JP2008193790A - Electric motor driver for turbocharger with electric motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機付ターボチャージャ用電動機駆動装置に関する。 The present invention relates to an electric motor drive device for a turbocharger with an electric motor.
下記特許文献1には、ターボチャージャとして必要な回転範囲に亘って駆動可能で、しかも安価で実用的な電動機付ターボチャージャ装置を提供する技術が開示されている。このターボチャージャは、アイドリング時、1万ないし2万r/minで回転していることに着目し、回転全域に亘って波形制御に負荷のかからない簡素な矩形波を用いて誘導電動機を駆動する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a technique for providing a turbocharger device with an electric motor that can be driven over a rotation range necessary for a turbocharger and is inexpensive and practical. Focusing on the fact that this turbocharger rotates at 10,000 to 20,000 r / min during idling, the turbocharger drives the induction motor using a simple rectangular wave that does not place a load on the waveform control over the entire rotation range.
この電動機付ターボチャージャの電力制御装置は、誘導電動機の低速回転側において目標回転速度の上昇に伴いインバータの出力電圧を高めるインバータ昇圧制御を実施し、誘導電動機の高速回転側において目標回転速度の上昇に伴いコンバータの出力電圧を高めるコンバータ昇圧制御を実施するように設定されている。このことにより、電力制御装置における電力制御の柔軟性が高まる。 This power control device for a turbocharger with an electric motor implements inverter boost control that increases the output voltage of the inverter as the target rotational speed increases on the low speed rotation side of the induction motor, and increases the target rotational speed on the high speed rotation side of the induction motor. Accordingly, the converter boost control is set to increase the output voltage of the converter. This increases the flexibility of power control in the power control apparatus.
例えば、停車から加速する場合、電動機は1万ないし2万r/min〜超高速回転まで作動する。この時、始めインバータで電力制御の可変制御を行い、次にコンバータで電力制御の可変制御を行うことで回転が滑らかに上昇する。中間加速を行う場合、コンバータで電力制御の可変制御を行うだけで回転が滑らかに上昇するというものである。 For example, when accelerating from a stop, the electric motor operates from 10,000 to 20,000 r / min to ultra high speed rotation. At this time, first, the variable control of the power control is performed by the inverter, and then the variable control of the power control is performed by the converter, so that the rotation smoothly rises. In the case of performing intermediate acceleration, the rotation increases smoothly only by performing variable control of power control by the converter.
しかしながら、特許文献1の技術では、エンジン制御装置(以下、「ECU」という)からの停止指令もしくは速度到達により、電動機電流(以下、「モータ電流」ともいう)を短時間でOFFしていた。このため、電動アシストOFF時の瞬間にエンジントルクが一瞬段付変化し、特に乗用車で乗り心地を悪化させるという課題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電動機付ターボチャージャの滑らかな停止制御を実現することを目的とするものである。
However, in the technique of
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to realize smooth stop control of a turbocharger with an electric motor.
前記目的を達成するために、本発明に係る電動機付ターボチャージャ用電動機駆動装置は、ターボチャージャとともに電動機付ターボチャージャを形成する永久磁石同期電動機に各相の電動機電流を供給することにより制御・駆動する電動機駆動装置において、電動アシストOFF時の電動機電流を緩慢に減少させてOFFする緩慢OFF手段を採用する。 In order to achieve the above object, a motor drive device for a turbocharger with an electric motor according to the present invention is controlled and driven by supplying electric current of each phase to a permanent magnet synchronous motor that forms a turbocharger with an electric motor together with the turbocharger. In the motor driving apparatus, the slow OFF means for slowly turning off the motor current when the electric assist is turned off is adopted.
また、前記緩慢OFF手段として、ランプ下降により減少させてOFFするランプ下降OFF手段または多段階に減少させてOFFする多段階下降OFF手段を採用する。 Further, as the slow OFF means, a ramp lowering OFF means that is turned OFF by being lowered by ramp lowering or a multistage lowering OFF means that is turned OFF by being reduced in multiple stages is adopted.
