JP2002010668A - 電気自動車用モータ制御装置 - Google Patents

電気自動車用モータ制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータの回転数およびトルクの広い範囲にお
いて、制御の安定性を確保しつつパワートランジスタな
どの発熱による損失や破壊を防止する。 【解決手段】 モータ制御部１５は、モータ１１の回転
数およびトルクとキャリア周波数との関係を定めたマッ
プを備えており、回転数センサ１６から読み込まれたモ
ータ回転数と車両制御装置１７から入力したトルク指令
値とを用いてキャリア周波数を演算する。回転数が低く
てトルクが高い場合はパワートランジスタ１４およびモ
ータ１１の発熱を防止するためにキャリア周波数を低く
する。このときはキャリア周波数が低くても制御が安定
する。一方、回転数が高い場合は、制御を安定させるた
めにキャリア周波数を高くするが、回転数が低くない場
合でもトルクが高いときはパワートランジスタ１４の発
熱が大きくなるおそれがあるため、キャリア周波数を低
くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車のモー
タを制御する電気自動車用モータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】直流電源で交流モータを駆動する場合に
はインバータなどの電力変換装置が必要である。電気自
動車用モータでは、インバータなどの電力変換装置にお
いて、高周波でのスイッチングにより大電力を対象とす
る電力変換が行なわれるため、パワートランジスタが過
熱するおそれがある。したがって、電気自動車用モータ
の制御を行なうに際しては、パワートランジスタの過熱
を防止する対策が必要である。
【０００３】従来技術としては、モータの回転数が十分
低い場合に、例えば坂道発進の際サイドブレーキをオン
したままアクセルを踏んだときや、車止めに車輪が当た
っている状態でアクセルを踏んだときのように、外力に
よりロックされているとみなし、ＰＷＭ（パルス幅変
調）信号のキャリア周波数、すなわちパワートランジス
タのスイッチング周波数を低減させて、インバータやモ
ータの巻線などが熱により破壊するのを防止する技術が
ある（特開平９−７０１９５）。また、パワートランジ
スタの温度を検出して、温度の高低変化に応じてキャリ
ア周波数を低高変化させて過熱を抑制する技術がある
（特開平５−１１５１０６）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電気自
動車用モータは回転数とトルクの使用範囲が広く、また
この範囲内の不特定の作動点で使用される。したがっ
て、回転数が十分低い場合にのみキャリア周波数を低く
するのでは、回転数やトルクが変化した場合にパワート
ランジスタが発熱したり、モータの制御が不安定になる
おそれがある。また、モータの回転数を考慮せず、パワ
ートランジスタの温度に応じてキャリア周波数を変化さ
せると、高回転時にキャリア周波数が低くなり過ぎるこ
とがありモータの制御安定性が確保できない。
【０００５】そこで、本発明は、パワートランジスタの
発熱による損失や破壊、およびモータ回転数の制御不安
定を防止する電気自動車用モータ制御装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の発明は、複数のパワートランジスタを有するインバー
タにパルス幅変調信号を供給しモータを駆動するモータ
制御装置であって、モータの回転数とトルクとに応じて
前記インバータに供給するパルス幅変調信号のキャリア
周波数を変化させる周波数制御手段を設けたものとし
た。
【０００７】請求項２記載の発明は、モータの回転数が
低くトルクが大きいときはキャリア周波数を低くし、モ
ータの回転数が高くトルクが小さいときはキャリア周波
数を高くするように制御するものとした。
【０００８】請求項３記載の発明は、複数のパワートラ
ンジスタを有するインバータにパルス幅変調信号を供給
しモータを駆動するモータ制御装置であって、モータの
回転数とトルクとに応じて前記インバータに供給するパ
ルス幅変調信号のキャリア周波数を変化させる周波数制
御手段と、前記パワートランジスタの温度を検出する温
度検出手段と、前記検出した温度に応じて前記キャリア
