulicht;
10 einen Graphen, der schematisch die Definition einer Zeitkonstanten veranschaulicht;
11 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
12A bis 12C ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umgeschaltet wird;
13A bis 13C ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umgeschaltet wird;
14A bis 14C ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß einem Vergleichsbeispiel umgeschaltet wird;
15A bis 15C ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem Vergleichsbeispiel umgeschaltet wird;
16A bis 16C ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie die Ober- und Unterzweigschalter einer ausgewählten Phase, ein entsprechender Phasenstrom und eine entsprechende Phasenspannung in einer Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung geändert werden;
17A bis 17C ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie die Ober- und Unterzweigschalter einer ausgewählten Phase, ein entsprechender Phasenstrom und eine entsprechende Phasenspannung in einer Rechteckwellensteuerungsbetriebsart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung geändert werden;
18 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
19 ein Flussdiagramm, das schematisch eine in 18 gezeigte erste Subroutine veranschaulicht;
20 ein Flussdiagramm, das schematisch eine in 18 gezeigte zweite Subroutine veranschaulicht;
21 eine Darstellung, die schematisch einen Befehlsspannungsvektor in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
22 eine Darstellung, die schematisch den Befehlsspannungsvektor in der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
23 eine Darstellung, die schematisch einen Befehlsspannungsvektor in der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
24 eine Darstellung, die schematisch den Befehlsspannungsvektor in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
25 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
26 ein Blockschaltbild, ein Funktionsblockschaltbild, das funktionelle Blöcke einer Steuerungsvorrichtung veranschaulicht, wenn die Steuerungsvorrichtung die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung durchführt;
27 ein Blockschaltbild, ein Funktionsblockschaltbild, das funktionelle Blöcke der Steuerungsvorrichtung angibt, wenn die Steuerungsvorrichtung die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel durchführt;
28 ein Flussdiagramm, das schematisch eine Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
29 ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel umgeschaltet wird;
30 ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel umgeschaltet wird;
31A und 31B ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umgeschaltet wird;
32A und 32B ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel umgeschaltet wird;
33A und 33B ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung umgeschaltet wird; und
34A und 34B ein zusammengesetztes Zeitverlaufsdiagramm, das schematisch veranschaulicht, wie der Feldbefehlsstrom eingestellt wird, wenn die Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel umgeschaltet wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen gezeigt. Die Zeichnungen verwenden identische Bezugszeichen, um identische entsprechende Komponenten zu identifizieren.
Erstes Ausführungsbeispiel
Zunächst ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 15 das erste Ausführungsbeispiel beschrieben, gemäß dem ein Steuerungsgerät gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem Fahrzeug installiert ist.
Gemäß 1 weist das Fahrzeug eine Brennkraftmaschine, die einfach als Kraftmaschine 10 bezeichnet ist, auf, die als dessen Hauptkraftmaschine dient. Die Kraftmaschine 10 weist eine Ausgangswelle 10a und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung auf, und ist konfiguriert, zu bewirken, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine gesteuerte Menge von Kraftstoff, wie Benzin oder Diesel, in eine Verbrennungskammer davon sprüht. Dies verbrennt das Gemisch der gesteuerten Menge von Kraftstoff und einer gesteuerten Menge von Luft in der Verbrennungskammer, wodurch Leistung erzeugt wird, die die Ausgangswelle 10a dreht. Das heißt, dass die Kraftmaschine 10 Drehleistung der Ausgangswelle 10a abgibt.
Zusätzlich weist das Fahrzeug eine Batterie 20, die als eine Gleichstrom- (DC-) Leistungsquelle dient, zumindest eine Last 22 und ein Steuerungssystem CS auf.
Die Batterie 20 ist beispielsweise eine Blei-Säure-Batterie, die eine Nennspannung von beispielsweise 20 V aufweist.
Das Steuerungssystem CS weist eine mit Wechselstrom (AC) betriebene rotierende elektrische Maschine 30 auf. Das erste Ausführungsbeispiel verwendet eine synchrone rotierende elektrische Feldwicklungsmaschine mit einer Schenkelpolcharakteristik als die rotierende elektrische Maschine 30. Genauer dient die rotierende elektrische Maschine 30 beispielsweise als ein integrierter Starter-Generator (ISG), der sowohl als Startermotor als auch als eine Lichtmaschine (ein Alternator) als ein Beispiel für einen Generator dient.
Die rotierende elektrische Maschine 30 weist einen Rotor 31 mit einem Rotorkern und zumindest einer Feldwicklung 32 auf, die entgegengesetzte erste und zweite Enden aufweist, die um den Rotorkern gewickelt sind, um beispielsweise zumindest ein Paar von Magnetpolen, d.h. N- und S-Pole, bei Speisung zu erzeugen. Der Rotor 31 weist eine Längsachse (d-Achse) auf, in Übereinstimmung mit einer Richtung eines Magnetflusses, der durch den N-Pol von zumindest einem Magnetpolpaar erzeugt wird. Der Rotor 31 weist ebenfalls eine Querachse (q-Achse) auf, mit einer Phase, die um π/2 rad elektrischer Winkel in Bezug auf die d-Achse während der Drehung des Rotors 31 voreilt. Anders ausgedrückt ist die q-Achse elektromagnetisch senkrecht zu der d-Achse. Die d- und q-Achsen bilden ein d-q-Koordinatensystem, das in Bezug auf den Rotor 31 definiert ist.
Die Schenkelpolstruktur der rotierenden elektrischen Maschine 30, die repräsentiert, dass der Rotor 31 die Schenkelpolstruktur aufweist, bedeutet, dass eine Induktivität Ld in der d-Achse des Rotors 31 sich von einer Induktivität Lq in der q-Achse des Rotors 31 unterscheidet, d.h. kleiner ist.
Der Rotor 31 ist mit der Ausgangswelle 10a der Kraftmaschine 10 beispielsweise über eine nicht gezeigte Riemenscheibe gekoppelt, so dass Leistung zwischen dem Rotor 31 und der Ausgangswelle 10a übertragbar ist. Drehmoment und Drehgeschwindigkeit sind zwischen dem Rotor 31 und der Ausgangswelle 10a auf der Grundlage eines vorbestimmten Riemenscheibenverhältnisses übertragbar.
Die rotierende elektrische Maschine 30 weist ebenfalls einen Stator 33 mit einem Statorkern auf. Der Rotor 31 ist drehbar in Bezug auf den Statorkern angeordnet. Der Stator 33 weist ebenfalls Drei-Phasen-, d.h. U-, V- und W-Phasen-Wicklungen, das heißt Ankerwicklungen 34U, 34V und 34W auf, die an dem Statorkern derart gewickelt sind, dass die U-, V- und W-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W eine Phasendifferenz von beispielsweise 2π/3 rad voneinander aufweisen. Jede der Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W weist entgegengesetzte erste und zweite Enden auf.
Die Feldwicklung 32 und die Drei-Phasen-Wicklungen 34U bis 34W sind derart angeordnet, dass sie bei Speisung magnetisch miteinander gekoppelt sind.
Das Steuerungssystem CS weist einen Drei-Phasen-Wechselrichter 40, eine Feldspeisungsschaltung 41, einen Kondensator 21 und eine Steuerungsvorrichtung 60 auf. Die Steuerungsvorrichtung 60 dient beispielsweise als ein Gerät zur Steuerung der rotierenden elektrischen Maschine 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Der Wechselrichter 40 ist elektrisch mit den Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W sowie mit der Batterie 20 verbunden.
Insbesondere können die rotierende elektrische Maschine 30 und die Batterie 20 eine elektrische Verbindung dazwischen über den Wechselrichter 40 herstellen.
Der Wechselrichter 40 dient beispielsweise als eine Schaltung, die konfiguriert ist, eine aus der Batterie 20 ausgegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung umzuwandeln, und die Wechselspannung an die rotierende elektrische Maschine 30 anzulegen.
Beispielsweise weist der Wechselrichter 40 ein erstes Paar von in Reihe geschalteten hoch- und niedrigseitigen (Ober- und Unterzweig-) Schaltern SUp und SUn, ein zweites Paar von in Reihe geschalteten hoch- und niedrigseitigen (Ober- und Unterzweig-) Schaltern SVp und SVn sowie ein drittes Paar von in Reihe geschalteten hoch- und niedrigseitigen (Ober- und Unterzweig-) Schaltern SWp und SWn auf.
Die ersten bis dritten Paare der Schalter sind in einer Brückenkonfiguration parallel zueinander geschaltet.
Der Verbindungspunkt, durch den die Schalter SUp und SUn des ersten Paars miteinander in Reihe geschaltet sind, ist mit dem ersten Ende der U-Phasen-Wicklung 34U verbunden. Gleichermaßen ist der Verbindungspunkt, durch den die Schalter SVp und SVn des zweiten Paars miteinander in Reihe geschaltet sind, mit dem ersten Ende der V-Phasen-Wicklung 34V verbunden. Weiterhin ist der Verbindungspunkt, durch den die Schalter SWp und SWn des dritten Paars miteinander in Reihe geschaltet sind, mit dem ersten Ende der W-Phasen-Wicklung 34W verbunden. Die zweiten Enden der Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W sind gemeinsam miteinander beispielsweise in einer Sternschaltung verbunden; der gemeinsame Verbindungspunkt dient als ein Neutralpunkt.
Das erste Ausführungsbeispiel verwendet Leistungs-MOSFETs wie N-Kanal-MOSFETs als die Schalter SUp bis SWn. Jeder der Schalter, d.h. der N-Kanal-MOSFETs, SUp bis SWn weist eine entsprechende von intrinsischen Dioden DUp, DUn, DVp, DVn, DWp und DWn auf, die als eine Freilaufdiode dienen. Jede intrinsische Diode DUp, DUn, DVp, DVn, DWp und DWn ist konfiguriert,

(1) einen Stromfluss zwischen dem Drain, der als ein hochseitiger Anschluss dient, und der Source, die als ein niedrigseitiger Anschluss dient, zu ermöglichen, wenn der entsprechende N-Kanal-MOSFET in einem Ein-Zustand ist;
(2) einen Stromfluss zwischen dem Drain und der Source zu deaktivieren, wenn der entsprechende N-Kanal-MOSFET in einem Aus-Zustand ist.

Wenn das erste Ausführungsbeispiel IGBTs als die jeweiligen Schalter verwendet, sind Freilaufdioden zusätzlich vorgesehen, um antiparallel zu den jeweiligen Schaltern geschaltet zu werden.
Die hochseitigen Anschlüsse, d.h. die Drains, der Oberzweigschalter SUp, SVp und SWp sind mit dem positiven Anschluss der Batterie 20 über einen hochseitigen elektrischen Pfad Lp verbunden; diese Verbindungspunkte sind als Drain-Verbindungspunkte bezeichnet. Die niedrigseitigen Anschlüsse, d.h. die Sources, der Unterzweigschalter SUn, SVn und SWn sind mit dem negativen Anschluss der Batterie 20 über einen niedrigseitigen elektrischen Pfad Ln verbunden; diese Verbindungspunkte sind als Source-Verbindungspunkte bezeichnet.
Jeder der Schalter SUp bis SWn weist einen Steuerungsanschluss, d.h. das Gate, auf, das mit der Steuerungsvorrichtung 60 verbunden ist.
Jeder der hoch- und niedrigseitigen elektrischen Pfade Lp und Ln besteht aus einem elektrisch leitenden Element wie einer Stromschiene.
Der Kondensator 21 weist entgegengesetzte erste und zweite Elektroden auf. Die erste Elektrode des Kondensators 21 ist mit einem ersten Verbindungspunkt P1 des hochseitigen elektrischen Pfads Lp verbunden; dieser erste Verbindungspunkt P1 des hochseitigen elektrischen Pfads Lp ist näher an dem positiven Anschluss der Batterie 20 als die Drain-Verbindungspunkte daran. Die zweite Elektrode des Kondensators 21 ist mit einem zweiten Verbindungspunkt P2 des niedrigseitigen elektrischen Pfads Ln verbunden; dieser zweite Verbindungspunkt P2 des niedrigseitigen elektrischen Pfads Ln ist näher an dem negativen Anschluss der Batterie 20 als die Source-Verbindungspunkte daran.
Die Feldspeisungsschaltung 41 ist konfiguriert, eine Vollbrückenschaltungsstruktur aufzuweisen. Insbesondere besteht die Feldspeisungssteuerung 41 aus einer ersten Reihenschaltungseinheit, die aus einem ersten Oberzweigschalter SH1 und einem ersten Unterzweigschalter SL1 besteht, die miteinander in Reihe geschaltet sind, und einer zweiten Reihenschaltereinheit, die aus einem zweiten Oberzweigschalter SH2 und einem zweiten Unterzweigschalter SL2 besteht, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Der Verbindungspunkt zwischen den ersten Ober- und Unterzweigschaltern SH1 und SH2 ist mit dem ersten Ende der Feldwicklung 32 über eine nicht veranschaulichte Bürsteneinheit verbunden. Gleichermaßen ist der Verbindungspunkt zwischen den zweiten Ober- und Unterzweigschaltern SH1 und SL1 mit dem zweiten Ende der Feldwicklung 32 über eine nicht veranschaulichte Bürsteneinheit verbunden.
Das erste Ausführungsbeispiel verwendet IGBTs als die jeweiligen ersten und zweiten Ober- und Unterzweigschalter SH1, SL1, SH2 und SL2.
Die Feldspeisungsschaltung 41 weist ebenfalls Freilaufdioden DH1, DL1, DH2 und DL2 auf, die antiparallel zu den jeweiligen Schaltern SH1, SL1, SH2 und SL2 geschaltet sind.
Wenn das erste Ausführungsbeispiel MOSFETs, d.h. N-Kanal-MOSFETs, als die jeweiligen Schalter SH1, SL1, SH2 und SL2 verwendet, können intrinsische Dioden der jeweiligen MOSFETs als Freilaufdioden der jeweiligen MOSFETs verwendet werden.
Die hochseitigen Anschlüsse, d.h. die Kollektoren, der ersten und zweiten Oberzweigschalter SH1 und SH2 sind gemeinsam mit einem ersten Punkt des hochseitigen elektrischen Pfads Lp verbunden. Dies ermöglicht den hochseitigen Anschlüssen der Schalter SH1 und SH2, mit dem positiven Anschluss der Batterie 20 über den hochseitigen elektrischen Pfad Lp verbunden zu werden. Der erste Punkt des hochseitigen elektrischen Pfads Lp befindet sich näher an dem Wechselrichter 40 als der erste Verbindungspunkt P1 daran, und der zweite Punkt des niedrigseitigen elektrischen Pfads Ln befindet sich näher an dem Wechselrichter 40 als der zweite Verbindungspunkt P2 daran.
Zusätzlich weist das Steuerungssystem CS eine Spannungserfassungseinrichtung 50, eine Phasenstromerfassungseinrichtung 51, eine Feldstromerfassungseinrichtung 52 und eine Winkelerfassungseinrichtung 53 auf.
Die Spannungserfassungseinrichtung 50 ist parallel zu dem Kondensator 21 geschaltet, und ist konfiguriert, kontinuierlich oder periodisch eine Spannung über dem Kondensator 21 als eine Leistungsversorgungsspannung VDC zu messen. Dann ist die Spannungserfassungseinrichtung 50 konfiguriert, kontinuierlich oder periodisch ein Spannungsmesssignal, das die gemessene Spannung angibt, zu der Steuerungsvorrichtung 60 auszugeben.
Die Phasenstromerfassungseinrichtung 51 ist konfiguriert, kontinuierlich oder periodisch beispielsweise Drei-Phasen-Ströme IU, IV und IW zu messen, die durch die jeweiligen U-, V- und W-Phasenwicklungen 34U, 34V und 34W in einem stationären Drei-Phasen- (UVW-) Koordinatensystem fließen, das zumindest in dem Stator der rotierenden elektrischen Maschine 30 definiert ist. Dann ist die Phasenstromerfassungseinrichtung 51 konfiguriert, kontinuierlich oder periodisch ein Strommesssignal, das den gemessenen Phasenstrom für jede Phase angibt, zu der Steuerungsvorrichtung 60 auszugeben.
Die Feldstromerfassungseinrichtung 52 ist konfiguriert, einen durch die Feldwicklung 32 fließenden Feldstrom zu messen. Die Winkelerfassungseinrichtung 53 ist konfiguriert, kontinuierlich oder periodisch zu der Steuerungsvorrichtung 60 ein Winkelmesssignal, das einen gegenwärtigen Wert eines elektrischen Drehwinkels θe des Rotors 31 in Bezug auf eine vorbestimmte Referenzposition angibt, auszugeben.
Insbesondere sind die rotierende elektrische Maschine 30, der Wechselrichter 40, die Feldspeisungsschaltung 41 und die Steuerungsvorrichtung 60 beispielsweise zusammengesetzt, um als eine elektrische und mechanische Antriebseinheit DU zu dienen.
Die Steuerungsvorrichtung 60 weist einen Speicher 60a auf, der beispielsweise als ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium dient. Beispielsweise verwendet das erste Ausführungsbeispiel einen nichtflüchtigen Speicher als den Speicher 60a.
Zumindest ein Teil aller Funktionen, die durch die Steuerungsvorrichtung 60 bereitgestellt sind, können durch zumindest einen Prozessor implementiert werden; der zumindest eine Prozessor kann aufweisen:

(1) die Kombination von zumindest einer programmierbaren Verarbeitungseinheit, d.h. zumindest einer programmierbaren Logikschaltung, und zumindest einem Speicher;
(2) zumindest eine festverdrahtete Logikschaltung;
(3) zumindest eine Hybridschaltung mit festverdrahteter Logik und programmierbarer Logik.

Insbesondere ist die Steuerungsvorrichtung 60 derart konfiguriert, dass die zumindest eine programmierbare Verarbeitungseinheit, wie eine CPU, Instruktionen von Programmen durchführt, die in dem Speicher 60a gespeichert sind, wobei somit vorbestimmte Software-Aufgaben durchgeführt werden; zumindest einige der Software-Aufgaben implementieren die nachfolgenden funktionellen Komponenten der Steuerungsvorrichtung 60. Die Steuerungsvorrichtung 60 kann ebenfalls derart konfiguriert sein, dass die zumindest eine festverdrahtete Logikschaltung vorbestimmte Hardware-Aufgaben durchführt; zumindest einige der Hardware-Aufgaben implementieren die nachfolgenden funktionellen Komponenten der Steuerungsvorrichtung 60. Die Steuerungsvorrichtung 60 kann konfiguriert sein, sowohl Software-Aufgaben als auch Hardware-Aufgaben durchzuführen; zumindest einige der Software- und Hardware-Aufgaben implementieren die nachfolgenden funktionellen Komponenten der Steuerungsvorrichtung 60.
Die Steuerungsvorrichtung 60 ist konfiguriert, Ansteuerungssignale zur Ansteuerung der jeweiligen Schalter SUp bis SWn des Wechselrichters 40 zu erzeugen, und ebenfalls Ansteuerungssignale zur Ansteuerung der jeweiligen Schalter SH1, SL1, SH2 und SL2 der Feldspeisungsschaltung 41 zu erzeugen.
Zunächst ist nachstehend beschrieben, wie die Steuerungsvorrichtung 60 die Ansteuerungssignale zur Ansteuerung der jeweiligen Schalter SUp bis SWn des Wechselrichters 40 erzeugt.
Die Steuerungsvorrichtung 60 ist konfiguriert, das aus der Winkelerfassungseinrichtung 53 ausgegebene Winkelmesssignal jedes Mal zu erhalten, wenn das Winkelmesssignal von der Winkelerfassungseinrichtung 53 ausgegeben wird, und auf der Grundlage des Winkelmesssignals die Ansteuerungssignale zum Ein- oder Ausschalten der jeweiligen Schalter SUp bis SWn, die den Wechselrichter 40 bilden, zu erzeugen. Das heißt, dass jedes Ansteuerungssignal für einen entsprechenden der Schalter SUp bis SWn einen Ein-Befehl zum Einschalten des entsprechenden einen der Schalter S+# oder einen Aus-Befehl zum Ausschalten des entsprechenden einen der Schalter SUp bis SWn aufweist.
Insbesondere bewirkt die Steuerungsvorrichtung 60, dass die rotierende elektrische Maschine 30 als ein Motor dient, um

(1) die Ansteuerungssignale zum individuellen Ein- oder Ausschalten der jeweiligen Schalter SUp bis SWn zu erzeugen;
(2) die Ansteuerungssignale SUp bis SWn den Steuerungsanschlüssen der jeweiligen Schalter SUp bis SWn zuzuführen, um dadurch zu bewirken, dass der Wechselrichter 40 die aus der Batterie 20 ausgegebene Gleichspannung in gesteuerte Drei-Phasen-Wechselspannungen umwandelt, wobei somit die Drei-Phasen-Wechselspannungen an die jeweiligen Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W angelegt werden.

Dies bewirkt, dass die dreiphasige rotierende elektrische Maschine 30 als ein Motor dient, der Drehmoment abgibt.
Zusätzlich bewirkt die Steuerungsvorrichtung 60, dass die rotierende elektrische Maschine 30 als ein Generator dient, um

(1) die Ansteuerungssignale SUp bis SWn zum individuellen Ein- oder Ausschalten der jeweiligen Schalter SUp bis SWn zu erzeugen;
(2) die Ansteuerungssignale zu den Steuerungsanschlüssen der jeweiligen Schalter SUp bis SWn zuzuführen, um dadurch den Wechselrichter 40 zu veranlassen, die aus der rotierenden elektrischen Maschine 30 zugeführte dreiphasige Wechselstromleistung in eine gesteuerte Gleichstromleistung umzuwandeln, wobei somit die gesteuerte Gleichstromleistung der Batterie 20 und/oder der zumindest einen Last 22 zugeführt wird.