本発明によれば、ECUからの停止指令もしくは速度到達した時、緩慢OFF手段により、電動アシストOFF時の電動機電流を緩慢に減少させてOFFするので、電動アシストOFF時の瞬間にエンジントルクを段付変化させず、特に乗用車をはじめとする内燃機関自動車等で乗り心地を良好に維持することが可能である。このようにして電動機付ターボチャージャの滑らかな停止制御を実現する。 According to the present invention, when the stop command from the ECU or the speed is reached, the motor current at the time when the electric assist is turned off is slowly reduced by the slow OFF means so that the engine torque is turned off at the moment when the electric assist is turned off. Therefore, it is possible to maintain a good ride comfort especially in an internal combustion engine automobile including a passenger car. In this way, smooth stop control of the turbocharger with electric motor is realized.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態(以下、「本実施形態」という)について説明する。なお、各図に亘り、同一機能には同一符号を付して説明の重複を避ける。
図1は、本実施形態に係る電動機付ターボチャージャ2用の電動機駆動装置(以下、「モータドライバ」という)Eを示すブロック図である。この図1において、ターボチャージャ1は、エンジン5の排気を受けて回転するタービン1aと、そのタービン1aと同軸回転するコンプレッサ1bにより構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same function over each figure, and duplication of description is avoided.
FIG. 1 is a block diagram showing an electric motor drive device (hereinafter referred to as “motor driver”) E for the turbocharger 2 with electric motor according to the present embodiment. In FIG. 1, a
電動機付ターボチャージャ2は、ターボチャージャ1と同軸回転自在に結合された永久磁石同期電動機(以下、「モータ」ともいう)3により形成されている。モータドライバEは、バッテリ6を電源として昇圧回路7およびインバータ8を主要構成とする同期電動機駆動手段に加えて、電動アシストOFF時のモータ電流を緩慢に減少させてOFFする緩慢OFF手段10を備えている。
The turbocharger 2 with an electric motor is formed by a permanent magnet synchronous motor (hereinafter also referred to as “motor”) 3 that is coupled to the
この緩慢OFF手段10として、ランプ下降により減少させてOFFするランプ下降OFF手段11または多段階に減少させてOFFする多段階下降OFF手段12を備えて構成されている。また、モータドライバEはバッテリ6を電源としてECU4から速度制御(速度指令)を受け、所定の制御パターン(図3参照)に沿って忠実にモータ3を駆動する。
The slow OFF means 10 includes a ramp lowering OFF means 11 that is reduced and turned off when the lamp is lowered, or a multistage lowering OFF means 12 that is reduced and turned off in multiple stages. The motor driver E receives speed control (speed command) from the
さらに詳細には、この緩慢OFF手段10を形成する波形生成手段28(図2参照)として、図示せぬコンデンサと抵抗の組み合わせ回路による時定数を利用して緩慢OFFする電流制御が可能であるほか、マイクロコンピュータに予め記憶されたランプ(傾斜)関数を用いたランプ下降、またはクロックとビットの関係により多段階に下降する信号を生成して用いても良い。あるいは、速度制御機21の内部に類似の緩慢OFF手段10を内蔵しても構わない。
More specifically, as the waveform generating means 28 (see FIG. 2) forming the slow OFF means 10, current control for slowly turning OFF is possible using a time constant by a combination circuit of a capacitor and a resistor (not shown). Alternatively, a ramp down using a ramp (tilt) function stored in advance in the microcomputer, or a signal that falls in multiple stages according to the relationship between the clock and the bit may be used. Alternatively, a similar slow OFF means 10 may be built in the
