JP2010035396A - Battery current suppression method and battery current suppression controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バッテリの入力電流及び出力電流を抑制することができるバッテリ電流抑制方法及びバッテリ電流抑制制御装置に関する。 The present invention relates to a battery current suppression method and a battery current suppression control device that can suppress an input current and an output current of a battery.
バッテリをモータの電源とし、前記モータの回生電流を前記バッテリへ充電する一般的なモータドライブシステムを図3を参照して説明する。図3は、モータMをトルク指令T*に基づいて制御するECU又は制御部の機能ブロック回路図である。 A general motor drive system that uses a battery as the power source of the motor and charges the regenerative current of the motor to the battery will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a functional block circuit diagram of an ECU or a control unit that controls the motor M based on the torque command T *.
前記モータドライブシステムでは、電流マップ20は、外部から付与されたトルク指令T*に基づいてd軸の電流指令(以下、d軸指令Id*という)及びq軸の電流指令(以下、q軸指令Iq*という)を、d軸指令Id*用及びq軸指令Iq*用の三次元マップをそれぞれ使用してd軸指令Id*及びq軸指令Iq*を求める。なお、前記三次元マップはトルク指令T*、モータMの回転数ω、バッテリ電圧Vdcの三次元マップである。なお、モータの回転数ωは回転角センサ34で検出されたモータMの回転角θに基づき回転数演算部33で演算される。次に、d軸指令Id*、q軸指令Iq*と実際のモータMのd軸電流Id、q軸電流Iqとの偏差をそれぞれ求める。
In the motor drive system, the
なお、実際のモータMのd軸電流Id、q軸電流Iqは下記のようにして得られる。モータMの2相(界磁巻線)の電流値(モータ電流)を電流センサS1,S2で検出して、3相/2相座標変換部22に入力し、3相/2相座標変換部22は残りの1相分の電流値を算出するとともに、回転角センサ34で検出されたモータMの回転角θを使用して、モータMの3相の相電流を座標変換することにより、d軸電流Id、q軸電流Iqを得る。電流センサS1,S2はモータMのモータ電流を検出するモータ電流検出手段に相当する。
The actual d-axis current Id and q-axis current Iq of the motor M are obtained as follows. The current value (motor current) of the two phases (field winding) of the motor M is detected by the current sensors S1 and S2, and is input to the three-phase / two-phase
PI制御部24,26では、d軸指令Id*、q軸指令Iq*と実際のd軸電流Id、q軸電流Iqとの偏差からPI(比例積分)制御を行い、d軸電圧指令Vd*、q軸電圧指令Vq*を演算する。
The
2相/3相座標変換部28は、モータMの回転角θと前記d軸電圧指令Vd*、q軸電圧指令Vq*を3相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に変換する。
PWM変換部30は、前記3相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に基づいてPWM信号に変換し、インバータ32に出力する。インバータ32はバッテリBを電流源として、前記PWM信号に基づいて、モータM(交流モータ)を駆動する。このようなモータドライバシステムは例えば特許文献1で公知である。
The
前記のようなバッテリBを電源とするモータドライブシステムでは、前記インバータ32は、トルク指令を達成すべく、モータMを制御する。このとき、バッテリBは電流源として使用され、その出力電流は際限なく使用される。このため、バッテリ仕様を越えた電流を出力した場合には、バッテリBの早期劣化に繋がる虞がある。又、バッテリBがモータMの回生電流を入力する場合、バッテリ仕様を越えた電流を受け入れる際にも、前記と同様にバッテリBの早期劣化に繋がる虞がある。又、バッテリBが満充電の状態で回生電流を受け入れると、過充電となり、バッテリBが劣化する虞がある。
In the motor drive system using the battery B as a power source as described above, the
なお、特許文献1では、回生時において、バッテリ電圧を検出し、バッテリ電圧が所定の低い電圧以上である場合に、トルク指令の値を減少させることが開示されている。
ところがこの技術では、バッテリ電圧との関係において、トルク指令を補正するものである。すなわち、バッテリ電圧とは無関係に回生時にモータが高回転した場合においては、大電流である回生電流がバッテリの入力電流として入力されることになり、この結果、バッテリの仕様以上の入力電流が入ることを防止することはできず、この場合は、バッテリが早期に劣化する問題がある。
However, this technique corrects the torque command in relation to the battery voltage. In other words, when the motor rotates at a high speed regardless of the battery voltage, a regenerative current that is a large current is input as the input current of the battery, and as a result, an input current exceeding the battery specification is input. This cannot be prevented, and in this case, there is a problem that the battery deteriorates early.
この発明は、バッテリの入出力電流及び出力電流であるバッテリ電流を検出して、設定値の範囲を越える場合には、トルク指令を補正することにより、バッテリの設定値範囲内に抑制することができ、その結果、バッテリの早期劣化を防ぐことができるバッテリ電流抑制方法を提供することにある。 According to the present invention, when the battery current that is the input / output current and the output current of the battery is detected and exceeds the set value range, the torque command is corrected to be suppressed within the set value range of the battery. As a result, it is an object of the present invention to provide a battery current suppression method that can prevent early deterioration of the battery.
又、この発明の他の目的は、バッテリの入出力電流及び出力電流であるバッテリ電流を検出して、設定値の範囲を越える場合には、トルク指令を補正することにより、バッテリの設定値範囲内に抑制することができ、その結果、バッテリの早期劣化を防ぐことができるバッテリ電流抑制制御装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to detect a battery current which is an input / output current and an output current of a battery and, when exceeding a set value range, correct a torque command to thereby set a battery set value range. It is an object of the present invention to provide a battery current suppression control device that can be suppressed inward, and as a result, can prevent early deterioration of the battery.
上記の問題点を解決するために、請求項1は、トルク指令に基づいて得られたd軸指令及びq軸指令に基づきバッテリから出力されるバッテリ電流をインバータを介してモータに供給し、前記モータからの回生電流を前記インバータを介して入力し、該回生電流を該バッテリに入力されるバッテリ電流として受け入れるバッテリ電力供給装置におけるバッテリ電流抑制方法であって、前記バッテリ電流を検出するステップと、前記バッテリ電流が、設定値の範囲内か否かを判定する判定ステップと、前記バッテリ電流が前記設定値の範囲外の場合は、前記設定値の範囲内にバッテリ電流が収まるように前記トルク指令を補正するステップを備えることを特徴とするバッテリ電流抑制方法を要旨とするものである。 In order to solve the above-described problems, claim 1 supplies a battery current output from a battery based on a d-axis command and a q-axis command obtained based on a torque command to the motor via an inverter, and A battery current suppression method in a battery power supply apparatus that inputs a regenerative current from a motor through the inverter and accepts the regenerative current as a battery current input to the battery, the battery current detecting method, A determination step for determining whether or not the battery current is within a set value range; and if the battery current is outside the set value range, the torque command is set so that the battery current is within the set value range. The present invention is summarized as a battery current suppressing method including a step of correcting the above.
請求項1の発明では、検出されたバッテリ電流が設定値の範囲内か否かが判定された際、前記バッテリ電流が設定値の範囲外の場合は、設定値の範囲内にバッテリ電流が収まるように前記トルク指令を補正する。 According to the first aspect of the present invention, when it is determined whether or not the detected battery current is within the set value range, if the battery current is outside the set value range, the battery current is within the set value range. The torque command is corrected as follows.
