JP2010220287A - Motor control device and vehicle system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ制御装置および車両システムに関し、特に、インバータを介してモータを駆動するモータ制御装置および車両システムに関する。 The present invention relates to a motor control device and a vehicle system, and more particularly to a motor control device and a vehicle system that drive a motor via an inverter.
電気自動車やハイブリッド車等の交流モータで走行する車両では、バッテリからインバータに供給する電圧の変動を抑えるために、電源・アース間にコンデンサが配置されている。また、点検や修理を行う場合には、このコンデンサに残留する電荷を放電する必要があり、このコンデンサの両極間に抵抗(放電抵抗)が設けられている。 In a vehicle that runs on an AC motor such as an electric vehicle or a hybrid vehicle, a capacitor is disposed between the power source and the ground in order to suppress fluctuations in the voltage supplied from the battery to the inverter. Further, when performing inspection or repair, it is necessary to discharge the electric charge remaining in the capacitor, and a resistor (discharge resistor) is provided between both electrodes of the capacitor.
特許文献1に、この放電抵抗を省略可能とする構成が開示されている。具体的には、主電源からの直流電圧を平滑コンデンサにより平滑してインバータに供給し、インバータにおけるスイッチングトランジスタのスイッチングを制御して所定の交流電流を出力する電源回路において、インバータにおける少なくとも1つのスイッチングトランジスタの制御端子に印加される制御電圧の大きさを調整するドライブ手段と、このドライブ手段を制御して、対応するスイッチングトランジスタを活性領域で動作させ、ここに流れる電流を所定値に制限する電流制限手段と、を有し、主電源からの直流電圧の出力オフ時に、上記電流制限手段により、上記スイッチングトランジスタの制御電圧を制御して、ここに所定の放電電流を流し、平滑コンデンサの蓄積電荷を消費させることを特徴とする電源回路が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 discloses a configuration that can omit this discharge resistance. Specifically, in a power supply circuit that smoothes a DC voltage from a main power supply by a smoothing capacitor and supplies the same to an inverter and controls switching of a switching transistor in the inverter to output a predetermined AC current, at least one switching in the inverter A drive means for adjusting the magnitude of the control voltage applied to the control terminal of the transistor, and a current for controlling the drive means to operate the corresponding switching transistor in the active region and limiting the current flowing therethrough to a predetermined value Limiting means, and when the output of the DC voltage from the main power supply is turned off, the current limiting means controls the control voltage of the switching transistor so that a predetermined discharge current flows therethrough and the charge stored in the smoothing capacitor A power supply circuit characterized in that it consumes power is disclosed
しかしながら、特許文献1の電源回路は、電流制限手段という追加の回路を設ける必要があり、コストや回路規模を大きく低減できるものとはなりえない。また、特許文献1の電源回路は、放電抵抗インバータ内の上下アーム対をオンにして、電流を流すものであり、トランジスタが発熱してしまうという問題点もある。放電電流を制限すれば、トランジスタの発熱量を抑えることができるが、放電完了までに相応の時間が掛かってしまう。 However, the power supply circuit of Patent Document 1 needs to be provided with an additional circuit called a current limiting unit, and cannot be greatly reduced in cost and circuit scale. In addition, the power supply circuit of Patent Document 1 turns on the upper and lower arm pairs in the discharge resistance inverter to flow current, and there is a problem that the transistor generates heat. By limiting the discharge current, the amount of heat generated by the transistor can be suppressed, but it takes a certain amount of time to complete the discharge.
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、上記した放電抵抗や放電用の追加の回路を設けることなく、コンデンサに蓄えられた電荷を放電することのできるモータ制御装置および車両システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the circumstances described above, and the object of the present invention is to discharge the electric charge stored in the capacitor without providing the above-described discharge resistance or additional circuit for discharge. It is an object of the present invention to provide a motor control device and a vehicle system that can be used.