モータ3は、回転子3aが永久磁石から形成されると共に回転子3aの回転位置を検出するセンサを具備しないセンサレス永久磁石型同期モータであり、補助用モータとしてターボチャージャ1の回転を補助するものである。ターボチャージャ1は、周知のようにタービン1aとコンプレッサ1bとから構成されるものであり、補機としてエンジンに付設されている。
The motor 3 is a sensorless permanent magnet type synchronous motor in which the
回転検出器31は、モータ3の回転を所定の検出手法を用いて検出するものである。より詳細には、回転検出器31は、回転子3aの磁力をホール素子で検出し、回転子3aの1回転毎に1パルス(N極の位置を示すパルス)となるパルス信号を、速度検出器27へ入力する。
The
図2は本実施形態に係るモータドライバEの説明図であり、(a)主要構成を示すブロック図、(b)電動アシスト中断時の過渡的な電流操作量Iq*の変化を示すグラフである。図2(a)に示すように、モータドライバEは減算器20、速度制御器21、電流制御器22、座標変換器24,26、ロータ位置・速度推定器23およびPWM信号発生器25、速度検出器27および波形生成手段28から主要構成され、モータ3に位置センサレス方式を適用した場合の一般的構成を示している。また、電流検出器9u,9vはインバータ8のU,V,W各相出力がモータ3の固定子3sの各相駆動コイル(図示せず)へ接続される経路に配設されている。なお、ECU4とバッテリ6は図1,図2に示したように、電動機付ターボチャージャ2とモータドライバEの何れにも含まれない。
2A and 2B are explanatory diagrams of the motor driver E according to the present embodiment, in which FIG. 2A is a block diagram showing a main configuration, and FIG. 2B is a graph showing a change in a transient current operation amount Iq * when electric assist is interrupted. . As shown in FIG. 2A, the motor driver E includes a
図2(a)において、Vu*はU相の電圧操作量、Vv*はV相の電圧操作量、Vw*はW相の電圧操作量(以下、単に「電圧操作量」と略す)、IuはモータU相電流、IvはモータV相電流、Idはd軸電流、Iqはq軸電流、Vdはd軸電圧、Vqはq軸電圧、ωは速度(=回転速度)、θは回転角推定値、*は指令値(操作量)、を示している。なお、q軸,d軸とは、モータ3の回転子3a上に固定されたq軸とd軸とからなる2次元座標系である。すなわち、q軸は回転子3aの回転面上において永久磁石のS極とN極との対向方向に設定された座標軸であり、d軸は前記q軸に直交する座標軸である。
In FIG. 2A, Vu * is a U-phase voltage manipulated variable, Vv * is a V-phase voltage manipulated variable, Vw * is a W-phase voltage manipulated variable (hereinafter simply referred to as “voltage manipulated variable”), Iu. Is the motor U-phase current, Iv is the motor V-phase current, Id is the d-axis current, Iq is the q-axis current, Vd is the d-axis voltage, Vq is the q-axis voltage, ω is the speed (= rotation speed), and θ is the rotation angle An estimated value, * indicates a command value (operation amount). The q axis and the d axis are a two-dimensional coordinate system composed of a q axis and a d axis fixed on the
ここで、モータドライバEの制御形態として速度制御を行う場合、
ω*はECU4より指令を受ける。
Id*はECU4より指令を受けるか、もしくはインバータ8自身で設定する。
一方、モータドライバEの制御形態として電流制御を行う場合、
Iq*はECU4より指令を受ける。
Id*はECU4より指令を受けるか、またはインバータ8自身で設定する。
なお、電流制御のみでも本来の機能を発揮させられる場合、速度制御器21は無くても構わない。
Here, when performing speed control as a control form of the motor driver E,
ω * receives a command from the
Id * receives a command from the
On the other hand, when performing current control as a control form of the motor driver E,
Iq * receives a command from the
Id * receives a command from the
Note that the
モータドライバEは、昇圧回路7から出力された直流電圧(電源電圧)に基づいてモータ駆動電流(交流電流)を生成してモータ3を駆動するものである。昇圧回路7は、バッテリ6の電圧そのままでは電力効率が悪い等の必要に応じて設けられ、バッテリ6から供給された直流電圧を昇圧してインバータ8に供給する。このインバータ8をPWM制御することによってモータ3の回転を制御する。インバータ8は、PWM信号発生器25から供給されるPWM信号に基づいて昇圧回路7から供給された直流電圧をスイッチングすることにより、U相、V相およびW相からなる3相のモータ駆動電流を生成する。