請求項2の発明は、請求項1において、前記バッテリ電流が、力行時にバッテリから出力する出力電流であり、前記判定ステップは、前記出力電流が、設定値としての第1上限値の範囲内か否かを判定するステップであり、前記補正ステップは、前記出力電流が前記第1上限値の範囲外の際、前記第1上限値内に出力電流が収まるように前記トルク指令を補正するステップであることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the method according to the first aspect, wherein the battery current is an output current output from the battery during power running, and the determination step is performed when the output current is within a range of a first upper limit value as a set value. The correction step is a step of correcting the torque command so that the output current is within the first upper limit value when the output current is outside the range of the first upper limit value. It is characterized by being.
請求項2の発明では、検出された出力電流が、第1上限値の範囲内か否かが判定される。そして、出力電流が第1上限値の範囲外の際、前記第1上限値内に出力電流が収まるように、前記トルク指令が補正される。
In the invention of
請求項3の発明は、請求項1において、前記バッテリ電流が、回生時のバッテリへ入力する入力電流であり、前記判定ステップは、前記入力電流が、設定値としての第2上限値の範囲内か否かを判定するステップであり、前記補正ステップは、前記入力電流が前記第2上限値の範囲外の際、前記第2上限値内に入力電流が収まるように前記トルク指令を補正するステップであることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the method according to the first aspect, wherein the battery current is an input current input to the battery at the time of regeneration, and the determination step is performed such that the input current is within a range of a second upper limit value as a set value. The correction step is a step of correcting the torque command so that the input current falls within the second upper limit value when the input current is outside the range of the second upper limit value. It is characterized by being.
請求項3の発明では、検出された入力電流が、第2上限値の範囲内か否かが判定される。そして、入力電流が第2上限値の範囲外の際、前記第2上限値内に入力電流が収まるように前記トルク指令が補正される。
In the invention of
請求項4の発明は、トルク指令に基づいて得られたd軸指令及びq軸指令に基づきバッテリから出力されるバッテリ電流をインバータを介してモータに供給し、前記モータからの回生電流を前記インバータを介して入力し、該回生電流を該バッテリに入力されるバッテリ電流として受け入れるバッテリ電力供給装置におけるバッテリ電流抑制制御装置であって、前記バッテリ電流を検出するバッテリ電流検出手段と、前記バッテリ電流が、設定値の範囲内か否かを判定する判定手段と、前記バッテリ電流が前記設定値の範囲外の場合は、前記設定値の範囲内に前記バッテリ電流が収まるように前記トルク指令を補正する補正手段を備えることを特徴とするバッテリ電流抑制制御装置を要旨とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, a battery current output from a battery based on a d-axis command and a q-axis command obtained based on a torque command is supplied to a motor via an inverter, and a regenerative current from the motor is supplied to the inverter. A battery current suppression control device in a battery power supply device that receives the regenerative current as a battery current input to the battery, the battery current detection means for detecting the battery current, and the battery current is Determining means for determining whether or not the battery current is within a set value range; and if the battery current is outside the set value range, the torque command is corrected so that the battery current is within the set value range. A gist of a battery current suppression control device comprising a correction means.
請求項4の発明では、バッテリ電流検出手段が、バッテリ電流を検出し、判定手段が、前記バッテリ電流が、設定値の範囲内か否かを判定する。そして、補正手段は、バッテリ電流が前記設定値の範囲外の場合は、前記設定値の範囲内に前記バッテリ電流が収まるように前記トルク指令を補正する。
In the invention of
請求項5の発明は、請求項4において、前記バッテリ電流が、力行時にバッテリから出力する出力電流であり、前記判定手段は、前記出力電流が、設定値としての第1上限値の範囲内か否かを判定し、前記補正手段は、前記出力電流が前記第1上限値の範囲外の際、前記第1上限値内に出力電流が収まるように前記トルク指令を補正することを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the method according to the fourth aspect, wherein the battery current is an output current output from the battery during power running, and the determination means determines whether the output current is within a range of a first upper limit value as a set value. And the correction means corrects the torque command so that the output current falls within the first upper limit value when the output current is outside the range of the first upper limit value. .
請求項5の発明では、判定手段は、出力電流が、設定値としての第1上限値の範囲内か否かを判定し、補正手段は、前記出力電流が前記第1上限値の範囲外の際、前記第1上限値内に出力電流が収まるように前記トルク指令を補正する。
In the invention of
請求項6の発明は、請求項4において、前記バッテリ電流が、回生時にバッテリへ入力する入力電流であり、前記判定手段は、前記入力電流が、設定値としての第2上限値の範囲内か否かを判定し、前記補正手段は、前記入力電流が前記第2上限値の範囲外の際、前記第2上限値内に入力電流が収まるように前記d軸指令の値を補正して増加させることを特徴とする。 A sixth aspect of the present invention is the method according to the fourth aspect, wherein the battery current is an input current input to the battery at the time of regeneration, and the determination means determines whether the input current is within a range of a second upper limit value as a set value. The correction means corrects and increases the value of the d-axis command so that the input current falls within the second upper limit value when the input current is outside the range of the second upper limit value. It is characterized by making it.
請求項6の発明では、判定手段は、前記入力電流が、設定値としての第2上限値の範囲内か否かを判定し、補正手段は、前記出力電流が前記第2上限値の範囲外の際、前記第2上限値内に出力電流が収まるように前記d軸指令の値を補正して増加させる。 In the invention of claim 6, the determining means determines whether or not the input current is within a range of a second upper limit value as a set value, and the correcting means is that the output current is outside the range of the second upper limit value. At this time, the value of the d-axis command is corrected and increased so that the output current falls within the second upper limit value.
請求項7の発明は、請求項6において、前記モータのモータ電流を検出するモータ電流検出手段と、前記モータ電流に基づいてトルクを演算するトルク演算手段と、前記トルク演算手段が演算したトルクと、前記トルク指令との偏差に基づいて、前記q軸指令を補正するq軸指令補正手段とを備え、前記q軸指令補正手段の前記q軸指令の補正により、前記モータの回生時の場合のトルク変動を抑制することを特徴とする。 The invention of claim 7 is the motor current detection means for detecting the motor current of the motor, the torque calculation means for calculating the torque based on the motor current, and the torque calculated by the torque calculation means. A q-axis command correcting means for correcting the q-axis command based on a deviation from the torque command, and when the motor is regenerated by correcting the q-axis command by the q-axis command correcting means. It is characterized by suppressing torque fluctuation.
請求項7の発明では、モータ電流検出手段は、モータのモータ電流を検出し、トルク演算手段は、前記モータ電流に基づいてトルクを演算する。そして、q軸指令補正手段は、トルク演算手段が演算したトルクと、前記トルク指令との偏差に基づいて、q軸指令を補正する。この結果、q軸指令補正手段のq軸指令の補正により、モータの回生時の場合のトルク変動を抑制する。 In the seventh aspect of the invention, the motor current detecting means detects the motor current of the motor, and the torque calculating means calculates the torque based on the motor current. The q-axis command correction unit corrects the q-axis command based on the deviation between the torque calculated by the torque calculation unit and the torque command. As a result, the q-axis command correction means corrects the q-axis command to suppress torque fluctuations during motor regeneration.
請求項8の発明は、請求項7において、前記モータのモータ温度を検出するモータ温度検出手段を備え、前記トルク演算手段は、前記モータ温度と、前記モータ電流に基づいてトルクを演算することを特徴とする。 The invention of claim 8 comprises the motor temperature detection means for detecting the motor temperature of the motor according to claim 7, wherein the torque calculation means calculates torque based on the motor temperature and the motor current. Features.
請求項1乃至請求項7の発明によれば、バッテリの入出力電流及び出力電流であるバッテリ電流を検出して、設定値の範囲を越える場合には、トルク指令を補正することにより、バッテリの設定値範囲内に抑制することができ、その結果、バッテリの早期劣化を防ぐことができる。又、バッテリの特性に関係なく、インバータ−モータ間のドライバ設計ができる。 According to the first to seventh aspects of the present invention, when the battery current which is the input / output current and the output current of the battery is detected and exceeds the set value range, the torque command is corrected to correct the battery current. It can be suppressed within the set value range, and as a result, early deterioration of the battery can be prevented. In addition, the driver design between the inverter and the motor can be performed regardless of the characteristics of the battery.
