CN112166050A - 逆变器控制方法及逆变器控制系统 - Google Patents

逆变器控制方法及逆变器控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112166050A
CN112166050A CN201880093902.0A CN201880093902A CN112166050A CN 112166050 A CN112166050 A CN 112166050A CN 201880093902 A CN201880093902 A CN 201880093902A CN 112166050 A CN112166050 A CN 112166050A
Authority
CN
China
Prior art keywords
inverter
motor
control
short
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880093902.0A
Other languages
English (en)
Inventor
菊地贵裕
永山和俊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Publication of CN112166050A publication Critical patent/CN112166050A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/04Cutting off the power supply under fault conditions
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/16Dynamic electric regenerative braking for vehicles comprising converters between the power source and the motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/18Controlling the braking effect
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers
    • H02H7/122Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers for inverters, i.e. dc/ac converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/04Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage
    • H02H9/041Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess voltage using a short-circuiting device
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00Converter types
    • B60L2210/40DC to AC converters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421Speed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40Drive Train control parameters
    • B60L2240/42Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423Torque
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/10Emission reduction
    • B60L2270/14Emission reduction of noise
    • B60L2270/145Structure borne vibrations
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

一种逆变器控制方法,在车辆中对逆变器的通断进行控制,该车辆具有:电动机,其向驱动轮传递扭矩;逆变器,其将直流电力转换为交流电力而供给至电动机;以及直流电源,其向逆变器供给直流电力,在逆变器控制方法中,判定向逆变器的电力供给是否停止,在向逆变器的电力供给停止的情况下,执行使逆变器所具有的开关元件成为接通状态的短路通断控制,取得电动机状态参数,该电动机状态参数是表示电动机的状态的变量并且成为车辆是否发生振动的判定指标。而且,在停止向逆变器的电力供给的情况下,基于所取得的电动机状态参数,在车辆发生振动以前停止短路通断控制。

