JP2009189181A - Motor driving system, its control method, and electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、モータ駆動システムおよびその制御方法ならびに電動車両に関し、より特定的には、パルス幅変調(PWM)制御によって交流電動機を駆動するモータ制御技術に関する。 The present invention relates to a motor drive system, a control method therefor, and an electric vehicle, and more particularly to a motor control technique for driving an AC electric motor by pulse width modulation (PWM) control.
一般的に、電気自動車やハイブリッド自動車等の電動車両の車両駆動力源として用いられるモータ(モータジェネレータを含む)の駆動制御には、オンオフ制御される電力用半導体スイッチング素子(以下、単にスイッチング素子とも称する)を含んで構成される電力変換器が用いられる。たとえば、交流モータ駆動にはインバータが用いられる。そして、インバータの代表的な制御方式として、三角波やのこぎり波等の搬送波の1周期毎に電力用半導体スイッチング素子のオンオフを制御して、当該周期毎の方形波の集合により擬似交流波形を生成するパルス幅変調(PWM)制御が知られている。 In general, for driving control of a motor (including a motor generator) used as a vehicle driving force source of an electric vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, a power semiconductor switching element (hereinafter simply referred to as a switching element) that is controlled to be turned on / off is used. A power converter configured to include the above is used. For example, an inverter is used for AC motor driving. As a typical control method for the inverter, on / off of the power semiconductor switching element is controlled for each cycle of a carrier wave such as a triangular wave or a sawtooth wave, and a pseudo AC waveform is generated by a set of square waves for each cycle. Pulse width modulation (PWM) control is known.
このようなPWM制御を行なう電力変換器において、PWM制御に用いる搬送波の周波数(キャリア周波数)を可変制御する構成が知られている。たとえば、特開平5−115106号公報(特許文献1)には、パワー素子(スイッチング素子)の温度検出値の高低変化に応じてキャリア周波数を変化されることにより、パワー素子に供給される信号の周波数(キャリア周波数に相当)を低高変化させる制御装置が記載されている。このようにすると、パワー素子の高温時にはパワー素子のスイッチング周波数を低くすることによって過熱を抑制することができるとともに、パワー素子の温度が低いときには当該スイッチング周波数を高くすることよって電磁騒音を抑制することが可能である。 In such a power converter that performs PWM control, a configuration is known in which the frequency of a carrier wave (carrier frequency) used for PWM control is variably controlled. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-115106 (Patent Document 1) describes a signal supplied to a power element by changing the carrier frequency in accordance with a change in the temperature detection value of the power element (switching element). A control device for changing the frequency (corresponding to the carrier frequency) to a low or high level is described. In this way, overheating can be suppressed by lowering the switching frequency of the power element at a high temperature of the power element, and electromagnetic noise can be suppressed by increasing the switching frequency when the temperature of the power element is low. Is possible.
同様に、特開2007−203817号公報(特許文献2)には、電源からの電力によって始動される内燃機関を備えた車両において、電源の出力密度が低下する電源低温状態でのエンジン始動時には、この電源に接続されたインバータを構成するスイッチング素子のスイッチング周波数が通常時よりも低周波数となるように、キャリア周波数の設定を制御する始動制御装置が記載されている。 Similarly, in JP 2007-203817 (Patent Document 2), in a vehicle equipped with an internal combustion engine that is started by electric power from a power source, when starting the engine in a power source low temperature state in which the output density of the power source decreases, There is described a start control device that controls the setting of the carrier frequency so that the switching frequency of the switching elements constituting the inverter connected to the power supply is lower than that at the normal time.
さらに、特開2006−25565号公報(特許文献3)には、スイッチング素子の温度とモータ回転数とによりインバータ回路のキャリア周波数を切換える機能を有する構成が記載されている。これにより、スイッチング素子の温度およびモータ回転数の両方を監視してキャリア周波数を決定して切換えることにより、モータの負荷状態に関わらずスイッチング素子の過熱による破損を防ぐことが可能となる。
交流モータの制御中に異常が発生すると、インバータを構成する各スイッチング素子を強制的にオフする処理が必要となり、モータが無制御状態となることがある。このようなケースでは、交流モータには、そのときの回転速度に応じた誘起電圧(無負荷時)が発生する。特に、ロータに取り付けられた永久磁石により界磁磁束を発生する永久磁石モータでは、この誘起電圧が高くなる。また、永久磁石による磁束は温度依存性を有し、高温時にはいわゆる減磁が発生することが知られている。このため、永久磁石モータの無負荷誘起電圧も温度依存性を有し、磁石低温時に誘起電圧が相対的に高くなる。 If an abnormality occurs during the control of the AC motor, it is necessary to forcibly turn off each switching element constituting the inverter, and the motor may be in an uncontrolled state. In such a case, an induced voltage (no load) corresponding to the rotational speed at that time is generated in the AC motor. In particular, in a permanent magnet motor that generates a field magnetic flux by a permanent magnet attached to a rotor, this induced voltage becomes high. Further, it is known that the magnetic flux generated by the permanent magnet has temperature dependence, and so-called demagnetization occurs at high temperatures. For this reason, the no-load induced voltage of the permanent magnet motor also has temperature dependence, and the induced voltage becomes relatively high at a low temperature of the magnet.
一方、インバータの構成部品、代表的には、直流リンク側に接続される平滑用のコンデンサやスイッチング素子の耐圧も同様の温度依存性を有することが知られている。すなわち、温度上昇に伴って耐圧が相対的に低下する傾向にある。 On the other hand, it is known that the breakdown voltage of a smoothing capacitor or switching element connected to the DC link side, typically a component of an inverter, has the same temperature dependency. That is, the pressure resistance tends to be relatively lowered as the temperature rises.
このため、上記のようなモータ無制御状態の発生時には、その時点でのモータ温度(磁石温度)およびインバータ温度の関係によっては、永久磁石モータによる無負荷誘起電圧がインバータに印加された際に、その印加電圧がインバータ構成部品の耐圧(インバータ耐圧)を超えることにより、機器破損が生じる可能性がある。 For this reason, at the time of occurrence of the motor non-control state as described above, depending on the relationship between the motor temperature (magnet temperature) and the inverter temperature at that time, when the no-load induced voltage by the permanent magnet motor is applied to the inverter, If the applied voltage exceeds the withstand voltage of the inverter components (inverter withstand voltage), equipment damage may occur.
また、モータでの電力損失低減のために、固定子巻線の巻数を多くして、同一出力の確保に必要なモータ電流を低減すると、同一回転速度に対する無負荷誘起電圧が高くなる。すなわち、このようなモータ設計を実現するためには、インバータ耐圧のマージンを確保することが課題となるが、耐圧確保のための装置体格の大型化を招くことは回避する必要がある。 Further, if the number of turns of the stator winding is increased to reduce the motor current necessary for securing the same output in order to reduce the power loss in the motor, the no-load induced voltage for the same rotational speed increases. That is, in order to realize such a motor design, it becomes a problem to secure a margin of the inverter withstand voltage, but it is necessary to avoid an increase in the size of the apparatus for securing the withstand voltage.
したがって、特許文献1および3のように、インバータ自体(電力用半導体スイッチング素子)の温度上昇抑制のために、スイッチング素子のスイッチング周波数数(キャリア周波数)を制御するだけでは、モータ駆動システム全体での機器保護を効率的かつ十分に図ることが困難である。
Therefore, as in
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、交流電動機の磁石温度と、電力変換ユニットの温度との関係を適切化するようにインバータのスイッチング周波数(キャリア周波数)を制御することによって、電力変換ユニットの機器保護を効率的かつ十分に図ることである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to improve the relationship between the magnet temperature of the AC motor and the temperature of the power conversion unit. By controlling the switching frequency (carrier frequency), it is possible to efficiently and sufficiently protect the equipment of the power conversion unit.
この発明によるモータ駆動システムは、永久磁石が取り付けられたロータを有する交流電動機と、交流電動機への電力供給を制御する電力変換ユニットと、磁石温度推定部と、搬送波周波数設定部とを備える。電力変換ユニットは、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成されてパルス幅変調制御に従った複数の電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって電力変換を行なうインバータと、インバータの直流リンク側に接続されるコンデンサとを含む。磁石温度推定部は、交流電動機の運転状態値に基づいて、永久磁石の温度推定値を算出する。搬送波周波数設定部は、電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度および磁石温度推定部による温度推定値の比較に基づいて、温度推定値が基準温度より低い第1の温度領域では、温度推定値が基準温度より高い第2の温度領域と比較して、パルス幅変調制御に用いる搬送波の周波数を相対的に低く設定する。 The motor drive system according to the present invention includes an AC motor having a rotor with a permanent magnet attached thereto, a power conversion unit that controls power supply to the AC motor, a magnet temperature estimation unit, and a carrier frequency setting unit. The power conversion unit is configured to include a plurality of power semiconductor switching elements and is connected to an inverter that performs power conversion by on / off control of the plurality of power semiconductor switching elements according to pulse width modulation control, and connected to the DC link side of the inverter Capacitor. The magnet temperature estimator calculates an estimated temperature value of the permanent magnet based on the operating state value of the AC motor. The carrier frequency setting unit is based on a comparison between the reference temperature set in consideration of the temperature of the power conversion unit and the temperature estimated value by the magnet temperature estimating unit, and in the first temperature region where the temperature estimated value is lower than the reference temperature, Compared with the second temperature region in which the estimated temperature value is higher than the reference temperature, the frequency of the carrier used for the pulse width modulation control is set relatively low.