又、請求項7の発明によれば、q軸指令補正手段のq軸指令の補正により、モータの回生時の場合のトルク変動を抑制することができる。
又、請求項8の発明によれば、モータ温度を加味したモータ電流に基づいて、モータのトルクが演算されるため、精度よくモータのトルクを算出できる。その結果、精度よく算出されたトルクと、トルク指令との偏差でq軸指令を精度よく補正でき、トルク制御精度を向上させて、モータの回生時の場合のトルク変動を抑制できる。
According to the seventh aspect of the present invention, torque fluctuations during motor regeneration can be suppressed by correcting the q-axis command by the q-axis command correcting means.
According to the eighth aspect of the present invention, since the motor torque is calculated based on the motor current in consideration of the motor temperature, the motor torque can be calculated with high accuracy. As a result, the q-axis command can be accurately corrected by the deviation between the accurately calculated torque and the torque command, the torque control accuracy can be improved, and torque fluctuations during motor regeneration can be suppressed.
(第1実施形態)
以下に、本発明のバッテリ電流抑制方法及びバッテリ電流抑制制御装置を、力行、及び回生が可能なモータ(例えば、同期モータや、或いは、誘導モータ等のすなわち、交流モータ)のバッテリ電力供給装置としてのモータドライブシステムに具体化した第1実施形態を、図1及び図2を参照して説明する。図1は、本実施形態のモータドライブシステムのモータ制御を司るECU(電子制御ユニット)100の機能ブロック図である。
(First embodiment)
Below, the battery current suppression method and the battery current suppression control device of the present invention are used as a battery power supply device for a motor (for example, an AC motor such as a synchronous motor or an induction motor) capable of power running and regeneration. A first embodiment embodied in the motor drive system will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a functional block diagram of an ECU (electronic control unit) 100 that controls motor control of the motor drive system of the present embodiment.
ECU100は、電流マップ110、入出力過大分検出器120、補正値生成部130,140、バッテリ出力電流抑制制御器150、トルクフィードバック制御器160、バッテリ入力電流抑制制御器170、PI制御部180、トルク偏差生成部190、トルク演算器200、及び3相/2相座標変換部270を含む。
The
入出力過大分検出器120は、バッテリBからインバータ280に出力するバッテリ電流としての出力電流、及びモータMが回生状態の際にモータMからインバータ280を介して入力されるバッテリ電流としての入力電流を検出する電流センサS3に接続されている。入出力過大分検出器120は、電流センサS3が検出した電流値(以下、検出電流Idcという)が+の値の場合には、出力電流として判定するとともに、−の場合には、入力電流として判定する。電流センサS3はバッテリ電流検出手段に相当し、入出力過大分検出器120は、判定手段に相当する。
The input / output excess detector 120 outputs an output current as a battery current output from the battery B to the
又、入出力過大分検出器120は、検出電流Idc(出力電流又は入力電流)が第1上限値としての出力電流上限値(OutLim)、又は第2上限値としての入力電流上限値(InLim)以内か否かを判定し、その判定結果に応じて、アウトオーバー値、又はインオーバー値をそれぞれ補正値生成部130、140に出力するようにされている。出力電流上限値(OutLim)及び入力電流上限値(InLim)は、設定値に相当する。なお、OutLim>−InLimである。
Further, the input / output excess detector 120 is configured such that the detection current Idc (output current or input current) is the output current upper limit value (OutLim) as the first upper limit value, or the input current upper limit value (InLim) as the second upper limit value. It is determined whether or not it is within the range, and an outover value or an inover value is output to the correction
出力電流上限値(OutLim)は、バッテリBの仕様を越えた出力電流の場合には、バッテリBの早期劣化に繋がるため、このバッテリBの仕様を越えた出力電流が発生しないように設定された値である。 The output current upper limit value (OutLim) is set so that the output current exceeding the specification of the battery B does not occur because the output current exceeding the specification of the battery B leads to the early deterioration of the battery B. Value.
又、入力電流上限値(InLim)は、回生時において、バッテリBの仕様を越えた入力電流(回生電流)の場合には、過充電になる可能性があってバッテリBの早期劣化に繋がるため、このバッテリBの仕様を越えた入力電流が発生しないように設定された値である。出力電流上限値(OutLim)及び入力電流上限値(InLim)は、予め図示しないメモリ等の記憶手段に読み出し可能に格納されている。なお、出力電流上限値(OutLim)及び入力電流上限値(InLim)をトルク指令T*とともに外部から付与するようにしてもよい。 Also, the input current upper limit value (InLim) is likely to be overcharged when the input current (regenerative current) exceeds the specification of battery B during regeneration, leading to early deterioration of battery B. The value is set so as not to generate an input current exceeding the specification of the battery B. The output current upper limit value (OutLim) and the input current upper limit value (InLim) are stored in advance in a readable manner in storage means such as a memory (not shown). The output current upper limit value (OutLim) and the input current upper limit value (InLim) may be applied from the outside together with the torque command T *.
具体的には入出力過大分検出器120は、出力電流として判定された検出電流Idcが出力電流上限値(OutLim)以内、すなわち、OutLim−Idc≧0であれば、アウトオーバー値(OutOver)を0及びインオーバー値(InOver)を0にして出力するようにされている。 Specifically, the input / output excess detector 120 sets the outover value (OutOver) if the detected current Idc determined as the output current is within the output current upper limit (OutLim), that is, OutLim−Idc ≧ 0. 0 and the inover value (InOver) are set to 0 and output.
又、入出力過大分検出器120は、出力電流として判定された検出電流Idcが出力電流上限値(OutLim)を越えている場合、すなわち、OutLim−Idc<0には、アウトオーバー値を|OutLim−Idc|にして、及びインオーバー値(InOver)を0にして出力するようにされている。 Further, the input / output excess detector 120 sets the outover value to | OutLim when the detected current Idc determined as the output current exceeds the output current upper limit value (OutLim), that is, OutLim−Idc <0. The output is set to −Idc | and the inover value (InOver) is set to 0.
又、入出力過大分検出器120は、入力電流として判定された検出電流Idcが第2上限値としての入力電流上限値(InLim)以内、すなわち、−InLim−Idc≦0であれば、インオーバー値(InOver)を0及びアウトオーバー値(OutOver)を0にして出力するようにされている。 Further, the input / output excess detector 120 detects an in-over if the detected current Idc determined as the input current is within the input current upper limit (InLim) as the second upper limit, that is, if −InLim−Idc ≦ 0. A value (InOver) is set to 0 and an outover value (OutOver) is set to 0 for output.
又、入出力過大分検出器120は、入力電流として判定された検出電流Idcが入力電流上限値(InLim)を越えている場合には、すなわち、−InLim−Idc>0であれば、インオーバー値(InOver)を|−InLim−Idc|及びアウトオーバー値(OutOver)を0にして出力するようにされている。 Further, the input / output excess detector 120 detects an inover if the detected current Idc determined as the input current exceeds the input current upper limit (InLim), that is, if -InLim-Idc> 0. A value (InOver) is set to | -InLim-Idc | and an outover value (OutOver) is set to 0 for output.