Description

逆变器控制方法及逆变器控制系统
技术领域
本发明涉及逆变器控制方法以及逆变器控制系统。
背景技术
在JP2006-74841A中公开了一种电动机控制装置,在电动机的旋转中停止了向电动机的电力供给的情况下,如果与逆变器的输入侧连接的电容器(平滑电容器)的电压(逆变器的直流电压)大于或等于规定值,则以使电动机的线圈短路的方式对逆变器进行控制(非通常通断控制)。
发明内容
但是,在上述电动机控制装置中,如果在电动机的转速降低时以使线圈短路的方式对逆变器进行控制,则有时电动机产生的制动扭矩变大,引起车体振动。
本发明是鉴于上述情况而提出的,其目的在于提供一种能够避免因电动机所产生的制动扭矩变大引起的车体振动的发生的逆变器控制方法以及逆变器控制系统。
根据本发明的某个方式,提供一种逆变器控制方法,其在车辆中对逆变器的通断进行控制,该车辆具有:电动机,其向驱动轮传递扭矩;逆变器,其将直流电力转换为交流电力供给至电动机;以及直流电源,其向逆变器供给直流电力,在该逆变器控制方法中,判定向逆变器的电力供给是否停止,在向逆变器的电力供给停止的情况下,执行使逆变器所具有的开关元件成为接通状态的短路通断控制,取得电动机状态参数,该电动机状态参数是表示电动机的状态的变量并且成为车辆是否发生振动的判定指标。而且,在向逆变器的电力供给停止的情况下,基于所取得的电动机状态参数,在车辆发生振动以前停止短路通断控制。
附图说明
图1是构成本发明的一个实施方式所涉及的逆变器控制系统的电动机控制装置的概略结构图。
图2是说明短路通断控制的停止判定的流程的流程图。
图3是由三相短路时的电动机和车辆模型构成的模块结构图。
图4是表示三相短路时的电动机的特性的图。
图5是将车辆的驱动力传递系统模型化的图。
图6是表示使用了图3所示的模块结构的仿真结果(时间响应)的图。
图7是表示构成本发明的一个实施方式所涉及的逆变器控制系统的电动机控制装置的其他例子的概略结构图。
具体实施方式
(第1实施方式)
下面,参照附图等对本发明的一个实施方式进行说明。此外,在下面的说明中,为了简化记载,根据需要将电流以及电压等的三相分量以及d-q坐标分量如“dq轴电流值(id,iq)”以及“三相电流值(iu,iv,iw)”等那样进行汇总表示。
图1是说明本实施方式的电动机控制装置100的结构的图。
构成本实施方式的逆变器控制系统的电动机控制装置100是搭载于电动车辆等并且经由逆变器105对作为与车辆的驱动轮连接的电动机(永磁同步电动机)的电动机109的动作进行控制的装置。
如图所示,电动机控制装置100主要具有驾驶员操作信息指令部101、车辆控制器102、电池103、继电器104、逆变器105、以及电动机控制部106。
驾驶员操作信息指令部101在驾驶员对EV键、换挡/制动、以及加速器踏板等进行了操作的情况下,将基于该操作的操作检测信号发送至车辆控制器102。
车辆控制器102基于接收到的操作检测信号,向继电器104发送指示接通/断开的接通/断开指令信号。另外,车辆控制器102将与上述操作检测信号相应的扭矩指令值T*输出至电动机控制部106的电流指令值运算部201。
并且,本实施方式的车辆控制器102基于表示电池103的SOC(state of charge)等状态的参数,执行包含是否是作为电池103的充电量低于规定的基准值的状态的缺电状态的判断在内的判定电池103是否正常的电池诊断。
而且,车辆控制器102如果判定为电池103不正常,则从抑制电池103的充电量的消耗的观点出发,将扭矩指令值T*设定为零而输出至电流指令值运算部201。并且,在该情况下,车辆控制器102向继电器104发送断开指令信号。
电池103在动力运行时作为经由逆变器105向电动机109供给电力的电源起作用。换言之,电池103作为向逆变器105供给直流电源的直流电源起作用。另外,电池103在再生时经由逆变器105对从电动机109供给的电力进行蓄电。
继电器104与来自车辆控制器102的上述接通/断开指令信号相应地,以使电池103与逆变器105之间导通的状态(接通状态)与将它们之间电切断的状态(断开状态)切换的方式进行开闭。特别地,继电器104如果接收到来自车辆控制器102的断开指令信号,则以将电池103与逆变器105之间电切断的方式断开。
逆变器105与基于上述扭矩指令值T*生成的来自电动机控制部106的通断信号相应地,将来自电池103的直流电力转换为三相交流电力而供给至电动机109。
更具体地说,逆变器105具有:开关元件107,其用于进行直流电力与三相交流电力之间的转换;以及平滑电容器108,其使该逆变器105内部的电压平滑化。