この発明によるモータ駆動システムの制御方法において、モータ駆動システムは、永久磁石が取り付けられたロータを有する交流電動機と、交流電動機への電力供給を制御する電力変換ユニットとを備え、電力変換ユニットは、複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成されたパルス幅変調制御に従った複数の電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって電力変換を行なうインバータと、インバータの直流リンク側に接続されるコンデンサとを含む。そして、制御方法は、交流電動機の運転状態値に基づいて、永久磁石の温度推定値を算出するステップと、電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度および磁石温度推定部による温度推定値を比較するステップと、比較するステップでの比較結果に基づいて、温度推定値が基準温度より低い第1の温度領域では、温度推定値が基準温度より高い第2の温度領域と比較して、パルス幅変調制御に用いる搬送波の周波数を相対的に低く設定するステップとを備える。 In the motor drive system control method according to the present invention, the motor drive system includes an AC electric motor having a rotor to which a permanent magnet is attached, and a power conversion unit that controls power supply to the AC electric motor. An inverter that performs power conversion by on / off control of a plurality of power semiconductor switching elements according to pulse width modulation control configured to include a plurality of power semiconductor switching elements, and a capacitor connected to the DC link side of the inverter Including. The control method includes a step of calculating a temperature estimation value of the permanent magnet based on the operating state value of the AC motor, and a reference temperature set in consideration of the temperature of the power conversion unit and a temperature estimation by the magnet temperature estimation unit. In the first temperature range where the estimated temperature value is lower than the reference temperature, compared with the second temperature range where the estimated temperature value is higher than the reference temperature. And setting the frequency of the carrier wave used for the pulse width modulation control to be relatively low.
上記モータ駆動システムまたはその制御方法によれば、電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度よりも永久磁石の温度推定値が低い領域、すなわち、交流電動機が無制御状態となった場合の無負荷誘起電圧に対して電力変換ユニットの耐圧確保が懸念される温度領域では、インバータのキャリア周波数を相対的に低く設定する制御(磁石温度上昇制御)によって、交流電動機での渦電流増大による磁石温度の上昇を図ることができる。この結果、交流電動機の無負荷誘起電圧および電力変換ユニットの構成部品(電力用半導体スイッチング素子あるいはコンデンサ)の耐圧の温度依存性を考慮して、磁石温度と電力変換ユニットの温度との関係を適切化することによって、電力変換ユニットの機器保護を図ることができる。この結果、電力変換ユニットでの耐圧確保のための大型化回避や、固定子巻線の巻数増加による効率的な設計と、電力変換ユニットの機器保護とを両立することができ、コスト低減を図ることができる。 According to the motor drive system or the control method thereof, a region where the estimated temperature value of the permanent magnet is lower than the reference temperature set in consideration of the temperature of the power conversion unit, that is, the AC motor is in an uncontrolled state In the temperature range where it is feared that the withstand voltage of the power conversion unit can be secured with respect to the no-load induced voltage, the control of setting the carrier frequency of the inverter relatively low (magnet temperature rise control) causes the eddy current in the AC motor to increase. The magnet temperature can be increased. As a result, considering the temperature dependence of the no-load induced voltage of the AC motor and the breakdown voltage of the power converter unit component (power semiconductor switching element or capacitor), the relationship between the magnet temperature and the temperature of the power converter unit is appropriate. Therefore, it is possible to protect the equipment of the power conversion unit. As a result, it is possible to achieve both the avoidance of upsizing for ensuring the withstand voltage in the power conversion unit, the efficient design by increasing the number of turns of the stator winding, and the protection of the power conversion unit, thereby reducing the cost. be able to.
好ましくは、基準温度は、モータ駆動システムの動作時における電力変換ユニットの昇温特性に従って、定常状態でのコンデンサの温度に対応するように予め設定された所定値である。 Preferably, the reference temperature is a predetermined value set in advance so as to correspond to the temperature of the capacitor in a steady state in accordance with the temperature rise characteristic of the power conversion unit during operation of the motor drive system.
このようにすると、予め実験的に求められた、電力変換ユニットの構成部品(コンデンサ)の昇温特性に従って、磁石温度上昇制御の要否を判定する基準温度を簡易に設定できる。 In this way, it is possible to easily set the reference temperature for determining whether or not the magnet temperature increase control is necessary according to the temperature increase characteristics of the component (capacitor) of the power conversion unit, which is experimentally obtained in advance.
また好ましくは、モータ駆動システムは、コンデンサ温度取得部と、基準温度設定部をさらに備える。コンデンサ温度取得部は、インバータの運転状態値に基づく推定演算および温度センサによる測定値の少なくとも一コンデンサ温度取得部と、方に基づいて、コンデンサの温度を取得する。基準温度設定部は、コンデンサ温度取得部によって取得されたコンデンサ温度に従って基準温度を設定する。あるいは、制御方法は、インバータの運転状態値に基づく推定演算および温度センサによる測定値の少なくとも一方に基づいて、コンデンサの温度を取得するとともに、取得したコンデンサ温度に従って基準温度を設定するステップをさらに備える。 Preferably, the motor drive system further includes a capacitor temperature acquisition unit and a reference temperature setting unit. The capacitor temperature acquisition unit acquires the temperature of the capacitor based on at least one capacitor temperature acquisition unit of the estimation calculation based on the operation state value of the inverter and the measurement value by the temperature sensor, and the method. The reference temperature setting unit sets the reference temperature according to the capacitor temperature acquired by the capacitor temperature acquisition unit. Alternatively, the control method further includes a step of acquiring the temperature of the capacitor based on at least one of the estimation calculation based on the operation state value of the inverter and the measured value by the temperature sensor, and setting the reference temperature according to the acquired capacitor temperature. .
このようにすると、電動機の構成部品(コンデンサ)の温度を推定するとともに、この推定温度に基づいて、磁石温度上昇制御が必要とされる温度領域を適切に設定することが可能となる。 If it does in this way, while estimating the temperature of the component (condenser) of an electric motor, based on this estimated temperature, it becomes possible to set appropriately the temperature area | region where magnet temperature rise control is required.
あるいは、この発明による電動車両は、上記のいずれかのモータ駆動システムを備えるとともに、交流電動機は、車両駆動力を発生するように構成される。 Alternatively, an electric vehicle according to the present invention includes any one of the motor drive systems described above, and the AC electric motor is configured to generate a vehicle drive force.
上記電動車両によれば、車両駆動力発生用の交流電動機の駆動制御システムにおいて、異常発生時のモータ無制御時における無負荷誘起電圧によって、電力変換ユニットの構成部品が破損することを防止するように、インバータのスイッチング周波数低下による磁石温度上昇制御を行なうことができる。この結果、電力変換ユニットの構成部品を効率的に保護することができる。 According to the electric vehicle described above, in the drive control system for an AC motor for generating vehicle driving force, the components of the power conversion unit are prevented from being damaged by the no-load induced voltage when the motor is not controlled when an abnormality occurs. In addition, it is possible to perform magnet temperature rise control by lowering the switching frequency of the inverter. As a result, the components of the power conversion unit can be efficiently protected.
この発明によると、交流電動機の磁石温度と、電力変換ユニットの温度との関係を適切化するようにインバータのスイッチング周波数(キャリア周波数)を制御することによって、電力変換ユニットの機器保護を効率的に図ることができる。 According to this invention, by controlling the switching frequency (carrier frequency) of the inverter so as to optimize the relationship between the magnet temperature of the AC motor and the temperature of the power conversion unit, it is possible to efficiently protect the equipment of the power conversion unit. Can be planned.
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお以下図中の同一または相当部分や同一符号を付してその説明は原則的に繰返さないものとする。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or equivalent parts in the drawings or the same reference numerals are attached, and the description thereof will not be repeated in principle.