本発明の第1の視点によれば、電源とグランドの間に上側トランジスタと下側トランジスタを直列接続したアーム(分岐線路)を複数並列に接続し、前記複数のアームの中点をモータコイルの各相の端子にそれぞれ接続したインバータと接続され、前記上側トランジスタと下側トランジスタのスイッチングを制御してモータを駆動するモータ制御装置であって、バッテリとの接続が断たれた状態で起動され、すべてのアームに配置された前記上側トランジスタと下側トランジスタとを交互にオンオフ制御することによって、前記電源とグランドの間に配置されたコンデンサに蓄積された電荷を、前記モータコイルで消費させる放電機能を備えたモータ制御装置および該モータ制御装置を搭載した車両システムが提供される。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of arms (branch lines) in which an upper transistor and a lower transistor are connected in series between a power source and a ground are connected in parallel, and the midpoint of the plurality of arms is connected to a motor coil. It is connected to an inverter connected to each phase terminal, and is a motor control device that drives a motor by controlling switching of the upper transistor and the lower transistor, and is activated in a state where the connection with the battery is disconnected, Discharge function for consuming the electric charge accumulated in the capacitor arranged between the power source and the ground by the motor coil by alternately turning on and off the upper transistor and the lower transistor arranged in all the arms. And a vehicle system equipped with the motor control device.
本発明によれば、放電抵抗や放電用の追加の回路を省略し、コストダウンと省スペース化を実現することができる。その理由は、モータコイルを用いて、コンデンサに蓄えられた電荷を消費するよう構成したことにある。 According to the present invention, the discharge resistance and the additional circuit for discharge can be omitted, and cost reduction and space saving can be realized. This is because the motor coil is used to consume the electric charge stored in the capacitor.
続いて、本発明の第1の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置の構成を表した図である。図1を参照すると、バッテリ10と、インバータ20と、インバータ20に必要な信号を供給する制御部30と、モータ40と、が示されている。モータ40から出力されるトルクを車輪に伝達する構成を採ることで、バッテリに蓄えた電力で走行する車両システムを構成することができる。
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a motor control device according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a
バッテリ10は、イグニッションOFF操作時等の非動作時に開放されるリレーRY1、RY2を介してインバータ20に接続された直流電源である。
The
インバータ20は、上側トランジスタ(例えばTr1)と下側トランジスタ(例えばTr2)を直列接続したU相、V相、W相の3本のアームを有し、各アームの中点(上下のトランジスタの接続点)をモータ40の3つのモータコイルの各相の端子に接続した構成となっている。インバータ20の電源とグランドの間には、バッテリ10から供給される直流電圧の変動を吸収するコンデンサ(キャパシタ)21が配置されている。
The
なお、各トランジスタTr1〜Tr6は、IGBT(Insulated Gated Bipolar Transistor)で構成されており、それぞれのコレクタ・エミッタ間には、エミッタ側からの電流をコレクタ側に還流させるダイオードが配設されている。 Each of the transistors Tr1 to Tr6 is configured by an IGBT (Insulated Gated Bipolar Transistor), and a diode that circulates current from the emitter side to the collector side is disposed between each collector and emitter.
制御部30は、モータ40のロータの位置に応じて、トランジスタTr1〜Tr6をスイッチングして、モータ40へ供給する電流の位相を制御して、モータ40を駆動するECU(電子制御ユニット)等によって構成される。また、本発明における制御部30は、後記するコンデンサ21に蓄積された電荷の放電処理を実行する機能を有している。具体的な動作については、後に詳述する。
The
モータ40は、モータコイル(ステータコイル)の内側に永久磁石を用いたロータを有する3相交流の永久磁石モータである。このようなモータとしては、例えば、永久磁石をロータ内部の埋め込んだIPM(Interior Permanent Magnet)構造のモータが知られている。
The
続いて、本実施形態の動作について図面を参照して詳細に説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置の動作の流れを表したフローチャートである。 Next, the operation of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a flowchart showing an operation flow of the motor control device according to the first embodiment of the present invention.