开关元件107具有上桥臂Sup的3相(U相、V相、W相)的开关元件Supu、Supv、Supw和下桥臂Sdw的3相的开关元件Sdwu、Sdwv、Sdww(U相、V相、W相)。此外,各开关元件例如由IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)构成,但除此之外,也可以使用双极型晶体管、MOSFET以及GTO(Gate Turn-Off thyristor)等。另外,在各开关元件Supu、Supv、Supw、Sdwu、Sdwv、Sdww反向并联地连接有二极管。而且,各开关元件Supu、Supv、Supw、Sdwu、Sdwv、Sdww如果从后述的通断信号转换部204接收到作为通断信号的PWM(Pulse WideModulation)信号,则以与该PWM信号相应的占空比进行开闭。即,开关元件107按照基于PWM信号的通断控制(通常通断控制)进行开闭。
由此,电动机109产生与扭矩指令值T*(>0)相应的电动机驱动力。此外,在扭矩指令值T*为负的情况下,逆变器105将电动机109的再生电力转换为直流电力而对电池103充电。
另外,本实施方式的开关元件107在通断信号转换部204接收到来自后述的短路通断控制部208的短路通断开始信号的情况下,执行通过使各开关元件Supu、Supv、Supw、Sdwu、Sdwv、Sdww全部成为接通(闭合)状态而使逆变器105成为三相短路状态的短路通断控制。并且,开关元件107在通断信号转换部204接收到来自短路通断控制部208的短路通断停止信号的情况下,停止短路通断控制,解除逆变器105的三相短路状态。关于短路通断控制的开始以及停止的详情,在后面叙述。
接着,电动机控制部106具有电流指令值运算部201、电流控制部202、2相/3相转换部203、通断信号转换部204、3相/2相转换部205、电动机角度检测部206、直流电压检测部207、以及短路通断控制部208。此外,本实施方式的电动机控制部106的结构通过具有CPU等各种运算/控制装置、ROM以及RAM等各种存储装置、以及输入输出接口等的一个或者大于或等于两个控制器来实现。
电流指令值运算部201基于扭矩指令值T*、电动机109的电角速度(下面也称为“电动机电角速度ω”)、逆变器105的直流电压即逆变器电压HV,对d轴电流指令值id*以及q轴电流指令值iq*进行运算。
更详细而言,电流指令值运算部201基于确定了扭矩指令值T*、电动机电角速度ω以及逆变器电压HV之间的关系的规定的表,对dq轴电流指令值(id*,iq*)进行运算。电流指令值运算部201将运算出的dq轴电流指令值(id*,iq*)输出至电流控制部202。
电流控制部202以使实际流过电动机109的dq轴电流值(id,iq)接近从电流指令值运算部201输入的dq轴电流指令值(id*,iq*)的方式,对dq轴电压指令值(vd*,vq*)进行运算。此外,下面,也将实际流过电动机109的dq轴电流值称为“电动机电流值(id,iq)”或者“电动机电流值i”。
例如,电流控制部202基于按照下面的式(1)的PI控制,对dq轴电压指令值(vd*,vq*)进行运算。
[式1]
Figure BDA0002800405010000051
此外,式(1)中的Kpd以及Kpq分别表示d轴比例增益以及q轴比例增益。另外,Kid以及Kiq分别表示d轴积分增益以及q轴积分增益。并且,Ld以及Lq分别表示d轴电感以及q轴电感。另外,φ表示永磁交链磁通数。
然后,电流控制器202将运算出的dq轴电压指令值(vd*,vq*)输出至2相/3相转换部203。
2相/3相转换部203使用由电动机角度检测部206检测出的电动机109的转子的电角度θ,基于下面的式(2)将所输入的dq轴电压指令值(vd*,vq*)转换为3相电压指令值(vu*、vv*、vw*)。
[式2]
Figure BDA0002800405010000052
然后,2相/3相转换部203将运算出的3相电压指令值(vu*、vv*、vw*)输出至通断信号转换部204。
通断信号转换部204基于3相电压指令值(vu*、vv*、vw*)与载波(例如几kHz~几十kHz左右的三角波)的比较结果,生成用于在逆变器105中对开关元件107进行通断的通断信号(PWM信号)。然后,通断信号转换部204将该通断信号输出至逆变器105,由此,使电动机109产生期望的扭矩。
并且,本实施方式的通断信号转换部204在从短路通断控制部208接收到短路通断开始信号的情况下,停止基于通断信号的通常通断控制,为了执行短路通断控制而生成用于将开关元件107设为接通(闭合)状态的通断信号(接通信号),输出至逆变器105。另外,本实施方式的通断信号转换部204在从短路通断控制部208接收到短路通断停止信号的情况下,向逆变器105输出指示短路通断控制的停止的通断信号(停止信号)。
由此,逆变器105基于上述通断信号,适当地执行通常通断控制和短路通断控制(非通常通断控制)。
3相/2相转换部205基于来自电动机角度检测部206的电角度θ,基于下面的式(3),将由电流传感器111检测出的3相实际电流值(iu,iv,iw)转换为电动机电流值(id,iq)。
[式3]