図1は、本発明の実施の形態によるモータ駆動制御システムと搭載した電動車両の一例として示されるハイブリッド自動車100の構成を説明するブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a
図1を参照して、ハイブリッド自動車100は、動力分配機構3と、エンジン4と、電動機の代表例として示されるモータジェネレータMG1,MG2と、駆動軸60および車輪(駆動輪)65を備える。ハイブリッド自動車100は、さらに、直流電圧発生部10♯と、平滑コンデンサC0と、インバータ20,30と、制御装置50とを備える。
Referring to FIG. 1,
直流電圧発生部10♯およびモータジェネレータMG1,MG2の間に接続された、平滑コンデンサC0およびインバータ20,30により、モータジェネレータMG1,MG2への電力供給を制御する電力変換ユニット(PCU)が構成される。
A smoothing capacitor C0 and
動力分配機構3は、エンジン4とモータジェネレータMG1,MG2とに結合されてこれらの間で動力を分配する。たとえば、動力分配機構3としては、サンギヤ、プラネタリキャリヤおよびリングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この3つの回転軸がエンジン4およびモータジェネレータMG1,MG2の各回転軸にそれぞれ接続される。たとえば、モータジェネレータMG1のロータを中空としてその中心にエンジン4のクランク軸を通すことで動力分配機構3にエンジン4とモータジェネレータMG1,MG2とを機械的に接続することができる。具体的には、モータジェネレータMG1のロータをサンギアと接続し、エンジン4の出力軸をプラネタリキャリアと接続し、かつ、駆動軸60をリングギアと接続する。
Power distribution mechanism 3 is coupled to engine 4 and motor generators MG1 and MG2 to distribute power between them. For example, as the power distribution mechanism 3, a planetary gear mechanism having three rotation shafts of a sun gear, a planetary carrier, and a ring gear can be used. These three rotating shafts are connected to the rotating shafts of engine 4 and motor generators MG1, MG2, respectively. For example, the engine 4 and the motor generators MG1 and MG2 can be mechanically connected to the power distribution mechanism 3 by making the rotor of the motor generator MG1 hollow and passing the crankshaft of the engine 4 through the center thereof. Specifically, the rotor of motor generator MG1 is connected to the sun gear, the output shaft of engine 4 is connected to the planetary carrier, and drive
モータジェネレータMG2の回転軸は、図示されない減速ギヤや作動ギヤによって駆動軸60に結合されている。また、動力分配機構3の内部にモータジェネレータMG2の回転軸に対する減速機をさらに組込んでもよい。
The rotation shaft of motor generator MG2 is coupled to drive
そして、モータジェネレータMG1は、エンジン4によって駆動される発電機として動作し、かつ、エンジン4の始動を行ない得る電動機として動作するものとして、電動機および発電機への機能を併せ持つように構成される。 The motor generator MG1 operates as a generator driven by the engine 4 and operates as an electric motor that can start the engine 4, and is configured to have both functions of the electric motor and the generator.
同様に、モータジェネレータMG2は、車輪(駆動輪)65を駆動する電動機としてハイブリッド自動車100に組込まれる。さらに、モータジェネレータMG2は、車輪(65の回転方向と反対方向の出力トルクを発生することにより回生発電を行なうように電動機および発電機への機能を併せ持つように構成される。
Similarly, motor generator MG2 is incorporated in
直流電圧発生部10♯は、直流電源Bと、平滑コンデンサC1と、昇降圧コンバータ12とを含む。
DC
直流電源Bとしては、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池、あるいは、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置を適用可能である。直流電源Bが出力する直流電圧Vbは、電圧センサ10によって検知される。電圧センサ10は、検出した直流電圧Vbを制御装置50へ出力する。
As the DC power source B, a secondary battery such as nickel hydride or lithium ion, or a power storage device such as an electric double layer capacitor can be applied. The DC voltage Vb output from the DC power source B is detected by the
なお、直流電源Bの正極端子および電源配線6の間、ならびに、直流電源Bの負極端子および接地配線5の間には、車両運転時にオンされ、車両運転停止時にオフされるリレー(図示せず)が設けられる。
A relay (not shown) between the positive terminal of the DC power supply B and the
昇降圧コンバータ12は、リアクトルL1と、電力用半導体スイッチング素子Q1,Q2とを含む。リアクトルL1は、スイッチング素子Q1およびQ2の接続ノードと電源配線6の間に接続される。また、平滑コンデンサC0は、直流電源配線7および接地配線5の間に接続される。
Buck-
電力用半導体スイッチング素子Q1およびQ2は、直流電源配線7および接地配線5の間に直列に接続される。電力用半導体スイッチング素子Q1およびQ2のオンオフは、制御装置50からのスイッチング制御信号S1およびS2によって制御される。
Power semiconductor switching
この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子(以下、単に「スイッチング素子」と称する)としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、
電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタあるいは、電力用バイポーラ
トランジスタ等を用いることができる。スイッチング素子Q1,Q2に対しては、逆並列ダイオードD1,D2が配置されている。なお、本実施の形態において、直流電圧発生部10♯から昇降圧コンバータ12の配置を省略して、直流電源Bからの電圧がインバータ20,30および平滑コンデンサ30へ印加される構成とすることも可能である。
In the embodiment of the present invention, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), as a power semiconductor switching element (hereinafter simply referred to as “switching element”),
A power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, a power bipolar transistor, or the like can be used. Anti-parallel diodes D1, D2 are arranged for switching elements Q1, Q2. In the present embodiment, the arrangement of step-up / step-
インバータ20は、直流電源配線7および接地配線5の間に並列に設けられる、U相アーム回路22と、V相アーム回路24と、W相アーム回路26とから成る。各相アーム回路は、直流電源配線7および接地配線5の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、U相アーム回路22は、スイッチング素子Q11,Q12から成り、V相アーム回路24は、スイッチング素子Q13,Q14から成り、W相アーム回路26は、スイッチング素子Q15,Q16から成る。また、スイッチング素子Q11〜Q16に対して、逆並列ダイオードD11〜D16がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Q11〜Q16のオンオフは、制御装置50からのスイッチング制御信号S11〜S16によって制御される。
モータジェネレータMG1は、固定子に設けられたU相コイル巻線U1、V相コイル巻線V1およびW相コイル巻線W1と、図示しない回転子とを含む。U相コイル巻線U1、V相コイル巻線V1およびW相コイル巻線W1の一端は、中性点N1で互いに接続され、その他端は、インバータ20のU相アーム22、V相アーム24およびW相アーム26とそれぞれ接続される。なお、モータジェネレータMG1は、回転子に永久磁石が取り付けられた永久磁石モータである。
Motor generator MG1 includes a U-phase coil winding U1, a V-phase coil winding V1 and a W-phase coil winding W1 provided on the stator, and a rotor (not shown). One ends of the U-phase coil winding U1, the V-phase coil winding V1, and the W-phase coil winding W1 are connected to each other at a neutral point N1, and the other ends are connected to the
インバータ20は、制御装置50からのスイッチング制御信号S11〜S16に応答したスイッチング素子Q11〜Q16のオンオフ制御(スイッチング制御)により、直流電圧発生部10♯およびモータジェネレータMG1の間での双方向の電力変換を行なう。
平滑コンデンサC0は、昇降圧コンバータ12からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ20,30へ供給する。電圧センサ13は、平滑コンデンサC0の両端の電圧、すなわち、システム電圧を検出し、その検出値VHを制御装置50へ出力する。なお、本実施の形態では、電力変換ユニット(PCU)の耐圧確保を考慮すべき構成部品として、平滑コンデンサC0を取り上げる。平滑コンデンサC0の耐圧は温度依存性を有するため、平滑コンデンサC0の温度を正確に把握する目的で、温度センサ14を配置してもよい。温度センサ14による検出温度(コンデンサ温度Tc)は、制御装置50へ出力される。
Smoothing capacitor C0 smoothes the DC voltage from step-up / down
具体的には、インバータ20は、制御装置50によるスイッチング制御に従って、直流電源配線7から受ける直流電圧を3相交流電圧に変換し、その変換した3相交流電圧をモータジェネレータMG1へ出力することができる。これにより、モータジェネレータMG1は、指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ20は、エンジン4の出力を受けてモータジェネレータMG1が発電した3相交流電圧を制御装置50によるスイッチング制御に従って直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を直流電源配線7へ出力することもできる。
Specifically,
インバータ30は、インバータ20と同様に構成されて、スイッチング制御信号S21〜S26によってオンオフ制御されるスイッチング素子Q21〜Q26および、逆並列ダイオードD21〜D26を含んで構成される。
モータジェネレータMG2は、モータジェネレータMG1と同様に構成されて、固定子に設けられたU相コイル巻線U2、V相コイル巻線V2およびW相コイル巻線W2と、図示しない回転子とを含む。モータジェネレータMG1と同様に、U相コイル巻線U2、V相コイル巻線V2およびW相コイル巻線W2の一端は、中性点N2で互いに接続され、そ
の他端は、インバータ30のU相アーム32、V相アーム34およびW相アーム36とそれぞれ接続される。なお、モータジェネレータMG2についても、回転子に永久磁石が取り付けられた永久磁石モータである。
Motor generator MG2 is configured similarly to motor generator MG1, and includes a U-phase coil winding U2, a V-phase coil winding V2 and a W-phase coil winding W2 provided on the stator, and a rotor (not shown). . As with motor generator MG1, one end of U-phase coil winding U2, V-phase coil winding V2, and W-phase coil winding W2 are connected to each other at neutral point N2, and the other end is a U-phase arm of
インバータ30は、制御装置50からのスイッチング制御信号S21〜S26に応答したスイッチング素子Q21〜Q26のオンオフ制御(スイッチング制御)により、直流電圧発生部10♯およびモータジェネレータMG2の間での双方向の電力変換を行なう。
具体的には、インバータ30は、制御装置50によるスイッチング制御に従って、直流電源配線7から受ける直流電圧を3相交流電圧に変換し、その変換した3相交流電圧をモータジェネレータMG2へ出力することができる。これにより、モータジェネレータMG2は、指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ30は、車両の回生制動時、車輪65からの回転力を受けてモータジェネレータMG2が発電した3相交流電圧を制御装置50によるスイッチング制御に従って直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を直流電源配線7へ出力することができる。
Specifically,
なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速(または加速の中止)させることを含む。 Note that regenerative braking here refers to braking that involves regenerative power generation when the driver operating the hybrid vehicle performs a footbrake operation, or regenerative braking by turning off the accelerator pedal while the vehicle is running, although the footbrake is not operated. This includes decelerating (or stopping acceleration) the vehicle while generating electricity.