周波数の値を補正する温度補正手段とを設けたものとし
た。
【０００９】請求項４記載の発明は、前記周波数制御手
段は、モータの回転数およびトルクとキャリア周波数と
の関係を示すマップに基づいて、キャリア周波数を変化
させるものとした。
【００１０】
【発明の効果】請求項１記載の発明では、モータ回転数
およびトルクに応じてキャリア周波数を変化させ、特に
請求項２記載の発明のように、モータの回転数が低くト
ルクが大きいときはキャリア周波数を低くし、モータの
回転数が高くトルクが小さいときはキャリア周波数を高
くするように制御することにより、高回転時での制御安
定性を確保しつつパワートランジスタの発熱による損失
を最低限にすることができる。
【００１１】請求項３記載の発明では、パワートランジ
スタの温度を検出し、モータの回転数とトルクとから求
めたキャリア周波数に温度補正を行なうので、さらに精
度良くパワートランジスタの発熱を防止することができ
る。
【００１２】請求項４記載の発明では、モータの回転数
およびトルクとキャリア周波数との関係を示すマップに
基づいて、キャリア周波数を演算するので、演算負荷が
小さくて済む。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例により説明する。第１の実施例として本発明が適用さ
れる電気自動車の制御システムを図１に示す。このシス
テムにおいては、車両走行のために用いる三相交流のモ
ータ１１が、直流の電源１２の放電出力を三相交流に変
換するインバータ１３に接続されている。インバータ１
３はパワートランジスタ１４を有しており、モータ制御
部１５からスイッチング信号（パルス幅変調信号）を受
けてモータ１１に駆動電流を送る。
【００１４】モータ制御部１５は、モータの回転数を検
出する回転数センサ１６および車両制御装置１７に接続
され、回転数センサ１６からモータの回転数、車両制御
装置１７からトルク指令値（すなわちモータ１１から出
力させるべきトルクの値）を入力してキャリア周波数を
演算し、インバータ１３へスイッチング信号を出力す
る。なお、トルク指令値が大きければ、モータ１１に送
る駆動電流も大きくなる。ここで、トルク指令値は、車
両制御装置１７が、運転者によるアクセルペダルの踏込
量を示すアクセル信号、運転者によるブレーキペダルの
踏込量を示すブレーキ信号、運転者が投入したシフト位
置を示すシフトポジション信号などを入力して演算す
る。
【００１５】また、キャリア周波数は、モータ回転数の
制御安定性を確保しつつパワートランジスタ１４の発熱
を防止するために低回転でトルク大のときは低く、高回
転でトルク小のときは高くなるように演算される。この
キャリア周波数の演算には、図２に示すキャリア周波数
マップが用いられる。このキャリア周波数マップは、モ
ータの回転数およびトルクとキャリア周波数との関係を
定めているマップで、このマップを用いることによりキ
ャリア周波数の演算における負荷を小さくすることがで
きる。
【００１６】以下、キャリア周波数マップの特性につい
て説明する。回転数が低い場合でトルクが大きいとき
は、パワートランジスタ１４およびモータ１１の発熱を
防ぐためにキャリア周波数を低くするような特性を示し
ている。キャリア周波数、すなわちパワートランジスタ
１４のスイッチング周波数を低下させることは、パワー
トランジスタ１４のスイッチング損失の低減につなが
り、ひいては発熱を防止することができるからである。
なお、モータの回転数が低いときは、キャリア周波数を
低くしても制御は不安定にならない。
【００１７】一方、回転数が高い場合は、制御を安定さ
せるためにキャリア周波数を高くするような特性を示し
ている。モータが高回転のときは、低いキャリア周波数
でモータを駆動すると回転が滑らかでなくなり制御が不
安定になるからである。但し、回転数が低くない場合で
もトルクが高いときはパワートランジスタ１４の発熱が
大きいので、ジャンクション温度（接合部温度）を規定
の値以下にするために、キャリア周波数を低くするよう
な特性を示している。なお、ジャンクション温度は、パ
ワートランジスタ１４の温度制限の基準となるものであ
る。第１の実施例は以上のように構成され、モータの回
転数とトルクとに応じてキャリア周波数を演算するの
で、高回転時での制御安定性を確保しつつパワートラン
ジスタ１４の発熱による損失を最低限にすることができ
る。
