JP2005229689A - Electric motor drive controller and electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機と並列に接続されたコンデンサに蓄えられた電荷を消費する回路を備えた電動機駆動制御装置及び電気自動車に関する。 The present invention relates to an electric motor drive control device and an electric vehicle including a circuit that consumes electric charge stored in a capacitor connected in parallel with the electric motor.
従来から、電動機を駆動させるインバータ等の電動機駆動回路にはコンデンサを並列に接続することによって回路を安定に動作させている。このとき、劣化防止や、例えば、電動機を電気自動車の走行用モータとして使用していた場合のメンテナンス等の即時対応を可能とするために、コンデンサに蓄えられた電荷を消費するための回路を備えたものが知られている。 Conventionally, a circuit is stably operated by connecting a capacitor in parallel to an electric motor drive circuit such as an inverter for driving the electric motor. At this time, a circuit for consuming the electric charge stored in the capacitor is provided in order to prevent deterioration and to enable immediate response such as maintenance when the electric motor is used as a driving motor for an electric vehicle. Is known.
図3及び図4は、このようなコンデンサの電荷消費を可能とした電動機駆動制御装置のブロック回路図である。図3に示した電動機駆動制御装置は、電動機としての三相交流モータ1と、この三相交流モータ1の各相に並列に接続された複数のパワートランジスタを含むインバータ2と、インバータ2の高電位入力端子及び低電位入力端子間に接続された電解コンデンサ等の平滑用のコンデンサ3と、インバータ2の各パワートランジスタを駆動制御するベースドライブ回路4と、マイクロコンピュータ6の指令に基づいてベースドライブ回路4を具体的に指令制御する電流アンプ5とを備える。インバータ2には電源(図示しない)から直流の入力電源が供給される。ベースドライブ回路4によってインバータ2のパワートランジスタのスイッチングを制御することによって直流を交流へと変換し、三相交流モータ1へ交流電力を供給する。
FIG. 3 and FIG. 4 are block circuit diagrams of the motor drive control device that enables such capacitor charge consumption. The motor drive control device shown in FIG. 3 includes a three-
このような構成においては、入力電源が遮断されて、コンデンサ3への直流入力電源の供給が停止され、インバータ2のパワートランジスタが全てOFFとされることによって、モータ1が停止される。この時点ではコンデンサ3には未だ電荷が残留しており、例えば、その残留充電電圧は数百Vにもなる場合がある。従って、コンデンサ3に蓄えられた電荷を放電するために、マイクロコンピュータ6により放電プログラムを実施する必要がある。
In such a configuration, the input power is shut off, the supply of DC input power to the
放電プログラムでは、モータ駆動制御をそのまま利用踏襲して、再度電流指令により制御してモータ1をコンデンサ3の残留充電電圧により動作させる。これによって、充電エネルギーを消費させることができる(例えば、特許文献1)。
In the discharge program, the motor drive control is used as it is, and the
また、三相交流モータ1の代わりにインバータ2に負荷を接続し、インバータ2を空運転させることによってコンデンサ3に蓄えられた電荷を放電する方法も開示されている(例えば、特許文献2)。
In addition, a method is disclosed in which a load is connected to the
図4に示した電動機駆動制御装置は、メインバッテリ11、このメインバッテリ11の全負荷を開閉するメインリレー12、インバータリレー13、インバータ14、モータ15を備えている。ここで、インバータリレー13は、インバータ14をメインバッテリ11から遮断するためのリレーである。また、電動機駆動制御装置は、モータ15の駆動用とは別に、車載標準バッテリ等の補機バッテリ16を備えている。補機バッテリ16は、メインリレー12とDC・DCコンバーター17を介してメインバッテリ11に接続されている。
The motor drive control device shown in FIG. 4 includes a main battery 11, a
インバータ14は、インバータ主回路14aと、DCリンクコンデンサー14bと、電圧センサー14cとを備え、直流電力を交流電力に変換してモータ15に供給する。電圧センサー14cは、DCリンクコンデンサー14bの両端のDCリンク電圧Vdを検出する。また、コントローラ18には、SSOFFリレーコイル19aとキースイッチ20が接続される。コントローラ18は、補機バッテリ16からの電源を車載補機に供給するために用いられ、インバータ14を制御するとともに、メインリレーコイル12aと、インバータリレーコイル13aを駆動制御する。
The
SSOFFリレー19は、キースイッチ20をオフした後も補機バッテリ16からコントローラ18に電源を供給し、所定の動作後に電源供給を遮断する。具体的には、キースイッチ20がオン状態にある時は、メインリレー12、インバータリレー13およびSSOFFリレー19は閉路されている。また、キースイッチ20がオフされると、コントローラ18はDCリンクコンデンサー14bの放電処理を開始する。
The SSOFF relay 19 supplies power from the