Figure BDA0002800405010000061
3相/2相转换部205将得到的电动机电流值(id,iq)输出至电流控制部202以及短路通断控制部208。
电动机角度检测部206通过在电动机109设置的旋转变压器等旋转位置检测器110对电角度θ以及电动机电角速度ω进行检测。电动机角度检测部206将检测出的电角度θ输出至3相/2相转换部205,并且将检测出的电动机电角速度ω输出至电流指令值运算部201以及短路通断控制部208。
直流电压检测部207对逆变器电压HV进行检测。更详细而言,直流电压检测部207对逆变器105的平滑电容器108的电压进行检测,作为逆变器电压HV。直流电压检测部207将检测出的逆变器电压HV输出至电流指令值运算部201。
短路通断控制部208基于从车辆控制器102输入的继电器接通/断开信号,进行是否执行短路通断控制的判定。另外,短路通断控制部208在短路通断控制的执行中与电动机109的状态相应地进行是否停止短路通断控制的判定。短路通断控制部208在判定为执行短路通断控制的情况下,停止通常通断控制,并且将执行短路通断控制的短路通断开始信号输出至通断信号转换部204。另外,短路通断控制部208在判定为停止短路通断控制的情况下,将短路通断停止信号输出至通断信号转换部204。下面,详细说明通过短路通断控制部208进行的处理。
图2是说明由短路通断控制部208执行的短路通断控制的开始/停止判定的流程的流程图。此外,下面的控制程序以在逆变器控制系统的起动中以规定周期反复执行的方式被编程至上述控制器。
在步骤S101中,短路通断控制部208判定是否从车辆控制器102接收到例如在判定为电池103不正常的情况下输出的继电器断开信号。即,短路通断控制部208判定从电池103向逆变器105的电力供给是否已停止。短路通断控制部208如果判定为接收到继电器断开信号,则判断为停止了从电池103向逆变器105的电力供给,转移至步骤S102的处理。另一方面,短路通断控制部208如果判定为未接收到继电器断开信号,则判断为正在进行从电池103向逆变器105的电力供给,向步骤S103转移,继续通常通断控制。
在步骤S102中,短路通断控制部208为了开始短路通断控制而将通断开始信号输出至通断信号转换部204。由此,开始进行逆变器105所具有的开关元件Supu、Supv、Supw、Sdwu、Sdwv、Sdww全部成为接通状态的短路通断控制。如果短路通断控制开始并且逆变器105变为三相短路状态,则接着执行步骤S104的处理。
在步骤S104中,短路通断控制部208基于成为车辆是否发生振动的判定指标的电动机状态参数,判定是否停止短路通断控制。本实施方式的电动机状态参数是电动机109的转速(下面,电动机转速)或者电动机109的制动扭矩的推定值(下面,推定扭矩)。即,本实施方式的短路通断控制部208基于电动机转速或者推定扭矩来判定是否停止短路通断控制。
首先,对基于电动机转速执行步骤S104的处理的情况的详情进行说明。
在该情况的步骤S104中,短路通断控制部208判定电动机转速(转速)的绝对值是否小于规定的转速阈值。此外,通过将从电动机角度检测部206输出的电动机电角速度ω(rad/s)乘以60/(2π)来取得作为电动机状态参数的电动机转速(rpm)。
在电动机转速的绝对值小于规定的转速阈值的情况下,短路通断控制部208转移至步骤S105,停止短路通断控制。
这里,作为永磁同步电动机的电动机109如果在继电器104断开(继电器切断)并且供给至逆变器105的电压(逆变器电压HV)变为0V的情况下继续进行短路通断控制,则产生与电动机转速相应的制动扭矩。该制动扭矩的变化成为驱动轴114的扭转振动的原因。而且,制动扭矩的变化率具有电动机转速在低转速时变大的特性。因此,如果在继电器切断时的低转速区域中制动扭矩发生大的变化,则会激励驱动轴114的扭转振动。
因此,在步骤S104中,在电动机转速的绝对值小于规定的转速阈值的情况下判定为停止短路通断控制。由此,能够抑制由于在低转速区域中制动扭矩变化而引起的上述驱动轴114的扭转振动的发生。
另一方面,在电动机转速的绝对值大于或等于规定的转速阈值的情况下,短路通断控制部208转移至步骤S106而继续进行短路通断控制。由此,能够避免由于短路通断控制的停止而产生感应电压,从而逆变器电压HV上升而成为高电压的风险。此外,关于规定的转速阈值的具体设定方法,在后面叙述。
接着,对基于推定扭矩执行步骤S104的处理的情况的详情进行说明。
在该情况下的步骤S104中,短路通断控制部208判定推定扭矩的绝对值是否超过规定的扭矩阈值。此外,电动机109的制动扭矩只要是通过公知的方法来推定(取得)即可,推定(取得)方法没有特别限定。
在推定扭矩的绝对值超过规定的扭矩阈值的情况下,与上述的电动机转速的绝对值小于规定的转速阈值的情况同样地,该扭矩的变化会激励驱动轴114的扭转振动。因此,在推定扭矩的绝对值超过规定的扭矩阈值的情况下,短路通断控制部208转移至步骤S105,停止短路通断控制。即,步骤S104的处理也可以取代上述的电动机转速而将驱动轴114的扭转振动的直接原因即制动扭矩(推定扭矩)用作判定指标。此外,关于规定的扭矩阈值的具体设定方法,在后面叙述。