モータジェネレータMG1,MG2の各々には電流センサ27および回転角センサ(レゾルバ)28が設けられる。三相電流iu,iv,iwの瞬時値の和は零であるので、図1に示すように電流センサ27は2相分のモータ電流(たとえば、V相電流ivおよびW相電流iw)を検出するように配置すれば足りる。回転角センサ28は、モータジェネレータMG1,MG2の図示しない回転子の回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御装置50へ送出する。制御装置50では、回転角θに基づきモータジェネレータMG1,MG2の回転速度を算出することができる。
Each of motor generators MG1, MG2 is provided with a
これらのセンサによって検出された、モータジェネレータMG1のモータ電流MCRT(1)およびロータ回転角θ(1)ならびに、モータジェネレータMG2のモータ電流MCRT(2)およびロータ回転角θ(2)は、制御装置50へ入力される。さらに、制御装置50は、モータ指令としての、モータジェネレータMG1のトルク指令値Tqcom(1)および回生動作を示す制御信号RGE(1)、ならびに、モータジェネレータMG2のトルク指令値Tqcom(2)および回生動作を示す制御信号RGE(2)の入力を受ける。
The motor current MCRT (1) and the rotor rotation angle θ (1) of the motor generator MG1 and the motor current MCRT (2) and the rotor rotation angle θ (2) of the motor generator MG2 detected by these sensors are the control device. 50. Further,
電子制御ユニット(ECU)で構成される制御装置50は、マイクロコンピュータ(図示せず)、RAM(Random Access Memory)51およびROM(Read Only Memory)52
を含んで構成され、所定のプログラム処理に従って、上位の電子制御ユニット(ECU)から入力されたモータ指令に従ってモータジェネレータMG1,MG2が動作するように、昇降圧コンバータ12およびインバータ20,30のスイッチング制御のためのスイッチング制御信号S1,S2(昇降圧コンバータ12)、S11〜S16(インバータ20)、およびS21〜S26(インバータ30)を生成する。
A
Switching control of the step-up / down
さらに、制御装置50には、直流電源Bに関する、充電率(SOC:State of Charge
)や充放電制限を示す入力可能電力量Win,Wout等の情報が入力される。これにより、制御装置50は、直流電源Bの過充電あるいは過放電が発生しないように、モータジェネレータMG1,MG2での消費電力および発電電力(回生電力)を必要に応じて制限する機能を有する。
Further, the
) And input possible power amounts Win and Wout indicating charge / discharge restrictions are input. Thereby,
周知のように、運転者によるハイブリッド自動車100の加速および減速・停止指令は、アクセルペダル70およびブレーキペダル71の操作により入力される。運転者によるアクセルペダル70およびブレーキペダル71の操作(踏込み量)は、アクセルペダル踏込み量センサ73およびブレーキペダル踏込み量センサ74によって検知される。アクセルペダル踏込み量センサ73およびブレーキペダル踏込み量センサ74は、運転者によるアクセルペダル70およびブレーキペダル71の踏込み量に応じた電圧をそれぞれ出力する。アクセルペダル踏込み量センサ73およびブレーキペダル踏込み量センサ74の踏込み量を示す出力信号ACCおよびBRKは、制御装置50へ入力される。
As is well known, acceleration and deceleration / stop commands for the
次に、モータジェネレータMG1,MG2の駆動制御における昇降圧コンバータ12およびインバータ20,30の動作について説明する。
Next, operations of step-up / down
昇降圧コンバータ12の昇圧動作時には、制御装置50は、モータジェネレータMG1,MG2の運転状態に応じて、昇降圧コンバータ12によって制御される直流電圧VHの指令値を算出し、この指令値および電圧センサ13によるシステム電圧VHの検出値に基づいて、出力電圧VHが電圧指令値となるようにスイッチング制御信号S1,S2を生成する。
During the step-up operation of buck-
昇降圧コンバータ12は、昇圧動作時には、直流電源Bから供給された直流電圧Vbを昇圧した直流電圧VH(インバータ20,30への入力電圧に相当するこの直流電圧を、以下「システム電圧VH」とも称する)をインバータ20,30へ共通に供給する。また、昇降圧コンバータ12は、降圧動作時には、平滑コンデンサC0を介してインバータ20,30から供給された直流電圧(システム電圧)を降圧して直流電源Bを充電する。より具体的には、上記システム電圧VHの指令値および検出値に基づいて、スイッチング制御信号S1および/またはS2のデューティ比(オン期間比率)が制御される。
In the step-up / down
インバータ30は、対応のモータジェネレータMG2のトルク指令値が正の場合(Tqcom(2)>0)には、制御装置50からのスイッチング制御信号S21〜S26に応答したスイッチング素子Q21〜Q26のオンオフ動作(スイッチング動作)により、平滑コンデンサC0から供給される直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するようにモータジェネレータMG2を駆動する。また、インバータ30は、モータジェネレータMG2のトルク指令値が零の場合(Tqcom(2)=0)には、スイッチング制御信
号S21〜S26に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるようにモータジェネレータMG2を駆動する。これにより、モータジェネレータMG2は、トルク指令値Tqcom(2)によって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。
さらに、ハイブリッド自動車の回生制動時には、モータジェネレータMG2のトルク指令値は負に設定される(Tqcom(2)<0)。この場合には、インバータ30は、スイッチング制御信号S21〜S26に応答したスイッチング動作により、モータジェネレータMG2が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧(システム電圧)を平滑コンデンサC0を介して昇降圧コンバータ12へ供給する。
Furthermore, during regenerative braking of the hybrid vehicle, the torque command value of motor generator MG2 is set to a negative value (Tqcom (2) <0). In this case,
このように、インバータ30は、制御装置50からのスイッチング制御信号S21〜S26に従ったスイッチング素子Q21〜Q26のオンオフ制御により、モータジェネレータMG2が指令値に従って動作するように電力変換を行なう。また、インバータ20は、上記のインバータ30の動作と同様に、制御装置50からのスイッチング制御信号S11〜S16に従ったスイッチング素子Q11〜Q16のオンオフ制御により、モータジェネレータMG1が指令値に従って動作するように電力変換を行なう。
Thus,
このように、制御装置50がトルク指令値Tqcom(1),(2)に従ってモータジェネレータMG1,MG2を駆動制御することにより、ハイブリッド自動車100では、モータジェネレータMG2での電力消費による車両駆動力の発生、モータジェネレータMG1での発電による直流電源Bの充電電力またはモータジェネレータMG2の消費電力の発生、およびモータジェネレータMG2での回生制動動作(発電)による直流電源Bの充電電力の発生を、車両の運転状態に応じて適宜に実行できる。
Thus,
制御装置50によるモータジェネレータMG1,MG2の駆動制御は、基本的には以下に説明するような、モータ電流のフィードバック制御によって行なわれる。
The drive control of motor generators MG1 and MG2 by
図2は、図1に示すハイブリッド自動車100におけるモータ制御構成を説明する制御ブロック図である。
FIG. 2 is a control block diagram illustrating a motor control configuration in
図2を参照して、電流制御ブロック200は、電流指令生成部210と、座標変換部220,250と、PI演算部240と、PWM信号生成部260とを含む。なお、電流制御ブロック200は、制御装置50に予め記憶されたプログラムを所定周期で実行することにより実現される制御装置50の機能ブロックを示すものである。電流制御ブロック200は、各モータジェネレータMG1,MG2に対応して設けられる。
Referring to FIG. 2,
電流指令生成部210は、予め作成されたテーブル等に従って、モータジェネレータMG1(MG2)のトルク指令値Tqcom(1)(Tqcom(2))に応じて、電流指令値IdcomおよびIqcomを生成する。
Current
座標変換部220は、モータジェネレータMG1(MG2)に設けられた回転角センサ28によって検出されるモータジェネレータMG1(MG2)の回転角θを用いた座標変換(3相→2相)により、電流センサ27によって検出されたモータ電流MCRT(iv,iw,iu=−(iv+iw))を基に、d軸電流idおよびq軸電流iqを算出する。
The coordinate
PI演算部240には、d軸電流の指令値に対する偏差ΔId(ΔId=Idcom−
id)およびq軸電流の指令値に対する偏差ΔIq(ΔIq=Iqcom−iq)が入力される。PI演算部240は、d軸電流偏差ΔIdおよびq軸電流偏差ΔIqのそれぞれについて、所定ゲインによるPI演算を行なって制御偏差を求め、この制御偏差に応じたd軸電圧指令値Vd♯およびq軸電圧指令値Vq♯を生成する。
The
id) and a deviation ΔIq (ΔIq = Iqcom−iq) with respect to the command value of the q-axis current.