即ち、メインリレーコイル12aをオフしてメインリレー12を開路した後、DC・DCコンバーター17を起動し、DCリンクコンデンサー14bに充電されている電力をDC・DCコンバーター17を介して補機バッテリ16に充電することで、DC・DCコンバーター17と補機バッテリ16の補機回路とでDCリンクコンデンサー14bを放電する。
That is, after the main relay coil 12a is turned off and the
また、電圧センサー14cによりDCリンク電圧Vdが略0Vかどうかを確認し、DCリンク電圧Vdが略0Vに低下するまでDC・DCコンバーター17と補機バッテリ16の補機回路によりDCリンクコンデンサー14bの放電を続ける。そして、DCリンク電圧Vdが略0Vまで低下したならば、DC・DCコンバーター17を停止する。さらに、インバータリレーコイル13aをオフしてインバータリレー13を開路すると共に、SSOFFリレーコイル19aをオフしてSSOFFリレー19を開路し、補機バッテリ16からコントローラ18への電源の供給を遮断する(例えば、特許文献3)。
Further, it is confirmed whether or not the DC link voltage Vd is substantially 0V by the voltage sensor 14c, and the DC link capacitor 14b is connected by the auxiliary circuit of the DC /
上記従来技術の電動機駆動制御装置では、主電源を遮断した際に電動機の抵抗成分によりコンデンサに蓄えられた電荷を放電させたり、補機バッテリに充電したりする。しかしながら、回路にモータ短絡、モータ断線、インバータ故障等の異常が発生した場合、コンデンサに蓄えられた電荷をモータにより消費することができなくなる問題があった。放電用の抵抗を用いた場合には放電に時間が掛かる問題がある。例えば、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載される電動機駆動制御装置では数分程度の時間が掛かっていた。 In the above-described conventional motor drive control device, when the main power supply is shut off, the electric charge stored in the capacitor is discharged by the resistance component of the motor, or the auxiliary battery is charged. However, when an abnormality such as a motor short circuit, motor disconnection, or inverter failure occurs in the circuit, there is a problem that the electric charge stored in the capacitor cannot be consumed by the motor. When a discharging resistor is used, there is a problem that it takes time to discharge. For example, an electric motor drive control device mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle takes about several minutes.
本発明は、上記問題を解決するため、電動機(モータ)の異常発生時においてもコンデンサの電荷を迅速に放電することができる電動機駆動制御装置及び電気自動車を提供することを目的とする。 In order to solve the above problem, an object of the present invention is to provide an electric motor drive control device and an electric vehicle that can quickly discharge the electric charge of a capacitor even when an abnormality occurs in the electric motor (motor).
本発明は、電動機と、前記電動機を駆動させる電動機駆動回路と、前記電動機駆動回路に並列に接続されたコンデンサと、前記電動機駆動回路への電力の供給を制御する遮断器と、を備えた電動機駆動制御装置であって、前記電動機駆動回路は、前記電動機に交流電圧を供給するインバータと、直流の電圧を受けて当該電圧を昇降圧して前記インバータに供給する昇降圧コンバータと、を含み、前記遮断器により前記電動機駆動回路への電力の供給が遮断されているときに、前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記昇降圧コンバータによって放電することを特徴とする。 The present invention includes an electric motor, an electric motor driving circuit that drives the electric motor, a capacitor connected in parallel to the electric motor driving circuit, and a circuit breaker that controls supply of electric power to the electric motor driving circuit. In the drive control device, the electric motor drive circuit includes an inverter that supplies an AC voltage to the electric motor, and a step-up / down converter that receives the DC voltage and steps up and down the voltage to supply the voltage to the inverter. The electric charge stored in the capacitor is discharged by the step-up / step-down converter when the supply of electric power to the electric motor drive circuit is interrupted by a circuit breaker.