Dies bewirkt, dass die dreiphasige rotierende elektrische Maschine 30 als ein Generator dient, der die Wechselstromleistung erzeugt.
Nachstehend ist beschrieben, wie die Steuerungsvorrichtung 60 die Ansteuerungssignale zur Ansteuerung der jeweiligen Schalter SH1, SL1, SH2 und SL2 der Feldspeisungsschaltung 41 erzeugt, wobei somit die Feldwicklung 32 gespeist wird.
Insbesondere ist die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert, Ein-Aus-Schaltvorgänge der jeweiligen Schalter SH1, SL1, SH2 und SL2 zu steuern, um dadurch zu bewirken, dass die erste Speisungsschaltung 41 abwechselnd eine erste Schaltbetriebsart, die in 2A veranschaulicht ist, und eine zweite Schaltbetriebsart, die in 2B veranschaulicht ist, aufzuweisen.
Die erste Schaltbetriebsart repräsentiert, dass der erste Oberzweigschalter SH1 und der zweite Unterzweigschalter SL2 in dem Ein-Zustand sind, und der zweite Oberzweigschalter SH2 und der erste Unterzweigschalter SL1 in dem Aus-Zustand sind. Im Gegensatz dazu repräsentiert die zweite Schaltbetriebsart, dass der erste Oberzweigschalter SH1 und der zweite Unterzweigschalter SL2 in dem Aus-Zustand sind, und der zweite Oberzweigschalter SH2 und der erste Unterzweigschalter SL1 in dem Ein-Zustand sind.
Es sei bemerkt, dass die Steuerungsvorrichtung 60 bewirken kann, dass die erste Speisungsschaltung 41 eine andere Schaltbetriebsart aufweist. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 60 bewirken, dass die erste Speisungsschaltung 41 die erste Schaltbetriebsart aufweist, ohne dass sie die zweite Schaltbetriebsart aufweist. Die erste Speisungsschaltung 60 kann als eine Halbbrückenschaltung konfiguriert sein.
Die Steuerungsvorrichtung 60 weist eine Berechnungseinrichtung 95 auf zum Berechnen, auf der Grundlage des Winkelmesssignals, einer Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 und eines elektrischen Drehwinkels θe des Rotors 30 in Bezug auf eine vorbestimmte Referenzposition, die beispielsweise der U-Phasen-Wicklung 34U des Stators 33 entspricht, jedes Mal, wenn das Winkelmesssignal aus der Winkelerfassungseinrichtung 53 dahin gesendet wird.
Das Fahrzeug weist ebenfalls eine elektronische Kraftmaschinensteuerungseinheit (ECU) 11 und eine Host-ECU 12 auf. Die Kraftmaschinen-ECU 11 ist konfiguriert, zu steuern, wie das Gemisch des Kraftstoffs, das aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung gesprüht wird, und Luft in der Kraftmaschine 10 verbrannt wird. Die Host-ECU 12 führt eine Gesamtsteuerung des Fahrzeugs durch. Die Steuerungsvorrichtung 60, die Kraftmaschinen-ECU 11 und die Host-ECU 12 sind kommunizierbar miteinander über ein fahrzeugeigenes Netzwerk wie einem Controller-Area-Network (CAN) verbunden.
Die Kraftmaschinen-ECU 11 ist insbesondere konfiguriert, eine normale Steuerungsaufgabe und eine Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe als eine Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 durchzuführen, während die Kraftmaschine 10 im Leerlauf ist.
Die normale Steuerungsaufgabe ist konfiguriert, beispielsweise die Menge von Kraftstoff, die in die Verbrennungskammer zu sprühen ist, und/oder die Menge von Luft, die in die Verbrennungskammer zuzuführen ist, zu steuern, wobei somit die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 10a auf eine erste Befehlsdrehgeschwindigkeit Netgt1 justiert wird. Die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 10a ist als Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner bezeichnet.
Die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe ist konfiguriert, die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit auf eine zweite Befehlsdrehgeschwindigkeit Netgt2 einzustellen, die höher als die erste Befehlsdrehgeschwindigkeit Netgt1 ist. Die Kraftmaschinen-ECU 11 ist beispielsweise konfiguriert, variabel jede der ersten und zweiten Befehlsdrehgeschwindigkeiten Netgt1 und Netgt2 entsprechend der Temperatur eines Kühlmittels in der Kraftmaschine 10 einzustellen; wobei das Kühlmittel betreibbar ist, die Kraftmaschine 10 zu kühlen.
Die Kraftmaschinen-ECU 11 ist konfiguriert, zu bestimmen, ob eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, und schaltet die Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 von der normalen Steuerungsaufgabe auf die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe, wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Die vorbestimmte Bedingung ist beispielsweise eine Bedingung, dass der Verbrauchspegel von Leistung durch eine oder mehrere Vorrichtungen, die in dem Fahrzeug installiert sind, und durch das Drehmoment angetrieben werden, das durch die Ausgangswelle 10a erzeugt wird, gleich wie oder größer als ein vorbestimmter Leistungspegel wird; wobei die eine oder mehrere Vorrichtungen beispielsweise die rotierende elektrische Maschine 30 aufweisen.
Nachstehend ist beschrieben, dass die Steuerungsvorrichtung 60 die rotierende elektrische Maschine 30 als einen Generator betreibt.
Zunächst ist nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, wie die Steuerungsvorrichtung 60 eine Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt, um dadurch die rotierende elektrische Maschine 30 als einen Generator zu betreiben. Insbesondere veranschaulicht 3 schematisch ein Funktionsblockschaltbild, das Funktionsblöcke der Steuerungsvorrichtung 60 angibt, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt. Anders ausgedrückt weist die Steuerungsvorrichtung 60 eine Sinus-PWM-Steuerungseinheit auf, die beispielsweise eine Spannungsabweichungsberechnungseinrichtung 61, eine Drehmomentberechnungseinrichtung 62, einen Zwei-Phasen-Wandler 70, eine d-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 71, eine q-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 72, einen Regler 73, einen Drei-Phasen-Wandler 74, eine erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75, eine Feldbefehlseinstelleinrichtung 80, eine Feldstromsteuerungseinrichtung 81 und eine Felderzeugungseinrichtung 82 aufweist.
Beispielsweise ist die Host-ECU 12 konfiguriert, in die Steuerungsvorrichtung 60 eine Befehlsleistungserzeugungsspannung VD* einzugeben, die ein Anforderungswert der Leistungsversorgungsspannung VDC ist, die von dem Wechselrichter 40 zu der Batterie 20 auszugeben ist.
Die Spannungsabweichungsberechnungseinrichtung 61 subtrahiert die durch die Spannungserfassungseinrichtung 50 gemessene Leistungsversorgungsspannung VDC von der Befehlsleistungserzeugungsspannung VD*, um dadurch eine Spannungsabweichung ΔV zwischen der Befehlsleistungserzeugungsspannung VD* und der Leistungsversorgungsspannung VDC zu berechnen.
Die Drehmomentberechnungseinrichtung 62 berechnet einen Befehlswert für eine Regelgröße der rotierenden elektrischen Maschine 30 als eine Stellgröße zur Regelung der Spannungsabweichung ΔV auf Null. Insbesondere berechnet die Drehmomentberechnungseinrichtung 62 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Anforderungsdrehmoment, d.h. ein Befehlsdrehmoment, Trq* als eine Stellgröße zur Regelung der Spannungsabweichung ΔV auf Null.
Beispielsweise führt die Drehmomentberechnungseinrichtung 62 eine bekannte Proportional-Integral- (PI-) Regelungsoperation durch, die ein Beispiel für eine Regelungsoperation ist, unter Verwendung der Spannungsabweichung ΔV als Eingangsdaten, und eines Proportionalverstärkungsterms und eines Integralverstärkungsterms eines PI-Regelungsalgorithmus (PI-Algorithmus). Die PI-Regelungsoperation berechnet das Anforderungsdrehmoment Trq* derart, dass die Spannungsabweichung ΔV auf Null konvergiert, wobei somit bewirkt wird, dass die Leistungsversorgungsspannung VDC der Befehlsleistungserzeugungsspannung VD* nachfolgt. Es sei bemerkt, dass die durch die Drehmomentberechnungseinrichtung 62 verwendete Regelungsoperation nicht auf die PI-Regelungsoperation begrenzt ist. Eine andere Regelungsoperation wie eine Proportional-Integral-Differenzier- (PID-) Regelungsoperation kann durch die Drehmomentberechnungseinrichtung 62 als die Regelungsoperation verwendet werden.
Die d-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 71 stellt auf der Grundlage des Anforderungsdrehmoments Trq* einen d-Achsen-Befehlsstrom Id* ein, um ein Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30 in Übereinstimmung mit dem Anforderungsdrehmoment Trq* zu bringen. Insbesondere verwendet die d-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 71 Kennfeldinformationen M1 in einem Datentabellenformat, in einem mathematischen Ausdrucksformat und/oder einem Programmformat, die beispielsweise in dem Speicher 60a gespeichert werden können. Die Kennfeldinformationen M1 weisen eine Beziehung zwischen Werten des Anforderungsdrehmoments Trq* und Werten des d-Achsen-Befehlsstroms auf. Das heißt, dass die d-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 71 auf die Kennfeldinformationen M1 zugreift, und einen Wert des d-Achsen-Befehlsstroms Id* entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq* extrahiert, um dementsprechend den extrahierten Wert als einen Wert des d-Achsen-Befehlsstroms Id* einzustellen.
Die q-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 72 stellt auf der Grundlage des Anforderungsdrehmoments Trq* einen q-Achsen-Befehlsstrom Iq* ein, um das Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine 30 mit dem Anforderungsdrehmoment Trq* in Übereinstimmung zu bringen. Insbesondere verwendet die q-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 72 Kennfeldinformationen M2 in einem Datentabellenformat, in einem mathematischen Ausdrucksformat und/oder Programmformat, die beispielsweise in dem Speicher 60a gespeichert werden können. Die Kennfeldinformationen M2 weisen eine Beziehung zwischen den Werten des Anforderungsdrehmoments Trq* und Werten des q-Achsen-Befehlsstroms auf. Das heißt, dass die q-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 72 auf die Kennfeldinformationen M2 zugreift und einen Wert des q-Achsen-Befehlsstroms Iq* entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq* extrahiert, um dementsprechend den extrahierten Wert als einen Wert des q-Achsen-Befehlsstroms Iq* einzustellen.
Der Zwei-Phasen-Wandler 70 wandelt die U-, V- und W-Phasen-Ströme IU, IV und IW in dem stationären Drei-Phasen-Koordinatensystem in einen d-Achsen-Strom Idr und einen q-Achsen-Strom Iqr in dem d-q-Koordinatensystem entsprechend dem durch die Winkelerfassungseinrichtung 53 gemessenen elektrischen Drehwinkel θe um.
Der Regler 73 berechnet eine d-Achsen-Befehlsspannung Vd* als eine Stellgröße zur Regelung des d-Achsen-Stroms Idr auf den d-Achsen-Befehlsstrom Id*. Insbesondere subtrahiert der Regler 73 den d-Achsen-Strom Idr von dem d-Achsen-Befehlsstrom Id*, um dementsprechend eine d-Achsen-Stromabweichung ΔId zwischen dem d-Achsen-Befehlsstrom Id* und dem d-Achsen-Strom Idr zu berechnen. Dann berechnet der Regler 73 die d-Achsen-Befehlsspannung Vd* zur Regelung der d-Achsen-Stromabweichung ΔId auf Null.
Gleichermaßen berechnet der Regler 73 eine q-Achsen-Befehlsspannung Vq* als eine Stellgröße zur Regelung des q-Achsen-Stroms Iqr auf den q-Achsen-Befehlsstrom Iq*. Insbesondere subtrahiert der Regler 73 den q-Achsen-Strom Iqr von dem q-Achsen-Befehlsstrom Iq*, um dementsprechend eine q-Achsen-Stromabweichung ΔIq zwischen dem q-Achsen-Befehlsstrom Iq* und dem q-Achsen-Strom Iqr zu berechnen. Dann berechnet der Regler 73 die q-Achsen-Befehlsspannung Vq* zur Regelung der q-Achsen-Stromabweichung ΔIq auf Null.
Beispielsweise führt der Regler 73 die PI-Regelungsoperation unter Verwendung jeweils der d- und q-Achsen-Stromabweichungen ΔId und ΔIq als Eingangsdaten und eines Proportionalverstärkungsterms und eines Integralverstärkungsterms des PI-Regelungsalgorithmus durch. Die PI-Regelungsoperation berechnet jede der d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq* derart, dass die entsprechende eine der d- und q-Achsen-Stromabweichungen ΔId und ΔIq auf Null konvergiert, wobei somit bewirkt wird, dass jeder der d- und q-Achsen-Ströme Idr und Iqr dem entsprechenden einen der d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq* nachfolgt. Es sei bemerkt, dass die Regelungsoperation, die durch den Regler 73 verwendet wird, nicht auf die PI-Regelungsoperation begrenzt ist. Eine andere Regelungsoperation wie die PID-Regelungsoperation kann durch den Regler 73 als die Regelungsoperation verwendet werden.
Die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq* definieren einen Befehlsspannungsvektor als einen Befehlswert für einen Spannungsvektor Vtr in dem d-q-Koordinatensystem (siehe 4). Der Spannungsvektor Vtr in dem d-q-Koordinatensystem wird an die Statorwicklungen 34U, 34V und 34W angelegt, und weist eine d-Achsen-Spannung Vd als eine d-Achsen-Komponente in der d-Achsen-Koordinate des d-q-Koordinatensystems und eine q-Achsen-Spannung Vq als eine q-Achsen-Komponente in der q-Achsen-Koordinate des d-q-Koordinatensystems auf. Der Befehlswert für den Spannungsvektor Vtr ist als Befehlsspannungsvektor VINV bezeichnet, der durch die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq* definiert ist.
Das heißt, dass der Spannungsvektor Vtr einen Phasenwinkel δ relativ zu der positiven Richtung der d-Achse aufweist, wobei der Phasenwinkel δ, der als eine Spannungsphase δ bezeichnet ist, des Spannungsvektors Vtr sich in dem d-q-Koordinatensystem ändert, so dass der Spannungsvektor Vtr in dem d-q-Koordinatensystem umläuft. Das heißt, dass die Umlaufrichtung gegen den Uhrzeigersinn des Spannungsvektors Vtr als eine positive Änderungsrichtung der Spannungsphase δ des Spannungsvektors Vtr definiert ist.
Der Drei-Phasen-Wandler 74 wandelt die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq* in dem d-q-Achsen-Koordinatensystem in Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in dem stationären Drei-Phasen-Koordinatensystem entsprechend dem durch die Berechnungseinrichtung 60a berechneten elektrischen Drehwinkel θe des Rotors 31 um. Die dreiphasigen, d.h. U-, V- und W-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* weisen jeweils eine Sinusform auf und weisen ebenfalls eine Phasendifferenz von 120 elektrischen Graden dazwischen auf.
Die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 führt die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf der Grundlage eines zyklischen Trägersignals, wie eines zyklischen Dreiecksignals, der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* sowie der Leistungsversorgungsspannung VDC durch, um dadurch Ansteuerungssignale zum jeweiligen Ein- oder Ausschalten der Schalter SUp bis SWn des Wechselrichters 40 zu erzeugen.
Insbesondere bestimmt die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75, ob ein positiver Spitzenwert von jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* gleich wie oder kleiner als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist.
Bei Bestimmung, dass der positive Spitzenwert von jedem der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* gleich wie oder kleiner als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist, bestimmt die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75, ob der positive Spitzenwert von jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* gleich wie oder kleiner als die Hälfte der Leistungsversorgungsspannung VDC ist.
Bei Bestimmung, dass der positive Spitzenwert von jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* gleich wie oder kleiner als die Hälfte der Leistungsversorgungsspannung VDC ist, dividiert die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 jede der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* durch VDC/2, um dementsprechend jede der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* zu normalisieren. Dann vergleicht die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 den Betrag von jeder der normalisierten Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* mit dem zyklischen Trägersignal, dessen Amplitude auf 1 eingestellt ist, um dementsprechend auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse die Ansteuerungssignale zu erzeugen, von denen jedes beispielsweise ein Impulssignal mit einem steuerbaren Tastgrad ist, d.h. einer steuerbaren Ein-Impulsbreite für jeden Schaltzyklus, der mit dem Zyklus des zyklischen Trägersignals übereinstimmt. Es sei bemerkt, dass der normalisierte Wert jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gleich wie oder kleiner als die Amplitude des zyklischen Trägersignals ist.
Die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 gibt die Ansteuerungssignale zu den Steuerungsanschlüssen der jeweiligen Schalter SUp bis SWn aus, wobei somit Ein-Aus-Vorgänge von jedem der Schalter SUp bis SWn entsprechend dem steuerbaren Tastgrad des entsprechenden Ansteuersignals gesteuert werden. Dies bewirkt, dass Drei-Phasen-Wechselspannungen Vur, Vvr und Vwr für die jeweiligen Phasen den jeweiligen Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* nachfolgen.
Der Zwei-Phasen-Wandler 70, die d-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 71, die q-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 72, der Regler 73, der Drei-Phasen-Wandler 74 und die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 dienen beispielsweise als eine Sinus-PWM-Steuerungseinrichtung.
Das heißt, dass die Sinus-PWM-Steuerungseinrichtung bewirkt, dass der tatsächliche Spannungsvektor Vtr dem durch die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq* definierten Befehlsspannungsvektor nachfolgt.
Zusätzlich stellt die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 einen Feldbefehlsstrom If* entsprechend dem Anforderungsdrehmoment Trq*, der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 und der Leistungsversorgungsspannung VDC ein.
Insbesondere kann die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 Sinuskennfeldinformationen M3 für jeden ausgewählten Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC verwenden, die zu verwenden ist, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt. Die Sinuskennfeldinformationen M3 können ein Datentabellenformat, ein mathematisches Ausdrucksformat und/oder ein Programmformat aufweisen, und können beispielsweise in dem Speicher 60a gespeichert werden.
Die Sinuskennfeldinformationen M3 für jeden ausgewählten Wert der zu verwendenden Leistungsversorgungsspannung VDC, die beispielsweise als erste Informationen dient, weisen eine Beziehung auf zwischen:

(1) Werten des Anforderungsdrehmoments Trq*;
(2) Werten der Drehgeschwindigkeit Nm;
(3) Werten des Feldbefehlsstroms If*.

Beispielsweise sind die Sinuskennfeldinformationen M3 derart ausgelegt, dass, je höher die Drehgeschwindigkeit Nm ist, umso größer der Feldbefehlsstrom If* ist (siehe 12B und 13B, die später beschrieben sind).
Das heißt, dass die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 auf die Sinuskennfeldinformationen M3 zugreift und einen Wert des Feldbefehlsstroms If* entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq*, einem gegenwärtigen Wert der Drehgeschwindigkeit Nm und einem gegenwärtigen Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC extrahiert, um dementsprechend den extrahierten Wert als einen Wert des Feldbefehlsstroms If* einzustellen.
Die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 berechnet eine Feldbefehlsspannung Vf* als eine Stellgröße zur Regelung des durch die Feldstromerfassungseinrichtung 52 gemessenen Feldstroms Ifr auf den Feldbefehlsstrom If*. Insbesondere subtrahiert die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 den Feldstrom Ifr von dem Feldbefehlsstrom If*, um dementsprechend eine Feldstromabweichung ΔIf zwischen dem Feldbefehlsstrom If* und dem Feldstrom If zu berechnen. Dann berechnet die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 die Feldbefehlsspannung Vf* zur Regelung der Feldstromabweichung ΔIf auf Null.
Beispielsweise führt die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 die PI-Regelungsoperation unter Verwendung der Feldstromabweichung ΔIf als Eingangsdaten und eines Proportionalverstärkungsterms und eines Integralverstärkungsterms des PI-Regelungsalgorithmus durch. Die PI-Regelungsoperation berechnet die Feldbefehlsspannung Vf* derart, dass die Feldstromabweichung ΔIf auf Null konvergiert, wobei somit bewirkt wird, dass der Feldstrom Ifr dem Feldbefehlsstrom If* nachfolgt. Es sei bemerkt, dass die durch die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 verwendete Regelungsoperation nicht auf die PI-Regelungsoperation begrenzt ist. Eine andere Regelungsoperation, wie eine PID-Regelungsoperation kann durch die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 als die Regelungsoperation verwendet werden.
Die Felderzeugungseinrichtung 82 führt einen Vergleich zwischen der Feldbefehlsspannung Vf* und der Leistungsversorgungsspannung VDC durch und erzeugt auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse Feldansteuerungssignale für die jeweiligen Schalter SH1, SL1, SH2 und SL2; wobei jedes der Feldansteuerungssignale beispielsweise ein Impulssignal mit einem steuerbaren Tastgrad, d.h. einer steuerbaren Ein-Impulsbreite für jeden Schaltzyklus ist, der mit dem Zyklus des Trägersignals übereinstimmt. Dies bewirkt, dass eine an die Feldwicklung 32 angelegte Feldspannung der Feldbefehlsspannung Vf* nachfolgt.
Die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80, die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 und die Felderzeugungseinrichtung 82 dienen beispielsweise als eine Feldjustiereinrichtung.
5A veranschaulicht schematisch, wie das Ansteuerungssignal für einen Oberzweigschalter einer ausgewählten Phase des Wechselrichters 40 im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert wird, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt, und 5B veranschaulicht schematisch, wie das Ansteuerungssignal für den Unterzweigschalter derselben Phase des Wechselrichters 40 im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert wird, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt. Zusätzlich veranschaulicht 5C schematisch, wie der Strom derselben Phase und die Spannung derselben Phase jeweils im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert werden, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt. Das heißt, dass, wie es in 5C veranschaulicht ist, die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ermöglicht, dass jede Phasenspannung eine pulsbreitenmodulierte Wellenform aufweist, und dass jeder Phasenstrom eine im Wesentlichen sinusförmige Wellenform aufweist.
Es sei bemerkt, dass, obwohl dies in 5A und 5B nicht veranschaulicht ist, die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert ist, einen der Ober- und Unterzweigschalter jeder Phase in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart einschaltet, wenn ein Wert einer variablen Totzeit seit einem unmittelbar vorhergehenden Ausschalten des anderen der Ober- und Unterzweigschalter verstrichen ist. Dies verhindert, dass die Ober- und Unterzweigschalter gleichzeitig in einem Ein-Zustand sind.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, wie die Steuerungsvorrichtung 60 eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart durchführt, um dadurch die rotierende elektrische Maschine 30 als einen Generator zu betreiben. Insbesondere veranschaulicht 6 schematisch ein Funktionsblockschaltbild, das Funktionsblöcke der Steuerungsvorrichtung 60 angibt, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart durchführt. Anders ausgedrückt weist die Steuerungsvorrichtung 60 eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungseinheit auf, die beispielsweise die Drehmomentberechnungseinrichtung 62, die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80, die Feldstromsteuerungseinrichtung 81, die Felderzeugungseinrichtung 82 und eine Synchronerzeugungseinrichtung 93 aufweist, die beispielsweise als eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungseinrichtung dient.
Insbesondere ist die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert, zu bestimmen, ob der positive Spitzenwert jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist, und der positive Spitzenwert jeder der Drei-Phasen-Wechselspannungen, die durch die jeweiligen Wicklungen 34U, 34V und 34W erzeugt werden, höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist.
Die Steuerungsvorrichtung 60 führt die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart durch, wenn bestimmt wird, dass

(1) der positive Spitzenwert jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist;
(2) der positive Spitzenwert jeder der Drei-Phasen-Wechselspannungen, die durch die jeweiligen Wicklungen 34U, 34V und 34W erzeugt werden, d.h. jede der Drei-Phasen-Leistungserzeugungsspannungen, höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist.