図2において、縦軸は実際のIdc、横軸はトルク指令に基づくIdcである。図2のグラフにおいて、縦軸における0から以上の「実線部分」、及び出力電流上限値(OutLim)以上の「点線部分」は出力電流を示している。又、図2のグラフにおいて、縦軸における0未満の「実線部分」、及び−InLim以上の「点線部分」は入力電流を示している。 In FIG. 2, the vertical axis represents actual Idc, and the horizontal axis represents Idc based on the torque command. In the graph of FIG. 2, the “solid line part” from 0 on the vertical axis and the “dotted line part” above the output current upper limit (OutLim) indicate the output current. In the graph of FIG. 2, the “solid line portion” of less than 0 on the vertical axis and the “dotted line portion” of −InLim or higher indicate the input current.
このように、入出力過大分検出器120が、出力電流、入力電流を出力電流上限値(OutLim)、入力電流上限値(InLim)の内か、否かをそれぞれ判定することは、バッテリ電流が設定値の範囲内か否かを判定する判定ステップに相当する。 Thus, the input / output excess detector 120 determines whether the output current and the input current are within the output current upper limit value (OutLim) and the input current upper limit value (InLim), respectively. This corresponds to a determination step of determining whether or not the value is within the set value range.
補正値生成部130は、アウトオーバー値が0の場合には、0のトルク指令補正値Thを生成してバッテリ出力電流抑制制御器150に出力する。又、補正値生成部130は、アウトオーバー値が|OutLim−Idc|の場合には、PI制御により、トルク指令補正値Th(≠0)を生成して、そのトルク指令補正値Thをバッテリ出力電流抑制制御器150に出力する。アウトオーバー値が|OutLim−Idc|の場合に生成されるトルク指令補正値Th(≠0)は、フィードバック制御されることによって、出力電流として検出される検出電流Idcが出力電流上限値(OutLim)以内になるようにする値である。
When the outover value is 0, the correction value generation unit 130 generates a torque command correction value Th of 0 and outputs it to the battery output
バッテリ出力電流抑制制御器150は外部から入力されるトルク指令T*から前記トルク指令補正値Thを減算した値(T*−Th)を、電流マップ110に出力する。又、バッテリ出力電流抑制制御器150は、トルク指令T*から前記トルク指令補正値Thを減算した値(T*−Th)をトルク偏差生成部190に出力する。又、電圧センサ175は、バッテリBのバッテリ電圧Vdcを検出し、電流マップ110に出力する。回転数演算部310は、回転角センサ290で検出されたモータMの回転角θを使用してモータMの単位時間当たりの回転数ω(すなわち、回転速度)を演算し、電流マップ110にその回転数ωを入力する。
The battery output
電流マップ110は、三次元マップに基づいてd軸指令Id*及びq軸指令Iq*を求める。具体的には、電流マップ110は、d軸指令Id*を求めるための三次元マップと、q軸指令Iq*を求めるための三次元マップとを備えている。これらのマップは、それぞれ(T*−Th)、回転数ω及びバッテリ電圧Vdcからなる三次元マップである。そして、電流マップ110は、それぞれのマップにより、入力された(T*−Th)、回転数ω、バッテリ電圧Vdcに基づいてd軸指令Id*及びq軸指令Iq*を求める。
The
バッテリ出力電流抑制制御器150が、トルク指令補正値Thでトルク指令T*を補正することは、設定値の範囲内にバッテリ電流が収まるようにトルク指令を補正するステップに相当する。又、バッテリ出力電流抑制制御器150は補正手段に相当する。
The battery output
補正値生成部140は、インオーバー値が0の場合には、0のd軸指令補正値Idhを生成して、バッテリ入力電流抑制制御器170に出力する。又、補正値生成部140は、インオーバー値が|−InLim−Idc|の場合には、PI制御により、d軸指令補正値Idhを生成して、そのd軸指令補正値Idhをバッテリ入力電流抑制制御器170に出力する。インオーバー値が|−InLim−Idc|の場合に生成されるd軸指令補正値Idhは、フィードバック制御されることによって、入力電流として検出される検出電流Idcが入力電流上限値(InLim)以内になるようにする値である。
The correction
バッテリ入力電流抑制制御器170は、電流マップ110から出力されたd軸指令Id*に前記d軸指令補正値Idhを加算する。このことにより、バッテリ入力電流抑制制御器170からは、Id*+Idhが出力され、モータMが回生状態の際に、バッテリBの入力電流(検出電流Idc)が入力電流上限値(InLim)以内になる。
The battery input
バッテリ入力電流抑制制御器170が、d軸指令補正値Idhでd軸指令Id*を補正することは、設定値の範囲内にバッテリ電流が収まるようにトルク指令を補正するステップに相当する。又、バッテリ入力電流抑制制御器170は補正手段に相当する。
The correction of the d-axis command Id * by the d-axis command correction value Idh by the battery input
又、3相/2相座標変換部270は、電流センサS1,S2で検出したモータMの2相の電流を入力して残りの1相分の電流を算出するとともに、回転角センサ290で検出されたモータMの回転角θを使用して、3相のモータMの相電流を座標変換することにより、d軸電流Id、q軸電流Iqを得る。トルク演算器200は、前記d軸電流Id、q軸電流IqからモータMの実トルクTを、下式で算出する。
The three-phase / two-phase coordinate
T=KM・Iq+KR・Id ……(1)
前記式(1)中、KMはマグネットトルク定数、KRはリラクタンストルク定数である。トルク演算器200はトルク演算手段に相当する。トルク偏差生成部190は、バッテリ出力電流抑制制御器150から入力した(T*−Th)と実トルクTの偏差(すなわち、トルク制御誤差)を算出し、PI制御部180に出力する。
T = K M · Iq + K R · Id (1)
In the formula (1), K M is the magnet torque constant, is K R is reluctance torque constant. The
PI制御部180は、前記トルク制御誤差を入力してPI(比例積分)制御を行い、このトルク制御誤差に応じたq軸電流の操作量Iqhを算出する。
トルクフィードバック制御器160は、電流マップ110からのq軸指令Iq*に対してPI制御部180からのq軸電流の操作量を増減する。トルクフィードバック制御器160はq軸指令補正手段に相当する。
The
The
又、ECU100は、q軸電流偏差生成部210、d軸電流偏差生成部220、PI制御部230,240、2相/3相座標変換部250、及びPWM変換部260を含む。
q軸電流偏差生成部210は、トルクフィードバック制御器160から入力したIq*+Iqhと、3相/2相座標変換部270から入力したq軸電流Iqの偏差(すなわち、q軸電流制御誤差)を算出し、PI制御部230に出力する。一方、d軸電流偏差生成部220は、バッテリ入力電流抑制制御器170から入力したId*+Idhと、3相/2相座標変換部270から入力したd軸電流Idの偏差(すなわち、d軸電流制御誤差)を算出し、PI制御部240に出力する。
The q-axis current
PI制御部230,240は、それぞれ入力したq軸制御誤差及びd軸電流制御誤差からPI(比例積分)制御を行い、q軸電圧指令Vq*、d軸電圧指令Vd*を演算する。2相/3相座標変換部250は、前記d軸電圧指令Vd*、q軸電圧指令Vq*を3相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に変換する。
The
PWM変換部260は、前記3相電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*に基づいてPWM信号に変換し、インバータ280に出力する。インバータ280はバッテリBを電流源として、前記PWM信号に基づいて、モータM(交流モータ)を駆動する。
The
(作用)
上記のように構成されたモータドライブシステムの作用を説明する。
力行時の場合、インバータ280はバッテリBを電流源として、前記PWM信号に基づいて、モータMを駆動する。このときバッテリBからモータMに出力される出力電流は、電流センサS3で検出される。
(Function)
The operation of the motor drive system configured as described above will be described.