另一方面,在推定扭矩的绝对值小于或等于规定的扭矩阈值的情况下,短路通断控制部208转移至步骤S106,继续进行短路通断控制。
接着,对上述的“规定的转速阈值”以及“规定的扭矩阈值”的设定方法进行说明。
图3表示由在短路通断控制中即三相短路时的电动机109和表示搭载有电动机109的车辆的传递特性的车辆模型构成的模块结构。可变增益301(增益K)是表示三相短路时的电动机109的特性的增益。可变增益301具有图4所示的特性。
图4是表示可变增益301的特性即三相短路时的电动机109的特性的图。如图所示,三相短路时的电动机109具有扭矩与转速相应地非线性地变化的特性。此外,如果逆变器105的逆变器电压HV变为0V,则相间电压变为0V,因此电动机109变为与三相短路时相同的状态。因此,换言之,三相短路时的电动机109的特性能够说是继电器104被断开(继电器切断)的情况下即从电池103向逆变器105的电力供给停止的情况下的电动机109的特性。
图3所示的车辆模型302(Gp(s))是将车辆的驱动力传递系统模型化后的车辆模型,是表示从车辆的输出扭矩(电动机扭矩Tm)至电动机转速的传递特性的模型。下面,对模型Gp(s)的详情进行说明。
图5是将车辆的驱动力传递系统模型化的图,该图中的各参数如下所示。
Jm:电动机的惯量
Jw:驱动轮的惯量
M:车辆的重量
KD:驱动系统的扭转刚性
KT:与轮胎和路面的摩擦相关的系数
N:总齿数比
r:轮胎的载荷半径
ωm:电动机的角速度(电动机转速)
Tm:电动机的扭矩
TD:驱动轮的扭矩
F:施加于车辆的力
v:车辆的速度
ωw:驱动轮的角速度
然后,根据图11,能够导出下面的运动方程式。
[式4]
Figure BDA0002800405010000101
[式5]
Figure BDA0002800405010000102
[式6]
Figure BDA0002800405010000103
[式7]
Figure BDA0002800405010000104
[式8]
F=KT·(r·ωw-v)…(8)
如果基于式(4)~(8)所示的运动方程式求出从电动机扭矩Tm至电动机转速的传递特性Gp(s),则由下式(9)表示。
[式9]
Figure BDA0002800405010000105
其中,式(9)中的a4、a3、a2、a1、b3、b2、b1、b0由下式(10)~(17)表示。
[式10]
a4=2JmJwM…(10)
[式11]
a3=Jm(2Jw+Mr2)KT…(11)
[式12]
a2=(Jm+2Jw/N2)MKD…(12)
[式13]
a1=(Jm+2Jw/N2+Mr2/N2)KDKT…(13)
[式14]
b3=2JwM…(14)
[式15]
b2=(2Jw+Mr2)KT…(15)
[式16]
b1=MKD…(16)
[式17]
b0=KDKT…(17)
如果对式(9)所示的传递函数的极点和零点进行调查,则能够近似为下式(18)所示的传递函数,一个极点和一个零点表示极近的值。这相当于下式(18)的α和β表示极近的值。
[式18]
Figure BDA0002800405010000111
因此,通过进行式(18)中的极零抵消(与α=β近似),如下式(19)所示,Gp(s)构成(2次)/(3次)的传递特性。
[式19]
Figure BDA0002800405010000112
以上,对图3所示的可变增益301(可变增益K)和车辆模型302(Gp(s))的详情进行了说明。接着,对使用了图3所示的模块结构的仿真结果(时间响应)进行说明。
图6是表示使用了图3所示的模块结构的仿真结果(时间响应)的图。上部表示制动扭矩(推定扭矩)的时间响应,下部表示电动机转速的时间响应。图中的A、B所示的虚线表示在三相短路后电动机转速逐渐下降的过程中,电动机转速和推定扭矩开始振动的点。
即,本实施方式的“规定的扭矩阈值”基于表示推定扭矩开始振动的推定扭矩的A进行设定,“规定的转速阈值”基于表示电动机转速开始振动的电动机转速的B进行设定。但是,由于图中上部所示的扭矩是制动扭矩,因此至少A所示的点附近的扭矩原则上是负值。因此,“规定的扭矩阈值”基于A所示的扭矩的绝对值进行设定。
这里,如上所述,作为永磁同步电动机的电动机109如果在继电器104断开并且逆变器电压HV变为0V的情况下继续进行短路通断控制,则产生与电动机转速相应的制动扭矩。该制动扭矩的变化率具有电动机转速在低转速时变大的特性。因此,由于在继电器切断时的低转速区域中制动扭矩变大的变化,会激励驱动轴114的扭转振动。
在本实施方式中,将“规定的转速阈值”设定为大于或等于电动机转速开始振动的转速(参照B)的绝对值的值。由此,当在图2所示的步骤S102中判定为电动机速度的绝对值小于规定的转速阈值的情况下,在电动机速度开始振动之前停止短路通断控制,因此,能够避免驱动轴114的扭转振动的发生。