例えば、前記電動機により前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電することができない場合に前記昇降圧コンバータによって放電することが好適である。 For example, when the electric charge stored in the capacitor cannot be discharged by the electric motor, it is preferable to discharge by the buck-boost converter.
このような電動機駆動制御装置を搭載すると共に、前記電動機が車両走行用のモータである電気自動車において本発明の効果を発揮することができる。 While mounting such an electric motor drive control device, the effect of the present invention can be exhibited in an electric vehicle in which the electric motor is a motor for driving a vehicle.
本発明の電動機駆動制御装置又は電気自動車によれば、電動機の異常発生時においてもコンデンサの電荷を迅速に放電させることができる。 According to the motor drive control device or the electric vehicle of the present invention, the electric charge of the capacitor can be quickly discharged even when an abnormality occurs in the motor.
本発明の実施の形態における電動機駆動制御装置は、図1に示すように、従来技術におけるメインバッテリに相当する高電圧の電源21、電源21と他の回路との接続・開放を行うためのリレーを含むシステムメインリレー(SMR)22、DC・DCコンバータ23、電動エアコン24、昇降圧コンバータ25、インバータ26、車両走行用モータとして使用される三相交流モータ(例えば、永久磁石励磁型同期モータ)等の電動機27及び車載標準バッテリからの電源供給により稼動する電子制御ユニット(ECU)28を含んで構成される。本実施の形態における電動機駆動制御装置は、ハイブリッド車を含む電気自動車に適用することができる。
As shown in FIG. 1, a motor drive control device according to an embodiment of the present invention includes a high-
SMR22は、図示を略するイグニッションキースイッチのON・OFFに連動して電子制御ユニット28に開閉制御される遮断器を構成し、電源21と他の回路との接続及び切断を行う。SMR22は、車両操縦者等によるアクセルペダルやブレーキペダル等の操作に応じて電子制御ユニット28により制御することも可能である。
The SMR 22 constitutes a circuit breaker that is controlled to be opened and closed by the electronic control unit 28 in conjunction with ON / OFF of an ignition key switch (not shown), and connects and disconnects the
車載電動機器としてのDC・DCコンバータ23並びに電動エアコン24は、SMR22と昇降圧コンバータ25との間に配置され、その高電位入力端子及び低電位入力端子間に接続される。DC・DCコンバータ23は、電子制御ユニット28等に駆動電力を供給するための車載標準バッテリへの充電のために使用される。
A DC /
昇降圧コンバータ25は、インバータ26の高電位入力端子及び低電位入力端子間に直列に接続された上下アーム25a,25bを備えている。また、電源21から電動エアコン24に至る高電位入力端子は上下アーム25a,25bの間で接続されている。
The step-up /
インバータ26は、従来技術と同様に電動機27の各相とパラレルに接続されるパワートランジスタ(図示せず)等を備えている。また、インバータ26にはコンデンサ29が並列に接続されている。なお、インバータ26は、電動機27を駆動するための電動機駆動回路を構成すると共に、コンデンサ29とで主回路を構成している。
The
次に、図2を参照しつつ、本実施の形態における電動機駆動制御装置の制御例を説明する。 Next, a control example of the motor drive control device in the present embodiment will be described with reference to FIG.
ステップS1では、イグニッションスイッチ等のOFFによりSMR22がOFFされたか否かが判断される。イグニッションスイッチ等の操作によりSMR22がOFFされた場合にはステップS2へと処理を移行し、OFFされていない場合には引き続きこのステップS1を繰り返す。 In step S1, it is determined whether or not the SMR 22 is turned off by turning off the ignition switch or the like. When the SMR 22 is turned off by the operation of the ignition switch or the like, the process proceeds to step S2, and when it is not turned off, the step S1 is continuously repeated.