Insbesondere ist die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart konfiguriert, einen Oberzweigschalter einer ausgewählten Phase des Wechselrichters 40 einzuschalten und einen Unterzweigschalter einer ausgewählten Phase des Wechselrichters 40 einzuschalten, ohne eine Zeitdauer, während der ein Strom durch die intrinsischen Dioden fließen kann, die antiparallel zu den jeweiligen Ober- und Unterzweigschaltern der ausgewählten Phase geschaltet sind. Die Zeitdauer, während der ein Strom durch die intrinsischen Dioden, die antiparallel zu den jeweiligen Ober- und Unterzweigschaltern der ausgewählten Phase geschaltet sind, fließen kann, ist eine Zeitdauer, während der der positive Spitzenwert jeder Phasenspannung, die durch die entsprechende Phasenwicklung erzeugt wird, höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist.
Zusammengefasst ist die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart konfiguriert,

(1) für jeden elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, der rotierenden elektrischen Maschine 30 den Oberzweigschalter für jede Phase des Wechselrichters 40 einzuschalten;
(2) für jeden Zyklus der rotierenden elektrischen Maschine 30 den Unterzweigschalter des Wechselrichters 40 für die entsprechende Phase asynchron zu dem Oberzweigschalter einzuschalten.

Dies ermöglicht es, dass die durch jede der Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W erzeugte Wechselspannung in eine Gleichspannung umgewandelt wird.
Beispielsweise ist die Host-ECU 12 konfiguriert, in die Steuerungsvorrichtung 60 eine Befehlsspannungsphase δ* für die Spannungsphase δ des Spannungsvektors Vtr einzugeben; wobei die Befehlsspannungsphase δ* t zum Justieren des Drehmoments der rotierenden elektrischen Maschine 30 auf das Anforderungsdrehmoment Trq* eingestellt ist.
Insbesondere führt die Synchronerzeugungseinrichtung 93 die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart durch, um dadurch das Ansteuerungssignal für jeden Schalter SUp bis SWn als eine Funktion des elektrischen Drehwinkels θe des Rotors 31, einer variablen Totzeit DT1 dafür und der Befehlsspannungsphase δ* zu erzeugen. Es sei bemerkt, dass die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert ist, einen der Ober- und Unterzweigschalter jeder Phase einzuschalten, wenn ein Wert der Totzeit DT1 seit einem unmittelbar vorhergehenden Ausschalten des anderen der Ober- und Unterzweigschalter verstrichen ist, um dementsprechend zu verhindern, dass die Ober- und Unterzweigschalter gleichzeitig in einem Ein-Zustand sind.
Beispielsweise kann die Synchronerzeugungseinrichtung 93 Phasenkennfeldinformationen M4 in einem Datentabellenformat, einem mathematischen Ausdrucksformat und/oder einem Programmformat verwenden, die beispielsweise in dem Speicher 60a gespeichert werden können.
Die Phasenkennfeldinformationen M4 für jeden ausgewählten Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC, die zu verwenden ist, weisen eine Beziehung auf zwischen

(1) Werten des Anforderungsdrehmoments Trq*;
(2) Werten der Drehgeschwindigkeit Nm;
(3) Werten der Befehlsspannungsphase δ*.

Das heißt, dass die Synchronerzeugungseinrichtung 93 auf die Phasenkennfeldinformationen M4 zugreift und einen Wert der Befehlsspannungsphase δ* entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq*, einem gegenwärtigen Wert der Drehgeschwindigkeit Nm und einem gegenwärtigen Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC extrahiert. Dann dividiert die Synchronerzeugungseinrichtung 93 den Wert der Befehlsspannungsphase δ* durch 360 elektrische Grade entsprechend einer Phase des Rotors 31, um dadurch den Wert der Befehlsspannungsphase δ* zu normalisieren, wobei somit der dividierte Wert der Befehlsspannungsphase δ* als ein Wert der Befehlsspannungsphase δ* eingestellt wird.
Zusätzlich wählt die Synchronerzeugungseinrichtung 93 einen Wert der variablen Totzeit DT1 unter Verwendung von Kennfeldinformationen M4A für jeden ausgewählten Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC, die zu verwenden ist, aus, die ein Datentabellenformat, ein mathematisches Ausdrucksformat und/oder ein Programmformat aufweisen, und beispielsweise in dem Speicher 60a gespeichert werden können.
Die Kennfeldinformationen M4A für jeden ausgewählten Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC, die zu verwenden ist, weisen eine Beziehung auf zwischen

(1) Werten des Anforderungsdrehmoments Trq*;
(2) Werten der Drehgeschwindigkeit Nm;
(3) Werten der Totzeit DT1.

Das heißt, dass die Synchronerzeugungseinrichtung 93 auf die Kennfeldinformationen M4A zugreift und einen Wert der Totzeit DT1 entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq*, einem gegenwärtigen Wert der Drehgeschwindigkeit Nm und einem gegenwärtigen Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC auswählt.
Insbesondere bestimmt die Synchronerzeugungseinrichtung 93 für jede Phase einen Anstiegszeitpunkt und einen Abfallzeitpunkt des Ein-Impulses für jeden der Ober- und Unterzweigschalter entsprechend dem Wert der Befehlsspannungsphase δ*, dem ausgewählten Wert der Totzeit DT1 und dem elektrischen Drehwinkel θe des Rotors 31. Dann steuert die Synchronerzeugungseinrichtung 93 Ein-Aus-Schaltvorgänge von jedem der Ober- und Unterzweigschalter während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 entsprechend den bestimmten Anstiegs- und Abfallzeitpunkten des Ein-Impulses für den entsprechenden der Ober- und Unterzweigschalter.
Das heißt, dass die Ansteuerungssignale, die durch die Synchronerzeugungseinrichtung 93 für die jeweiligen Ober- und Unterzweigschalter für jede Phase erzeugt werden, die entsprechenden jeweiligen Ober- und Unterzweigschalter einmal während jedes elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 einschaltet. Das Ansteuerungssignal für den Oberzweigschalter jeder Phase ist um 120 elektrische Grade gegenüber dem Ansteuerungssignal für den Oberzweigschalter für eine andere Phase verschoben, und gleichermaßen ist das Ansteuerungssignal für den Unterzweigschalter für jede Phase um 120 elektrische Grade gegenüber dem Ansteuerungssignal für den Unterzweigschalter für eine andere Phase verschoben.
Die Feldbefehlseinstelleinrichtung 80 stellt den Feldstrom If* entsprechend dem Anforderungsdrehmoment Trq*, der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 und der Leistungsversorgungsspannung VDC ein.
Insbesondere kann die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 ein Synchron-Gleichrichtungskennfeld M5 für jeden ausgewählten Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC, die zu verwenden ist, verwenden, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Synchron-Gleichsteuerungsbetriebsart durchführt. Die Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 können ein Datentabellenformat, ein mathematisches Ausdrucksformat und/oder ein Programmformat aufweisen und können beispielsweise in dem Speicher 60a gespeichert werden.
Die Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 für jeden ausgewählten Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC, die zu verwenden ist, die beispielsweise als zweite Informationen dienen, weisen Beziehungsinformationen auf zwischen:

Beispielsweise sind die Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 derart ausgelegt, dass, je höher die Drehgeschwindigkeit Nm ist, umso größer der Feldbefehlsstrom If* wird (siehe 12B und 13B, die später beschrieben sind).
Das heißt, dass die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 auf die Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 zugreift, und einen Wert des Feldbefehlsstroms If* entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq*, einem gegenwärtigen Wert der Drehgeschwindigkeit Nm und einem gegenwärtigen Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC extrahiert, um dementsprechend den extrahierten Wert als einen Wert des Feldbefehlsstroms If* einzustellen.
Es sei bemerkt, dass die Funktionen der Spannungsabweichungsberechnungseinrichtung 61, der Drehmomentberechnungseinrichtung 62, der Feldstromsteuerungseinrichtung 81 und der Felderzeugungseinrichtung 82, die in 6 veranschaulicht sind, identisch zu denjenigen der Spannungsabweichungsberechnungseinrichtung 61, der Drehmomentberechnungseinrichtung 62, der Feldstromsteuerungseinrichtung 81 und der Felderzeugungseinrichtung 82 sind, die in 3 veranschaulicht sind.
7A veranschaulicht schematisch, wie das Ansteuerungssignal für einen Oberzweigschalter einer ausgewählten Phase des Wechselrichters 40 im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert wird. 7B veranschaulicht schematisch, wie das Ansteuerungssignal für den Unterzweigschalter derselben Phase des Wechselrichters 40 im Verlaufe der Zeit während eines Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert wird. Zusätzlich veranschaulicht 7C schematisch, wie der Strom derselben Phase und die Spannung derselben Phase jeweils im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert werden.
7A und 7B veranschaulichen einen Wert der Totzeit DT1, die zwischen einem Ein-Impuls des Ansteuerungssignals für den Oberzweigschalter und einem Ein-Impuls des Ansteuerungssignals für den Unterzweigschalter eingestellt ist.
Nachstehend ist die erste Ansprechempfindlichkeit eines Sinusstromsteuerungssystems, das in der Steuerungsvorrichtung 60 enthalten ist, zur Justierung jedes der d- und q-Achsen-Ströme Idr und Iqr auf den entsprechenden einen der d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq* und eine zweite Ansprechempfindlichkeit eines Feldstromsteuerungssystems zur Justierung des Feldstroms Ifr auf den Feldbefehlsstrom If* beschrieben.
Die erste Ansprechempfindlichkeit des Sinusstromsteuerungssystems für jede der d- und q-Achsen repräsentiert die Ansprechempfindlichkeit des entsprechenden einen der d- und q-Achsen-Ströme Idr und Iqr in Bezug auf eine Änderung des entsprechenden einen der d- und q-Achsen-Befehlsströme Id* und Iq*. Die zweite Ansprechempfindlichkeit des Feldstromsteuerungssystems repräsentiert die Ansprechempfindlichkeit des Feldbefehlsstroms Ifr in Bezug auf einer Änderung des Feldbefehlsstroms If*.
Insbesondere ist das erste Ausführungsbeispiel derart konfiguriert, dass die erste Ansprechempfindlichkeit derart eingestellt ist, dass sie höher als die zweite Ansprechempfindlichkeit ist. Dies liegt daran, dass eine Spannung, deren Zufuhr aus der Batterie 20 zu der Feldwicklung 32 erlaubt wird, unzureichend ist, obwohl die Induktivität der Feldwicklung 32 höher als die Induktivität von jeder der Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W ist.
Die Steuerung der nachfolgenden Parameter (A) bis (C) ermöglicht die Justierung jeder der ersten und zweiten Ansprechempfindlichkeiten der jeweiligen Sinusstrom- und Feldstromsteuerungssysteme.
Übertragungsfunktion eines geschlossenen Regelkreises
8A veranschaulicht eine Übertragungsfunktion eines geschlossenen Regelkreises Gcf(s), in die der Feldbefehlsstrom If* eingegeben wird und aus der der Feldstrom Ifr ausgegeben wird.
Die Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises Gcf(s) weist eine erste Übertragungsfunktion 101, die durch G1(s) ausgedrückt ist, und eine zweite Übertragungsfunktion 102 auf, die durch G2(s) ausgedrückt ist. Die erste Übertragungsfunktion 101 ist konfiguriert, eine Anlegungsspannung Vf, die an die Feldwicklung 32 anzulegen ist, auszugeben, wenn die Feldstromabweichung ΔIf darin eingegeben wird. Die Anlegungsspannung Vf dient als eine Stellgröße zur Regelung der Feldstromabweichung ΔIf auf Null. Es sei bemerkt, dass Kpf eine Proportionalkonstante, d.h. eine Proportionalverstärkung, repräsentiert, die durch die erste Übertragungsfunktion 101 verwendet wird, Kif eine Integralkonstante, d.h. eine Integralverstärkung, repräsentiert, die durch die erste Übertragungsfunktion 101 verwendet wird, und das Bezugszeichen s den Laplace-Operator repräsentiert. Die erste Übertragungsfunktion 101 dient beispielsweise als die Feldstromsteuerungseinrichtung 81.
Die zweite Übertragungsfunktion 102, die durch G2(s) ausgedrückt ist, entspricht einer Regelstrecke, d.h. einem geregelten Objekt; ein Modellieren der Frequenzcharakteristiken der Feldwicklung 32 ermöglicht es, die zweite Übertragungsfunktion 102 zu erhalten. Die zweite Übertragungsfunktion 102 ist konfiguriert, den Feldstrom Ifr auszugeben, wenn die Anlegungsspannung Vf darin eingegeben wird. Es sei bemerkt, dass Rf den Widerstandswert der Feldwicklung 32 repräsentiert und Lf die Induktivität der Feldwicklung 32 repräsentiert.
Das heißt, dass die Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises Gcf(s) des Feldstromsteuerungssystems durch die nachfolgende Gleichung (eq1) ausgedrückt ist: $Gcf (s) = \frac{G 1 (s) G 2 (s)}{1 + G 1 (s) G 2 (s)}$
Nachstehend veranschaulicht 8B eine Übertragungsfunktion eines geschlossenen Regelkreises Gcd(s) für die d-Achse, in die der d-Achsen-Befehlsstrom Id* eingegeben wird und aus der der d-Achsen-Strom Idr ausgegeben wird, unter der Annahme, dass die d- und q-Achsen voneinander entkoppelt sind.
Die Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises Gcd(s) weist eine dritte Übertragungsfunktion 201, die durch G3(s) ausgedrückt ist, und eine vierte Übertragungsfunktion 202 auf, die durch G4(s) ausgedrückt ist. Die dritte Übertragungsfunktion 201 ist konfiguriert, die d-Achsen-Spannung Vd auszugeben, wenn die d-Achsen-Stromabweichung ΔId darin eingegeben wird; die d-Achsen-Spannung Vd dient als Stellgröße zur Regelung der d-Achsen-Stromabweichung ΔId auf Null. Es sei bemerkt, dass Kpd eine Proportionalkonstante, d.h. eine Proportionalverstärkung, repräsentiert, die durch die dritte Übertragungsfunktion 201 verwendet wird, und Kid eine Integralkonstante, d.h. eine Integralverstärkung repräsentiert, die durch die dritte Übertragungsfunktion 201 verwendet wird.
Die vierte Übertragungsfunktion 202, die durch G4(s) ausgedrückt ist, entspricht einer Regelstrecke, d.h. einem geregelten Objekt; ein Modellieren der Frequenzcharakteristiken der Anordnung der Statorwicklungen 34U, 34V und 34W ermöglicht es, diese zu erhalten. Die zweite Übertragungsfunktion 102 ist konfiguriert, den d-Achsen-Strom Idr auszugeben, wenn die d-Achsen-Spannung Vd darin eingegeben wird. Es sei bemerkt, dass Ra den Widerstandswert jeder Statorwicklung repräsentiert, und Ld die Induktivität in der d-Achse des Rotors 31 repräsentiert.
Das heißt, dass die Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises Gdf(s) des Sinusstromsteuerungssystems für die d-Achse durch die nachfolgende Gleichung (eq2) ausgedrückt ist: $Gcd (s) = \frac{G 3 (s) G 4 (s)}{1 + G 3 (s) G 4 (s)}$
Es sei bemerkt, dass, da das Sinusstromsteuerungssystem für die q-Achse derart konfiguriert ist, dass es identisch zu dem Sinusstromsteuerungssystem für die d-Achse ist, dessen Beschreibung entfällt.
9 zeigt einen Graphen, der schematisch Frequenzcharakteristiken einer Verstärkung einer Übertragungsfunktion eines geschlossenen Regelkreises eines Steuerungssystems veranschaulicht. 9 zeigt, dass eine Antwortfrequenz der Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises als eine Frequenz definiert ist, die -3dB der Verstärkung entspricht. Das erste Ausführungsbeispiel ist derart konfiguriert, dass die Antwortfrequenz der Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises des Sinusstromsteuerungssystems für jede der d- und q-Achsen derart eingestellt ist, dass sie höher als die Antwortfrequenz der Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises Gcf(s) des Feldstromsteuerungssystems ist. Es sei bemerkt, dass die Antwortfrequenz eines Rechteckstromsteuerungssystems, das später beschrieben ist, derart eingestellt ist, dass es höher als die Antwortfrequenz des Feldstromsteuerungssystems ist.
Es sei bemerkt, dass die Ansprechfrequenz von jedem der Steuerungssysteme, die vorstehend eingestellt worden sind, analytisch auf der Grundlage der entsprechenden Übertragungsfunktion des geschlossenen Regelkreises berechnet werden kann, oder auf der Grundlage von Computersimulationen berechnet werden kann. Die Antwortfrequenz von jedem der Steuerungssysteme, die vorstehend beschrieben worden sind, kann ebenfalls in einem Experiment unter Verwendung eines tatsächlichen Steuerungssystems CS, das die Steuerungsvorrichtung 60 aufweist, berechnet werden.
Übertragungsfunktion eines offenen Regelkreises
Üblicherweise ist, je höher eine Durchtrittskreisfrequenz einer Übertragungsfunktion eines offenen Regelkreises eines Steuerungssystems ist, die Ansprechempfindlichkeit der Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises des Steuerungssystems umso höher. In dieser Hinsicht ermöglicht ein Justieren der Durchtrittskreisfrequenz der Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises eines Steuerungssystems ein Justieren der Ansprechempfindlichkeit des Steuerungssystems.
Beispielsweise wird die Übertragungsfunktion des offenen Regelkreises, die als Gof(s) bezeichnet ist, des Feldstromsteuerungssystems durch die nachfolgende Gleichung (eq3) ausgedrückt: $God (s) = \frac{I f r}{I f *} = G 1 (s) G 2 (s)$
Zeitkonstante
Für jeden des Feldstromsteuerungssystems, des Sinusstromsystems für die d-Achse und des Sinusstromsystems für die q-Achse repräsentiert, wenn eine Einheitsschrittfunktion einer entsprechenden Befehlsstromeinheit in das entsprechende System eingegeben wird, eine Zeitkonstante τ eine Zeit, die für den entsprechenden tatsächlichen Strom erforderlich ist, um auf angenähert 63 Prozent von dessen endgültigem stabilen Wert anzusteigen (siehe 10). Je kürzer die Zeitkonstante τ ist, umso höher ist die Ansprechempfindlichkeit des entsprechenden Steuerungssystems.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 11 eine Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine beschrieben, die beispielsweise durch eine Übergangssteuerungseinrichtung 96 der Steuerungsvorrichtung 60 (siehe 6) ausgeführt wird, während die Kraftmaschine 10 im Leerlauf ist. Das heißt, dass die Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine bewirkt, dass die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart der Steuerungsvorrichtung 60 auf die Synchron-Gleichrichtungsbetriebsart übergeht, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 gleich wie oder kleiner als ein zweiter Rotorschwellwert Nth2 wird.
Zusätzlich bewirkt die Steuerungsbetriebsart-Übergangsaufgabe, dass die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart der Steuerungsvorrichtung 60 auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart übergeht, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 gleich wie oder kleiner als ein erster Rotorschwellwert Nth1 wird, der derart eingestellt ist, dass er kleiner als der zweite Rotorschwellwert Nth2 ist.
Nachstehend sind zunächst die ersten und zweiten Rotorschwellwerte Nth1 und Nth2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
In den 12A bis 12C ist eine Drehgeschwindigkeit des Rotors 31 entsprechend der ersten Befehlsdrehgeschwindigkeit Netg1 als eine erste Rotordrehgeschwindigkeit Nm1 bezeichnet. Die erste Rotordrehgeschwindigkeit Nm1 wird auf der Grundlage der ersten Befehlsdrehgeschwindigkeit Netgt1 und eines Übertragungsverhältnisses von der Ausgangswelle 10a auf den Rotor 31 bestimmt; wobei das Übertragungsverhältnis beispielsweise auf der Grundlage des Riemenscheibenverhältnisses bestimmt ist. Wenn beispielsweise die erste Befehlsdrehgeschwindigkeit Netgt1 auf 700 U/min eingestellt ist und das Übertragungsverhältnis auf 3 eingestellt ist, ist die erste Rotordrehgeschwindigkeit Nm1 auf 21.000 U/min eingestellt.
In den 12A bis 12C ist die Drehgeschwindigkeit des Rotors 31 entsprechend der zweiten Befehlsdrehgeschwindigkeit Netg2 als eine zweite Rotordrehgeschwindigkeit Nm2 eingestellt. Die zweite Rotordrehgeschwindigkeit Nm2 wird auf der Grundlage der zweiten Befehlsdrehgeschwindigkeit Netgt2 und des Übertragungsverhältnisses von der Ausgangswelle 10a auf den Rotor 31 bestimmt; wobei das Übertragungsverhältnis beispielsweise auf der Grundlage des Riemenscheibenverhältnisses bestimmt ist.
In den 12A bis 12C ist eine maximale wahrscheinliche Variation der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner zu der höheren Seite in Antwort auf die erste Befehlsdrehgeschwindigkeit Netg1, während die Kraftmaschinen-ECU 11 die normale Steuerungsaufgabe durchführt, als eine erste Kraftmaschinenvariation ΔNe1 bezeichnet, die größer als 0 ist. Eine Variation der Drehgeschwindigkeit des Rotors 31, die der ersten Kraftmaschinenvariation ΔNe1 entspricht, ist als eine erste Rotorvariation ΔNm1 bezeichnet. Das heißt, dass die erste Rotorvariation ΔNm1 eine maximale wahrscheinliche Variation der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 zu der höheren Seite in Bezug auf die erste Rotordrehgeschwindigkeit Nm1 ist.
Insbesondere kann die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 als deren obere Grenze die Summe der ersten Rotordrehgeschwindigkeit Nm1 und der ersten Rotorvariation ΔNm1, die als „Nm1 + ΔNm1“ ausgedrückt werden kann, während der Ausführung der normalen Steuerungsaufgabe erreichen.
Die erste Rotorvariation ΔNm1 wird auf der Grundlage des Übertragungsverhältnisses von der Ausgangswelle 10a auf den Rotor 31 und der ersten Rotorvariation ΔNm1 bestimmt. Beispielsweise ist, wenn die erste Rotorvariation ΔNm1 auf 80 U/min eingestellt ist und das Übertragungsverhältnis auf 3 eingestellt ist, die erste Rotorvariation ΔNm1 auf 240 U/min eingestellt.
In den 13A bis 13C ist eine maximale wahrscheinliche Variation der Kraftmaschinendrehzahl Ner zu der unteren Seite in Antwort auf die zweite Befehlsdrehgeschwindigkeit Netg2, während die Kraftmaschinen-ECU 11 die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe durchführt, als eine zweite Kraftmaschinenvariation ΔNe2 bezeichnet, die größer als 0 ist. Eine Variation der Drehgeschwindigkeit des Rotors 31, die der zweiten Kraftmaschinenvariation ΔNe2 entspricht, ist als eine zweite Rotorvariation ΔNm2 bezeichnet. Das heißt, dass die zweite Rotorvariation ΔNm2 eine maximale wahrscheinliche Variation der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 zu der unteren Seite in Bezug auf die zweite Rotordrehgeschwindigkeit Nm2 repräsentiert.
Insbesondere kann die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31, als deren untere Grenze, die Subtraktion der zweiten Rotorvariation ΔNm2 von der zweiten Rotordrehgeschwindigkeit Nm2, die als „Nm2 - ΔNm2“ ausgedrückt werden kann, während der Ausführung der Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe erreichen.
Der erste Rotorschwellwert Nth1 ist beispielsweise derart eingestellt, dass er gleich wie oder größer als die erste Rotordrehgeschwindigkeit Nm1 ist und kleiner als die untere Grenze der Drehgeschwindigkeit Nm ist, die als „Nm2 - ΔNm2“ ausgedrückt ist.
Der erste Rotorschwellwert Nth1 ist ebenfalls derart eingestellt, dass er beispielsweise größer als die obere Grenze der Drehgeschwindigkeit Nm ist, die als „Nm1 + ΔNm1“ ausgedrückt ist.
Ein Wert der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner, die dem ersten Rotorschwellwert Nth1 entspricht, ist als ein erster Kraftmaschinenschwellwert Eth1 bezeichnet, und ein Wert der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner, der der oberen Grenze der Drehgeschwindigkeit Nm, d.h. der Summe der ersten Rotordrehgeschwindigkeit Nm1 und der ersten Rotorvariation ΔNm1, entspricht, ist als erster Kraftmaschinenmaximalwert Ne1H bezeichnet.
Der zweite Rotorschwellwert Nth2 ist beispielsweise derart eingestellt, dass er größer ist als jeder von:

(1) der oberen Grenze der Drehgeschwindigkeit Nm, d.h. der Summe der ersten Rotordrehgeschwindigkeit Nm1 und der ersten Rotorvariation ΔNm1;
(2) des ersten Rotorschwellwerts Nth1.

Der zweite Rotorschwellwert Nth2 ist ebenfalls derart eingestellt, dass er gleich wie oder kleiner als die zweite Drehgeschwindigkeit Nm2 ist.
Ein Wert der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner, der dem zweiten Rotorschwellwert Nth2 entspricht, ist als ein zweiter Kraftmaschinenschwellwert Eth2 bezeichnet, und ein Wert der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner, der der unteren Grenze der Drehgeschwindigkeit Nm, d.h. der Subtraktion der zweiten Rotorvariation ΔNm2 von der zweiten Rotordrehgeschwindigkeit Nm2 und der ersten Rotorvariation ΔNm1 entspricht, ist als ein zweiter Kraftmaschinenminimalwert Ne2L bezeichnet.
Nachstehend ist die Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 60 ist konfiguriert, die Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine zu jeder vorbestimmten Steuerungsperiode durchzuführen. Eine Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine, die periodisch durch die Steuerungsvorrichtung 60 durchgeführt wird, ist als ein Zyklus bezeichnet.
Beim Starten eines gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S11, ob die auf der Grundlage des Winkelmesssignals während des gegenwärtigen Zyklus berechnete Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder größer als der zweite Rotorschwellwert Nth2 wird.
Beispielsweise bestimmt, da der zweite Rotorschwellwert Nth2 derart eingestellt ist, dass er größer als die obere Grenze (Nm1 + ΔNm1) der Drehgeschwindigkeit Nm während der Ausführung der normalen Steuerungsaufgabe ist, die Steuerungsvorrichtung 60, dass die Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 von der normalen Steuerungsaufgabe auf die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe umgeschaltet worden ist, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder größer als der zweite Rotorschwellwert Nth2 wird (JA in Schritt S11).
Andernfalls, bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm niedriger als der zweite Rotorschwellwert Nth2 ist (NEIN in Schritt S11), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S12, ob die Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder kleiner als der erste Rotorschwellwert Nth1 wird.
Beispielsweise bestimmt, da der erste Rotorschwellwert Nth1 derart eingestellt ist, dass er niedriger als die untere Grenze (Nm2 - ΔNm2) der Drehgeschwindigkeit Nm während der Ausführung der Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe ist, die Steuerungsvorrichtung 60, dass die Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 von der Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe auf die normale Steuerungsaufgabe umgeschaltet worden ist, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder kleiner als der erste Rotorschwellwert Nth1 wird (JA in Schritt S12).
Bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder kleiner als der erste Rotorschwellwert Nth1 wird (JA in Schritt S12), setzt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S13, oder hält, ein vorhergehend vorbereitetes Bestimmungs-Flag F auf 0. Es sei bemerkt, dass das Bestimmungs-Flag beispielsweise ein Bit mit einem logisch niedrigen Wert, der durch 0 repräsentiert ist, oder einem logisch hohen Wert, der durch 1 repräsentiert ist, ist, und der anfängliche Wert des Bestimmungs-Flag F auf 0 eingestellt ist. Das auf 0 eingestellte Bestimmungs-Flag F repräsentiert eine Anweisung zur Durchführung der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart, und das auf 1 eingestellte Bestimmungs-Flag F repräsentiert eine Anweisung zur Durchführung der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart. Der anfängliche Wert des Bestimmungs-Flag F ist auf 0 eingestellt.
Bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder größer als der zweite Rotorschwellwert Nth2 wird (JA in Schritt S11), setzt oder hält die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S14 das Bestimmungs-Flag F auf 1.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm größer als der erste Rotorschwellwert Nth1 ist (NEIN in Schritt S12), die Steuerungsvorrichtung 60 kontinuierlich die gegenwärtig ausgewählte eine der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart und der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart durch.
Wenn eine der Operation in Schritt S13 und der Operation in Schritt S14 abgeschlossen ist oder die negative Bestimmung in Schritt S12 ausgeführt wird, geht die Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine zu Schritt S15 über.
In Schritt S15 bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60, ob das Bestimmungs-Flag F auf 1 gesetzt ist. Bei Bestimmung, dass das Bestimmungs-Flag F auf 0 eingestellt ist (NEIN in Schritt S15), dient die Steuerungsvorrichtung 60 beispielsweise als die Komponenten 62, 71 bis 75 und 80 bis 82, die in 3 veranschaulicht sind, um dadurch die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart in Schritt S16 durchzuführen. Das heißt, dass die Steuerungsvorrichtung 60 die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart umschaltet. Andernfalls, bei Bestimmung, dass das Bestimmungs-Flag F auf 1 gesetzt ist (JA in Schritt S15), dient die Steuerungsvorrichtung 60 beispielsweise als die Komponenten 93, 62 und 80 bis 82, die in 6 veranschaulicht sind, um dadurch die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in Schritt S17 durchzuführen. Das heißt, dass die Steuerungsvorrichtung 60 die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart umschaltet.
Nach Abschluss des Vorgangs in Schritt S16 oder S17 beendet die Steuerungsvorrichtung 60 den gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf die 12A bis 13C beschrieben, wie die Steuerungsvorrichtung 60, d.h. die Feldstromeinstellungseinrichtung 80, den Feldbefehlsstrom If* justiert.
Insbesondere justiert, wie es in 12B und 13B veranschaulicht ist, die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 den Feldbefehlsstrom If* derart, dass der Feldbefehlsstrom If* sich diskontinuierlich vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von einer der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart und der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die andere davon ändert.
Es sei bemerkt, dass die 12A und 13A jeweils schematisch ein Beispiel für die Beziehung zwischen einem Gleichstrom IDC, der von dem ersten Verbindungspunkt P1 des hochseitigen elektrischen Pfads Lp zu dem positiven Anschluss der Batterie 20 fließt, und der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulichen. Die 12B und 13B veranschaulichen jeweils schematisch ein Beispiel für die Beziehung zwischen dem Feldbefehlsstrom If* und der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Zusätzlich veranschaulichen die 12C und 13C jeweils schematisch ein Beispiel für die Beziehung zwischen einem Leistungserzeugungsdrehmoment Trqr der rotierenden elektrischen Maschine 30 und der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Insbesondere zeigen die 12A bis 12C jeweils die entsprechende Beziehung, wenn die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart umgeschaltet wird, und zeigen die 13A bis 13C jeweils die entsprechende Beziehung, wenn die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart umgeschaltet wird.
Wie es in 12B veranschaulicht ist, schaltet, wenn die Steuerungsaufgabe für die Kraftmaschine 10 von der normalen Steuerungsaufgabe auf die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe umgeschaltet wird, die Steuerungsvorrichtung 60 die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart um. Zu dieser Zeit justiert die Steuerungsvorrichtung 60 einen Wert des Feldbefehlsstroms If*, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 in einem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungsbetriebsart eingestellt ist, derart ein, dass er höher als der Wert des Feldbefehlsstroms If* ist, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 in einem vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungsbetriebsart eingestellt worden ist.
Anders ausgedrückt ist ein maximaler Wert, d.h. eine obere Grenze des Feldbefehlsstroms If*, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 eingestellt ist, kleiner als ein minimaler Wert, d.h. eine untere Grenze des Feldbefehlsstroms If*, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 eingestellt ist, wenn die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart umgeschaltet wird.
Nachstehend ist zumindest ein Grund beschrieben, warum gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu einem Vergleichsbeispiel der Wert des Feldbefehlsstroms If*, der unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt ist, höher als der Wert des Feldbefehlsstroms If* sein sollte, der unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt wird.
Die 14A und 15A veranschaulichen jeweils ein Beispiel für die Beziehung zwischen dem Gleichstrom IDC, der von dem ersten Verbindungspunkt P1 auf dem hochseitigen elektrischen Pfad Lp zu dem positiven Anschluss der Batterie 20 fließt, und der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner gemäß dem Vergleichsbeispiel. Die 14B und 15B veranschaulichen jeweils ein Beispiel für die Beziehung zwischen dem Feldbefehlsstrom If* und der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner gemäß dem Vergleichsbeispiel. Zusätzlich veranschaulichen 14C und 15C schematisch jeweils ein Beispiel für die Beziehung zwischen dem Leistungserzeugungsdrehmoment Trqr der rotierenden elektrischen Maschine 30 und der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner gemäß dem Vergleichsbeispiel.
Insbesondere zeigen die 14A bis 14C jeweils die entsprechende Beziehung, wenn die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß dem Vergleichsbeispiel umgeschaltet wird. Die 15A bis 15C zeigen jeweils die entsprechende Beziehung, wenn die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemäß dem Vergleichsbeispiel umgeschaltet wird.
Wie es in 14B veranschaulicht ist, ist das Vergleichsbeispiel derart konfiguriert, dass der Feldbefehlsstrom If* kontinuierlich vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart geändert wird. Dies führt dazu, dass der tatsächliche Feldstrom Ifr kontinuierlich vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart geändert wird.
14C zeigt klar, dass das Leistungserzeugungsdrehmoment Trqr der rotierenden elektrischen Maschine 30 sich stark vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ändert (siehe den Zeitpunkt, zu dem die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner den zweiten Kraftmaschinenschwellwert Eth2 erreicht hat). Dies liegt daran, dass ein Verlust, der in dem Strompfad einschließlich der Statorwicklungen und des Wechselrichters 40 auftritt, in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart kleiner als in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist, so dass die Größe von Strom, der durch die Statorwicklungen fließt, die erforderlich ist, um zu bewirken, dass die Leistungsversorgungsspannung VDC, die aus dem Wechselrichter 40 zu der Batterie 10 ausgegeben wird, der Befehlsleistungserzeugungsspannung VD* nachfolgt, vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart sich verringert. Zumindest ein Grund, warum der Verlust, der in dem Strompfad einschließlich der Statorwicklungen und des Wechselrichters 40 auftritt, in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart kleiner als in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist, ist, dass ein Schaltverlust, der aus der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart resultiert, kleiner als derjenige ist, der aus der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart resultiert.
In dieser Hinsicht ist die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert, die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart umzuschalten, während ein tatsächlicher Wert des Feldbefehlsstroms If* unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart derart justiert wird, dass er höher als ein tatsächlicher Wert des Feldbefehlsstroms If* unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist (siehe 12B).
Diese Konfiguration beschränkt eine Reduktion des Leistungserzeugungsdrehmoments Trq, wenn die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart umgeschaltet wird. Dies ermöglicht, dass die Abweichung zwischen dem Leistungserzeugungsdrehmoment Trq und dem Befehlsleistungserzeugungsdrehmoment Trq* sich verringert, was es ermöglicht, die Reduktion der Steuerbarkeit des Leistungserzeugungsdrehmoments Trq, d.h. der Regelgröße der rotierenden elektrischen Maschine 30, zu beschränken.
Wie es in 13B veranschaulicht ist, schaltet, wenn die Steuerungsaufgabe für die Kraftmaschine 10 von der Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe auf die normale Steuerungsaufgabe umgeschaltet wird, die Steuerungsvorrichtung 60 die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart. Zu dieser Zeit justiert die Steuerungsvorrichtung 60 einen Wert des Feldbefehlsstroms If*, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 in einem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine eingestellt ist, unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart derart, dass er niedriger als ein Wert des Feldbefehlsstroms If* ist, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 in einem vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt ist.
Nachstehend ist zumindest ein Grund beschrieben, warum der Wert des Feldbefehlsstroms If*, der unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt ist, niedriger als der Wert des Feldbefehlsstroms If* sein sollte, der unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel sein sollte.
Wie es in 15B veranschaulicht ist, ist das Vergleichsbeispiel derart konfiguriert, dass der Feldbefehlsstrom If* kontinuierlich vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart geändert wird. Dies führt dazu, dass der tatsächliche Feldstrom Ifr-kontinuierlich vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart geändert wird.
15C zeigt klar, dass das Leistungserzeugungsdrehmoment Trqr der rotierenden elektrischen Maschine 30 sich vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart erhöht (siehe den Zeitpunkt, zu dem die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner den ersten Kraftmaschinenschwellwert Eth1 erreicht hat). Dies liegt daran, dass ein Verlust, der in einem Strompfad einschließlich der Statorwicklungen und des Wechselrichters 40 auftritt, in der Synchron-PWM-Steuerungsbetriebsart größer als in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist, so dass die Größe von Strom, der durch die Statorwicklungen fließt, der erforderlich ist, um zu bewirken, dass die Leistungsversorgungsspannung VDC, die von dem Wechselrichter 40 zu der Batterie 10 ausgegeben wird, der Befehlsleistungserzeugungsspannung VD* nachfolgt, vor und nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart sich erhöht.
In dieser Hinsicht ist die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert, die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart umzuschalten, während ein tatsächlicher Wert des Feldbefehlsstroms If* unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart derart justiert wird, dass er niedriger als ein tatsächlicher Wert des Feldbefehlsstroms If* unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist (siehe 13B).
Diese Konfiguration beschränkt die Erhöhung des Leistungserzeugungsdrehmoments Trq, wenn die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart umgeschaltet wird. Dies ermöglicht es, die Abweichung zwischen dem Leistungserzeugungsdrehmoment Trq und dem Befehlsleistungserzeugungsdrehmoment Trq* zu verringern, wodurch es ermöglicht wird, die Reduktion in der Steuerbarkeit des Leistungserzeugungsdrehmoments Trq, d.h. der Regelgröße der rotierenden elektrischen Maschine 30, zu beschränken.
Modifikationen des ersten Ausführungsbeispiels
Das erste Ausführungsbeispiel kann wie folgt modifiziert werden.
Die Sinuskennfeldinformationen M3 gemäß der ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels weisen Beziehungsinformationen auf zwischen:

(1) Werten des Anforderungsdrehmoments Trq*;
(2) Werten der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner;
(3) Werten des Feldbefehlsstroms If*.

Beispielsweise sind die modifizierten Sinuskennfeldinformationen M3 derart ausgelegt, dass, je höher die Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner ist, umso höher der Feldbefehlsstrom If* ist.
Die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 gemäß der ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels greift auf die modifizierten Sinuskennfeldinformationen M3 zu und extrahiert einen Wert des Feldbefehlsstroms If* entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq*, einem gegenwärtigen Wert der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner und einem gegenwärtigen Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC, um dementsprechend den extrahierten Wert als einen Wert des Feldbefehlsstroms If* einzustellen.
Wie die Sinuskennfeldinformationen M3 können die Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 gemäß der ersten Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels Beziehungsinformationen enthalten zwischen:

(1) Werten des Anforderungsdrehmoments Trq*;
(2) Werten der Kraftmaschinendrehzahl Ner;
(3) Werten des Feldbefehlsstroms If*.