另外,在本实施方式中,将“规定的扭矩阈值”设定为小于或等于电动机109的扭矩开始振动的扭矩的绝对值的值。由此,当在图2所示的步骤S102中判定为推定扭矩的绝对值超过规定的扭矩阈值的情况下,在电动机109的扭矩开始振动之前停止短路通断控制,因此,能够避免驱动轴114的扭转振动。
以上是本实施方式的“规定的转速阈值”以及“规定的扭矩阈值”的设定方法的详情。下面,返回图2的流程图继续进行说明。
如上所述,在判定为电动机转速小于规定的转速阈值的情况下,或者在判定为推定扭矩超过规定的扭矩阈值的情况下,短路通断控制部208为了停止逆变器105的短路通断控制而转移至步骤S105的处理。
在步骤S105中,短路通断控制部208为了解除逆变器105的三相短路状态而向通断信号转换部204输出短路通断停止信号。由此,逆变器105的短路通断控制停止。此外,如果短路通断控制停止,则例如逆变器105所具有的开关元件Supu、Supv、Supw、Sdwu、Sdwv、Sdww全部成为断开(打开)状态。
另一方面,在步骤S104的判定为“否”的情况下,执行步骤S106的处理。
在步骤S106中,短路通断控制部208判断为不可能产生上述驱动轴114的振动,不输出通断停止信号,结束短路通断控制的开始/停止判定处理。由此,继续进行基于来自车辆控制器102的扭矩指令值T*的逆变器105的短路通断控制。
根据以上说明的一个实施方式所涉及的逆变器控制方法,起到下面的作用效果。
一个实施方式的逆变器控制方法是在车辆中对逆变器105的通断进行控制的逆变器控制方法,该车辆具有:电动机19,其向驱动轮115传递扭矩;逆变器105,其将直流电力转换为交流电力而供给至电动机109;以及直流电源(电池103),其向逆变器105供给直流电力。该逆变器控制方法判定向逆变器105的电力供给是否停止,取得电动机状态参数,该电动机状态参数是表示电动机109的状态的变量且成为车辆是否发生振动的判定指标。而且,在停止向逆变器105的电力供给的情况下,基于所取得的电动机状态参数,在车辆发生振动之前停止逆变器105的短路通断控制。由此,能够在由于驱动轴114的扭转振动而发生车辆的振动以前停止逆变器105的短路通断控制,因此,能够避免在停止从电池103向逆变器105的电力供给时车辆发生振动。
另外,在一个实施方式的逆变器控制方法中,在作为电动机状态参数的电动机转速的绝对值小于规定的转速阈值的情况下停止短路通断控制,在电动机转速的绝对值大于或等于规定的转速阈值的情况下继续进行短路通断控制。由此,能够将电动机转速作为判定指标,在车辆发生振动以前停止短路通断控制。另外,在电动机转速的绝对值大于或等于规定的转速阈值的情况下继续进行短路通断控制,因此能够避免由于感应电压而逆变器电压HV成为高电压。
另外,在一个实施方式的逆变器控制方法中,规定的转速阈值被设定为大于或等于在停止向逆变器105的电力供给后电动机转速的振动开始的定时(timing)的电动机转速的绝对值的值。由此,由于与电动机转速进行比较的规定的转速阈值被设定为大于或等于车辆的振动开始的转速的绝对值,因此能够可靠地避免车辆发生振动。
另外,在一个实施方式的逆变器控制方法中,在作为电动机状态参数的扭矩的绝对值超过规定的扭矩阈值的情况下停止短路通断控制,在扭矩的绝对值小于或等于规定的扭矩阈值的情况下继续进行短路通断控制。由此,能够将推定扭矩作为判定指标,在车辆发生振动以前停止逆变器105的短路通断控制。
另外,在一个实施方式的逆变器控制方法中,规定的扭矩阈值被设定为小于或等于在停止向逆变器105的电力供给之后扭矩的振动开始的定时的扭矩的绝对值的值。由此,由于与推定扭矩进行比较的规定的扭矩阈值被设定为大于或等于车辆开始振动的扭矩的绝对值,因此,能够可靠地避免车辆发生振动。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但上述实施方式表示的只不过是本发明的应用例的一部分,并不旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体结构。
例如,在上述实施方式中,短路通断控制器208通过将表示继电器104断开(切断)的继电器断开信号的接收作为触发来执行短路通断控制。但是,也可以取代继电器断开信号的接收,将逆变器电压HV超过电池103的规格电压范围作为触发来执行短路通断控制。即,作为执行短路通断控制的触发,能够采用与电池103的状态相应地表示产生了短路通断控制的执行请求的任意事件的检测。
另外,在上述各实施方式中,说明了基于作为表示电动机109的状态的电动机状态参数的电动机转速或者推定扭矩,执行短路通断控制的停止判定的例子。
但是,只要能够对从电池103向逆变器105的电力供给停止后的车辆发生振动进行启示,则也可以使用表示电动机109的状态的其他参数(例如电动机电角速度ω)执行短路通断控制的停止判定。