座標変換部250は、モータジェネレータMG1(MG2)の回転角θを用いた座標変換(2相→3相)によって、d軸電圧指令値Vd♯およびq軸電圧指令値Vq♯をU相、V相、W相の各相電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換する。なお、d軸,q軸電圧指令値Vd♯,Vq♯から各相電圧指令値Vu,Vv,Vwへの変換には、直流電圧VHも反映される。
Coordinate
PWM信号生成部260は、各相における電圧指令値Vu,Vv,Vwと所定の搬送波との比較に基づいて、図1に示した、インバータ20(30)のスイッチング制御信号S11〜S16(S21〜S26)を生成する。
The PWM
インバータ20(30)が、電流制御ブロック200によって生成されたスイッチング制御信号S11〜S16(S21〜S26)に従ってスイッチング制御されることにより、モータジェネレータMG1(MG2)に対してトルク指令値Tqcom(1)(Tqcom(2))に従ったトルクを出力するための交流電圧が印加される。
The inverter 20 (30) is subjected to switching control in accordance with the switching control signals S11 to S16 (S21 to S26) generated by the
図3には、PWM信号生成部260でのパルス幅変調(PWM)制御を説明する波形図が示される。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the pulse width modulation (PWM) control in the PWM
PWM制御は、一定周期ごとに方形波出力電圧のパルス幅を変化させることによって、周期ごとの出力電圧平均値を変化させる制御方式である。一般的には、一定周期を搬送波の周期に対応する複数のスイッチング周期に分割し、スイッチング周期ごとに電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御を行なうことにより、上記のパルス幅変調制御が行なわれる。 The PWM control is a control method in which the average value of the output voltage for each period is changed by changing the pulse width of the square wave output voltage for every fixed period. In general, the above-described pulse width modulation control is performed by dividing a certain period into a plurality of switching periods corresponding to the period of the carrier wave and performing on / off control of the power semiconductor switching element for each switching period.
図3を参照して、PWM信号生成部260では、座標変換部250からの各相電圧指令値Vu,Vv,Vwに従う信号波280が、所定周波数の搬送波270と比較される。そして、搬送波電圧が信号波電圧よりも高い区間と、信号波電圧が搬送波電圧よりも高い区間との間で、インバータ20(30)の各相アームでのスイッチング素子のオンオフを切換えることにより、各相のインバータ出力電圧として、方形波電圧の集合としての交流電圧をモータジェネレータMG1(MG2)へ供給することができる。この交流電圧の基本波成分は、図3中に点線で示される。すなわち、搬送波270の周波数(キャリア周波数)は、インバータ20(30)を構成する各スイッチング素子のスイッチング周波数に相当する。
Referring to FIG. 3, in PWM
なお、図2および図3に示される様に、モータジェネレータMG1,MG2は、基本的には、PWM制御によって制御される。ただし、本発明の適用において、モータジェネレータMG1,MG2は、常時パルス幅変調制御によって制御されることは必ずしも必要ではなく、PWM制御と、矩形波電圧制御等の他の制御とがモータ状態に応じて選択的に適用されてもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3, motor generators MG1 and MG2 are basically controlled by PWM control. However, in the application of the present invention, motor generators MG1 and MG2 do not always need to be controlled by pulse width modulation control, and PWM control and other controls such as rectangular wave voltage control depend on the motor state. May be selectively applied.
図4は、PWM制御におけるキャリア周波数とインバータ出力電流(モータ電流)との関係を示す図である。なお、図4では、インバータのU相の出力電流を示すが、V相、W相の出力電流についてもU相の出力電流と同様に変化する。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the carrier frequency and the inverter output current (motor current) in PWM control. 4 shows the U-phase output current of the inverter, the V-phase and W-phase output currents change similarly to the U-phase output current.
図4を参照して、キャリア周波数が低い場合には、波形WV1に示されるようにU相の出力電流に含まれる高調波成分(リップル電流)の振幅が大きくなる。これに対し、信号波280(図3)の周期を変えずに搬送波270(図3)の周波数を高くした場合には、信号波280の1周期に含まれる搬送波270のピークの数が多くなる。この場合には、波形WV2に示されるように、高調波成分が小さくなり、出力電流の波形は正弦波に近づくことになる。なお、図4に示す波形WV1,WV2は、説明のために実際の波形を模式的に示したものである。
Referring to FIG. 4, when the carrier frequency is low, the amplitude of the harmonic component (ripple current) included in the U-phase output current increases as shown by waveform WV1. On the other hand, when the frequency of the carrier wave 270 (FIG. 3) is increased without changing the period of the signal wave 280 (FIG. 3), the number of peaks of the
インバータの出力電流、すなわち、モータジェネレータMG(モータジェネレータMG1,MG2を包括的に表記するもの、以下同じ)の電流(モータ電流)の波形がWV1の場合には、波形がWV2の場合に比較して、高周波電流によるステータでの渦電流が増大することにより、ロータに装着された永久磁石の温度(磁石温度)を含めて、モータジェネレータMGでの発熱量を相対的に増大させることができる。したがって、キャリア周波数を低下させることにより、磁石温度を積極的に上昇させる磁石温度上昇制御が可能となることが理解される。 When the output current of the inverter, that is, the motor generator MG (motor generator MG1, MG2 comprehensively described, the same applies hereinafter) waveform (motor current) is WV1, the waveform is WV2. Thus, the amount of heat generated by the motor generator MG, including the temperature of the permanent magnet (magnet temperature) attached to the rotor, can be relatively increased by increasing the eddy current in the stator due to the high-frequency current. Therefore, it is understood that the magnet temperature increase control for positively increasing the magnet temperature is possible by reducing the carrier frequency.
次に、図5を用いて、モータジェネレータMGに発生するモータ誘起電圧および電力変換ユニットの耐圧の温度依存性について説明する。なお、図5には、電力変換ユニットの構成部品の代表例として、平滑コンデンサC0の耐圧の温度依存性が示される。また、モータジェネレータMGの無負荷時に発生する誘起電圧(モータ無負荷誘起電圧)500としては、定格の最高回転速度下での特性が示される。 Next, the temperature dependence of the motor induced voltage generated in the motor generator MG and the breakdown voltage of the power conversion unit will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows the temperature dependence of the withstand voltage of the smoothing capacitor C0 as a representative example of the components of the power conversion unit. In addition, as an induced voltage (motor no-load induced voltage) 500 generated when motor generator MG is not loaded, a characteristic under a rated maximum rotation speed is shown.
図5に示されるように、モータ無負荷誘起電圧500およびコンデンサ耐圧510のいずれも、低温時には相対的に高電圧となる一方で、温度上昇に伴い低電圧となる温度依存性を有する。特に、モータ無負荷誘起電圧500の温度依存性は、モータジェネレータMGのロータに装着された永久磁石が温度上昇により減磁して、その発生磁束数が減少することに起因する。 As shown in FIG. 5, both the motor no-load induced voltage 500 and the capacitor withstand voltage 510 are relatively high voltage at low temperatures, and have temperature dependency that becomes low voltage as the temperature rises. In particular, the temperature dependence of the motor no-load induced voltage 500 is caused by the demagnetization of the permanent magnet attached to the rotor of the motor generator MG due to the temperature rise, and the number of generated magnetic fluxes is reduced.
ここで、モータジェネレータMGの運転中に、インバータ20,30の素子故障等によって各スイッチング素子を強制的にオフする処理が必要となると、モータジェネレータMGは無制御状態となり、そのときの回転速度とモータ温度(磁石温度)とに応じて、図5に示した温度依存性に従ったモータ無負荷誘起電圧が発生する。
Here, during the operation of the motor generator MG, if it is necessary to forcibly turn off each switching element due to an element failure of the
たとえば、最高回転速度時にモータジェネレータMGが無制御状態となると、そのときのモータ温度がT1であれば、誘起電圧Vbが発生する。このとき、図1の直流電源配線7には、電圧Vbが印加されることになる。このため、このときのコンデンサ温度が、耐圧がVbとなる温度T2よりも上昇していれば、平滑コンデンサC0が過電圧の印加によって破損される可能性がある。
For example, when the motor generator MG enters an uncontrolled state at the maximum rotation speed, if the motor temperature at that time is T1, an induced voltage Vb is generated. At this time, the voltage Vb is applied to the DC
逆に言うと、現在のコンデンサ温度がTaであれば、そのときの耐圧Vaがモータ無負荷電圧となる温度Tbよりも高温側に、モータ温度が達していることが、機器保護の点から必要となる。また、図示しないが、インバータ20,30を構成する各スイッチング素子の耐圧についても、コンデンサ耐圧と同様の温度依存性(低温時に耐圧上昇)を有することが知られている。
Conversely, if the current capacitor temperature is Ta, it is necessary from the point of equipment protection that the withstand voltage Va at that time is higher than the temperature Tb at which the motor no-load voltage is reached. It becomes. Although not shown, it is known that the withstand voltage of each switching element constituting the
したがって、モータ駆動システムの起動時等、モータ温度(磁石温度)が低い場合には、平滑コンデンサを含む電力変換ユニットの温度との関係において、モータ温度を速やかに上昇させる必要がある。 Therefore, when the motor temperature (magnet temperature) is low, such as when the motor drive system is activated, it is necessary to quickly increase the motor temperature in relation to the temperature of the power conversion unit including the smoothing capacitor.