ステップS2では、SMR22のOFFに伴い、電動機27を用いてコンデンサ29に蓄えられた電荷を放電できるか否かが判断される。例えば、電動機27に異常監視装置を設けておき、ECU28は異常監視装置から異常がないことを示す信号を受けた場合にはステップS3に処理を移行し、コンデンサ29の放電ができない異常の発生を示す信号を受けた場合にはステップS4へ処理を移行する。
In step S <b> 2, it is determined whether or not the electric charge stored in the
ステップS3では、電動機27を用いてコンデンサ29に蓄積された電荷の放電が行われる。昇降圧コンバータ25の上アーム25bはOFFの状態に維持したまま、電動機27のd軸電流のみをモータ巻線に通電させ、電動機27にトルクが掛からない状態でコンデンサ29の電荷を放電させる。
In step S <b> 3, the electric charge accumulated in the
一方、ステップS4では、電動機27を用いて放電を行うことができないので、昇降圧コンバータ25のスイッチ部を制御し、電圧の昇降圧を行わない状態を維持しつつコンデンサ29に蓄積されている電荷を放電させる。例えば、下アーム25aのスイッチング素子をオン状態とする時間を短くし、上アーム25bのスイッチング素子をオン状態とする時間を長くすることによってコンデンサ29に蓄積された電荷を放電させることができる。このように昇降圧コンバータ25のスイッチング損失を利用してコンデンサ29に蓄えられたエネルギーを消費することによって、従来では数分程度掛かっていた放電時間を数十秒程度まで短縮することができる。
On the other hand, in step S4, since the
なお、上記実施の形態では、一つの電動機27を開示したが、例えば、4輪駆動用としての4つの電動機を設置したもの等、複数の電動機への対応も可能である。
In the above-described embodiment, one
本実施の形態によれば、ハイブリッド車等の電気自動車に搭載可能な電動機駆動制御装置において、新たな放電回路を設けることなく、電動機27を用いて放電ができないような異常が発生した場合においても、昇降圧コンバータを用いてコンデンサに蓄積された電荷を迅速に放電させることができる。
According to the present embodiment, in an electric motor drive control device that can be mounted on an electric vehicle such as a hybrid vehicle, even when an abnormality occurs that cannot be discharged using the
21 電源、22 システムメインリレー(遮断器)、23 DC・DCコンバータ、24 電動エアコン、25 昇降圧コンバータ、25a 下アーム、25b 上アーム、26 インバータ、27 電動機(三相交流モータ)、28 電子制御ユニット、29 コンデンサ。 21 Power supply, 22 System main relay (breaker), 23 DC / DC converter, 24 Electric air conditioner, 25 Buck-boost converter, 25a Lower arm, 25b Upper arm, 26 Inverter, 27 Electric motor (three-phase AC motor), 28 Electronic control Unit, 29 capacitors.
Claims (3)
前記電動機駆動回路は、前記電動機に交流電圧を供給するインバータと、直流の電圧を受けて当該電圧を昇降圧して前記インバータに供給する昇降圧コンバータと、を含み、
前記遮断器により前記電動機駆動回路への電力の供給が遮断されているときに、前記コンデンサに蓄えられた電荷を前記昇降圧コンバータによって放電することを特徴とする電動機駆動制御装置。 An electric motor drive control device comprising: an electric motor; an electric motor drive circuit that drives the electric motor; a capacitor connected in parallel to the electric motor drive circuit; and a circuit breaker that controls supply of electric power to the electric motor drive circuit. There,
The motor drive circuit includes an inverter that supplies an AC voltage to the motor, and a step-up / down converter that receives the DC voltage and boosts / lowers the voltage to supply the inverter,
An electric motor drive control device, wherein the electric charge stored in the capacitor is discharged by the step-up / down converter when the supply of electric power to the electric motor drive circuit is interrupted by the circuit breaker.
前記電動機により前記コンデンサに蓄えられた電荷を放電することができない場合に前記昇降圧コンバータによって放電することを特徴とする電動機駆動制御装置。 In the electric motor drive control device according to claim 1,
The electric motor drive control device according to claim 1, wherein the electric charge stored in the capacitor cannot be discharged by the electric motor, and is discharged by the step-up / down converter.
An electric vehicle comprising the electric motor drive control device according to claim 1 or 2, wherein the electric motor is a motor for driving a vehicle.
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