另外,本发明所涉及的逆变器控制方法不一定必须以图1所示的电动机控制装置100为前提来执行,也可以以图7所示的电动机控制装置200为前提来执行。
如图7所示,电动机控制装置200在电动机控制装置100的结构的基础上,还具有:热敏电阻112,其设置于电动机109,对电动机温度进行检测;以及热敏电阻113,其设置于平滑电容器108,对电容器温度进行检测。而且,检测出的电动机温度和电容器温度被输出至短路通断控制部208。即,根据电动机控制装置200,短路通断控制部208能够考虑检测出的电动机温度和电容器温度来执行短路通断控制的停止判定。由此,能够考虑电动机109和逆变器105中的至少一方的温度特性,执行更高精度的停止判定。

Claims (6)

1.一种逆变器控制方法,其在具有电动机、逆变器以及直流电源的车辆中对所述逆变器的通断进行控制,该电动机向驱动轮传递扭矩,该逆变器将直流电力转换为交流电力而供给至所述电动机,该直流电源向所述逆变器供给所述直流电力,在该逆变器控制方法中,
判定是否停止向所述逆变器的电力供给,
在停止向所述逆变器的电力供给的情况下,执行使所述逆变器所具有的开关元件成为接通状态的短路通断控制,
取得电动机状态参数,该电动机状态参数是表示所述电动机的状态的变量,并且成为所述车辆是否发生振动的判定指标,
在停止向所述逆变器的电力供给的情况下,基于所取得的所述电动机状态参数,在所述车辆发生振动以前停止所述短路通断控制。
2.根据权利要求1所述的逆变器控制方法,其中,
在作为所述电动机状态参数的电动机转速的绝对值小于规定的转速阈值的情况下,停止所述短路通断控制,在所述电动机转速的绝对值大于或等于规定的转速阈值的情况下,继续进行所述短路通断控制。
3.根据权利要求2所述的逆变器控制方法,其中,
所述规定的转速阈值被设定为大于或等于在停止向所述逆变器的电力供给后所述电动机转速的振动开始的定时的所述电动机转速的绝对值的值。
4.根据权利要求1所述的逆变器控制方法,其中,
在作为所述电动机状态参数的所述扭矩的绝对值超过规定的扭矩阈值的情况下,停止所述短路通断控制,在所述扭矩的绝对值小于或等于规定的扭矩阈值的情况下,继续进行所述短路通断控制。
5.根据权利要求4所述的逆变器控制方法,其中,
所述规定的扭矩阈值被设定为小于或等于在停止向所述逆变器的电力供给后所述扭矩的振动开始的定时的所述扭矩的绝对值的值。
6.一种逆变器控制系统,其搭载于车辆,该车辆具有:电动机,其向驱动轮传递扭矩;逆变器,其将直流电力转换为交流电力而供给至所述电动机;直流电源,其向所述逆变器供给所述直流电力;以及控制器,其控制所述逆变器的通断,在该逆变器控制系统中,
所述控制器,
判定是否停止向所述逆变器的电力供给,
在停止向所述逆变器的电力供给的情况下,执行使所述逆变器所具有的开关元件成为接通状态的短路通断控制,
取得电动机状态参数,该电动机状态参数是表示所述电动机的状态的变量并且成为所述车辆是否发生振动的判定指标,
在停止向所述逆变器的电力供给的情况下,基于所取得的所述电动机状态参数,在所述车辆发生振动以前停止所述短路通断控制。
CN201880093902.0A 2018-06-01 2018-06-01 逆变器控制方法及逆变器控制系统 Pending CN112166050A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/021283 WO2019229999A1 (ja) 2018-06-01 2018-06-01 インバータ制御方法及びインバータ制御システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112166050A true CN112166050A (zh) 2021-01-01

Family

ID=68697945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880093902.0A Pending CN112166050A (zh) 2018-06-01 2018-06-01 逆变器控制方法及逆变器控制系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210213834A1 (zh)
EP (1) EP3805038A4 (zh)
JP (1) JP6973641B2 (zh)
CN (1) CN112166050A (zh)
WO (1) WO2019229999A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009220791A (ja) * 2008-03-18 2009-10-01 Toyota Motor Corp 車両およびその制御方法
US20170305274A1 (en) * 2014-11-14 2017-10-26 Aisin Aw Co., Ltd. Inverter control device and vehicle control device