図6は、モータ温度(磁石温度)およびコンデンサ温度の昇温特性例を示す概念図である。図6には、インバータ20,30によってモータジェネレータMGに一定電流を供給した状態における、時間経過に伴う昇温特性が示される。
FIG. 6 is a conceptual diagram showing an example of temperature rise characteristics of the motor temperature (magnet temperature) and the capacitor temperature. FIG. 6 shows a temperature rise characteristic with time in a state where a constant current is supplied to motor generator MG by
図6を参照して、符号520,525により、一定のモータ電流供給動作時における、モータ温度(磁石温度)Tmの上昇特性が示される。このように、一定電流での駆動時には、モータ温度Tmは、一定の傾きに従って上昇する。そして、図示しない高温領域において、その温度上昇は飽和する。
Referring to FIG. 6,
ここで、符号520は、通常のスイッチング周波数でのパルス幅変調制御によりモータ電流(すなわち、図4の波形WV2の電流波形)の供給時における昇温特性を示している。一方、符号525は、通常よりも低周波数のスイッチング周波数でのパルス幅変調制御によりモータ電流(すなわち、図4の波形WV1の電流波形)の供給時における昇温特性を示している
符号520,525の比較から理解されるように、相対的に低周波数のキャリア周波数を設定することにより、モータ電流中のリップル電流を増大させることにより、渦電流を増大させて、モータ温度Tmの上昇を促進することができる。
Here,
なお、モータ電流が大きくなると、符号520,525の傾きは、図6の場合よりも大きくなり、モータ電流が小さくなると、図6の場合よりも符号520,525の傾きは小さくなる。したがって、モータ電流の大きさに対するモータ昇温特性(図6におけるグラフの傾きに相当)を予め実験等で求めることにより、モータ駆動システムの実動作時には、モータ電流に基づいてモータ温度Tmを推定することが可能となる。
When the motor current increases, the slopes of
符号530,535には、一定電流供給動作時における、平滑コンデンサC0の温度(コンデンサ温度Tc)の上昇特性が示される。そして、符号530には、符号520と同様に、通常のスイッチング周波数でのパルス幅変調制御時における昇温特性が示され、符号535には、符号525と同様に、相対的に低周波数のスイッチング周波数でのパルス幅変調制御時における昇温特性が示される。すなわち、コンデンサ温度Tcについても、キャリア周波数が低周波数であるほうが、リップル電流の増加により、相対的に温度上昇が大きくなる。
なお、コンデンサ温度Tcも、一定のモータ電流供給の継続に伴って上昇していくが、符号520,525および530,535の比較から理解されるように、発熱特性や熱容量の相違から、コンデンサ温度Tcは、モータ温度Tmと比較すると、より低い温度領域で、飽和する傾向にある。
The capacitor temperature Tc also rises as the constant motor current supply continues. As can be understood from the comparison of the
上記のような昇温特性を考慮すると、図5で説明したモータ無負荷誘起電圧およびコンデンサ耐圧の温度依存性から、コンデンサ温度Tcの飽和温度Thcに対応する耐圧と同等のモータ無負荷誘起電圧(最高回転速度時)となる温度よりも高温側の温度領域まで、モータ温度(磁石温度)Tmを速やかに上昇させるような、モータ昇温制御の実行が好ましいことが理解される。また、インバータ20,30でのキャリア周波数(スイッチング周波数)を通常時よりも低下させることにより、新たな構成部品等を設けることなく、モータ昇温制御が実現できる。
Considering the temperature rise characteristics as described above, the motor no-load induced voltage equivalent to the withstand voltage corresponding to the saturation temperature Thc of the capacitor temperature Tc from the temperature dependency of the motor no-load induced voltage and the capacitor withstand voltage explained in FIG. It is understood that it is preferable to execute the motor temperature increase control so that the motor temperature (magnet temperature) Tm is rapidly increased to a temperature region higher than the temperature at which the maximum rotation speed is reached. Further, by lowering the carrier frequency (switching frequency) in the
図7は、本発明の実施の形態によるモータ制御システムにおけるモータ昇温制御を説明する機能ブロック図である。ここで、図7に示す各ブロックの機能は、制御装置(ECU)において、ソフトウェア処理によって実現されてもよく、対応の電子回路(ハードウェア)を作製することによって実現されてもよい。 FIG. 7 is a functional block diagram illustrating motor temperature increase control in the motor control system according to the embodiment of the present invention. Here, the function of each block shown in FIG. 7 may be realized by software processing in the control device (ECU), or may be realized by producing a corresponding electronic circuit (hardware).
図7を参照して、磁石温度推定部300は、モータジェネレータMGの運転状態を示すMG運転状態値(代表的にはモータ電流値)に基づいて、代表的には永久磁石の温度を示す、モータ温度推定値Tm♯を算出する。たとえば、図6に示したモータ温度Tmの昇温特性を、モータ電流値ごとに予め実験的に求めておけば、そのときのモータ電流(MG運転状態値)に基づいて、モータ温度の上昇量を推定することができ、この推定値の積算によりモータ温度推定値Tm♯を算出することができる。
Referring to FIG. 7, magnet
なお、モータジェネレータMGのステータには、一般的には温度センサ(図示せず)が配置されるので、当該温度センサの検出値に基づいて、モータ温度推定値Tm♯の初期値を設定するようにすることができる。 Since a temperature sensor (not shown) is generally arranged in the stator of motor generator MG, an initial value of estimated motor temperature Tm # is set based on the detected value of the temperature sensor. Can be.
すなわち、磁石温度推定部300は、少なくともMG運転状態値に基づいて、あるいは、さらにステータに設けられた温度センサの出力を用いて、モータ温度推定値Tm♯を算出することができる。
That is, magnet
コンデンサ温度取得部310は、インバータ20,30の運転状態を示すINV運転状態値および/または平滑コンデンサC0に設けられた温度センサ14の出力に基づいて、平滑コンデンサC0の温度であるコンデンサ温度Tcを取得する。すなわち、コンデンサ温度Tcを直接測定するための温度センサ14を配置しない場合においても、INV運転状態値(電力変換ユニットからの供給電流値、すなわちモータ電流値や、図示しない電力変換ユニットの冷却系における循環冷却水温度等)に基づいて、コンデンサ温度Tcを推定演算に基づいて取得可能である。
Capacitor
たとえば、図6に示したコンデンサ温度Tcの昇温特性を、モータ電流値ごとに予め実験的に求めておけば、そのときのモータ電流(INV運転状態値)に基づいて、コンデンサ温度Tcの上昇量を推定することができ、この推定値の積算によりコンデンサ温度Tcを推定することができる。 For example, if the temperature rise characteristic of the capacitor temperature Tc shown in FIG. 6 is experimentally obtained for each motor current value in advance, the rise in the capacitor temperature Tc is based on the motor current (INV operating state value) at that time. The amount can be estimated, and the capacitor temperature Tc can be estimated by integrating the estimated values.
基準温度設定部320は、コンデンサ温度取得部310によって取得されたコンデンサ温度Tcおよび、図5に示したコンデンサ耐圧およびモータ無負荷誘起電圧の特性に従って、基準温度Thを設定する。基準温度Thは、モータ温度Tmが基準温度Thよりも高温領域であれば、モータジェネレータMGが最高回転速度時に無制御状態となっても、発生する無負荷誘起電圧がコンデンサ耐圧よりも低くなるように、設定する必要がある。
The reference
たとえば、図5において、コンデンサ温度Tc=Taであるときには、基準温度Th=Tb、または、所定のマージンを加えて、Th>Tbに設定される。 For example, in FIG. 5, when the capacitor temperature Tc = Ta, the reference temperature Th = Tb or a predetermined margin is added, and Th> Tb is set.
あるいは、基準温度設定部320は、その時点でのコンデンサ温度Tcを用いることなく、モータ電流(INV運転状態値)に基づいて、たとえば、そのときのモータ電流に対する図6に示した飽和温度Thcに対応させて、基準温度Thを設定してもよい。すなわち、コンデンサ温度Tcの昇温特性の実験結果等に従って、モータ電流(INV運転状態値)に応じて基準温度Thを設定するマップを作製することによって、基準温度設定部320を構成することも可能である。
Alternatively, the reference
また、モータジェネレータMGの想定される通常運転パターンに基づいて、当該通常運転パターンにおける飽和温度Thcを一意に予め定めておき、基準温度設定部320を、この飽和温度に対応させて、基準温度Thを予め定められた所定温度に設定するように構成することも可能である。
Further, based on the assumed normal operation pattern of the motor generator MG, the saturation temperature Thc in the normal operation pattern is uniquely determined in advance, and the reference
キャリア周波数設定部330は、磁石温度推定部300によって設定されたモータ温度推定値Tm♯および基準温度設定部320に設定された基準温度Thとの比較に基づいて、マップ332およびマップ334を選択して、キャリア周波数を決定する。キャリア周波数設定部330は、マップ332または334の参照により決定されたキャリア周波数を示す信号Sfrをキャリア波発生器340へ出力する。
Carrier
キャリア波発生器340は、信号Sfrに従って、キャリア周波数設定部330により設定された周波数の搬送波(図3の符号270)を発生し、図2に示したPWM信号生成部260へ送出する。
The
図8および図9には、マップ332および334の構成例がそれぞれ示される。
図8を参照して、マップ332は、モータジェネレータMGの運転状態、代表的には、トルクおよび回転速度に従って、スイッチング周波数を設定する。図8の例によれば、高回転速度および高トルクの領域では、大電流供給時におけるインバータ20,30でのスイッチング素子の発熱を抑制するために、相対的に低周波数fbにスイッチング周波数が設定される。一方それ以外の領域では、スイッチング周波数は通常周波数faに設定される(fa>fb)。
FIGS. 8 and 9 show configuration examples of the
Referring to FIG. 8, map 332 sets the switching frequency in accordance with the operating state of motor generator MG, typically torque and rotational speed. According to the example of FIG. 8, in the region of high rotational speed and high torque, the switching frequency is set to a relatively low frequency fb in order to suppress heat generation of the switching elements in the
なお、通常周波数faは、インバータ20,30の各スイッチング素子の電力損失(高周波数ほど増大)および電磁騒音(一般的に低周波数ほど悪化)等を考慮して、適切な所定値に設定される。そして、周波数fbは、通常周波数faに対して、スイッチング素子での発熱を抑制するように、電磁騒音等に与える影響を考慮した範囲内で、通常周波数faよりも低く設定されるものである。
Note that the normal frequency fa is set to an appropriate predetermined value in consideration of power loss (increases as the frequency increases) and electromagnetic noise (generally decreases as the frequencies decrease) of the switching elements of the
図9には、磁石昇温制御時に用いられるマップ334の構成例が示される。
図9の例では、図8と同様のモータ運転領域の区分に対応して、通常周波数faが用いられていた領域では、低周波数fbがスイッチング周波数に設定され、図8で周波数fbが設定された領域では、それよりも低い周波数fcにキャリア周波数が設定される(fb>fc)。
FIG. 9 shows a configuration example of a
In the example of FIG. 9, the low frequency fb is set as the switching frequency and the frequency fb is set in FIG. 8 in the region where the normal frequency fa is used, corresponding to the motor operation region classification similar to FIG. In this area, the carrier frequency is set to a lower frequency fc (fb> fc).