In the case of power running, the
この力行時の際に、検出電流Idcが出力電流上限値(OutLim)を越えている(すなわち、OutLim−Idc<0)場合は、バッテリBからの出力電流(検出電流Idc)が過大となっている場合であり、このような場合には、入出力過大分検出器120はアウトオーバー値を|OutLim−Idc|にして、補正値生成部130に出力する。 During the power running, if the detected current Idc exceeds the output current upper limit (OutLim) (that is, OutLim−Idc <0), the output current from the battery B (detected current Idc) becomes excessive. In such a case, the input / output excess detector 120 sets the outover value to | OutLim−Idc | and outputs it to the correction value generation unit 130.
この結果、補正値生成部130は、アウトオーバー値(|OutLim−Idc|)に基づいてPI制御によりトルク指令補正値Th(≠0)を生成して、そのトルク指令補正値Th(≠0)をバッテリ出力電流抑制制御器150に出力する。このことにより、外部から入力されるトルク指令T*がバッテリ出力電流抑制制御器150によりトルク指令補正値Thにて補正されることになる。このトルク指令補正値Th(≠0)は、フィードバック制御されることによって、出力電流として検出される検出電流Idcが出力電流上限値(OutLim)以内になるようにする値である。この結果、フィードバック制御がなされて、出力電流が出力電流上限値(OutLim)内に抑制され、すなわち、出力電流上限値(OutLim)内のバッテリ電流で出力できるトルクに制限される。
As a result, the correction value generation unit 130 generates a torque command correction value Th (≠ 0) by PI control based on the outover value (| OutLim−Idc |), and the torque command correction value Th (≠ 0). Is output to the battery output
回生時の場合、すなわち、モータMが回生状態の際にはモータMからインバータ280を介して入力される入力電流が電流センサS3で検出される。このようにバッテリ電流(出力電流、入力電流)を電流センサS3で検出することは、バッテリ電流を検出するステップに相当する。
In the case of regeneration, that is, when the motor M is in a regeneration state, an input current input from the motor M via the
この回生時の際に、検出電流Idcが入力電流上限値(InLim)を越えている(すなわち、−InLim−Idc>0)場合は、バッテリBへの入力電流(検出電流Idc)が過大となっている場合である。このような場合には、入出力過大分検出器120はインオーバー値(InOver)を|−InLim−Idc|にして、補正値生成部140に出力する。なお、入力電流が過大となる場合とは、モータMが高回転で発電している場合である。
During the regeneration, if the detected current Idc exceeds the input current upper limit (InLim) (that is, -InLim-Idc> 0), the input current to the battery B (detected current Idc) becomes excessive. It is a case. In such a case, the input / output excess detector 120 sets the inover value (InOver) to | −InLim−Idc | and outputs it to the correction
そして、補正値生成部140は、インオーバー値が|−InLim−Idc|に基づいてPI制御により、d軸指令補正値Idhを生成して、そのd軸指令補正値Idhをバッテリ入力電流抑制制御器170に出力し、バッテリ入力電流抑制制御器170は電流マップ110から出力されd軸指令Id*にd軸指令補正値Idhを加算する。
Then, the correction
なお、インオーバー値が|−InLim−Idc|の場合に生成されるd軸指令補正値Idhは、フィードバック制御されることによって、入力電流として検出される検出電流Idcが入力電流上限値(InLim)以内になるようにする値である。 The d-axis command correction value Idh generated when the inover value is | -InLim-Idc | is feedback controlled so that the detected current Idc detected as the input current is the input current upper limit value (InLim). It is a value to make it within.
この結果、d軸電流をd軸指令Id*以上に流すことにより、入力電流上限値(InLim)内に入力電流を抑制するようにモータMで電流消費がされることになる。
なお、このとき、トルクが変動してしまう場合は、q軸電流を抑制してトルク制御がされることになる。
As a result, by causing the d-axis current to flow beyond the d-axis command Id *, the motor M consumes current so as to suppress the input current within the input current upper limit value (InLim).
At this time, if the torque fluctuates, the torque control is performed while suppressing the q-axis current.
すなわち、トルク偏差生成部190において、バッテリ出力電流抑制制御器150から出力された(T*−Th)と、トルク演算器200から出力された実トルクTとの偏差(トルク制御誤差)が算出され、PI制御部180にてこのトルク制御誤差に応じたq軸電流の操作量Iqhが算出される。なお、回生時の場合、入出力過大分検出器120から出力されるアウトオーバー値が0であり、このため、補正値生成部130が出力するトルク指令補正値Thは0であることから、実際には、(T*−Th)はトルク指令T*である。
That is, the
このため、回生時では、トルク指令T*と実トルクTとのトルク制御誤差に応じたq軸電流の操作量Iqhが算出されている。そして、トルクフィードバック制御器160は、q軸指令Iq*に対してPI制御部180からのq軸電流の操作量を増減することになる。
For this reason, at the time of regeneration, the operation amount Iqh of the q-axis current corresponding to the torque control error between the torque command T * and the actual torque T is calculated. The
この結果、上記のようなトルク制御により、トルクの変動が抑制される。
本実施形態においては、以下の効果がある。
(1) 本実施形態のバッテリ電流抑制方法では、出力電流、入力電流(バッテリ電流)を検出し、バッテリ電流が出力電流上限値、入力電流上限値(設定値)の範囲内か否かを判定し、バッテリ電流が出力電流上限値、入力電流上限値の範囲外の場合は、設定値の範囲内にバッテリ電流が収まるように前記トルク指令を補正する。
As a result, torque fluctuations are suppressed by the torque control as described above.
The present embodiment has the following effects.
(1) In the battery current suppression method of the present embodiment, the output current and the input current (battery current) are detected, and it is determined whether or not the battery current is within the range of the output current upper limit value and the input current upper limit value (set value). When the battery current is outside the range of the output current upper limit value and the input current upper limit value, the torque command is corrected so that the battery current is within the set value range.