Die zweite Modifikation des ersten Ausführungsbeispiels ist derart konfiguriert, dass der zweite Rotorschwellwert Nth2 für den zweiten Rotorschwellwert Nth2 eingestellt ist, und/oder der erste Rotorschwellwert Nth1 für den ersten Rotorschwellwert Nth1 eingestellt ist.
Zweites Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist eine Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 16A bis 24 beschrieben. Der Aufbau und/oder die Funktionen der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den nachfolgenden Punkten. Somit sind nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
Die in 3 veranschaulichte erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel führt selektiv eine der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart und einer Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf der Grundlage des zyklischen Trägersignals, der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* und der Leistungsversorgungsspannung VDC durch, um dadurch Ansteuerungssignale zum jeweiligen Ein- oder Ausschalten der Schalter SUp bis SWn des Wechselrichters 40 zu erzeugen.
Das heißt, dass die Komponenten 71 bis 75 sowohl als die Sinusschaltsteuerungseinrichtung als auch als eine Übermodulationssteuerungseinrichtung dienen.
Es sei bemerkt, dass eine Übermodulationssteuerungseinrichtung 150, die dieselbe Konfiguration wie die Konfiguration der Anordnung der Komponenten 71 bis 75 aufweist, in der Steuerungsvorrichtung 60 vorgesehen werden kann (siehe 6 als ein Beispiel).
Nachstehend ist beschrieben, wie die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt.
Insbesondere bestimmt die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75, ob der positive Spitzenwert von jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* gleich wie oder kleiner als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist.
Bei Bestimmung, dass der positive Spitzenwert von jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist, bestimmt die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75, ob der positive Spitzenwert von jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* gleich wie oder kleiner als die Hälfte der Leistungsversorgungsspannung VDC ist.
Bei Bestimmung, dass der positive Spitzenwert von jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* höher als die Hälfte der Leistungsversorgungsspannung VDC ist, dividiert die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 jede der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* durch VDC/2, um dementsprechend jede der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* zu normalisieren. Dann vergleicht die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 jede der normalisierten Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* im Betrag mit dem zyklischen Trägersignal, dessen Amplitude auf 1 eingestellt ist, um dementsprechend auf der Grundlage der Vergleichsergebnisse die Ansteuerungssignale zu erzeugen, von denen jedes beispielsweise ein Impulssignal mit einem steuerbaren Tastgrad für jeden Schaltzyklus ist, der mit dem Zyklus des zyklischen Trägersignals übereinstimmt. Das heißt, dass der normalisierte Wert von jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* in der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart größer als die Amplitude des zyklischen Trägersignals ist.
Die erste Ansteuerungssignalerzeugungseinrichtung 75 gibt die Ansteuerungssignale zu den Steuerungsanschlüssen der jeweiligen Schalter SUp bis SWn aus, wobei somit Ein-Aus-Vorgänge von jedem der Schalter SUp bis SWn entsprechend dem steuerbaren Tastgrad des entsprechenden Ansteuerungssignals gesteuert werden. Dies bewirkt, dass Drei-Phasen-Wechselspannungen Vur, Vvr und Vwr für die jeweiligen Phasen den jeweiligen Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* nachfolgen.
16A veranschaulicht schematisch, wie das Ansteuerungssignal für einen Oberzweigschalter einer ausgewählten Phase des Wechselrichters 40 im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert wird, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt, und 16B veranschaulicht schematisch, wie das Ansteuerungssignal für den Unterzweigschalter des Wechselrichters 40 derselben Phase im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert wird, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt. Zusätzlich veranschaulicht 16C schematisch, wie der Strom derselben Phase und die Spannung derselben Phase jeweils im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert werden, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt. Das heißt, dass, wie es in 16C veranschaulicht ist, die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart ermöglicht, dass jede Phasenspannung eine übermodulierte Pulsbreitenwellenform mit einem Modulationsfaktor aufweist, der höher als ein Modulationsfaktor der modulierten Pulsbreitenwellenform aufweist, die auf der in 5C veranschaulichten Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart basiert.
Es sei bemerkt, dass, obwohl es in den 16A und 16B keine Darstellung ist gibt, die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert ist, einen der Ober- und Unterzweigschalter von jeder Phase in der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart einzuschalten, wenn ein Wert der Totzeit seit einem unmittelbar vorhergehenden Ausschalten des anderen der Ober- und Unterzweigschalter verstrichen ist. Dies verhindert, dass die Ober- und Unterzweigschalter gleichzeitig in einem Ein-Zustand sind.
Die in 6 veranschaulichte Synchronerzeugungseinrichtung 93 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel führt selektiv eine der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart und einer Rechteckwellensteuerungsbetriebsart durch.
Das heißt, dass die Komponente 93 sowohl als die Synchron-Gleichrichtungssteuerungseinrichtung als auch als eine Rechteckwellensteuerungseinrichtung dient.
Es sei bemerkt, dass eine Rechteckwellensteuerungseinrichtung 151, die dieselbe Konfiguration wie die Konfiguration der Synchron-Gleichrichtungserzeugungseinrichtung 93 aufweist, in der Steuerungsvorrichtung 60 vorgesehen werden kann (siehe 6 als ein Beispiel).
Das heißt, dass die Synchronerzeugungseinrichtung 93 eine Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf der Grundlage des zyklischen Trägersignals, der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* und der Leistungsversorgungsspannung VDC durchführt, wenn

(1) der positive Spitzenwert von jeder der Drei-Phasen-Befehlsspannungen Vu*, Vv* und Vw* höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist;
(2) der positive Spitzenwert von jeder der durch die jeweiligen Wicklungen 34U, 34V und 34W erzeugten Drei-Phasen-Wechselspannungen, d.h. jeder der Drei-Phasen-Leistungserzeugungsspannungen, gleich wie oder kleiner als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist.

Insbesondere ist die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart konfiguriert, ein Ansteuerungssignal mit einem Schaltimpulsmuster für jeden Schalter des Wechselrichters 40 derart zu erzeugen, dass das Verhältnis einer Ein-Zeitdauer zu einer Aus-Zeitdauer des Schaltimpulsmusters für den entsprechenden Schalter auf 1:1 eingestellt ist.
Insbesondere kann die Synchronerzeugungseinrichtung 93 Phasenkennfeldinformationen M6 in einem Datentabellenformat, in einem mathematischen Ausdrucksformat und/oder einem Programmformat verwenden, die beispielsweise in dem Speicher 60a gespeichert werden können.
Die Phasenkennfeldinformationen M6 für jeden ausgewählten Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC, der zu verwenden ist, weist eine Beziehung auf zwischen:

Das heißt, dass die Synchronerzeugungseinrichtung 93 auf die Phasenkennfeldinformationen M6 zugreift, und einen Wert der Befehlsspannungsphase δ* entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq*, einem gegenwärtigen Wert der Drehgeschwindigkeit Nm und einem gegenwärtigen Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC extrahiert. Dann dividiert die Synchronerzeugungseinrichtung 93 den Wert der Befehlsspannungsphase δ* durch 360 elektrische Grade entsprechend einer Phase des Rotors 31, um dadurch den Wert der Befehlsspannungsphase δ* zu normalisieren, wobei somit der dividierte Wert der Befehlsspannungsphase δ* als ein Wert der Befehlsspannungsphase δ* eingestellt wird.
Zusätzlich wählt die Synchronerzeugungseinrichtung 93 einen Wert der variablen Totzeit DT2 unter Verwendung von Kennfeldinformationen M6A für jeden ausgewählten Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC, der zu verwenden ist, aus, die ein Datentabellenformat, ein mathematisches Ausdrucksformat und/oder ein Programmformat aufweisen und beispielsweise in dem Speicher 60a gespeichert werden können.
Die Kennfeldinformationen M6A für jeden ausgewählten Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC, der zu verwenden ist, weisen eine Beziehung auf zwischen:

(1) Werten des Anforderungsdrehmoments Trq*;
(2) Werten der Drehgeschwindigkeit Nm;
(3) Werten der Totzeit DT2.

Das heißt, dass die Synchronerzeugungseinrichtung 93 auf die Kennfeldinformationen M4A zugreift, und einen Wert der Totzeit DT2 entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq*, einem gegenwärtigen Wert der Drehgeschwindigkeit Nm und einem gegenwärtigen Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC auswählt.
Insbesondere bestimmt die Synchronerzeugungseinrichtung 93 für jede Phase einen Anstiegszeitpunkt und einen Abfallzeitpunkt des Ein-Impulses für jeden der Ober- und Unterzweigschalter entsprechend dem Wert der Befehlsspannungsphase δ*, dem ausgewählten Wert der Totzeit DT2 und dem elektrischen Drehwinkel θe des Rotors 31. Dann steuert die Synchronerzeugungseinrichtung 93 Ein-Aus-Schaltvorgänge von jedem der Ober- und Unterzweigschalter während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 entsprechend den bestimmten Anstiegs- und Abfallzeitpunkten des Ein-Impulses für den entsprechenden einen der Ober- und Unterzweigschalter.
Die durch die Synchronerzeugungseinrichtung 93 erzeugten Ansteuerungssignale für die jeweiligen Ober- und Unterzweigschalter für jede Phase schalten die entsprechenden jeweiligen Ober- und Unterzweigschalter einmal während jedes elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 ein.
17A veranschaulicht schematisch, wie das Ansteuerungssignal für einen Oberzweigschalter einer ausgewählten Phase des Wechselrichters 40 im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert wird. 17B veranschaulicht schematisch, wie das Ansteuerungssignal für den Unterzweigschalter derselben Phase des Wechselrichters 40 im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert wird. Zusätzlich veranschaulicht 17C schematisch, wie der Strom derselben Phase und die Spannung derselben Phase jeweils im Verlaufe der Zeit während eines elektrischen Zyklus, d.h. 360 elektrische Grade, des Rotors 31 geändert werden.
17A und 17B veranschaulichen einen Wert der Totzeit DT2, die zwischen einem Ein-Impuls des Ansteuerungssignals für den Oberzweigschalter und einem Ein-Impuls des Ansteuerungssignals für den Unterzweigschalter eingestellt ist. Der Wert der Totzeit DT2 in der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die in 17A und 17B veranschaulicht ist, ist derart eingestellt, dass sie kürzer als der Wert der Totzeit DT1 in der in 7A und 7B veranschaulichten Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist. Insbesondere werden Werte der Totzeit DT1, die für die Synchron-Gleichrichtungsbetriebsart verwendbar sind, derart eingestellt, dass sie größer als ein maximaler Wert der Totzeit sind, die jeweils für die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart, die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart und die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart verwendbar ist.
Die Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel führt eine Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine durch, um dadurch zu bewirken, dass die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in der Reihenfolge der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart, der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart, der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart und der Synchron-Gleichrichtungsbetriebsart übergeht.
Zusätzlich führt die Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine durch, um dadurch zu bewirken, dass die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart in der Reihenfolge der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart, der Rechteckewellensteuerungsbetriebsart, der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart und der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart übergeht.
Nachstehend ist die durch die Steuerungsvorrichtung 60 ausgeführte Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 60 ist konfiguriert, die Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine zu jeder vorbestimmten Steuerungsperiode durchzuführen. Gleiche Schritte zwischen der in 11 veranschaulichten Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine und der in 18 veranschaulichten Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine, denen gleiche Schrittzahlen zugeordnet sind, sind in der Beschreibung weggelassen oder vereinfacht.
Bei Bestimmung, dass das Bestimmungs-Flag F auf 1 eingestellt ist (JA in Schritt S15), führt die Steuerungsvorrichtung 60 eine erste Subroutine in Schritt S20 durch, die in 19 veranschaulicht ist.
Bei Starten der ersten Subroutine bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S201, ob die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist. Bei Bestimmung, dass die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist (JA in Schritt S201), führt die Steuerungsvorrichtung 60 den Vorgang in Schritt S202 aus. Insbesondere bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S202, ob es Zeit zum Umschalten der Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist.
Beispielsweise berechnet die Steuerungsvorrichtung 60 einen Wert eines Modulationsfaktors Mr des Wechselrichters 40 und bestimmt, ob der Wert des Modulationsfaktors Mr einen vorbestimmten ersten Modulationsfaktorschwellwert Ma überschritten hat, der beispielsweise auf 1 eingestellt ist. Der Modulationsfaktor Mr gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist durch Vn/VDC definiert, wobei Vn den Betrag des Spannungsvektors Vtr ausdrückt, der als eine Spannungsamplitude Vn bezeichnet ist. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 60 die Spannungsamplitude entsprechend der d-Achsen-Befehlsspannung Vd* und der q-Achsen-Befehlsspannung Vq* berechnen.
Die Steuerungsvorrichtung 60 bestimmt, dass es nicht Zeit zum Umschalten der Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert des Modulationsfaktors Mr den ersten Modulationsfaktorschwellwert Ma nicht überschritten hat (NEIN in Schritt S202). Dann führt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S203 die in 3 veranschaulichte Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart in derselben Weise wie der Vorgang in Schritt S16 durch.
Andernfalls bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60, dass es Zeit zum Umschalten der Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert des Modulationsfaktors Mr den ersten Modulationsfaktorschwellwert Ma überschritten hat (JA in Schritt S202). Dann schaltet die Steuerungsvorrichtung 60 die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart um und führt die in 3 veranschaulichte Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in Schritt S204 durch.
Andernfalls, bei Bestimmung, dass die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart nicht in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist (NEIN in Schritt S201), führt die Steuerungsvorrichtung 60 den Vorgang in Schritt S205 aus. Insbesondere bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S205, ob die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist.
Bei Bestimmung, dass die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist (JA in Schritt S205), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S206, ob es Zeit zum Umschalten der Steuerungsbetriebsart von der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart zu der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist. Beispielsweise berechnet die Steuerungsvorrichtung 60 einen Wert des Modulationsfaktors Mr des Wechselrichters 40 und bestimmt, ob der Wert des Modulationsfaktors Mr einen vorbestimmten zweiten Modulationsfaktorschwellwert Mb überschritten hat, der beispielsweise auf 1,27 eingestellt ist.
Die Steuerungsvorrichtung 60 bestimmt, dass es nicht Zeit zum Umschalten der Steuerungsbetriebsart von der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert des Modulationsfaktors Mr den zweiten Modulationsfaktorschwellwert Mb nicht überschritten hat (NEIN in Schritt S206). Dann führt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S204 die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart durch, die in 3 veranschaulicht ist.
Andernfalls bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60, dass es Zeit zum Umschalten der Steuerungsbetriebsart von der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert des Modulationsfaktors Mr den zweiten Modulationsfaktorschwellwert Mb überschritten hat (JA in Schritt S206). Dann schaltet die Steuerungsvorrichtung 60 die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart um und führt die in 6 veranschaulichte Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in Schritt S207 durch.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine nicht ausgeführt worden ist (NEIN in Schritt S205), die Steuerungsvorrichtung 60 den Vorgang in Schritt S208 aus. Insbesondere bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S208, ob die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist.
Bei Bestimmung, dass die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist (JA in Schritt S208), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S209, ob es Zeit zum Umschalten der Steuerungsbetriebsart von der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist. Beispielsweise bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S209, ob ein gegenwärtiger Wert der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 höher als eine vorbestimmte Schwellwertgeschwindigkeit ist. Dann bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60, dass es ein Schaltzeitpunkt von der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist, wenn in Schritt S209 bestimmt wird, dass der gegenwärtige Wert der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 höher als die vorbestimmte Schwellwertgeschwindigkeit ist. Die Schwellwertgeschwindigkeit ist auf einen Wert eingestellt, der ermöglicht, dass jede der Leistungserzeugungsspannungen höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist. Beispielsweise wird, wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtige Wert der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 höher als die vorbestimmte Schwellwertgeschwindigkeit ist, bestimmt, dass jede der Leistungserzeugungsspannungen höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist.
Bei Bestimmung, dass es nicht Zeit zum Umschalten der Steuerungsbetriebsart von der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist (NEIN in Schritt S209), führt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S207 die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart durch.
Andernfalls schaltet bei Bestimmung, dass es Zeit zum Umschalten der Steuerungsbetriebsart von der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist (JA in Schritt S209), die Steuerungsvorrichtung 60 die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart um und führt die in 6 veranschaulichte Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in Schritt S210 durch.
Wenn irgendeiner der Vorgänge in den Schritten S203, S204, S207 oder S210 abgeschlossen ist, beendet die Steuerungsvorrichtung 60 die Subroutine in Schritt S20, wobei somit der gegenwärtige Zyklus der Hauptroutine, d.h. der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine, beendet wird.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass das Bestimmungs-Flag F auf 0 gesetzt ist (NEIN in Schritt S15), die Steuerungsvorrichtung 60 eine zweite Subroutine in Schritt S30 durch, die in 20 veranschaulicht ist.
Bei Starten der zweiten Subroutine bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S301, ob die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist. Bei Bestimmung, dass die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist (JA in Schritt S301), führt die Steuerungsvorrichtung 60 den Vorgang in Schritt S302 aus. Insbesondere bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S302, ob es ein Umschaltzeitpunkt von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist.
Beispielsweise bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S302, ob der gegenwärtige Wert der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 gleich wie oder kleiner als die Schwellwertgeschwindigkeit ist. Dann bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60, dass es ein Umschaltzeitpunkt von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart ist, wenn in Schritt S302 bestimmt wird, dass der gegenwärtige Wert der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 gleich wie oder kleiner als die Schwellwertgeschwindigkeit ist.
Die Steuerungsvorrichtung 60 bestimmt, dass es nicht ein Umschaltzeitpunkt von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist, wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtige Wert der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 höher als die Schwellwertgeschwindigkeit ist (NEIN in Schritt S302). Dann führt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S303 die in 6 veranschaulichte Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in derselben Weise wie den Vorgang in Schritt S210 durch.
Andernfalls bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60, dass es ein Umschaltzeitpunkt von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist, wenn bestimmt wird, dass der gegenwärtige Wert der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 gleich wie oder kleiner als die Schwellwertgeschwindigkeit ist (JA in Schritt S302). Dann schaltet die Steuerungsvorrichtung 60 die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart um und führt in Schritt S304 die in 6 veranschaulichte Rechteckwellensteuerungsbetriebsart durch.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine nicht ausgeführt worden ist (NEIN in Schritt S301), die Steuerungsvorrichtung 60 den Vorgang in Schritt S305 aus.
Insbesondere bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S305, ob die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist. Bei Bestimmung, dass die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist (JA in Schritt S305), führt die Steuerungsvorrichtung 60 den Vorgang in Schritt S306 aus.
Insbesondere bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S306, ob es ein Umschaltzeitpunkt von der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist. Beispielsweise berechnet die Steuerungsvorrichtung 60 einen Wert des Modulationsfaktors Mr des Wechselrichters 40 und bestimmt, ob der Wert des Modulationsfaktors Mr gleich wie oder kleiner als der zweite Modulationsfaktorschwellwert Mb ist.
Die Steuerungsvorrichtung 60 bestimmt, dass es nicht ein Umschaltzeitpunkt von der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert des Modulationsfaktors Mr höher als der zweite Modulationsfaktorschwellwert Mb ist (NEIN in Schritt S306). Dann führt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S304 die in 3 veranschaulichte Rechteckwellensteuerungsbetriebsart in derselben Weise wie den Vorgang in Schritt S207 durch.
Andernfalls bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60, dass es ein Umschaltzeitpunkt von der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert des Modulationsfaktors Mr gleich wie oder kleiner als der zweite Modulationsfaktorschwellwert Mb ist (JA in Schritt S306). Dann schaltet die Steuerungsvorrichtung 60 die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart auf die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart um und führt in Schritt S304 die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart durch.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass die Rechteck-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine nicht ausgeführt worden ist (NEIN in Schritt S305), die Steuerungsvorrichtung 60 den Vorgang in Schritt S308 aus. Insbesondere bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S308, ob die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist.
Bei Bestimmung, dass die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ausgeführt worden ist (JA in Schritt S308), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S309, ob es ein Umschaltzeitpunkt von der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ist. Beispielsweise bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S309, ob der Wert des Modulationsfaktors Mr gleich wie oder kleiner als der erste Modulationsfaktorschwellwert Ma ist. Dann bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60, dass es ein Umschaltzeitpunkt von der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist, wenn bestimmt wird, dass der Wert des Modulationsfaktors Mr gleich wie oder kleiner als der erste Modulationsfaktorschwellwert Ma ist. Die Schwellwertgeschwindigkeit ist auf einen Wert eingestellt, der ermöglicht, dass jede der Leistungserzeugungsspannungen höher als die Leistungsversorgungsspannung VDC ist.
Bei Bestimmung, dass es nicht ein Umschaltzeitpunkt von der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist (NEIN in Schritt S309), führt die Steuerungsvorrichtung 60 die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart in Schritt S207 durch.
Andernfalls schaltet bei Bestimmung, dass es ein Umschaltzeitpunkt von der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist (JA in Schritt S309), die Steuerungsvorrichtung 60 die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart um, und führt in Schritt S310 die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durch.
Wenn irgendeiner der Vorgänge in den Schritten S303, S304, S307 oder S310 abgeschlossen wird, beendet die Steuerungsvorrichtung 60 die Subroutine in Schritt S30, wobei somit der gegenwärtige Zyklus der Hauptroutine, d.h. der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine, beendet wird.
21 veranschaulicht schematisch einen Spannungsvektor V1, der endgültig an die Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W während der Ausführung der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart angelegt wird, und 22 veranschaulicht schematisch einen Spannungsvektor V2, der schließlich an die Drei-Phasen-Statorwicklungen 34U, 34V und 34W während der Ausführung der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart angelegt wird. 23 veranschaulicht schematisch einen Spannungsvektor V3, der endgültig an die Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W während der Ausführung der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart angelegt wird, und 24 veranschaulicht schematisch einen Spannungsvektor V4, der schließlich an die Drei-Phasen-Statorwicklungen 34U, 34V und 34W während der Ausführung der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart angelegt wird.
Jede der Steuerungsbetriebsarten, die in den jeweiligen 21 bis 24 veranschaulicht sind, zeigt den entsprechenden einen der endgültigen Spannungsvektoren V1 bis V4 unter der Annahme, dass der der Feldwicklung 32 zugeführte Feldstrom auf einen gemeinsamen Wert eingestellt ist, um die Wirkungen der Ströme, die durch die jeweiligen Statorwicklungen 34U, 34V und 34W fließen, zu beschreiben.
In jeder der 21 bis 24 repräsentiert das Bezugszeichen VINV, wie es vorstehend beschrieben worden ist, den Befehlsspannungsvektor, der durch die d- und q-Achsen-Befehlsspannungen Vd* und Vq* definiert ist, die auf der Grundlage des Anforderungsdrehmoments Trq* für die rotierende elastische Maschine 30 erhalten werden. In jeder der 21 bis 24 repräsentiert das Bezugszeichen VK einen Spannungsvektor, der in den Statorwicklungen 34U, 34V und 34W auf der Grundlage des durch die Feldwicklung 32 fließenden Feldstroms induziert wird, und das Bezugszeichen VR repräsentiert einen Spannungsvektor, der einem Spannungsabfall aufgrund der Widerstandswerte der jeweiligen Statorwicklungen entspricht. In jeder der 21 bis 24 repräsentiert das Bezugszeichen C1 einen virtuellen Kreis, der durch den Befehlsspannungsvektor VINV gezeichnet wird, wenn der Modulationsfaktor Mr auf 1 eingestellt ist, und das Bezugszeichen C2 repräsentiert einen virtuellen Kreis, der durch den Befehlsspannungsvektor VINV gezeichnet wird, wenn der Modulationsfaktor Mr auf 1,27 eingestellt ist.
21 zeigt den endgültigen Spannungsvektor V1, der endgültig an die Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W während der Ausführung der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart angelegt wird; wobei der endgültige Spannungsvektor V1 ein resultierender Vektor der in 21 veranschaulichten Spannungsvektoren VINV, VK und VR ist.
22 zeigt den endgültigen Spannungsvektor V2, der endgültig an die Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W während der Ausführung der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart angelegt wird; wobei der endgültige Spannungsvektor V2 ein resultierender Vektor der in 22 veranschaulichten Spannungsvektoren VINV, VK und VR ist.
23 zeigt den endgültigen Spannungsvektor V3, der endgültig an die Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W während der Ausführung der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart angelegt wird, wobei der endgültige Spannungsvektor V3 ein resultierender Vektor der in 23 veranschaulichten Spannungsvektoren VINV, VK und VR ist.
In 24 repräsentiert das Bezugszeichen VDT einen Spannungsvektor, der einem Wert der Totzeit DT1 entspricht, die für die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart verwendet wird.
24 zeigt den endgültigen Spannungsvektor V4, der endgültig an die Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W während der Ausführung der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart für jeden Schaltzyklus des Wechselrichters 40 angelegt wird, wobei der endgültige Spannungsvektor V4 ein resultierender Vektor der in 24 veranschaulichten Spannungsvektoren VINV, VK, VR und VDT ist.
Da die Totzeit DT1, die für die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart verwendet wird, derart eingestellt ist, dass sie länger als die Totzeiten der jeweiligen anderen Steuerungsbetriebsarten ist, hängt der endgültige Spannungsvektor V4 von dem auf der Totzeit DT1 basierenden Spannungsvektor VDT ab.
Es sei ein Vergleichsbeispiel betrachtet, bei dem die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart direkt auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart umgeschaltet wird. Dieses Vergleichsbeispiel kann zu einer signifikanten Fluktuation in dem Leistungserzeugungsdrehmoment Trqr der rotierenden elektrischen Maschine 30 aufgrund einer deutlichen Betragsdifferenz zwischen dem Spannungsvektor V2 in der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart und dem Spannungsvektor V4 in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart führen.
Im Gegensatz dazu ist die Spannungssteuerungseinrichtung 60 konfiguriert, zu bewirken, dass die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart zunächst auf die Rechteckwellensteuerungsbetriebsart übergeht, und danach zu bewirken, dass die Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart übergeht. Diese Konfiguration reduziert im Vergleich zu der Betragsdifferenz zwischen dem Spannungsvektor V2 in der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart und dem Spannungsvektor V4 in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart

(1) die Betragsdifferenz zwischen dem Spannungsvektor in der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart und dem Spannungsvektor V3 in der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart;
(2) die Betragsdifferenz zwischen dem Spannungsvektor V3 in der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart und dem Spannungsvektor V4 in der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart.

Diese Konfiguration beschränkt daher die Fluktuationen in der Amplitude des Spannungsvektors, der endgültig an die Statorwicklungen angelegt wird, die aus dem Übergang von einer der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart und der Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die andere davon resultieren, was zu einer Erhöhung des Ausmaßes der Beschränkung der Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30 führt.
Drittes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist eine Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 25 beschrieben. Der Aufbau und/oder die Funktionen der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den nachfolgenden Punkten. Somit sind nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
Die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 gleich wie oder höher als der zweite Rotorschwellwert Nth2 wird. Dann bestimmt die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, ob der tatsächliche Feldstrom Ifr gleich wie oder kleiner als der Feldbefehlsstrom If* wird, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 gleich wie oder höher als der zweite Rotorschwellwert Nth2 wird; wobei der Feldbefehlsstrom If* auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt ist.
Bei Bestimmung, dass der tatsächliche Feldstrom Ifr gleich wie oder kleiner als der Feldbefehlsstrom If*, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt ist, ist, erhöht die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 den Feldbefehlsstrom If* um einen vorbestimmten positiven Wert ΔF. Diese Konfiguration der Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 zielt darauf ab, die Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30 auf der Grundlage des Übergangs der Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart zu unterdrücken.
Zur Unterdrückung der Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment ist es notwendig, den tatsächlichen Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungsbetriebsart zu erhöhen, so dass er höher als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms If unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungsbetriebsart ist, wie es gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
In dieser Hinsicht kann der tatsächliche Feldstrom Ifr unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gleich wie oder kleiner als der Feldbefehlsstrom If* sein, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt wird. Dies liegt daran, dass die Ansprechempfindlichkeit des Feldstroms Ifr niedriger als die Ansprechempfindlichkeit eines durch jede der Statorwicklungen fließenden Stroms ist. Dies kann es erschweren, einen tatsächlichen Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart derart zu erhöhen, dass er höher als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms If unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart wird. Dies kann zu einer Schwierigkeit beim effizienten Beschränken der Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30 führen. Um diesen Punkt zu lösen, erhöht die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 den Feldbefehlsstrom If* um den vorbestimmten positiven Wert ΔF.
Zusätzlich bestimmt die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, ob die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 gleich wie oder kleiner als der erste Rotorschwellwert Nth1 wird. Dann bestimmt die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, ob der tatsächliche Feldstrom Ifr gleich wie oder höher als der Feldbefehlsstrom If* wird, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 gleich wie oder kleiner als der erste Rotorschwellwert Nth1 wird; wobei der Feldbefehlsstrom If* auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt wird.
Bei Bestimmung, dass der tatsächliche Feldstrom Ifr gleich wie oder größer als der Feldbefehlsstrom If* wird, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt wird, verringert die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 den Feldbefehlsstrom If* um den positiven Wert ΔF. Diese Konfiguration der Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 zielt darauf ab, Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30 aufgrund des Übergangs der Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart zu unterdrücken.
Zur Unterdrückung der Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment ist es notwendig, einen tatsächlichen Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart derart zu verringern, dass er niedriger als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms If unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart wird, wie es gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist.
In dieser Hinsicht kann der tatsächliche Feldstrom Ifr unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gleich wie oder höher als der Feldbefehlsstrom If* sein, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt wird. Dies liegt daran, dass die Ansprechempfindlichkeit des Feldstroms Ifr niedriger als die Ansprechempfindlichkeit eines durch jeden der Statorwicklungen fließenden Stroms ist. Dies kann es erschweren, einen tatsächlichen Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart derart zu verringern, dass er kleiner als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms If unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist. Dies kann zu einer Schwierigkeit beim effizienten Beschränken der Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30 führen. Um dieses Problem zu lösen, verringert die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 den Feldbefehlsstrom If* um den vorbestimmten positiven Wert ΔF.
Nachstehend ist eine Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 25 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 60 ist konfiguriert, die Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine zu jeder vorbestimmten Steuerungsperiode durchzuführen.
Bei Starten eines gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S40, ob die aufgrund des Winkelmesssignals während des gegenwärtigen Zyklus berechnete Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder höher als der zweite Rotorschwellwert Nth2 wird.
Bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder größer als der zweite Rotorschwellwert Nth2 wird (JA in Schritt S40), führt die Steuerungsvorrichtung 60 die Vorgänge in den Schritten S14 bis S17 aus, um dadurch die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in Schritt S41A umzuschalten.
Zu dieser Zeit stellt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S41 den Feldbefehlsstrom If* auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine ein. Dann bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60, ob der in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemessene Feldstrom Ifr höher als der Feldbefehlsstrom If* ist, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in Schritt S41 eingestellt worden ist.
Bei Bestimmung, dass der in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine gemessene Feldstrom Ifr, der der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart entspricht, höher als der Feldbefehlsstrom If* ist, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt ist (JA in Schritt S41), führt die Steuerungsvorrichtung 60 die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in Schritt S42 aus.
Insbesondere dient die Steuerungsvorrichtung 60 als die Feldstromsteuerungseinrichtung 81, um den Feldbefehlsstrom If* unverändert zu verwenden, um die Feldbefehlsspannung Vf* in Schritt S42 zu berechnen. Dann dient in Schritt S42 die Steuerungsvorrichtung 60 als die Felderzeugungseinrichtung 82 zur Erzeugung der Ansteuerungssignale auf der Grundlage der Feldbefehlsspannung Vf*.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass der in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gemessene Feldstrom Ifr gleich wie oder kleiner als der Feldbefehlsstrom If* ist, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt ist (NEIN in Schritt S41), die Steuerungsvorrichtung 60 den nächsten Vorgang zur Ausführung der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart in Schritt S43 aus.
Insbesondere dient die Steuerungsvorrichtung 60 als die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80, um den vorbestimmten positiven Wert ΔF zu dem Feldbefehlsstrom If* zu addieren, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 eingestellt ist, und dient als die Feldstromsteuerungseinrichtung 81, um die Summe des positiven Werts ΔF und des Feldbefehlsstroms If* als den Feldbefehlsstrom If* zu verwenden, um dadurch die Feldbefehlsspannung Vf* zu berechnen. Dann dient in Schritt S42 die Steuerungsvorrichtung 60 als die Felderzeugungseinrichtung 82, um die Ansteuerungssignale auf der Grundlage der Feldbefehlsspannung Vf* zu erzeugen.
Es sei bemerkt, dass die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert sein kann, den positiven Wert ΔF für jeden Zyklus der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart zu reduzieren, um dementsprechend zu bewirken, dass die Summe des positiven Werts ΔF und des Feldbefehlsstroms If*, die durch die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 als der Feldbefehlsstrom If* verwendet wird, um dem Feldbefehlsstrom If* sich anzunähern, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 eingestellt ist.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm niedriger als der zweite Rotorschwellwert Nth2 ist (NEIN in Schritt S40), die Steuerungsvorrichtung 60 den nächsten Vorgang in Schritt S44 aus.
Insbesondere bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S44, ob die auf der Grundlage des Winkelmesssignals während des gegenwärtigen Zyklus berechnete Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder niedriger als der erste Rotorschwellwert Nth1 wird.
Bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder kleiner als der erste Rotorschwellwert Nth1 wird (JA in Schritt S44), führt die Steuerungsvorrichtung 60 die Vorgänge in den Schritten S13, S15 und S16 aus, um dadurch die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart in Schritt S45A umzuschalten.
Zu dieser Zeit stellt die Steuerungsvorrichtung 60 den Feldbefehlsstrom If*, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine eingestellt worden ist, in Schritt S45 ein. Dann bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60 in Schritt S45, ob der Feldstrom Ifr, der in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemessen worden ist, niedriger als der Feldbefehlsstrom If* ist, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt ist.
Bei Bestimmung, dass der Feldstrom Ifr, der in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemessen worden ist, niedriger als der Feldbefehlsstrom If* ist, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt ist (JA in Schritt S45), führt die Steuerungsvorrichtung 60 die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart in Schritt S46 aus.
Insbesondere dient die Steuerungsvorrichtung 60 als die Feldstromsteuerungseinrichtung 81, um den Feldbefehlsstrom If* unverändert zu verwenden, um die Feldbefehlsspannung Vf* zu berechnen. Dann dient in Schritt S46 die Steuerungsvorrichtung 60 als die Felderzeugungseinrichtung 82, um die Ansteuerungssignale auf der Grundlage der Feldbefehlsspannung Vf* zu erzeugen.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass der Feldstrom Ifr, der in dem unmittelbar vorhergehenden Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gemessen worden ist, gleich wie oder höher als der Feldbefehlsstrom If* ist, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 in dem gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine entsprechend der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt ist (NEIN in Schritt S45), die Steuerungsvorrichtung 60 die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart in Schritt S47 aus.
Insbesondere dient die Steuerungsvorrichtung 60 als die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80, um den vorbestimmten positiven Wert ΔF von dem Feldbefehlsstrom If*, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 eingestellt ist, zu subtrahieren, und dient als die Feldstromsteuerungseinrichtung 81, um die Differenz des positiven Werts ΔF von dem Feldbefehlsstrom If* als den Feldbefehlsstrom If* zu verwenden, um dadurch die Feldbefehlsspannung Vf* in Schritt S47 zu berechnen. Dann dient in Schritt S47 die Steuerungsvorrichtung 60 als die Felderzeugungseinrichtung 82, um die Ansteuerungssignale auf der Grundlage der Feldbefehlsspannung Vf* zu erzeugen.
Es sei bemerkt, dass die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert sein kann, den positiven Wert ΔF für jeden Zyklus der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart zu reduzieren, um dadurch zu bewirken, dass die Subtraktion des positiven Werts ΔF von dem Feldbefehlsstrom If*, der durch die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 als der Feldbefehlsstrom If* verwendet wird, sich dem Feldbefehlsstrom If* annähert, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 eingestellt ist.
Nach Abschluss des Vorgangs in den Schritten S42, S43, S46 oder S47 beendet die Steuerungsvorrichtung 60 den gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine.
Diese Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beschränkt die Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30, die aus dem Übergang von einer der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart und der Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die andere davon resultieren.
Modifikationen des dritten Ausführungsbeispiels
Das dritte Ausführungsbeispiel kann wie nachfolgend beschrieben modifiziert werden.
Die erste Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels ist derart konfiguriert, dass der positive Wert ΔF, der in Schritt S43 verwendet wird, und der positive Wert, der in Schritt S47 verwendet wird, derart eingestellt sind, dass sie sich voneinander unterscheiden. Das heißt, dass ein vorbestimmter erster positiver Wert in Schritt S43 verwendet wird, und ein vorbestimmter zweiter positiver Wert in Schritt S47 verwendet wird.
Die zweite Modifikation des dritten Ausführungsbeispiels ist derart konfiguriert, dass einer des Vorgangs in Schritt S43 und des Vorgangs S47 nicht durchgeführt wird.
Viertes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist eine Steuerungsvorrichtung 60A gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 26 bis 30 beschrieben. Der Aufbau und/oder die Funktionen der Steuerungsvorrichtung 60A gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den nachfolgenden Punkten. Somit sind nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
Wie es in 26 und 27 veranschaulicht ist, weist die Steuerungsvorrichtung 60A erste bis vierte Filtermodule 301 bis 304 auf.
Das erste Filtermodul 301 ist konfiguriert, eine erste Tiefpassfilterungsaufgabe der Leistungsversorgungsspannung VDC durchzuführen, die durch die Spannungserfassungseinrichtung 50 gemessen wird, um dadurch Frequenzkomponenten oberhalb einer vorbestimmten ersten Eckfrequenz herauszufiltern, die in der Leistungsversorgungsspannung VDC enthalten sind, wobei somit eine gefilterte Leistungsversorgungsspannung zu der Spannungsabweichungsberechnungseinrichtung 61 als die Leistungsversorgungsspannung VDC ausgegeben wird.
Das zweite Filtermodul 302 ist konfiguriert, eine zweite Tiefpassfilterungsaufgabe des Anforderungsdrehmoments Trq* durchzuführen, das durch die Drehmomentberechnungseinrichtung 62 berechnet wird, um dadurch Frequenzkomponenten oberhalb einer vorbestimmten zweiten Eckfrequenz herauszufiltern, wobei somit ein gefiltertes Anforderungsdrehmoment Trq* jeweils zu der d-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 71, der q-Achsen-Befehlseinstellungseinrichtung 72 und der Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 als das Anforderungsdrehmoment Trq* ausgegeben wird.
Das dritte Filtermodul 303 ist konfiguriert, eine dritte Tiefpassfilterungsaufgabe der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 durchzuführen, die durch die Berechnungseinrichtung 60a berechnet wird, um dadurch Frequenzkomponenten oberhalb einer vorbestimmten dritten Eckfrequenz herauszufiltern, wobei somit eine gefilterte Drehgeschwindigkeit Nm zu der Feldbefehlseinstellungseinrichtung 81 als die Drehgeschwindigkeit Nm ausgegeben wird. Die gefilterte Drehgeschwindigkeit Nm wird ebenfalls durch die Steuerungsvorrichtung 60A zum Vergleich der gefilterten Drehgeschwindigkeit Nm mit jedem der ersten und zweiten Rotorschwellwerte Nth1 und Nth2 verwendet.
Das vierte Filtermodul 304 ist konfiguriert, eine vierte Tiefpassfilterungsaufgabe des Feldstroms If* durchzuführen, der durch die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 eingestellt wird, um dadurch Frequenzkomponenten oberhalb einer vorbestimmten vierten Eckfrequenz herauszufiltern, wobei somit der gefilterte Feldstrom If* zu der Feldstromsteuerungseinrichtung 81 ausgegeben wird.
Jede der ersten bis vierten Filtermodule 301 bis 304 weist eine vorbestimmte Zeitkonstante auf.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, dient jedes der ersten bis vierten Filtermodule 301 bis 304 als eine Mäßigungseinrichtung zum Mäßigen eines entsprechenden Parameters, d.h., um zu bewirken, dass ein entsprechender Parameter innerhalb einer vernünftigen Grenze ist. Dies kann zu einer Reduktion in der Ansprechempfindlichkeit des Feldstroms Ifr auf den Feldbefehlsstrom If* führen. Ein Ansatz gegen eine derartige Reduktion in der Ansprechempfindlichkeit besteht darin, die Zeitkonstante von jedem der ersten bis vierten Filtermodule 301 bis 304 zu reduzieren, um dementsprechend die Ansprechempfindlichkeit der Ansprechempfindlichkeit des Feldstroms Ifr auf den Feldbefehlsstrom If* zu erhöhen. Dieser Ansatz kann jedoch bewirken, dass der Feldbefehlsstrom If* deutlich aufgrund von Fluktuationen in beispielsweise der Drehgeschwindigkeit Nm fluktuiert, was zu deutlichen Fluktuationen in dem Feldstrom Ifr führt.
In dieser Hinsicht ist die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel konfiguriert, den Feldbefehlsstrom If* unabhängig von der Leistungsversorgungsspannung VDC und der Drehgeschwindigkeit Nm über eine erste Bestimmungsdauer von dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf einem ersten konstanten Wert zu halten oder beizubehalten. Zusätzlich ist die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel konfiguriert, den Feldbefehlsstrom If* unabhängig von der Leistungsversorgungsspannung VDC und der Drehgeschwindigkeit Nm über eine zweite Bestimmungsdauer von dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf einem zweiten konstanten Wert zu halten oder beizubehalten. Diese Konfiguration zielt darauf ab, Fluktuationen in dem Feldstrom Ifr zu unterdrücken, um dementsprechend Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30 zu beschränken, während die Ansprechempfindlichkeit des Feldstroms Ifr auf den Feldbefehlsstrom If* erhöht wird.
Nachstehend ist eine Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 28 beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 60A ist konfiguriert, die Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine zu jeder vorbestimmten Steuerungsperiode durchzuführen. Äquivalente Schritte zwischen der in 25 veranschaulichten Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine und der in 28 veranschaulichten Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine, denen gleiche Schrittzahlen zugeordnet sind, entfallen oder sind in der Beschreibung vereinfacht.
Beim Starten eines gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60A in Schritt S50, ob ein vorhergehend vorbereitetes erstes Flag F1 auf 0 gesetzt ist. Es sei bemerkt, dass das erste Flag F1 beispielsweise ein Bit mit einem logischen niedrigen Wert, der durch 0 repräsentiert ist, oder einem logischen hohen Wert, der durch 1 repräsentiert ist, ist, und der anfängliche Wert des ersten Flags F1 auf 0 gesetzt ist.
Bei Bestimmung, dass das erste Flag F1 auf 0 gesetzt ist (JA in Schritt S50), bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60A in Schritt S51, ob ein vorhergehend vorbereitetes zweites Flag F2 auf 0 gesetzt ist. Es sei bemerkt, dass das zweite Flag F2 beispielsweise ein Bit mit einem logischen niedrigen Wert, der durch 0 repräsentiert ist, oder einem logischen hohen Wert, der durch 1 repräsentiert ist, ist, und der anfängliche Wert des zweiten Flags F2 auf 0 gesetzt ist.
Bei Bestimmung, dass das zweite Flag F2 auf 0 gesetzt ist (JA in Schritt S51), führt die Steuerungsvorrichtung 60A die Bestimmung in Schritt S40 durch, die bestimmt, ob die auf der Grundlage des Winkelmesssignals während des gegenwärtigen Zyklus berechnete Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder höher als der zweite Rotorschwellwert Nth2 in Schritt S40 wird.
Bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder größer als der zweite Rotorschwellwert Nth2 wird (JA in Schritt S40), schaltet die Steuerungsvorrichtung 60A in Schritt S51A die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart um und dient als die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80, um den Feldbefehlsstrom If* einzustellen auf der Grundlage

(1) der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5;
(2) eines gegenwärtigen Werts des Anforderungsdrehmoments Trq*;
(3) eines gegenwärtigen Werts der Drehgeschwindigkeit Nm;
(4) eines gegenwärtigen Werts der Leistungsversorgungsspannung VDC.