The motor driver E generates a motor driving current (AC current) based on the DC voltage (power supply voltage) output from the
電流検出器9uは、インバータ8のU相出力端とモータ3のU相固定子巻線とを接続するU相接続線に設けられ、U相出力端からU相固定子巻線に流れるモータ駆動電流Iuを検出して座標変換器26へ入力する。一方、電流検出器9vは、インバータ8のV相出力端とモータ3のV相固定子巻線とを接続するV相接続線に設けられ、前記V相出力端からV相固定子巻線に流れるモータ駆動電流Ivを検出して座標変換器26へ入力する。
The current detector 9u is provided on a U-phase connection line that connects the U-phase output end of the
減算器20は、上位制御装置であるECU4から供給される角速度目標値ω*とロータ位置・速度推定器23から出力された角速度推定値ω1との差分を速度誤差△ωとして演算し速度制御器21へ入力する。
速度制御器21は、一種のPID制御器であり、前記速度誤差△ωに所定の比例積分・微分演算を施すことにより速度誤差△ωに対応する電流操作量としてのq軸電流(以下、「電流操作量」という)Iq*を演算して電流制御器22へ入力する。
The
The
電流制御器22は、前記電流操作量Iq*、ECU4により指令され波形生成手段28により適宜に波形生成して供給される電流操作量としてのd軸電流(以下、「電流操作量」という)Id*、座標変換器26から入力される検出電流としてのq軸,d軸電流(以下、「検出電流」ともいう)Iq,Idに基づいた電流操作量Iq*,Id*に各々対応する電圧操作量としてのq軸,d軸それぞれの電圧(以下、「電圧操作量」という)Vq*,Vd*を演算してロータ位置・速度推定器23および座標変換器24へ入力する。この電流制御器22も一種のPID制御器であり、各電流操作量Iq*,Id*に所定の比例積分・微分演算を各々施すことにより電圧操作量Vq*,Vd*を生成する。
The
ロータ位置・速度推定器23は、検出電流Iq,Idおよび電圧操作量Vq*,Vd*に基づいてモータ3の回転状態を推定するものである。このロータ位置・速度推定器23は、内部にモータ3を模擬したモータモデルを備えており、このモータモデルに入力された電圧操作量Vq*,Vd*および検出電流Iq,Idに基づいて角速度推定値ω1および回転角推定値θを演算して出力する。このような手法で推定した回転角推定値θは、ロータ位置・速度推定器23から座標変換器24,26へ、それぞれ入力されると共に角速度推定値ω1を減算器20へも入力する。
The rotor position /
座標変換器24は、ロータ位置・速度推定器23から入力された回転角推定値θに基づき、電流制御器22から入力された電圧操作量Vq*,Vd*を、U相、V相およびW相からなる3次元座標系上の電圧操作量Vu*,Vv*,Vw*に変換する。その電圧操作量Vu*,Vv*,Vw*はPWM信号発生器25へ入力される。
The coordinate
PWM信号発生器25は、電圧操作量Vu*,Vv*,Vw*に基づいてインバータ8をスイッチング動作させるためのPWM信号を生成してインバータ8へ入力する。このとき、インバータ8は、モータ3の全回転角(360°)にわたってモータ駆動電流を出力する。そうすると、モータドライバEは、正弦波通電方式に基づいて動作を継続する。
The
座標変換器26は、電流検出器9u,9vによって各々検出されたU相およびV相のモータ検出電流(以下、「検出電流」ともいう)Iu,Ivに基づいて、q軸,d軸それぞれの検出電流Iq,Idを生成する。より詳細には、座標変換器26は、検出電流Iu,Ivに基づく内部演算によってW相のモータ駆動電流Iwを求め、U相、V相およびW相からなる3次元座標系上の検出電流Iu,Iv,Iwに所定の座標変換を施すことにより検出電流Iq,Idを求める。
The coordinate
速度検出器27は、前記パルス信号をその繰り返し周波数に応じた直流電圧に変換する一種の信号変換器(F/Vコンバータ)であり、前記直流電圧を角速度検出値ωkとしてECU4へ入力する。
The
波形生成手段28は、緩慢OFF手段10(図1)に含まれる機能であり、ECU4の指令を受けて適切な電流操作量Iq*,Id*を生成するようにECU4および/または速度制御器21を支援する。具体的には、図示せぬコンデンサと抵抗の組み合わせ回路による時定数を利用して緩慢OFFする電流制御が可能であるほか、マイクロコンピュータに予め記憶されたランプ(傾斜)関数を用いたランプ下降、またはクロックとビットの関係により多段階に下降する信号を生成して用いても良い。波形生成手段28により生成された電流操作量Iq*,Id*は電流制御器22へ入力される。
The waveform generation means 28 is a function included in the slow OFF means 10 (FIG. 1), and receives an instruction from the
なお、一般的なセンサレス永久磁石型同期モータの回転制御では、センサレス永久磁石型同期モータの角速度および回転角等を何らかの方法で推定し、その推定値に基づいてセンサレス永久磁石型同期モータをベクトル制御あるいはV/f制御する。 In general rotation control of a sensorless permanent magnet type synchronous motor, the angular velocity and rotation angle of the sensorless permanent magnet type synchronous motor are estimated by some method, and the sensorless permanent magnet type synchronous motor is vector controlled based on the estimated value. Alternatively, V / f control is performed.