この結果、出力電流、入力電流を出力電流上限値、入力電流上限値の範囲内に抑えることにより、バッテリBの早期劣化を防ぐことができ、バッテリBの特性に関係なく、インバータ280・モータM間のドライバ設計ができる。
As a result, by suppressing the output current and input current within the ranges of the output current upper limit value and the input current upper limit value, it is possible to prevent the battery B from premature deterioration, and the
(2) 本実施形態のバッテリ電流抑制方法は、力行時において、前記出力電流(バッテリ電流)が、出力電流上限値(OutLim)の範囲内か否かを判定し、出力電流が出力電流上限値(OutLim)の範囲外の際、出力電流上限値(OutLim)内に出力電流が収まるようにトルク指令を補正する。この結果、力行時において、出力電流を出力電流上限値の範囲内に抑えることにより、バッテリBの早期劣化を防ぐことができ、バッテリBの特性に関係なく、インバータ280・モータM間のドライバ設計ができる。
(2) The battery current suppression method of this embodiment determines whether the output current (battery current) is within the range of the output current upper limit value (OutLim) during powering, and the output current is the output current upper limit value. When outside the range of (OutLim), correct the torque command so that the output current is within the output current upper limit (OutLim). As a result, at the time of power running, by suppressing the output current within the range of the output current upper limit value, the early deterioration of the battery B can be prevented, and the driver design between the
(3) 本実施形態のバッテリ電流抑制方法は、回生時において、前記入力電流(バッテリ電流)が、入力電流上限値(InLim)の範囲内か否かを判定し、入力電流が入力電流上限値(InLim)の範囲外の際、入力電流上限値(OutLim)内に入力電流が収まるようにトルク指令を補正する。この結果、回生時において、入力電流を入力電流上限値の範囲内に抑えることにより、バッテリBの早期劣化を防ぐことができ、バッテリBの特性に関係なく、インバータ280・モータM間のドライバ設計ができる。
(3) The battery current suppression method of the present embodiment determines whether the input current (battery current) is within the input current upper limit (InLim) during regeneration, and the input current is the input current upper limit. When outside the range of (InLim), the torque command is corrected so that the input current falls within the input current upper limit (OutLim). As a result, at the time of regeneration, by suppressing the input current within the range of the input current upper limit value, early deterioration of the battery B can be prevented, and the driver design between the
(4) 本実施形態のモータドライブシステムは、出力電流、入力電流(バッテリ電流)を検出する電流センサS3(バッテリ電流検出手段)と、出力電流、入力電流が、出力電流上限値、入力電流上限値(設定値)の範囲内か否かを判定する入出力過大分検出器120(判定手段)を備える。又、モータドライブシステムは、出力電流、入力電流が前記設定値の範囲外の場合は、前記設定値の範囲内に前記バッテリ電流が収まるようにトルク指令を補正するバッテリ出力電流抑制制御器150,バッテリ入力電流抑制制御器170(補正手段)を備える。
(4) The motor drive system of the present embodiment includes a current sensor S3 (battery current detection means) that detects an output current and an input current (battery current), an output current and an input current that are an output current upper limit value, and an input current upper limit value. An input / output excess detector 120 (determination means) for determining whether or not the value (set value) is within the range is provided. The motor drive system also includes a battery output
この結果、出力電流、入力電流を出力電流上限値、入力電流上限値の範囲内に抑えることにより、バッテリBの早期劣化を防ぐことができ、バッテリBの特性に関係なく、インバータ280・モータM間のドライバ設計ができる。
As a result, by suppressing the output current and the input current within the range of the output current upper limit value and the input current upper limit value, it is possible to prevent the battery B from premature deterioration, and the
(5) 本実施形態では、力行時に入出力過大分検出器120(判定手段)は、出力電流が、出力電流上限値(OutLim)の範囲内か否かを判定し、バッテリ出力電流抑制制御器150(補正手段)は、出力電流が出力電流上限値(OutLim)の範囲外の際、出力電流上限値(OutLim)内に出力電流が収まるようにトルク指令を補正する。 (5) In the present embodiment, the input / output excess detector 120 (determination means) determines whether or not the output current is within the range of the output current upper limit value (OutLim) during powering, and the battery output current suppression controller 150 (correction means) corrects the torque command so that the output current falls within the output current upper limit value (OutLim) when the output current is outside the range of the output current upper limit value (OutLim).
この結果、本実施形態のモータドライブシステムは、力行時において、出力電流を出力電流上限値の範囲内に抑えることにより、バッテリBの早期劣化を防ぐことができ、バッテリBの特性に関係なく、インバータ280・モータM間のドライバ設計ができる。
As a result, the motor drive system of the present embodiment can prevent early deterioration of the battery B by suppressing the output current within the range of the output current upper limit value during power running, regardless of the characteristics of the battery B. Driver design between the
(6) 本実施形態では、回生時に入出力過大分検出器120は、入力電流が、設定値としての入力電流上限値(OutLim)の範囲内か否かを判定し、バッテリ入力電流抑制制御器170(補正手段)は、入力電流が入力電流上限値(OutLim)の範囲外の際、入力電流上限値(OutLim)に入力電流が収まるようにd軸指令の値を補正して増加させる。 (6) In the present embodiment, during regeneration, the input / output excess detector 120 determines whether or not the input current is within the range of the input current upper limit value (OutLim) as the set value, and the battery input current suppression controller 170 (correction means) corrects and increases the value of the d-axis command so that the input current falls within the input current upper limit value (OutLim) when the input current is outside the range of the input current upper limit value (OutLim).
この結果、回生時において、入力電流を入力電流上限値の範囲内に抑えることにより、バッテリBの早期劣化を防ぐことができ、バッテリBの特性に関係なく、インバータ280・モータM間のドライバ設計ができる。
As a result, at the time of regeneration, by suppressing the input current within the range of the input current upper limit value, early deterioration of the battery B can be prevented, and the driver design between the
(7) 本実施形態のモータドライブシステムは、モータMのモータ電流を検出する電流センサS1,S2(モータ電流検出手段)と、前記モータ電流に基づいてトルクを演算するトルク演算器200(トルク演算手段)を備える。又、モータドライブシステムは、トルク演算器200が演算した実トルクTと、トルク指令T*との偏差に基づいて、q軸指令Iq*を補正するトルクフィードバック制御器160(q軸指令補正手段)を備える。そして、本実施形態のモータドライブシステムは、トルクフィードバック制御器160のq軸指令Iq*の補正により、モータMの回生時の場合のトルク変動を抑制する。この結果、q軸指令補正手段のq軸指令の補正により、モータの回生時の場合のトルク変動を抑制することができる。
(7) The motor drive system of this embodiment includes current sensors S1 and S2 (motor current detection means) that detect the motor current of the motor M, and a torque calculator 200 (torque calculation) that calculates torque based on the motor current. Means). The motor drive system also includes a torque feedback controller 160 (q-axis command correcting means) that corrects the q-axis command Iq * based on the deviation between the actual torque T calculated by the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態のバッテリ電流抑制制御装置を図4〜図6を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一構成又は相当する構成については同一符号を付してその詳細な説明を省略し異なる構成を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Next, the battery current suppression control device of the second embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, about the same structure as 1st Embodiment or an equivalent structure, the same code | symbol is attached | subjected, the detailed description is abbreviate | omitted, and it demonstrates focusing on a different structure.
第2実施形態は、第1実施形態の構成に、さらに、モータMの温度(以下、モータ温度Mthrmという)を検出するモータ温度検出手段としてのモータ温度センサ300がモータMに配置されているところが第1実施形態と異なっている。モータ温度センサ300は例えば、サーミスタを挙げることができるが、サーミスタに限定されるものではない。
In the second embodiment, in addition to the configuration of the first embodiment, a
回転数演算部310は、回転角センサ290で検出されたモータMの回転角θを使用してモータMの単位時間当たりの回転数ω(すなわち、回転速度)を演算し、電流マップ110にその回転数ωを入力する。
The rotation
第2実施形態の電流マップ110においても、第1実施形態と同様に、三次元マップに基づいてd軸指令Id*及びq軸指令Iq*を求める。具体的には、電流マップ110は、d軸指令Id*を求めるための三次元マップと、q軸指令Iq*を求めるための三次元マップとを備えている。これらのマップは、それぞれ(T*−Th)、回転数ω及びバッテリ電圧Vdcからなる三次元マップである。そして、電流マップ110は、それぞれのマップにより、入力された(T*−Th)、回転数ω、バッテリ電圧Vdcに基づいてd軸指令Id*及びq軸指令Iq*を求める。
Also in the
又、トルク演算器200は、モータ温度センサ300が検出したモータ温度Mthrm、3相/2相座標変換部270から入力したd軸電流Id、q軸電流IqからモータMの実トルクTを算出する。
The
具体的には、まず、トルク演算器200は、式(2)を使用して、d軸電流Id、q軸電流Iq、基準温度(定数)Sthrm、に基づいてマグネットトルク定数KMを算出する。なお、マグネットトルク定数KMは式(2)から算出されるモータ定数であり、q軸電流Iqとモータ温度Mthrmにより変化する。なお、式(2)中、a,b,c,dは計算係数である。
Specifically, first, a
KM=a×Iq2 + b×Iq +c +d×(Sthrm − Mthrm)
……(2)
ついで、トルク演算器200は、式(3)で、実トルクTを算出する。
K M = a × Iq 2 + b × Iq + c + d × (S thrm −M thrm )
(2)
Next, the
T=(KM−KR×Id)×Iq ……(3)
ここで、KRはリラクタンストルク定数である。
なお、式(3)は、モータのトルク理論式(4)から導き出される。
T = (K M −K R × Id) × Iq (3)
Here, K R is a reluctance torque constant.