Darauffolgend setzt in Schritt S52 die Steuerungsvorrichtung 60A das erste Flag F1 auf 1 und verwendet einen Hardware- oder Software-Timer, um dadurch ein Messen, d.h. Zählen, einer verstrichenen Zeit CNT1 zu starten, die seit der positiven Bestimmung in Schritt S40 verstrichen ist.
Nach Abschluss des Vorgangs in Schritt S52 oder der negativen Bestimmung in Schritt S50, dass das erste Flag F1 nicht auf 0 gesetzt ist, führt die Steuerungsvorrichtung 60A in Schritt S53 den nächsten Vorgang durch.
In Schritt S53 bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60A, ob die verstrichene Zeit CNT1 gleich wie oder länger als eine vorbestimmte erste Bestimmungsdauer Cth1 geworden ist.
Bei Bestimmung, dass die verstrichene Zeit CNT1 kürzer als die erste Bestimmungsdauer Cth1 ist (NEIN in Schritt S53), führt die Steuerungsvorrichtung 60A in Schritt S54 den nächsten Vorgang durch. In Schritt S54 dient die Steuerungsvorrichtung 60A als die Feldstromsteuerungseinrichtung 81, um kontinuierlich den in Schritt S51A eingestellten Feldbefehlsstrom If* zur Berechnung der Feldbefehlsspannung Vf* zu verwenden. Dann dient in Schritt S54 die Steuerungsvorrichtung 60A als die Felderzeugungseinrichtung 82, um die Ansteuerungssignale auf der Grundlage der Feldbefehlsspannung Vf* zu erzeugen. Insbesondere hält die Steuerungsvorrichtung 60A den Feldbefehlsstrom If* in dem gegenwärtigen Steuerungszyklus auf einem ersten konstanten Wert, der auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt worden ist.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass die verstrichene Zeit CNT1 gleich wie oder länger als die erste Bestimmungsdauer Cth1 ist (JA in Schritt S53), die Steuerungsvorrichtung 60A den nächsten Vorgang in Schritt S55 aus. In Schritt S55 setzt die Steuerungsvorrichtung 60A das erste Flag F1 und die verstrichene Zeit CNT1 auf 0 zurück und stellt den Feldbefehlsstrom If* ein auf der Grundlage

Es sei bemerkt, dass, wenn ein absoluter Wert der Differenz zwischen dem Feldbefehlsstrom If*, der in Schritt S54 gehalten wird, und dem Feldbefehlsstrom If*, der in Schritt S55 eingestellt wird, größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Steuerungsvorrichtung 60A den ersten konstanten Wert des Feldbefehlsstroms If* für jeden Zyklus der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ändern kann, um zu bewirken, dass der geänderte Wert des Feldbefehlsstroms If* sich dem in Schritt S55 eingestellten Feldbefehlsstrom If* annähert.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm kleiner als der zweite Rotorschwellwert Nth2 ist (NEIN in Schritt S40), die Steuerungsvorrichtung 60A die Bestimmung in Schritt S44 durch, die in Schritt S44 bestimmt, ob die auf der Grundlage des Winkelmesssignals während des gegenwärtigen Zyklus berechnete Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder kleiner als der erste Rotorschwellwert Nth1 wird.
Bei Bestimmung, dass die Drehgeschwindigkeit Nm gleich wie oder kleiner als der erste Rotorschwellwert Nth1 wird (JA in Schritt S44), schaltet die Steuerungsvorrichtung 60A die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine 30 von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart um und dient als die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80, um den Feldbefehlsstrom If* in Schritt S51B einzustellen auf der Grundlage

(1) der Sinuskennfeldinformationen M3;
(2) eines gegenwärtigen Werts des Anforderungsdrehmoments Trq*;
(3) eines gegenwärtigen Werts der Drehgeschwindigkeit Nm;
(4) eines gegenwärtigen Werts der Leistungsversorgungsspannung VDC.

Darauffolgend setzt in Schritt S56 die Steuerungsvorrichtung 60A das zweite Flag F2 auf 1 und verwendet einen Hardware- oder Software-Timer, um dadurch ein Messen, d.h. Zählen, der verstrichenen Zeit CNT2 zu starten, die seit der positiven Bestimmung in Schritt S44 verstrichen ist.
Nach Abschluss des Vorgangs in Schritt S56 oder der negativen Bestimmung in Schritt S51, dass das zweite Flag F2 nicht auf 0 gesetzt ist, führt die Steuerungsvorrichtung 60A in Schritt S57 den nächsten Vorgang durch.
In Schritt S57 bestimmt die Steuerungsvorrichtung 60A, ob die verstrichene Zeit CNT2 gleich wie oder länger als eine vorbestimmte zweite Bestimmungsdauer Cth2 wird.
Bei Bestimmung, dass die verstrichene Zeit CNT2 kürzer als die zweite Bestimmungsdauer Cth2 ist (NEIN in Schritt S57), führt die Steuerungsvorrichtung 60A den nächsten Vorgang in Schritt S58 aus. In Schritt S58 dient die Steuerungsvorrichtung 60A als die Feldstromsteuerungseinrichtung 81, um kontinuierlich den in Schritt S51B eingestellten Feldbefehlsstrom If* zur Berechnung der Feldbefehlsspannung Vf* zu verwenden. Dann dient in Schritt S58 die Steuerungsvorrichtung 60 als die Felderzeugungseinrichtung 82, um die Ansteuerungssignale auf der Grundlage der Feldbefehlsspannung Vf* zu erzeugen. Insbesondere hält die Steuerungsvorrichtung 60A den Feldbefehlsstrom If* in dem gegenwärtigen Steuerungszyklus auf einem zweiten konstanten Wert, der auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt worden ist.
Andernfalls führt bei Bestimmung, dass die verstrichene Zeit CNT2 gleich wie oder länger als die zweite Bestimmungsdauer Cth2 ist (JA in Schritt S57), die Steuerungsvorrichtung 60A den nächsten Vorgang in Schritt S59 aus. In Schritt S59 setzt die Steuerungsvorrichtung 60A das zweite Flag F2 und die verstrichene Zeit CNT2 auf 0 zurück, und stellt den Feldbefehlsstrom If* ein auf der Grundlage

Es sei bemerkt, dass, wenn ein absoluter Wert der Differenz zwischen dem in Schritt S58 gehaltenen Feldbefehlsstrom If* und dem in Schritt S59 eingestellten Feldbefehlsstrom If* größer als ein vorbestimmter Wert ist, die Steuerungsvorrichtung 60A den zweiten konstanten Wert des Feldbefehlsstroms If* für jeden Zyklus der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ändern kann, um zu bewirken, dass der geänderte Wert des Feldbefehlsstroms If* sich dem in Schritt S59 eingestellten Feldbefehlsstrom If* annähert.
Nach der negativen Bestimmung in Schritt S44 oder Abschluss des Vorgangs in den Schritten S54, S55, S58 oder S59 beendet die Steuerungsvorrichtung 60A den gegenwärtigen Zyklus der Steuerungsbetriebsart-Übergangsroutine.
Diese Konfiguration der Steuerungsvorrichtung 60A gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ermöglicht ein Unterdrücken von Fluktuationen in dem Feldstrom Ifr, wobei somit Fluktuationen in dem Leistungserzeugungsdrehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30 beschränkt werden, während die Ansprechempfindlichkeit des Feldstroms Ifr auf den Feldbefehlsstrom If* erhöht wird.
Modifikationen des vierten Ausführungsbeispiels
Das vierte Ausführungsbeispiel kann wie nachfolgend beschrieben modifiziert werden.
Die Steuerungsvorrichtung 60A gemäß der ersten Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels ist konfiguriert, den Feldbefehlsstrom If* auf dem ersten konstanten Wert während einer vorbestimmten Zeitdauer, die seit dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart verstrichen ist, ohne Verwendung des Timers zu halten.
Beispielsweise ist, wie es in 29 veranschaulicht ist, die Steuerungsvorrichtung 60A gemäß der ersten Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels konfiguriert, den Feldbefehlsstrom If* auf dem ersten konstanten Wert über eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem die Drehgeschwindigkeit Nm den zweiten Schwellwert Nth2 erreicht, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Drehgeschwindigkeit Nm die Summe des zweiten Rotorschwellwerts Nth2 und eines ersten vorbestimmten positiven Werts α erreicht, zu halten. Es sei bemerkt, dass die Summe des zweiten Rotorschwellwerts Nth2 und des vorbestimmten ersten positiven Werts α derart eingestellt ist, dass sie niedriger als die zweite Drehgeschwindigkeit Nm2 ist.
Gleichermaßen ist die Steuerungsvorrichtung 60A gemäß der zweiten Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels konfiguriert, den Feldbefehlsstrom If* auf dem zweiten konstanten Wert während einer vorbestimmten Zeitdauer, die seit dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart verstrichen ist, ohne Verwendung des Timers zu halten.
Beispielsweise ist, wie es in 30 veranschaulicht ist, die Steuerungsvorrichtung 60A gemäß der zweiten Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels konfiguriert, den Feldbefehlsstrom If* auf den zweiten konstanten Wert über eine Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem die Drehgeschwindigkeit Nm den ersten Rotorschwellwert Nth1 erreicht, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Drehgeschwindigkeit Nm die Subtraktion eines vorbestimmten zweiten positiven Werts Δβ von dem ersten Rotorschwellwert Nth1 erreicht, zu halten. Es sei bemerkt, dass die Subtraktion des vorbestimmten zweiten positiven Werts Δβ von dem ersten Rotorschwellwert Nth1 derart eingestellt ist, dass sie höher als die erste Drehgeschwindigkeit Nm1 ist.
Die dritte Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels ist konfiguriert, lediglich eine der Aufgaben durchzuführen von

(1) einer ersten Aufgabe, die den Feldbefehlsstrom If* auf dem ersten konstanten Wert während einer vorbestimmten Zeitdauer hält, die seit dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart verstrichen ist;
(2) einer zweiten Aufgabe, die den Feldbefehlsstrom If* auf dem zweiten konstanten Wert während einer vorbestimmten Zeitdauer hält, die seit dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart verstrichen ist.

Fünftes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist eine Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 31A, 31B, 32A und 32B beschrieben. Der Aufbau und/oder die Funktionen der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in den nachfolgenden Punkten. Somit sind nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 31B beschrieben, wie Sinuskennfeldinformationen M3A gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel konfiguriert sind.
Die Sinuskennfeldinformationen M3A sind derart konfiguriert, dass Werte des Feldbefehlsstroms If* innerhalb einer vorbestimmten Übergangsdauer von einem vorbestimmten ersten Drehwert Ne1H auf den zweiten Rotorschwellwert Nth2 derart eingestellt sind, dass sie höher als entsprechende normale Werte des Feldbefehlsstroms If* sind; wobei die normalen Werte des Feldbefehlsstroms If* auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingestellt sind (siehe eine strichpunktierte Linie in 31B). Der erste Drehwert Ne1H ist als die Summe der ersten Drehgeschwindigkeit Nm1 und der ersten Rotorvariation ΔNm1 definiert, was als „Nm1 + ΔNm1“ ausgedrückt werden kann.
Die Sinuskennfeldinformationen M3A sind ebenfalls derart konfiguriert, dass ein Wert des Feldbefehlsstroms If*, der unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt worden ist, höher als ein Wert des Feldbefehlsstroms If* ist, der unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt worden ist. Zusätzlich sind die Sinuskennfeldinformationen M3A derart konfiguriert, dass ein Wert des Feldbefehlsstroms If*, der unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt worden ist, gleich einem Wert des Feldbefehlsstroms If* ist, der unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart eingestellt worden ist.
Diese Einstellungen sind in 31B veranschaulicht. Es sei bemerkt, dass die 31A und 31B jeweils den 12A und 12B entsprechen.
Diese Einstellungen beruhen auf der Ansprechempfindlichkeit des Feldstroms Ifr auf den Feldbefehlsstrom If* und der Anstiegsrate, d.h. der Beschleunigung, der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner, während die Steuerungsbetriebsart von der normalen Steuerungsaufgabe auf die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe umgeschaltet wird.
Insbesondere ist, je höher die Beschleunigung der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner ist, umso kürzer die Zeit, während der seit Umschalten der Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 von der normalen Steuerungsaufgabe auf die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 den zweiten Rotorschwellwert Nth2 erreicht hat. In dieser Situation kann, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die in 12B veranschaulichten Sinuskennfeldinformationen M3 verwendet, es schwierig sein, einen tatsächlichen Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart derart zu justieren, dass er höher als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist.
In dieser Hinsicht ermöglicht eine Einstellung der Sinuskennfeldinformationen M3A, die wie in 31B veranschaulicht konfiguriert sind, dass der tatsächliche Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart höher als der tatsächliche Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist.
Es sei bemerkt, dass Werte des Feldbefehlsstroms If* während der Übergangsdauer von dem vorbestimmten ersten Drehwert Ne1H auf den zweiten Rotorschwellwert Nth2 auf der Grundlage einer Durchschnittsbeschleunigung der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner eingestellt sind, die in der Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe geschätzt sind. Wenn der Wert des Feldstroms If unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart gleich wie oder kleiner als der Feldbefehlsstrom If* unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist, ist die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert, den Vorgang in dem in 25 veranschaulichten Schritt S43 auszuführen.
Nachstehend ist unter Bezugnahme auf 32B beschrieben, wie Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5A gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel konfiguriert sind.
Die Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5A sind derart konfiguriert, dass Werte des Feldbefehlsstroms If* innerhalb einer vorbestimmten Übergangsdauer von einem vorbestimmten zweiten Drehwert Ne2L auf den ersten Rotorschwellwert Nth1 derart eingestellt sind, dass sie niedriger als entsprechende normale Werte des Feldbefehlsstroms If* gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind; wobei die normalen Werte des Feldbefehlsstroms If* auf der Grundlage des Synchron-Gleichrichtungskennfelds M5 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eingestellt sind (siehe eine strichpunktierte Linie in 32B). Der zweite Drehwert Ne2L ist als die Subtraktion der zweiten Rotorvariation ΔNm2 von der zweiten Rotordrehgeschwindigkeit Nm2 definiert, was als „Nm2 - ΔNm2“ ausgedrückt werden kann.
Die Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5A sind ebenfalls derart konfiguriert, dass ein Wert des Feldbefehlsstroms If*, der unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt worden ist, niedriger als ein Wert des Feldstroms If* ist, der unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt ist. Zusätzlich sind die Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5A derart konfiguriert, dass ein Wert des Feldbefehlsstroms If*, der unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt worden ist, gleich einem Wert des Feldbefehlsstroms If* ist, der unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart eingestellt wird.
Diese Einstellungen sind in 32B veranschaulicht. Es sei bemerkt, dass 32A und 32B jeweils den 13A und 13B entsprechen.
Diese Einstellungen beruhen auf der Ansprechempfindlichkeit des Feldstroms Ifr auf den Feldbefehlsstrom If* und der Verringerungsrate, d.h. der Verlangsamung, der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner, während die Steuerungsbetriebsart von der Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe auf die normale Steuerungsaufgabe umgeschaltet wird.
Insbesondere ist, je höher, d.h. je steiler, die Verlangsamung der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner ist, umso kürzer die Zeit ist, während der die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 den ersten Rotorschwellwert Nth1 seit Umschalten der Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 von der Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe auf die normale Steuerungsaufgabe erreicht hat. In dieser Situation kann, wenn die Steuerungsvorrichtung 60 die in 13B veranschaulichten Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 verwendet, es schwierig sein, einen tatsächlichen Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart derart zu justieren, dass er niedriger als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist.
In dieser Hinsicht ermöglicht die Einstellung der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5A, die wie in 32B veranschaulicht konfiguriert sind, dass der tatsächliche Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart niedriger als der tatsächliche Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist.
Es sei bemerkt, dass Werte des Feldbefehlsstroms If* während der Übergangsdauer von dem vorbestimmten zweiten Drehwert Ne2L auf den ersten Rotorschwellwert Nth1 auf der Grundlage einer Durchschnittsbeschleunigung der Kraftmaschinendrehgeschwindigkeit Ner eingestellt sind, die in der normalen Steuerungsaufgabe geschätzt wird. Wenn der Wert des Feldstroms If unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart gleich wie oder höher als der Feldbefehlsstrom If* unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist, ist die Steuerungsvorrichtung 60 konfiguriert, den Vorgang in Schritt S47 auszuführen, der in 25 veranschaulicht ist.
Diese Konfiguration gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ermöglicht es, zuverlässig einen tatsächlichen Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart derart zu justieren, dass er höher als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist. Zusätzlich ermöglicht diese Konfiguration des fünften Ausführungsbeispiels es ebenfalls, zuverlässig einen tatsächlichen Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart derart zu justieren, dass er niedriger als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms Ifr unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist.
Sechstes Ausführungsbeispiel
Nachstehend ist eine Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die 33A, 33B, 34A und 34B beschrieben. Der Aufbau und/oder die Funktionen der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich von der Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel in den nachfolgenden Punkten. Somit sind nachstehend hauptsächlich die unterschiedlichen Punkte beschrieben.
Wie es in 33B veranschaulicht ist, ist die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel konfiguriert, während die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 sich innerhalb der Übergangsdauer von dem ersten Drehwert Ne1H auf den zweiten Rotorschwellwert Nth2 befindet, Werte des Feldbefehlsstroms If* derart einzustellen, dass, je höher die Anstiegsrate, d.h. eine Drehbeschleunigung AP, der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 ist, die Werte des Feldbefehlsstroms If* umso höher als die normalen Werte des Feldbefehlsstroms If* sind, die auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 eingestellt sind. Die 33A und 33B entsprechen jeweils den 12A und 12B. Es sei bemerkt, dass die Drehbeschleunigung AP leicht auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 berechnet werden kann.
Insbesondere ist die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 konfiguriert, einen ersten Koeffizienten K1, der als ein Wert definiert ist, der gleich wie oder größer als 1 ist, derart einzustellen, dass, je größer die Drehbeschleunigung AP des Rotors 31 nach Umschalten der Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 von der normalen Steuerungsaufgabe auf die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe ist, umso größer der erste Koeffizient K1 ist.
Dann ist die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 konfiguriert, jeden der normalen Werte des Feldbefehlsstroms If*, die auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 eingestellt sind, mit dem ersten Koeffizienten K1 zu multiplizieren, um dadurch jeden der multiplizierten normalen Werte des Feldbefehlsstroms If* einzustellen, während die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 sich innerhalb der Übergangsdauer von dem vorbestimmten ersten Drehwert Ne1H auf den zweiten Rotorschwellwert Nth2 befindet.
Dann ist die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 konfiguriert, jeden multiplizierten normalen Wert des Feldstroms If* zu verwenden, um dadurch einen entsprechenden Wert der Feldbefehlsspannung Vf* zu berechnen.
Diese Konfiguration ermöglicht es, dass ein tatsächlicher Wert des Feldstroms If unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart höher als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms If unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist, selbst wenn ein Wert der Drehbeschleunigung AP des Rotors 31 jedes Mal variiert, wenn die Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 von der normalen Steuerungsaufgabe auf die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe umgeschaltet wird.
Wie es in 34B veranschaulicht ist, ist die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel konfiguriert, während die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 sich innerhalb der Übergangsdauer von dem vorbestimmten zweiten Drehwert Ne2L auf den ersten Rotorschwellwert Nth1 befindet, Werte des Feldbefehlsstroms If* derart einzustellen, dass je größer, d.h. je steiler, die Verringerungsrate, d.h. die Drehverlangsamung DP, der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 ist, die Werte des Feldbefehlsstroms If* umso niedriger als die normalen Werte des Feldbefehlsstroms If* sind, die auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 eingestellt sind. Die 34A und 34B entsprechen jeweils den 13A und 13B. Es sei bemerkt, dass die Drehverlangsamung DP leicht auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 berechnet werden kann.
Insbesondere ist die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 konfiguriert, einen zweiten Koeffizienten K2, der derart definiert ist, dass er größer als 0 und kleiner als 1 ist, derart einzustellen, dass, je größer die Drehverlangsamung DP des Rotors 31 nach Umschalten der Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 von der Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe auf die normale Steuerungsaufgabe ist, umso kleiner der zweite Koeffizient K2 ist.
Dann ist die Feldbefehlseinstellungseinrichtung 80 konfiguriert, jeden der normalen Werte des Feldbefehlsstroms If*, die auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 eingestellt sind, mit dem zweiten Koeffizienten K2 zu multiplizieren, um dadurch jeden der multiplizierten normalen Werte des Feldbefehlsstroms If* einzustellen, während die Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 sich innerhalb der Übergangsdauer von dem vorbestimmten zweiten Drehwert Ne2L auf den ersten Rotorschwellwert Nth1 befindet.
Dann ist die Feldstromsteuerungseinrichtung 81 konfiguriert, jeden multiplizierten normalen Wert des Feldstroms If* zu verwenden, um dadurch einen entsprechenden Wert der Feldbefehlsspannung Vf* zu berechnen.
Diese Konfiguration ermöglicht es, dass ein tatsächlicher Wert des Feldstroms If unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart niedriger als ein tatsächlicher Wert des Feldstroms If unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist, selbst wenn ein Wert der Drehbeschleunigung AP des Rotors 31 jedes Mal variiert, wenn die Verbrennungssteuerungsaufgabe der Kraftmaschine 10 von der Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe auf die normale Steuerungsaufgabe umgeschaltet wird.
Modifikation des sechsten Ausführungsbeispiels
Die Steuerungsvorrichtung 60 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel kann konfiguriert sein, lediglich eine Aufgabe auszuführen von

(1) der Aufgabe der Einstellung des Feldbefehlsstroms If* derart, dass, je größer die Drehbeschleunigung AP der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 ist, die Werte des Feldbefehlsstroms If* umso höher als die normalen Werte des Feldbefehlsstroms If* sind, die auf der Grundlage der Sinuskennfeldinformationen M3 eingestellt sind;
(2) der Aufgabe der Einstellung des Feldbefehlsstroms If* derart, dass, je größer die Drehverlangsamung DP der Drehgeschwindigkeit Nm des Rotors 31 ist, die Werte des Feldbefehlsstroms If* umso niedriger als die normalen Werte des Feldbefehlsstroms If* sind, die auf der Grundlage der Synchron-Gleichrichtungskennfeldinformationen M5 eingestellt sind.