【００１８】次に第２の実施例について説明する。図３
に示す電気自動車の制御システムは、第１の実施例と同
様に、モータ１１、インバータ１３、電源１２、モータ
制御部１５’、回転数センサ１６、車両制御装置１７を
備えている。第１の実施例と異なる点は、本実施例がイ
ンバータ１３内のパワートランジスタ１４の温度を検出
する温度センサ１８を有しており、検出した温度をモー
タ制御部１５’に入力して、演算したキャリア周波数に
温度補正を行なう点である。
【００１９】具体的に説明すると、ジャンクション温度
は通常測定できないため、パワートランジスタ１４のケ
ース温度（すなわち、パワートランジスタ１４を収納す
るケースの温度）を温度センサ１８で測定する。そし
て、モータ制御部１５’は、該測定温度とキャリア周波
数、ジャンクション温度との関係を用いて、ジャンクシ
ョン温度が規定値を超えないようにキャリア周波数を補
正する。第２の実施例は以上のように構成され、キャリ
ア周波数の値を温度補正することによって、より精度良
くの発熱による損失や破壊を防止することができる。
【００２０】なお、本発明に係る電気自動車用モータ制
御装置は、上記の各実施例に示される形態に限られるも
のではない。例えば、温度センサはケース温度を測定す
ることとしたが、ヒートシンクの温度などパワートラン
ジスタの温度を検出するために必要ないずれかの部位の
温度を測定すればよい。また、モータは三相交流のモー
タとしたが、相数は何ら限定を要するものではない。さ
らに、モータの回転数とトルク指令値とからキャリア周
波数を演算するために用いられるキャリア周波数マップ
は、それに相当する関係式で置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における電気自動車の制御システ
ムを示す図である。
【図２】キャリア周波数マップを示す図である。
【図３】第２の実施例における電気自動車の制御システ
ムを示す図である。
【符号の説明】
１１ モータ １２ 電源 １３ インバータ １４ パワートランジスタ １５、１５’ モータ制御部 １６ 回転数センサ １７ 車両制御装置 １８ 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA08 PC06 PG04 PI16 PU08 PV09 PV23 QE02 QE03 QE07 QN06 RB22 SE03 TB01 TO05 TR02 TU12 5H576 BB06 CC02 DD02 EE12 EE19 HA02 HB01 JJ25 LL01 LL44 MM06

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のパワートランジスタを有するイン
    バータにパルス幅変調信号を供給しモータを駆動するモ
    ータ制御装置であって、モータの回転数とトルクとに応
    じて前記インバータに供給するパルス幅変調信号のキャ
    リア周波数を変化させる周波数制御手段を設けたことを
    特徴とする電気自動車用モータ制御装置。
  2. 【請求項２】 前記周波数制御手段は、モータの回転数
    が低くトルクが大きいときはキャリア周波数を低くし、
    モータの回転数が高くトルクが小さいときはキャリア周
    波数を高くするように制御することを特徴とする請求項
    １記載の電気自動車用モータ制御装置。
  3. 【請求項３】 複数のパワートランジスタを有するイン
    バータにパルス幅変調信号を供給しモータを駆動するモ
    ータ制御装置であって、モータの回転数とトルクとに応
    じて前記インバータに供給するパルス幅変調信号のキャ
    リア周波数を変化させる周波数制御手段と、前記パワー
    トランジスタの温度を検出する温度検出手段と、前記検
    出した温度に応じて前記キャリア周波数の値を補正する
    温度補正手段とを設けたことを特徴とする電気自動車用
    モータ制御装置。
  4. 【請求項４】 前記周波数制御手段は、モータの回転数
    およびトルクとキャリア周波数との関係を示すマップに
    基づいて、キャリア周波数を変化させることを特徴とす
    る請求項１、２または３記載の電気自動車用モータ制御
    装置。
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