これにより、同一のモータ運転状態(回転速度およびトルク)に対して、マップ334の選択時には、マップ332の選択時よりも、インバータ20,30でのスイッチング周波数(キャリア周波数)が相対的に低周波数に設定されることになる。
Thereby, when the
あるいは、図10に示すように、マップ332では通常時には一律にスイッチング周波数をfaとするのに対して、モータ昇温制御時には、一律にスイッチング周波数をfc(またはfb)としてもよい。なお、図8〜図10のマップは例示に過ぎず、同一のモータ運転状態に対して、磁石昇温制御時(マップ334)において、通常時(マップ332)よりも相対的に低周波数のスイッチング周波数(キャリア周波数)が設定される限り、任意のマップ構成とすることができる。
Alternatively, as shown in FIG. 10, in the
なお、図7に示した磁石昇温制御は、図1に示した制御装置(ECU)50によるプログラム処理によっても実行できる。すなわち、図11に示したフローチャートに従う一連の処理を実行する所定プログラムをROM52に格納し、当該プログラムを所定周期で実行することによっても、上述の磁石昇温制御が実現できる。 The magnet temperature raising control shown in FIG. 7 can also be executed by a program process by the control device (ECU) 50 shown in FIG. That is, the above-described magnet temperature rise control can also be realized by storing a predetermined program for executing a series of processes according to the flowchart shown in FIG. 11 in the ROM 52 and executing the program at a predetermined cycle.
図11を参照して、ECU50は、ステップS100では、モータ電流に代表されるMG運転状態値に少なくとも基づいて、モータジェネレータMGのモータ温度推定値Tm♯を算出する。すなわち、ステップS100の処理は、図7における磁石温度推定部300の機能に対応する。
Referring to FIG. 11, in step S100,
さらに、ECU50は、ステップS110により、基準温度Thを設定する。すなわち、ステップS110の処理は、図7の基準温度設定部320の機能に対応する。上述のように、基準温度Thは、コンデンサ温度Tcあるいはモータ電流(INV運転状態値)に応じて可変に設定してもよく、モータジェネレータMGの想定される通常運転パターンに従った所定値(固定値)としてもよい。
Further, the
ECU50は、ステップS120では、ステップS100で算出されたモータ温度推定値Tm♯と、ステップS110で設定された基準温度Thとを比較する。
In step S120,
そして、Tm♯<Thのとき(S120のYES判定時)には、ステップS130に処理を進めて、磁石昇温制御用のマップ334を参照して、現在のモータ運転状態に対応したキャリア周波数を設定する。一方、Tm♯≧Thのとき(S120のNO判定時)には、ECU50は、ステップS140に処理を進めて、通常時のマップ332を参照して、現在のモータ運転状態に対応したキャリア周波数を設定する。これにより、図8〜図10で説明したように、同一のモータ運転状態に対して、磁石昇温制御時(S130)には、通常時(S140)よりも相対的に低周波数のキャリア周波数を設定して、モータ電流中のリップル電流増大により、モータ温度の上昇を促進することができる。
When Tm # <Th (when YES is determined in S120), the process proceeds to step S130, and the carrier temperature corresponding to the current motor operating state is determined by referring to the magnet temperature
以上説明したように、本発明の実施の形態によるモータ制御システムによれば、モータジェネレータMGが無制御状態となった場合の無負荷誘起電圧に対して、電力変換ユニットPCUの構成部品(代表的には平滑コンデンサ)の耐圧確保が懸念される温度領域(Tm♯<Th)では、このような温度領域をなるべく早く脱するように、インバータのキャリア周波数を相対的に低く設定する磁石温度上昇制御を実行できる。 As described above, according to the motor control system according to the embodiment of the present invention, the component (typical) of the power conversion unit PCU with respect to the no-load induced voltage when the motor generator MG enters the uncontrolled state. In a temperature region (Tm # <Th) where the withstand voltage of the smoothing capacitor may be secured, the magnet temperature rise control is set so that the carrier frequency of the inverter is set relatively low so that the temperature region is removed as soon as possible. Can be executed.
この結果、モータジェネレータMGの無負荷誘起電圧および電力変換ユニット(PCU)の構成部品耐圧の温度依存性を考慮して、モータ温度(磁石温度)とPCU温度(コンデンサ温度)との関係を適切化することによって、電力変換ユニットの機器保護性を効率的に高めることができる。この結果、電力変換ユニットでの耐圧確保のための大型化回避や、モータジェネレータMGでの固定子巻線の巻数増加といった効率的な設計と、電力変換ユニットの機器保護とを両立することができ、コスト低減を図ることができる。 As a result, the relationship between the motor temperature (magnet temperature) and the PCU temperature (capacitor temperature) is optimized in consideration of the temperature dependency of the no-load induced voltage of the motor generator MG and the component breakdown voltage of the power conversion unit (PCU). By doing so, the apparatus protection property of a power conversion unit can be improved efficiently. As a result, it is possible to achieve both an efficient design such as avoiding an increase in size for securing the breakdown voltage in the power conversion unit and an increase in the number of turns of the stator winding in the motor generator MG, and protection of the power conversion unit device. Cost reduction can be achieved.
なお、上述した、キャリア周波数(スイッチング周波数)によるモータ昇温制御は、モータジェネレータMG1,MG2ごとに独立に実行してもよく、インバータ20,30で異なるスイッチング周波数となることを避けるために、モータジェネレータMG1,MG2に共通に実行してもよい。ただし、共通に制御する場合には、磁石温度推定部300は、モータジェネレータMG1,MG2のそれぞれの推定温度のうちの最小値に従って、モータ温度推定値Tm♯を算出することが好ましい。さらにこの際には、推定温度が高い側のモータジェネレータに減磁が発生しないように配慮する必要がある。すなわち、高温側のモータジェネレータの推定温度が減磁発生に対応して設定した所定温度より高くなったときには、低温側のモータジェネレータの推定温度によらず、インバータのキャリア周波数低下を中止することが好ましい。
Note that the above-described motor temperature increase control based on the carrier frequency (switching frequency) may be performed independently for each of the motor generators MG1 and MG2, and in order to avoid different switching frequencies in the
また、上記の実施の形態では、エンジンおよびモータジェネレータ(MG2)の双方が車輪駆動力を発生できるパラレルハイブリッド構成のハイブリッド自動車を例示したが、エンジンがモータへの電力供給源としてのみ動作し直接の車輪駆動はモータによって行なわれるシリーズハイブリッド構成のハイブリッド自動車においても、モータ制御のための電力変換ユニット(インバータおよび平滑コンデンサ)の機器保護について本発明を適用することが可能である。 In the above-described embodiment, the hybrid vehicle having the parallel hybrid configuration in which both the engine and the motor generator (MG2) can generate the wheel driving force is illustrated. However, the engine operates only as a power supply source to the motor and is directly connected. The present invention can be applied to equipment protection of a power conversion unit (inverter and smoothing capacitor) for motor control even in a hybrid vehicle having a series hybrid configuration in which wheel driving is performed by a motor.