一方、ロータ位置・速度推定器23における角速度推定値ω1および回転角推定値θの推定手法は、非特許文献2に記載された手法と同等なものであるが、特許文献2および非特許文献3,4には、センサレス永久磁石型同期モータの回転制御における角速度および回転角等の推定手法について開示されている。したがって、ロータ位置・速度推定器23における角速度推定値ω1および回転角推定値θの推定手法に前記特許文献2および非特許文献3,4に開示された手法を用いても良い。
On the other hand, the estimation method of the angular velocity estimation value ω1 and the rotation angle estimation value θ in the rotor position /
次に、このように構成された電動機付ターボチャージャ2およびそのモータドライバEの動作について、図1,2に加えた図3も交えて詳しく説明する。図2は、電動機付ターボチャージャ2の回転速度変化を示すものである。電動機付ターボチャージャ2は、エンジンの排ガスによってタービン1aが駆動されることによって回転速度が上昇する一方、モータ3による補助(アシスト)によっても回転速度が上昇する。 Next, the operation of the turbocharger with electric motor 2 configured as described above and the operation of the motor driver E will be described in detail with reference to FIG. 3 in addition to FIGS. FIG. 2 shows changes in the rotational speed of the turbocharger 2 with an electric motor. The turbocharger 2 with the electric motor increases in rotational speed when the turbine 1a is driven by the exhaust gas of the engine, while the rotational speed also increases with assistance from the motor 3.
モータ3によるアシストは、図示する「電動アシスト」で示すように、電動機付ターボチャージャ2の回転速度を高速上昇させるために行われるものである。モータ3のアシストによって、電動機付ターボチャージャ2の回転速度は、例えば約1万r/m未満の低速回転から約10数万r/mを超える高速回転まで急速上昇する。 Assist by the motor 3 is performed to increase the rotational speed of the turbocharger 2 with electric motor at a high speed, as shown by “electric assist” shown in the figure. With the assistance of the motor 3, the rotational speed of the turbocharger 2 with the electric motor rapidly increases, for example, from a low speed rotation of less than about 10,000 r / m to a high speed rotation of more than about 100,000 r / m.
モータドライバEは、ECU4から入力される動作指示信号Jによって「電動アシスト」が指示されると、モータドライバEを作動させることによってモータ3の駆動を行う。すなわち、電動アシスト時においては、モータ駆動電流が各相の駆動電流線を介してインバータ8からモータ3に供給され、モータ3が回転駆動される。
The motor driver E drives the motor 3 by operating the motor driver E when “electric assist” is instructed by the operation instruction signal J input from the
そして、電流検出器9u,9vは、前記モータ駆動電流に基づくU相およびV相のモータ駆動電流Iu,Ivを座標変換器26へ入力し、当該座標変換器26は、もう1相つまりW相のモータ駆動電流IwをU相およびV相のモータ駆動電流Iu,Ivから算出し、3相(U相,V相およびW相)のモータ駆動電流Iu,Iv,Iwに回転角推定値θに応じた要素からなる変換マトリクスを用いて座標変換処理を施すことにより、モータ3に固有のq軸−d軸座標系におけるq軸の検出電流Iqとd軸の検出電流Idを生成する。
The
また、この電動アシスト時には、ECU4から角速度目標値ω*が減算器20に入力されると共に、同じくECU4から検出電流Idの目標値に相当する電流操作量Id*が電流制御器22に入力される。ここで、電流操作量Id*は「0」に設定される。
Further, at the time of this electric assist, the angular velocity target value ω * is input from the
減算器20は、前記角速度目標値ω*とロータ位置・速度推定器23から入力されたモータ3の角速度推定値ω1との差分を演算することにより速度誤差△ωを生成する。