図2を参照すると、まず、制御部30が、イグニッションスイッチ(IGスイッチ)がオフにされたことを検知すると(ステップS001の「Yes」)、制御部30は、リレーRY1、RY2を開放し、バッテリ10からインバータ20への電力供給を遮断する(ステップS002)。
Referring to FIG. 2, first, when the
続いて、制御部30は、各アームに配置された上側トランジスタTr1、Tr3、Tr5と、下側トランジスタTr2、Tr4、Tr6と、を交互にオンオフ制御するスイッチング制御を開始する(ステップS003)。
Subsequently, the
ここで、コンデンサ21に蓄積された電荷の放電を実現するスイッチング制御について詳細に説明する。上側トランジスタTr1、Tr3、Tr5を同時にオンにすると、図3に示すように、モータ40のU相、V相、W相の各端子にそれぞれ電圧が印加される。
Here, the switching control for realizing the discharge of the electric charge accumulated in the
次のタイミングで、上側トランジスタTr1、Tr3、Tr5を同時にオフにすると、モータ40内に残電圧が発生する。その状態で、下側トランジスタTr2、Tr4、Tr6を同時にオンにすると、図4に示すとおり、モータ40内の残電圧がインバータ20のグランド側に接地される。
When the upper transistors Tr1, Tr3, Tr5 are simultaneously turned off at the next timing, a residual voltage is generated in the
上記のように、上側トランジスタTr1、Tr3、Tr5と、下側トランジスタTr2、Tr4、Tr6とのオンオフ制御を繰り返すことで、モータ40を動かさずに、コンデンサ21に蓄積された電荷の放電が完了する。
As described above, by repeating the on / off control of the upper transistors Tr1, Tr3, Tr5 and the lower transistors Tr2, Tr4, Tr6, the discharge of the charge accumulated in the
その後、制御部30は、所定の時間間隔で、インバータ20の電源・グランド間(V1−V2)電圧を確認し(ステップS004)、インバータ20の電源・グランド間(V1−V2)が、一定の電圧値に降下した時点で(ステップS004の「Yes」)、上記トランジスタのスイッチング制御を終了する(ステップS005)。
Thereafter, the
その後、制御部30は、電源オフ動作を行う(ステップS006)。
Thereafter, the
以上のように、本実施形態によれば、インバータ20に放電抵抗を設けずとも、コンデンサ21に蓄積された電荷をモータコイルにて消費させることが可能になる。
As described above, according to the present embodiment, the electric charge accumulated in the
[第2の実施形態]
続いて、本発明の第2の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施形態は、図1に表した第1の実施形態とほぼ同様の構成であり、放電完了の検出方法が異なるのみであるので、以下のその相違点を中心に説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 1, and only the method for detecting the completion of discharge is different. Therefore, the following description will focus on the differences.
図5は、本発明の第2の実施形態のモータ制御装置の動作を表したフローチャートである。第1の実施形態の動作を表した図2のフローチャートとの相違点は、スイッチング制御の終了判定を、インバータ20の電源・グランド間(V1−V2)電圧でなく、スイッチング制御開始からの経過時間で行うようにした点である。
FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the motor control apparatus according to the second embodiment of the present invention. The difference from the flowchart of FIG. 2 showing the operation of the first embodiment is that the end of switching control is determined not by the voltage between the power supply and ground (V1-V2) of the
コンデンサ21の容量やバッテリ10の電圧は既知であるので、これらを用いて、放電完了時間を見積もっておき、図5のステップS104にて一定時間経過したことを判定してから、自動的にスイッチング制御を終了させる。
Since the capacity of the
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and further modifications, replacements, and replacements may be made without departing from the basic technical idea of the present invention. Adjustments can be made.
10 バッテリ
20 インバータ
21 コンデンサ(キャパシタ)
30 制御部
40 モータ
RY1、RY2 リレー
Tr1〜Tr6 トランジスタ
10
30
Claims (2)
バッテリとの接続が断たれた状態で起動され、すべてのアームに配置された前記上側トランジスタと下側トランジスタとを交互にオンオフ制御することによって、前記電源とグランドの間に配置されたコンデンサに蓄積された電荷を、前記モータコイルで消費させる放電機能を備えたモータ制御装置。 A plurality of arms in which an upper transistor and a lower transistor are connected in series between a power source and a ground are connected in parallel, and connected to an inverter in which a middle point of each of the arms is connected to a terminal of each phase of a motor coil, A motor control device for driving a motor by controlling switching of a transistor and a lower transistor,
It is started in a state where the connection with the battery is disconnected, and the upper transistor and the lower transistor arranged in all the arms are alternately turned on and off to accumulate in the capacitor arranged between the power source and the ground. A motor control device having a discharge function for consuming the generated electric charge by the motor coil.
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