Equation (3) is derived from the theoretical torque equation (4) of the motor.
T=p{φ−(Ld−Lq)Id}Iq ……(4)
ここで、pはモータMの極対数、φは鎖交磁束数、Ldはd軸インダクタンス、Lqはq軸インダクタンスであり、定数である。又、前記計算係数a,b,c,d、基準温度Sthrm及びリラクタンス定数KRは、実験、或いはシミュレーションの結果に基づいて得るようにする。
T = p {φ− (Ld−Lq) Id} Iq (4)
Here, p is the number of pole pairs of the motor M, φ is the number of flux linkages, Ld is a d-axis inductance, and Lq is a q-axis inductance, which are constants. Also, the calculated coefficient a, b, c, d, a reference temperature S THRM and reluctance constant K R is to be based on experimental, or simulation results.
上記のように構成されたバッテリ電流抑制制御装置の作用を図5、及び図6を参照して説明する。
前記バッテリ電流抑制制御装置では、トルク演算器200が、q軸電流Iq、d軸電流Idに基づいてトルク演算を行うが、このとき、モータ温度Mthrmを加味した式(3)に基づいてトルク演算を行い、これらの値が変化した場合にも、精度良く実トルクTを算出することができる。このように算出された実トルクTをトルク偏差生成部190で、(T*−Th)との偏差を算出して、電流値Iq*をトルクフィードバック制御器160でフィードバックして補正することにより、トルク制御精度を向上させることができる。
The operation of the battery current suppression control device configured as described above will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
In the battery current suppression control device, the
図5は本実施形態における、トルク計算精度と、トルク制御精度とを示すグラフである。
図5には、トルク指令T*を70Nmとした場合において、モータ温度Mthrmが変化した場合の「補正前 測定トルク」、「補正前 計算トルク」、「補正後 測定トルク」、及び「補正後 計算トルク」の数値を、プロットしたものである。同図において、モータ温度[℃]は横軸、トルク[Nm]を縦軸にしている。
FIG. 5 is a graph showing torque calculation accuracy and torque control accuracy in the present embodiment.
FIG. 5 shows that when the torque command T * is 70 Nm and the motor temperature M thrm changes, “measured torque before correction”, “calculated torque before correction”, “measured torque after correction”, and “after corrected torque” The numerical value of “calculated torque” is plotted. In the figure, the motor temperature [° C.] is on the horizontal axis and the torque [Nm] is on the vertical axis.
ここで、測定トルクとは、モータMのトルクを測定した結果の実トルクである。そして、「補正前 測定トルク」は、第1実施形態の場合の実トルクの測定結果である。「補正後 測定トルク」は、第2実施形態の場合の実トルクの測定結果である。 Here, the measured torque is an actual torque as a result of measuring the torque of the motor M. The “measurement torque before correction” is a measurement result of actual torque in the case of the first embodiment. “After-correction measured torque” is a measurement result of actual torque in the case of the second embodiment.
又、「補正前 計算トルク」は、第1実施形態の式(1)で計算したときのトルクである。「補正後 計算トルク」は、第2実施形態の式(3)で計算したときのトルクである。 The “calculated torque before correction” is a torque calculated by the equation (1) of the first embodiment. The “calculated torque after correction” is the torque calculated by the expression (3) of the second embodiment.
図5に示すように、「補正前 測定トルク」は、トルク指令T*(70Nm)よりも大きな値を示すとともに、モータ温度上昇に伴い、測定トルクが低下していることが確認された。 As shown in FIG. 5, the “measured torque before correction” was larger than the torque command T * (70 Nm), and it was confirmed that the measured torque was reduced as the motor temperature increased.
一方、「補正後 測定トルク」は、トルク指令T*(70Nm)に極めて近い値が得られるとともに、モータ温度上昇があっても、トルク指令T*(70Nm)の通りの値が得られたことが確認された。 On the other hand, the “measured torque after correction” was very close to the torque command T * (70 Nm), and even if the motor temperature rose, the value as the torque command T * (70 Nm) was obtained. Was confirmed.
又、「補正前 計算トルク」は、トルク指令T*(70Nm)よりも大きな値を取り、モータ温度上昇とともに「補正前 測定トルク」とのかい離が大きくなることが確認された。一方、「補正後 計算トルク」はトルク指令T*(70Nm)に近い値が得られるとともにモータ温度の値に拘わらず精度良く計算されていることが確認された。 The “calculated torque before correction” is larger than the torque command T * (70 Nm), and it has been confirmed that the deviation from the “measured torque before correction” increases as the motor temperature rises. On the other hand, it was confirmed that the “calculated torque after correction” was a value close to the torque command T * (70 Nm) and was calculated accurately regardless of the motor temperature value.
図6は、本実施形態のバッテリ電流抑制制御装置において、モータ温度Mthrmに対する相電流(すなわち、モータ電流)の測定結果を示している。横軸は時間[分]、左縦軸は相電流[Arms]、右縦軸はモータ温度[℃]である。時間の経過とともにモータ温度Mthrmが上昇すると、q軸電流Iqの補正によりも相電流が増加させる制御が働いていることが分かる。 FIG. 6 shows the measurement result of the phase current (that is, the motor current) with respect to the motor temperature Mthrm in the battery current suppression control device of the present embodiment. The horizontal axis represents time [minutes], the left vertical axis represents phase current [Arms], and the right vertical axis represents motor temperature [° C.]. As the motor temperature M thrm rises with time, it can be seen that control for increasing the phase current is also performed by correcting the q-axis current Iq.
第1実施形態での電流マップ110は、モータ温度や、モータ電流の変化により、モータ定数(すなわち、マグネットトルク定数KM)が変化するが、この変化に応じてはいない。このため、第1実施形態では、トルク指令通りのトルクを精度よく出力することはできないが、第2実施形態では、トルクを精度良く出力することができることになる。
In the
このようにして、第2実施形態では、モータ温度Mthrmを加味したモータ電流に基づいて、モータMのトルクが演算されるため、精度よくモータMのトルクを算出できる。その結果、精度よく算出されたトルクと、トルク指令との偏差でq軸指令を精度よく補正でき、トルク制御精度を向上させて、モータの回生時の場合のトルク変動を抑制できる。 In this manner, in the second embodiment, the torque of the motor M is calculated based on the motor current taking the motor temperature M thrm into consideration, and therefore the torque of the motor M can be calculated with high accuracy. As a result, the q-axis command can be accurately corrected by the deviation between the accurately calculated torque and the torque command, the torque control accuracy can be improved, and torque fluctuations during motor regeneration can be suppressed.
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、前記実施形態の構成を下記のように変更してもよい。
○ 前記実施形態において、モータMの3相をそれぞれ電流センサで検出して、各相のモータ電流を3相/2相座標変換部270に入力して、3相/2相座標変換部270とモータMの回転角θを使用して、d軸電流Id、q軸電流Iqを得るようにしてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may change the structure of the said embodiment as follows.