同様に、上記の実施の形態では、エンジン4およびモータジェネレータMG1,MG2が遊星歯車機構を介して接続されて、この遊星歯車機構によりエネルギー分配を行なう機械分配式のハイブリッド自動車を例示したが、いわゆる電気分配式のハイブリッド自動車にも本発明を適用することが可能である。また、エンジンを搭載しない電気自動車を含め、車輪駆動力発生用の電動機を搭載する電動車両全般について、この電動機制御のための電力変換ユニットでの機器保護について、本発明を適用することができる点について確認的に記載する。 Similarly, in the above-described embodiment, the engine 4 and the motor generators MG1, MG2 are connected via the planetary gear mechanism, and the mechanical distribution type hybrid vehicle that performs energy distribution by the planetary gear mechanism is exemplified. The present invention can also be applied to an electric distribution type hybrid vehicle. In addition, the present invention can be applied to the protection of equipment in a power conversion unit for controlling an electric motor for all electric vehicles including a motor for generating wheel driving force, including an electric vehicle not equipped with an engine. Is described in a confirming manner.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
4 エンジン、5 接地配線、6 電源配線、7 直流電源配線、10,13 電圧センサ、10♯ 直流電圧発生部、12 昇降圧コンバータ、14 温度センサ、20,30 インバータ、27 電流センサ、28 回転角センサ、50 制御装置(ECU)、60 駆動軸、65 車輪(駆動輪)、70 アクセルペダル、71 ブレーキペダル、73 アクセルペダル踏込み量センサ、74 ブレーキペダル踏込み量センサ、100 ハイブリッド自動車、200 電流制御ブロック、210 電流指令生成部、220,250 座標変換部、240 PI演算部、260 PWM信号生成部、270 搬送波、280 信号波、300 磁石温度推定部、310 コンデンサ温度取得部、320 基準温度設定部、330 キャリア周波数設定部、332 マップ(通常時)、334 マップ(モータ昇温制御時)、340 キャリア波発生器、500 モータ無負荷誘起電圧、510 コンデンサ耐圧、520,525 モータ昇温特性、530,535 コンデンサ昇温特性、B 直流電源、C0,C1 平滑コンデンサ、D1,D2,D11〜D16,D21〜D26 逆並列ダイオード、fa,fb,fc 周波数、id d軸電流、Idcom,Iqcom 電流指令値、iq q軸電流、iu,iv,iw 各相電流(モータ電流)、L1 リアクトル、MG1,MG2 モータジェネレータ、N1,N2 中性点、PCU 電力変換ユニット、Q1,Q2,Q11〜Q16,Q21〜Q26 電力用半導体スイッチング素子、S1,S2,S11〜S16,S21〜S26 スイッチング制御信号、Sfr 信号(キャリア周波数指示)、Tc コンデンサ温度、Th 基準温度、Thc 飽和温度(コンデンサ温度)、Tm モータ温度、Tm♯ モータ温度推定値、Tqcom トルク指令値、U1、U2 U相コイル巻線、V1,V2 V相コイル巻線、Vb 直流電圧、Vd d軸電圧指令値、VH 直流電圧(システム電圧)、Vq q軸電圧指令値、Vu,Vv,Vw 各相電圧指令値、W1,W2 W相コイル巻線、Win,Wout 入力可能電力量、WV1 モータ電流波形(低キャリア周波数時)、WV2 モータ電流波形(高キャリア周波数時)、θ ロータ回転角。 4 Engine, 5 Ground wiring, 6 Power supply wiring, 7 DC power supply wiring, 10, 13 Voltage sensor, 10 # DC voltage generator, 12 Buck-boost converter, 14 Temperature sensor, 20, 30 Inverter, 27 Current sensor, 28 Rotation angle Sensor, 50 control unit (ECU), 60 drive shaft, 65 wheels (drive wheel), 70 accelerator pedal, 71 brake pedal, 73 accelerator pedal depression amount sensor, 74 brake pedal depression amount sensor, 100 hybrid vehicle, 200 current control block 210 current command generation unit, 220, 250 coordinate conversion unit, 240 PI calculation unit, 260 PWM signal generation unit, 270 carrier wave, 280 signal wave, 300 magnet temperature estimation unit, 310 capacitor temperature acquisition unit, 320 reference temperature setting unit, 330 Carrier frequency setting unit, 33 Map (during normal operation), 334 Map (during motor temperature rise control), 340 Carrier wave generator, 500 Motor no-load induced voltage, 510 Capacitor breakdown voltage, 520,525 Motor temperature rise characteristics, 530,535 Capacitor temperature rise characteristics, B DC power supply, C0, C1 smoothing capacitor, D1, D2, D11 to D16, D21 to D26 antiparallel diode, fa, fb, fc frequency, id d axis current, Idcom, Iqcom current command value, iq q axis current, iu, iv, iw Phase current (motor current), L1 reactor, MG1, MG2 motor generator, N1, N2 neutral point, PCU power conversion unit, Q1, Q2, Q11-Q16, Q21-Q26 Power semiconductor switching element, S1 , S2, S11 to S16, S21 to S26 Switching control Signal, Sfr signal (carrier frequency indication), Tc capacitor temperature, Th reference temperature, Thc saturation temperature (capacitor temperature), Tm motor temperature, Tm # motor temperature estimated value, Tqcom torque command value, U1, U2 U-phase coil winding , V1, V2 V-phase coil winding, Vb DC voltage, Vd d-axis voltage command value, VH DC voltage (system voltage), Vq q-axis voltage command value, Vu, Vv, Vw Each phase voltage command value, W1, W2 W phase coil winding, Win, Wout Inputtable electric energy, WV1 motor current waveform (at low carrier frequency), WV2 motor current waveform (at high carrier frequency), θ Rotor rotation angle.
Claims (8)
前記交流電動機への電力供給を制御する電力変換ユニットとを備え、
前記電力変換ユニットは、
複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成され、パルス幅変調制御に従った前記複数の電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって電力変換を行なうインバータと、
前記インバータの直流リンク側に接続されるコンデンサとを含み、
前記交流電動機の運転状態値に基づいて、前記永久磁石の温度推定値を算出する磁石温度推定部と、
前記電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度および前記磁石温度推定部による温度推定値の比較に基づいて、前記温度推定値が前記基準温度より低い第1の温度領域では、前記温度推定値が前記基準温度より高い第2の温度領域と比較して、前記パルス幅変調制御に用いる搬送波の周波数を相対的に低く設定する搬送波周波数設定部とをさらに備える、モータ駆動システム。 An AC motor having a rotor with a permanent magnet attached thereto;
A power conversion unit that controls power supply to the AC motor,
The power conversion unit is
An inverter configured to include a plurality of power semiconductor switching elements, and performing power conversion by on / off control of the plurality of power semiconductor switching elements according to pulse width modulation control;
A capacitor connected to the DC link side of the inverter,
Based on the operating state value of the AC motor, a magnet temperature estimation unit that calculates a temperature estimation value of the permanent magnet;
Based on a comparison between a reference temperature set in consideration of the temperature of the power conversion unit and a temperature estimated value by the magnet temperature estimating unit, in the first temperature region where the temperature estimated value is lower than the reference temperature, the temperature A motor drive system, further comprising: a carrier frequency setting unit that sets a frequency of a carrier used for the pulse width modulation control to be relatively low compared to a second temperature region having an estimated value higher than the reference temperature.
前記コンデンサ温度取得部によって取得されたコンデンサ温度に従って前記基準温度を設定する基準温度設定部をさらに備える、請求項1記載のモータ駆動システム。 A capacitor temperature acquisition unit that acquires the temperature of the capacitor based on at least one of an estimation calculation based on an operation state value of the inverter and a measurement value by a temperature sensor;
The motor drive system according to claim 1, further comprising a reference temperature setting unit that sets the reference temperature according to the capacitor temperature acquired by the capacitor temperature acquisition unit.
前記交流電動機は、車両駆動力を発生するように構成される、電動車両。 A motor drive system according to any one of claims 1 to 3,
The AC motor is an electric vehicle configured to generate a vehicle driving force.
前記モータ駆動システムは、
永久磁石が取り付けられたロータを有する交流電動機と、
前記交流電動機への電力供給を制御する電力変換ユニットとを備え、
前記電力変換ユニットは、
複数の電力用半導体スイッチング素子を含んで構成され、パルス幅変調制御に従った前記複数の電力用半導体スイッチング素子のオンオフ制御によって電力変換を行なうインバータと、
前記インバータの直流リンク側に接続されるコンデンサとを含み、
前記制御方法は、
前記交流電動機の運転状態値に基づいて、前記永久磁石の温度推定値を算出するステップと、
前記電力変換ユニットの温度を考慮して設定された基準温度および前記磁石温度推定部による温度推定値を比較するステップと、
前記比較するステップでの比較結果に基づいて、前記温度推定値が前記基準温度より低い第1の温度領域では、前記温度推定値が前記基準温度より高い第2の温度領域と比較して、前記パルス幅変調制御に用いる搬送波の周波数を相対的に低く設定するステップとを備える、モータ駆動システムの制御方法。 A method for controlling a motor drive system, comprising:
The motor drive system includes:
An AC motor having a rotor with a permanent magnet attached thereto;
A power conversion unit that controls power supply to the AC motor,
The power conversion unit is
An inverter configured to include a plurality of power semiconductor switching elements, and performing power conversion by on / off control of the plurality of power semiconductor switching elements according to pulse width modulation control;
A capacitor connected to the DC link side of the inverter,
The control method is:
Calculating an estimated temperature value of the permanent magnet based on the operating state value of the AC motor;
Comparing a reference temperature set in consideration of the temperature of the power conversion unit and a temperature estimated value by the magnet temperature estimating unit;
Based on the comparison result in the comparing step, in the first temperature region where the estimated temperature value is lower than the reference temperature, the estimated temperature value is compared with a second temperature region where the estimated temperature value is higher than the reference temperature. A method for controlling a motor drive system, comprising: setting a frequency of a carrier wave used for pulse width modulation control to be relatively low.
前記交流電動機は、前記電動車両の車両駆動力を発生するように構成される、請求項5から7のいずれか1項に記載のモータ駆動システムの制御方法。 The motor drive system is mounted on an electric vehicle,
The method for controlling a motor drive system according to any one of claims 5 to 7, wherein the AC motor is configured to generate a vehicle drive force of the electric vehicle.
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