速度制御器21は、速度誤差△ωに比例積分・微分処理を施すことによって検出電流Idに対応する電流操作量Iq*を生成する。
電流制御器22は、前記電流操作量Iqs,Idsに比例積分・微分演算を各々施することにより、モータ3に印加すべき駆動電圧に相当する電圧操作量Vq*,Vd*を生成する。
The
The
The
ロータ位置・速度推定器23は、モータ3の回転子3aに固定設定されたq軸−d軸座標系におけるq軸の検出電流Iqおよび電圧操作量Vq並びにd軸の検出電流Idおよび電圧操作量Vd*を入力信号として角速度推定値ω1および回転角推定値θを推定する。
座標変換器24は、前記回転角推定値θを用いることにより電圧操作量Vq*,Vd*をU相、V相およびW相からなる3次元座標系上の電圧操作量Vu*,Vv*,Vw*に変換する。
The rotor position /
The coordinate
PWM信号発生器25は、これら電圧操作量Vu*,Vv*,Vw*に基づいてインバータ8をスイッチング動作させるためのPWM信号を生成してインバータ8を駆動する。
一方、ECU4が発令する動作指示信号Jが「電動アシスト」を指示しない(電動アシストOFF)場合には、モータドライバEの作動を停止してモータ3にトルク付与せず空転させる。このように電動アシストOFFによりモータ3が空転する状態において、電動機付ターボチャージャ2は、エンジン排気のエネルギーによって回転することになる。
The
On the other hand, when the operation instruction signal J issued by the
回転検出器31は、電動アシスト時と電動アシストOFF時の何れの状態であっても、モータ3の回転速度に対応するパルス信号を常時出力する。そして、速度検出器27は、このパルス信号を、その繰り返し周波数に対応する直流電圧に変換することにより角速度検出値ωkをECU4に常時出力する。この回転検出器31は検出素子としてホール素子等を用いるほか、磁気抵抗素子等を用いたものであっても良い。
The
図2(b)グラフに示すように、電動アシスト中断時の過渡的な電流操作量Iq*は、図1に示す緩慢OFF手段10として、電流操作量Iq*をランプ下降により減少させてOFFするランプ下降OFF手段11を採用している。また、ランプ下降OFFに限らず、多段階に減少させてOFFする多段階下降OFF手段12(図1)を採用しても構わない。 As shown in the graph of FIG. 2 (b), the transient current manipulated variable Iq * at the time when the electric assist is interrupted is turned off by decreasing the current manipulated variable Iq * by ramp-down as the slow OFF means 10 shown in FIG. A ramp lowering OFF means 11 is employed. Further, the ramp lowering OFF means 12 (FIG. 1) that is not limited to the ramp lowering OFF and is turned off by decreasing in multiple steps may be adopted.
これらのランプ下降OFF波形(図2(b)グラフ)や多段階下降OFF波形(図示せず)は、波形生成手段28に備えたマイクロコンピュータを用いてソフトウエア処理する等により適宜に生成して電流操作量Iq*,Id*に反映させるようにしても良い。 These ramp-down OFF waveform (graph (b) in FIG. 2) and multi-step falling OFF waveform (not shown) are appropriately generated by software processing using a microcomputer provided in the waveform generation means 28. The current manipulated variables Iq * and Id * may be reflected.
次に、このように構成されたモータドライバEの動作について、図3も参照して詳しく説明する。図3は本発明の一実施形態において、電動機付ターボチャージャ2の回転速度変化とモータ電流の関係を示す図であり、(a)電動機付ターボチャージャ2の回転速度変化、(b)未対策のモータ電流、(c)緩慢OFF制御のモータ電流である。 Next, the operation of the motor driver E configured as described above will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the change in rotational speed of the turbocharger 2 with electric motor and the motor current in one embodiment of the present invention. (A) Change in rotational speed of the turbocharger 2 with electric motor, (b) Unmeasured Motor current, and (c) slow OFF control motor current.