In the above-described embodiment, each of the three phases of the motor M is detected by a current sensor, and the motor current of each phase is input to the three-phase / two-phase coordinate
○ 又、前記実施形態では、電流センサS3で、バッテリ電流である入力電流、出力電流を検出するようにしたが、計算でッテリ電流である入力電流、出力電流を検出、すなわち算出するようにしてもよい。この場合、インバータ280に出力される各相の電圧、デューティ比、及びモータMの各相の電流値から算出することが可能である。
In the above embodiment, the current sensor S3 detects the input current and output current as battery current. However, the input current and output current as battery current are detected, that is, calculated. Also good. In this case, it is possible to calculate from the voltage of each phase output to the
○ 前記実施形態では、トルクフィードバック制御器160、PI制御部180、トルク偏差生成部190、トルク演算器200を設けたが、これらを省略して、トルクのフィードバック制御を省略してもよい。
In the above embodiment, the
○ 前記実施形態の構成中、PI制御を行う、PI制御部180、230、240に代えて、PID制御部を設けて、PID(比例、積分、微分)制御を行うようにしてもよい。
In the configuration of the embodiment, a PID control unit may be provided instead of the
100…ECU、110…電流マップ、120…入出力過大分検出器、
130…補正値生成部、140…補正値生成部、
150…バッテリ出力電流抑制制御器(補正手段)、
160…トルクフィードバック制御器(q軸指令補正手段)、
170…バッテリ入力電流抑制制御器(補正手段)、180…PI制御部、
190…トルク偏差生成部、200…トルク演算器(トルク演算手段)、
210…q軸電流偏差生成部、220…d軸電流偏差生成部、
230…PI制御部、240…PI制御部、
250…2相/3相座標変換部、260…PWM変換部、
270…3相/2相座標変換部270、280…インバータ、
290…回転角センサ、
300…モータ温度センサ(モータ温度検出手段)、
B…バッテリ、M…モータ、
S1,S2…電流センサ(モータ電流検出手段)、
S3…電流センサ(バッテリ電流検出手段)。
100 ... ECU, 110 ... current map, 120 ... input / output excess detector,
130 ... correction value generation unit, 140 ... correction value generation unit,
150 ... battery output current suppression controller (correction means),
160 ... torque feedback controller (q-axis command correcting means),
170 ... battery input current suppression controller (correction means), 180 ... PI controller,
190 ... torque deviation generator, 200 ... torque calculator (torque calculator),
210 ... q-axis current deviation generator, 220 ... d-axis current deviation generator,
230 ... PI control unit, 240 ... PI control unit,
250 ... 2-phase / 3-phase coordinate converter, 260 ... PWM converter,
270 ... 3-phase / 2-phase coordinate
290 ... rotation angle sensor,
300 ... motor temperature sensor (motor temperature detecting means),
B ... Battery, M ... Motor,
S1, S2 ... current sensors (motor current detection means),
S3: Current sensor (battery current detection means).
Claims (8)
前記バッテリ電流を検出するステップと、
前記バッテリ電流が、設定値の範囲内か否かを判定する判定ステップと、
前記バッテリ電流が前記設定値の範囲外の場合は、前記設定値の範囲内にバッテリ電流が収まるように前記トルク指令を補正する補正ステップを備えることを特徴とするバッテリ電流抑制方法。 A battery current output from the battery based on the d-axis command and the q-axis command obtained based on the torque command is supplied to the motor via the inverter, and a regenerative current from the motor is input via the inverter; A battery current suppression method in a battery power supply device that accepts a regenerative current as a battery current input to the battery,
Detecting the battery current;
A determination step of determining whether or not the battery current is within a range of a set value;
A battery current suppression method comprising: a correction step of correcting the torque command so that the battery current falls within the set value range when the battery current is outside the set value range.
前記判定ステップは、前記出力電流が、設定値としての第1上限値の範囲内か否かを判定するステップであり、
前記補正ステップは、前記出力電流が前記第1上限値の範囲外の際、前記第1上限値内に出力電流が収まるように前記トルク指令を補正するステップであることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ電流抑制方法。 The battery current is an output current output from the battery during power running,
The determination step is a step of determining whether or not the output current is within a range of a first upper limit value as a set value;
The correction step is a step of correcting the torque command so that the output current falls within the first upper limit value when the output current is outside the range of the first upper limit value. The battery current suppressing method according to claim 1.
前記判定ステップは、前記入力電流が、設定値としての第2上限値の範囲内か否かを判定するステップであり、
前記補正ステップは、前記入力電流が前記第2上限値の範囲外の際、前記第2上限値内に入力電流が収まるように前記トルク指令を補正するステップであることを特徴とする請求項1に記載のバッテリ電流抑制方法。 The battery current is an input current input to the battery during regeneration,
The determination step is a step of determining whether or not the input current is within a range of a second upper limit value as a set value;
The correction step is a step of correcting the torque command so that the input current falls within the second upper limit value when the input current is outside the range of the second upper limit value. The battery current suppressing method according to claim 1.
前記バッテリ電流を検出するバッテリ電流検出手段と、
前記バッテリ電流が、設定値の範囲内か否かを判定する判定手段と、
前記バッテリ電流が前記設定値の範囲外の場合は、前記設定値の範囲内に前記バッテリ電流が収まるように前記トルク指令を補正する補正手段を備えることを特徴とするバッテリ電流抑制制御装置。 A battery current output from the battery based on the d-axis command and the q-axis command obtained based on the torque command is supplied to the motor via the inverter, and a regenerative current from the motor is input via the inverter; A battery current suppression control device in a battery power supply device that accepts a regenerative current as a battery current input to the battery,
Battery current detection means for detecting the battery current;
Determining means for determining whether or not the battery current is within a set value range;
When the battery current is outside the set value range, the battery current suppression control device includes a correction unit that corrects the torque command so that the battery current is within the set value range.
前記判定手段は、前記出力電流が、設定値としての第1上限値の範囲内か否かを判定し、
前記補正手段は、前記出力電流が前記第1上限値の範囲外の際、前記第1上限値内に出力電流が収まるように前記トルク指令を補正することを特徴とする請求項4に記載のバッテリ電流抑制制御装置。 The battery current is an output current output from the battery during power running,
The determination means determines whether the output current is within a range of a first upper limit value as a set value;
The said correction | amendment means correct | amends the said torque instruction so that an output current may be settled in the said 1st upper limit value when the said output current is outside the range of the said 1st upper limit value. Battery current suppression control device.
前記判定手段は、前記入力電流が、設定値としての第2上限値の範囲内か否かを判定し、
前記補正手段は、前記入力電流が前記第2上限値の範囲外の際、前記第2上限値内に入力電流が収まるように前記d軸指令の値を補正して増加させることを特徴とする請求項4に記載のバッテリ電流抑制制御装置。 The battery current is an input current input to the battery during regeneration,
The determination means determines whether or not the input current is within a range of a second upper limit value as a set value,
The correction means corrects and increases the value of the d-axis command so that the input current falls within the second upper limit value when the input current is outside the range of the second upper limit value. The battery current suppression control device according to claim 4.
前記モータ電流に基づいてトルクを演算するトルク演算手段と、
前記トルク演算手段が演算したトルクと、前記トルク指令との偏差に基づいて、前記q軸指令を補正するq軸指令補正手段とを備え、
前記q軸指令補正手段の前記q軸指令の補正により、前記モータの回生時の場合のトルク変動を抑制することを特徴とする請求項6に記載のバッテリ電流抑制制御装置。 Motor current detection means for detecting the motor current of the motor;
Torque calculating means for calculating torque based on the motor current;
Q-axis command correction means for correcting the q-axis command based on a deviation between the torque calculated by the torque calculation means and the torque command;
The battery current suppression control device according to claim 6, wherein torque fluctuations during regeneration of the motor are suppressed by correcting the q-axis command by the q-axis command correcting unit.
前記トルク演算手段は、前記モータ温度と、前記モータ電流に基づいてトルクを演算することを特徴とする請求項7に記載のバッテリ電流抑制制御装置。 Motor temperature detecting means for detecting the motor temperature of the motor;
The battery current suppression control device according to claim 7, wherein the torque calculation unit calculates a torque based on the motor temperature and the motor current.
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