Modifikationen
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, und kann breit innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung modifiziert werden.
Die Steuerungsvorrichtung gemäß jedem Ausführungsbeispiel kann konfiguriert sein, Oberschwingungen der dritten Ordnung auf jede Phasenbefehlsspannung in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart zu überlagern. Die Steuerungsvorrichtung gemäß jedem Ausführungsbeispiel kann konfiguriert sein, eine Zwei-Phasen-Modulationsbetriebsart in der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durchzuführen, um dementsprechend die Ansteuerungssignale derart zu bestimmen, dass

(1) der Oberzweigschalter einer aufeinanderfolgend ausgewählten einen der drei Phasen für alle 120 elektrische Grade des Rotors 31 auf Aus fixiert ist;
(2) der Unterzweigschalter der aufeinanderfolgend ausgewählten einen der drei Phasen für alle 120 elektrische Grade des Rotors 31 auf Ein fixiert ist.

Die Steuerungsvorrichtung gemäß jedem Ausführungsbeispiel kann konfiguriert sein, für jede Steuerungsperiode einen Wert des Feldbefehlsstroms If* entsprechend einem gegenwärtigen Wert des Anforderungsdrehmoments Trq*, einem gegenwärtigen Wert der Drehgeschwindigkeit Nm und einem gegenwärtigen Wert der Leistungsversorgungsspannung VDC ohne Verwendung der in dem Speicher 60a gespeicherten Kennfeldinformationen zu berechnen.
Die Konfiguration gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann auf jede der Konfigurationen der jeweiligen dritten bis sechsten Ausführungsbeispiele angewendet werden.
Die Steuerungsvorrichtung gemäß jedem Ausführungsbeispiel ist konfiguriert, als eine Hauptregelgröße das Drehmoment der rotierenden elektrischen Maschine 30 zu steuern, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf begrenzt. Beispielsweise kann, wie es in 1 veranschaulicht ist, die Steuerungsvorrichtung gemäß einer Modifikation jedes Ausführungsbeispiels konfiguriert sein, als die Hauptregelgröße den Gleichstrom IDC zu steuern, der von dem ersten Verbindungspunkt P1 des hochseitigen elektrischen Pfads Lp zu dem positiven Anschluss der Batterie 20 fließt. In dieser Modifikation sind Werte des Gleichstroms IDC als negative Werte definiert, wenn die rotierende elektrische Maschine 30 als ein Motor betrieben wird, und sind Werte des Gleichstroms IDC als positive Werte definiert, wenn die rotierende elektrische Maschine 30 als ein Leistungsgenerator betrieben wird. Die Steuerungsvorrichtung gemäß einer Modifikation jedes Ausführungsbeispiels kann konfiguriert sein, als die Hauptregelgröße eine Leistung, die durch die rotierende elektrische Maschine 30 verbraucht wird, oder eine Leistung, die durch die rotierende elektrische Maschine 30 erzeugt wird, zu steuern.
Der Stator 33 der rotierenden elektrischen Maschine 30 kann einen ersten Satz von Drei-Phasen-Statorwicklungen und einen zweiten Satz von Drei-Phasen-Statorwicklungen aufweisen, während die Statorwicklungen jeder Phase des ersten Satzes und die Statorwicklungen der entsprechenden Phase des zweiten Satzes beispielsweise einen Winkel Δθ von 30 elektrischen Graden aufweisen; wobei der Winkel Δθ eine räumliche Phasendifferenz zwischen dem ersten Satz der Drei-Phasen-Statorwicklungen und dem zweiten Satz der Drei-Phasen-Statorwicklungen repräsentiert.
Die zweiten Enden der Drei-Phasen-Wicklungen 34U, 34V und 34W können gemeinsam miteinander in einer Dreieckkonfiguration verbunden sein.
Obwohl veranschaulichende Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung hier beschrieben worden sind, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern umfasst beliebige und alle Ausführungsbeispiele mit Modifikationen, Weglassungen, Kombinationen (beispielsweise von Ausgestaltungen über verschiedene Ausführungsbeispiele hinweg), Anpassungen und/oder Variationen, wie sie für den Fachmann auf der Grundlage der vorliegenden Offenbarung verständlich sind. Die Begrenzungen in den Patentansprüchen sind breit auf der Grundlage der in den Patentansprüchen angewendeten Formulierung zu interpretieren und nicht auf Beispiele begrenzt, die in der vorliegenden Beschreibung oder während der Verfolgung der Anmeldung beschrieben sind, wobei diese Beispiele als nicht ausschließlich zu betrachten sind.
In einem Gerät bewirkt eine Übergangssteuerungseinrichtung, dass eine Steuerungsbetriebsart einer rotierenden elektrischen Maschine von einer Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart übergeht, und steuert eine Feldsteuerungseinrichtung derart, dass ein Wert eines Feldstroms unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart höher als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist. Die Übergangssteuerungseinrichtung bewirkt, dass die Steuerungsbetriebsart von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart übergeht, und steuert die Feldsteuerungseinrichtung derart, dass ein Wert des Feldstroms unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart niedriger als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist.

Claims

Ein Gerät (60, 60A), das bei einem Steuerungssystem (CS) anwendbar ist zur Steuerung einer Hauptregelgröße einer rotierenden elektrischen Maschine, die eine Feldwicklung (32) und eine Statorwicklung (34U bis 34W) aufweist, unter Verwendung eines Wechselrichters, der einen Oberzweigschalter (SUp bis SWp) und einen Unterzweigschalter (SUn bis SWn) aufweist und eine Leistungsumwandlung zwischen einer Gleichstromleistungsquelle (20) und der Statorwicklung auf der Grundlage von Schaltvorgängen der Ober- und Unterzweigschalter durchführt, wobei das Gerät aufweist: eine Feldjustierungseinrichtung (80 bis 82), die konfiguriert ist, als eine erste Regelgröße davon einen Feldstrom zu steuern, der durch die Feldwicklung fließt, um dementsprechend den Feldstrom auf einen Feldbefehlsstrom (If*) als einen Befehlswert für den Feldstrom zu justieren; eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungseinrichtung (93), die konfiguriert ist: eine Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart durchzuführen, die auf der Grundlage eines Befehlswerts zur Justierung der Hauptregelgröße auf eine Anforderungsregelgröße die Ober- und Unterzweigschalter einmal mit einer Totzeit zwischen dem Einschalten des Oberzweigschalters und dem Einschalten des Unterzweigschalters für einen elektrischen Zyklus der rotierenden elektrischen Maschine einschaltet, während eine Bedingung erfüllt wird, die den Oberzweigschalter während zumindest eines Teils einer Periode einschaltet, während der eine Leistungserzeugungsspannung der Statorwicklung höher als eine Spannung der Gleichstromleistungsquelle ist, wobei somit als eine zweite Regelgröße davon ein Statorstrom gesteuert wird, der durch die Statorwicklung fließt; eine Sinusschaltsteuerungseinrichtung (70 bis 75), die konfiguriert ist: eine Sinus-Pulsbreitenmodulations- (PWM-) Steuerungsbetriebsart durchzuführen, die auf der Grundlage des Befehlswerts zur Justierung der Hauptregelgröße auf die Anforderungsregelgröße Ein-Aus-Schaltvorgänge von jedem der Ober- und Unterzweigschalter durchführt, um als eine dritte Regelgröße davon den Statorstrom zu steuern, der durch die Statorwicklung fließt, wenn ein positiver Spitzenwert einer an die Statorwicklung angelegten Phasenspannung gleich wie oder niedriger als die Spannung der Gleichstromleistungsquelle ist, wobei somit bewirkt wird, dass die Phasenspannung im Wesentlichen eine pulsbreitenmodulierte Wellenform aufweist, die ersten, zweiten und dritten Regelgrößen jeweilige Ansprechempfindlichkeiten aufweisen, wobei die Ansprechempfindlichkeit der ersten Regelgröße die niedrigste unter allen Ansprechempfindlichkeiten ist; und eine Übergangssteuerungseinrichtung (96), die konfiguriert ist: zu bewirken, dass eine Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart übergeht; und die Feldsteuerungseinrichtung derart zu steuern, dass: ein Wert des Feldstroms unmittelbar nach dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart höher als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor dem Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist; zu bewirken, dass die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart übergeht; und die Feldsteuerungseinrichtung derart zu steuern, dass: ein Wert des Feldstroms unmittelbar nach dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart niedriger als ein Wert des Feldstroms unmittelbar vor dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist.
Gerät nach Anspruch 1, wobei: das Steuerungssystem in einem Fahrzeug installiert ist, das eine Kraftmaschine (10) mit einer Ausgangswelle (10a) aufweist; das Fahrzeug eine Kraftmaschinensteuerungseinrichtung (11) aufweist, die konfiguriert ist: eine normale Steuerungsaufgabe durchzuführen, die eine Verbrennungssteuerung der Kraftmaschine durchführt, um dementsprechend eine Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Kraftmaschine auf eine erste Befehlsdrehgeschwindigkeit (Netgt1) zu justieren, während die Kraftmaschine im Leerlauf ist; und eine Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe durchzuführen, die eine Verbrennungssteuerung der Kraftmaschine durchführt, um dementsprechend die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Kraftmaschine auf eine zweite Befehlsdrehgeschwindigkeit (Netgt2) zu justieren, die höher als die erste Befehlsdrehgeschwindigkeit ist, während die Kraftmaschine im Leerlauf ist; die rotierende elektrische Maschine einen Rotor aufweist und konfiguriert ist, Leistung auf der Grundlage von Drehleistung zu erzeugen, die von der Ausgangswelle zugeführt wird; ein Wert einer Drehgeschwindigkeit des Rotors entsprechend der ersten Befehlsdrehgeschwindigkeit als eine erste Rotordrehgeschwindigkeit (Nm1) bezeichnet ist; ein Wert der Drehgeschwindigkeit des Rotors entsprechend der zweiten Befehlsdrehgeschwindigkeit als eine zweite Rotordrehgeschwindigkeit (Nm2) bezeichnet ist; eine maximale wahrscheinliche Variation der Drehgeschwindigkeit des Rotors zu einer höheren Seite der Drehgeschwindigkeit in Bezug auf die erste Rotordrehgeschwindigkeit als eine erste Rotorvariation (ΔNm1) bezeichnet ist; eine maximale wahrscheinliche Variation der Drehgeschwindigkeit des Rotors zu einer niedrigeren Seite der Drehgeschwindigkeit in Bezug auf die zweite Rotordrehgeschwindigkeit als eine zweite Rotorvariation (ΔNm2) bezeichnet ist; ein Wert der Drehgeschwindigkeit des Rotors, der gleich wie oder höher als die erste Rotordrehgeschwindigkeit ist und niedriger als eine Subtraktion der zweiten Rotorvariation von der zweiten Rotordrehgeschwindigkeit ist, als ein erster Rotorschwellwert (Nth1) bezeichnet ist; ein Wert der Drehgeschwindigkeit des Rotors, der höher als die Summe der ersten Rotordrehgeschwindigkeit und der ersten Rotorvariation ist und gleich wie oder niedriger als die zweite Rotordrehgeschwindigkeit ist, als ein zweiter Rotorschwellwert (Nth2) bezeichnet ist; und die Übergangssteuerungseinrichtung konfiguriert ist: zu bewirken, dass die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart übergeht, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich wie oder größer als der zweite Rotorschwellwert wird; und zu bewirken, dass die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart übergeht, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich wie oder kleiner als der erste Rotorschwellwert ist.
Gerät nach Anspruch 2, wobei: die Übergangssteuerungseinrichtung konfiguriert ist: den Wert des Feldstroms unmittelbar nach Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart während einer ersten vorbestimmten Zeitdauer (Cth1) von dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart zu halten.
Gerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei: die Übergangssteuerungseinrichtung konfiguriert ist: den Wert des Feldstroms unmittelbar nach Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart während einer zweiten vorbestimmten Zeitdauer (Cth2) von dem Übergang der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart zu halten.
Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei: die Übergangssteuerungseinrichtung konfiguriert ist: zu bestimmen, ob ein Wert des Feldstroms zu einem ersten Zeitpunkt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich wie oder höher als der zweite Rotorschwellwert wird, gleich wie oder niedriger als der Wert des Feldstroms unmittelbar nach Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist; und den Wert des Feldstroms unmittelbar nach Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart um einen vorbestimmten ersten positiven Wert (ΔF) zu erhöhen, wenn bestimmt wird, dass der Wert des Feldstroms zu dem ersten Zeitpunkt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich wie oder höher als der zweite Rotorschwellwert wird, gleich wie oder niedriger als der Wert des Feldstroms unmittelbar nach Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart auf die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei: die Übergangssteuerungseinrichtung konfiguriert ist: zu bestimmen, ob ein Wert des Feldstroms zu einem zweiten Zeitpunkt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich wie oder niedriger als der erste Rotorschwellwert wird, gleich wie oder höher als der Wert des Feldstroms unmittelbar nach Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist; und den Wert des Feldstroms unmittelbar nach Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart um einen vorbestimmten zweiten positiven Wert (ΔF) zu verringern, wenn bestimmt wird, dass der Wert des Feldstroms zu dem zweiten Zeitpunkt, wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich wie oder niedriger als der erste Rotorschwellwert wird, gleich wie oder höher als der Wert des Feldstroms unmittelbar nach Umschalten der Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart auf die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei: die Feldjustierungseinrichtung konfiguriert ist: auf der Grundlage eines Drehgeschwindigkeitsparameters und erster Informationen den Feldstrom einzustellen, wenn die Sinus-PWM-Steuerungseinrichtung die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt, wobei der Drehgeschwindigkeitsparameter die Drehgeschwindigkeit des Rotors und/oder ein Korrelationswert ist, der mit der Drehgeschwindigkeit des Rotors korreliert ist, die ersten Informationen eine Beziehung zwischen dem Drehgeschwindigkeitsparameter und dem Feldstrom derart aufweisen, dass, je höher der Drehgeschwindigkeitsparameter ist, umso höher der Feldbefehlsstrom ist; auf der Grundlage des Drehgeschwindigkeitsparameters und zweiter Informationen den Feldbefehlsstrom einzustellen, wenn die Synchron-Gleichrichtungssteuerungseinrichtung die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart durchführt, wobei die zweiten Informationen eine Beziehung zwischen dem Drehgeschwindigkeitsparameter und dem Feldstrom derart aufweisen, dass, je höher der Drehgeschwindigkeitsparameter ist, umso höher der Feldbefehlsstrom ist; und einen maximalen Wert des Feldbefehlsstroms, der auf der Grundlage der ersten Informationen eingestellt ist, derart zu justieren, dass er niedriger als ein minimaler Wert des Feldbefehlsstroms ist, der auf der Grundlage der zweiten Informationen eingestellt ist; und die Übergangssteuerungseinrichtung konfiguriert ist: während einer Zeitdauer seit der Summierung der ersten Rotordrehgeschwindigkeit und der ersten Rotorvariation bei Umschalten der normalen Steuerungsaufgabe auf die Leerlaufanhebungs-Steuerungsaufgabe bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Drehgeschwindigkeit des Rotors den zweiten Rotorschwellwert erreicht hat, Werte des Feldbefehlsstroms derart zu steuern, dass, je größer eine Drehbeschleunigung der Drehgeschwindigkeit des Rotors ist, umso mehr die Werte des Feldbefehlsstroms höher als entsprechende erste normale Werte des Feldbefehlsstroms sind, wobei die ersten normalen Werte des Feldbefehlsstroms auf der Grundlage der ersten Informationen eingestellt werden.
Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei: die Feldjustierungseinrichtung konfiguriert ist: auf der Grundlage eines Drehgeschwindigkeitsparameters und erster Informationen den Feldbefehlsstrom einzustellen, wenn die Sinus-PWM-Steuerungseinrichtung die Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart durchführt, wobei der Drehgeschwindigkeitsparameter die Drehgeschwindigkeit des Rotors und/oder ein Korrelationswert ist, der mit der Drehgeschwindigkeit des Rotors korreliert ist, die ersten Informationen eine Beziehung zwischen dem Drehgeschwindigkeitsparameter und dem Feldstrom derart aufweisen, dass, je höher der Drehgeschwindigkeitsparameter ist, umso höher der Feldbefehlsstrom ist; auf der Grundlage des Drehgeschwindigkeitsparameters und zweiter Informationen den Feldbefehlsstrom einzustellen, wenn die Synchron-Gleichrichtungssteuerungseinrichtung die Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart durchführt, wobei die zweiten Informationen eine Beziehung zwischen dem Drehgeschwindigkeitsparameter und dem Feldstrom derart aufweisen, dass, je höher der Drehgeschwindigkeitsparameter ist, umso höher der Feldbefehlsstrom ist; und einen maximalen Wert des Feldbefehlsstroms, der auf der Grundlage der ersten Informationen eingestellt ist, derart zu justieren, dass er niedriger als ein minimaler Wert des Feldbefehlsstroms ist, der auf der Grundlage der zweiten Informationen eingestellt ist; und die Übergangssteuerungseinrichtung konfiguriert ist: während einer Zeitdauer seit der Subtraktion der zweiten Rotorvariation von der zweiten Rotordrehgeschwindigkeit bei Umschalten der normalen Steuerungsaufgabe auf die normale Steuerungsaufgabe bis zu dem Zeitpunkt, zu dem Drehgeschwindigkeit des Rotors den ersten Rotorschwellwert erreicht hat, Werte des Feldbefehlsstroms derart zu steuern, dass, je größer eine Drehverlangsamung der Drehgeschwindigkeit des Rotors ist, umso mehr die Werte des Feldbefehlsstroms niedriger als entsprechende zweite normale Werte des Feldbefehlsstroms sind, wobei die zweiten normalen Werte des Feldbefehlsstroms auf der Grundlage der zweiten Informationen eingestellt werden.
Gerät nach Anspruch 7, wobei: die Übergangssteuerungseinrichtung konfiguriert ist: für eine Zeitdauer seit der Subtraktion der zweiten Rotorvariation von der zweiten Rotordrehgeschwindigkeit bei Umschalten der normalen Steuerungsaufgabe auf die normale Steuerungsaufgabe bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Drehgeschwindigkeit des Rotors den ersten Rotorschwellwert erreicht hat, Werte des Feldbefehlsstroms derart zu steuern, dass, je größer eine Drehverlangsamung der Drehgeschwindigkeit des Rotors ist, umso mehr die Werte des Feldbefehlsstroms niedriger als die entsprechenden zweiten normalen Werte des Feldstroms sind, wobei die zweiten normalen Werte des Feldbefehlsstroms auf der Grundlage der zweiten Informationen eingestellt sind.
Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, weiterhin mit: einer Übermodulationssteuerungseinrichtung (70 bis 75, 150), die konfiguriert ist, eine Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart durchzuführen, die auf der Grundlage des Befehlswerts zum Justieren der Hauptregelgröße auf die Anforderungsregelgröße Ein-Aus-Schaltvorgänge von jedem der Ober- und Unterzweigschalter durchführt, um zu bewirken, dass die Phasenspannung eine pulsbreitenübermodulierte Wellenform aufweist, die einen Modulationsfaktor aufweist, der höher als ein Modulationsfaktor der pulsbreitenmodulierten Wellenform ist; und eine Rechteckwellensteuerungseinrichtung (93, 151), die konfiguriert ist: eine Rechteckwellensteuerungsbetriebsart durchzuführen, die auf der Grundlage des Befehlswerts zum Justieren der Hauptregelgröße auf die Anforderungsregelgröße die Ober- und Unterzweigschalter einmal mit einer Totzeit zwischen dem Einschalten des Oberzweigschalters und dem Einschalten des Unterzweigschalters für einen elektrischen Zyklus der rotierenden elektrischen Maschine einschaltet, wobei: die Übergangssteuerungseinrichtung konfiguriert ist: zu bewirken, dass die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine in einer Reihenfolge von der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart, der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart, der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart und der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart übergeht, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich wie oder größer als der zweite Rotorschwellwert wird; und zu bewirken, dass die Steuerungsbetriebsart der rotierenden elektrischen Maschine in einer Reihenfolge von der Synchron-Gleichrichtungssteuerungsbetriebsart, der Rechteckwellensteuerungsbetriebsart, der Übermodulations-PWM-Steuerungsbetriebsart und der Sinus-PWM-Steuerungsbetriebsart übergeht, wenn bestimmt wird, dass die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich wie oder niedriger als der erste Rotorschwellwert wird.