図3(a)に示すように、電動機付ターボチャージャ2は、エンジンの排ガスによってタービン1aが駆動されることによって回転速度が上昇する一方、モータ3による補助(アシスト)によっても回転速度が上昇する。モータ3によるアシストは、図示する「電動アシスト」で示すように、電動機付ターボチャージャ2の回転速度を高速上昇させるために行われるものである。モータ3がターボチャージャ1を電動アシストすることによって、電動機付ターボチャージャ2の回転速度は、例えば、毎分数千〜約1万回転の低速回転から毎分約10数万回転を超える高速回転まで急速上昇する。
As shown in FIG. 3A, the turbocharger 2 with an electric motor increases in rotational speed when the turbine 1a is driven by the exhaust gas of the engine, while the rotational speed also increases with assistance (assist) by the motor 3. . Assist by the motor 3 is performed to increase the rotational speed of the turbocharger 2 with electric motor at a high speed, as shown by “electric assist” shown in the figure. When the motor 3 electrically assists the
ここで、図3(b)グラフで方形に示す未対策のモータ電流は、単にON−OFFしているだけであり、電動アシストON時は問題なくとも、電動アシスト中断時(点Xb)には、図3(a)グラフの点Xaで回転速度変化を示すように、滑らかでない加速度低下をもたらす。このように、電動機付ターボチャージャ2の回転速度が不連続に加速度低下する場合、エンジン5の出力上昇も不連続となる。具体的影響として、例えば、乗用車が急加速する途中に段付状態で加速度が低下するので乗り心地が悪くなる。
Here, the unmeasured motor current shown in the square in the graph of FIG. 3 (b) is merely ON-OFF, and there is no problem when the electric assist is on, but when the electric assist is interrupted (point Xb). As shown in FIG. 3A, the rotational speed change is indicated by a point Xa in the graph, resulting in a non-smooth decrease in acceleration. As described above, when the rotational speed of the turbocharger 2 with electric motor decreases in a discontinuous manner, the output increase of the
一方、図3(c)グラフで点Xc〜Xdにわたる片側台形(ランプ)状の緩慢OFF制御されたモータ電流によれば、図3(a)グラフの点Xaにおける回転速度変化を、より滑らかすることが可能となる。すなわち、電動アシストOFFに伴う加速度低下の段付衝撃を少なくする効果をもたらす。いわば電動アシスト・ソフトOFFを実現し、例えば、本発明による電動機付ターボチャージャ2を搭載した乗用車で急加速する際にも、途中の加速度低下に際してトルク段付が生じることなく良好な乗り心地をもたらすことができる。 On the other hand, according to the one-side trapezoidal (ramp) -shaped slow OFF-controlled motor current extending from the points Xc to Xd in the graph of FIG. 3C, the rotational speed change at the point Xa in the graph of FIG. It becomes possible. That is, the effect of reducing the stepped impact of the acceleration reduction accompanying the electric assist OFF is brought about. In other words, electric assist / soft-off is realized, and, for example, even when suddenly accelerating in a passenger car equipped with a turbocharger 2 with an electric motor according to the present invention, a good ride comfort is achieved without causing a torque step when the acceleration is reduced. be able to.
より具体的には、ECU4からの指令である動作指示信号Jおよび速度検出器27からの速度信号に基づいて、波形生成手段28が図3(a)に示したXa点を特定し、図3(c)のXc点から図3(c)のXd点にかけて、緩慢OFFするような波形を出力すれば良い。すなわち、波形生成手段28のマイクロコンピュータに記憶された制御パターンに合致したことを認識した時に緩慢OFFするような波形を出力するプログラムが実行されることにより目的を達成する。
More specifically, on the basis of the operation instruction signal J that is a command from the
1 ターボチャージャ
2 電動機付ターボチャージャ
3 永久磁石同期電動機(モータ)
10 緩慢OFF手段
11 ランプ下降OFF手段
12 多段階下降OFF手段
E 電動機付ターボチャージャ用電動機駆動装置(モータドライバ)
1 Turbocharger 2 Turbocharger with electric motor 3 Permanent magnet synchronous motor (motor)
10 slow OFF means 11 ramp lowering OFF means 12 multi-stage lowering OFF means E motor drive device for motor-equipped turbocharger (motor driver)
Claims (2)
電動アシストOFF時の電動機電流を緩慢に減少させてOFFする緩慢OFF手段を備えたことを特徴とする電動機付ターボチャージャ用電動機駆動装置。 In the motor drive device that is controlled and driven by supplying the motor current of each phase to the permanent magnet synchronous motor that forms the turbocharger with the motor together with the turbocharger,
An electric motor drive device for a turbocharger with an electric motor, comprising slow OFF means for slowly decreasing an electric motor current when the electric assist is OFF.
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