WO2018092435A1 (ja) * 2016-11-21 2018-05-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 インバータ制御装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4479422B2 (ja) 2004-08-31 2010-06-09 パナソニック株式会社 洗濯機のモータ制御装置
JP2016063597A (ja) * 2014-09-17 2016-04-25 ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフトDaimler AG 駆動制御装置
JP2016076429A (ja) * 2014-10-08 2016-05-12 旭硝子株式会社 伸縮電線
JP2018085844A (ja) * 2016-11-24 2018-05-31 三菱自動車工業株式会社 キャリブレーション装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009220791A (ja) * 2008-03-18 2009-10-01 Toyota Motor Corp 車両およびその制御方法
US20170305274A1 (en) * 2014-11-14 2017-10-26 Aisin Aw Co., Ltd. Inverter control device and vehicle control device
WO2018092435A1 (ja) * 2016-11-21 2018-05-24 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 インバータ制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019229999A1 (ja) 2019-12-05
EP3805038A4 (en) 2021-06-23
JP6973641B2 (ja) 2021-12-01
US20210213834A1 (en) 2021-07-15
JPWO2019229999A1 (ja) 2021-06-03
EP3805038A1 (en) 2021-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6881280B2 (ja) コンバータ装置
US8639405B2 (en) Electric motor drive system for an electric vehicle
US8310197B2 (en) Control device for electric motor drive device
US9413281B2 (en) Apparatus for controlling AC motor
US9331627B2 (en) Control apparatus for AC motor
JP5482574B2 (ja) 交流電動機の制御システム
JP6079437B2 (ja) 電動車両の制御方法
US9318982B2 (en) Control apparatus for AC motor
JP2011050183A (ja) インバータ装置
US20140175872A1 (en) Vehicle and control device for vehicle
JP4765939B2 (ja) 電動車両
CN111279607B (zh) 旋转电机的控制装置
CN108696230B (zh) 驱动装置和驱动系统
JP6973641B2 (ja) インバータ制御方法及びインバータ制御システム
JP7069858B2 (ja) インバータの制御方法及びインバータ制御装置
JP6861096B2 (ja) 電動車両の電源システム
JP6862943B2 (ja) 駆動装置
JP6708843B2 (ja) 駆動装置
JP6962462B2 (ja) インバータ制御方法及びインバータ制御システム
JP3742582B2 (ja) 電気自動車の制御装置
WO2023276615A1 (ja) 車両用制御装置、及びプログラム
WO2023276696A1 (ja) 車両用制御装置、及びプログラム
WO2023002809A1 (ja) 制御装置、及びプログラム
JP6680152B2 (ja) 回転電機の制御装置
JP2016116312A (ja) 電流推定装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210101

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication