JP2010220431A - Driving device - Google Patents

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Jun Kikunaga
淳 菊永
Hiroyuki Hattori
宏之 服部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To drive a three-phase AC motor in a rectangular-wave control mode as required. <P>SOLUTION: When a request for rectangular-wave control is made to drive a motor as a three-phase AC motor in a rectangular-wave control mode, a target voltage VH* of a high-voltage system is set so that a rectangular-wave control mode may be selected as a control mode for execution of a motor based on a map for setting a control mode (for example, a map as shown in Figure 2(2)) and a target driving point (for example, a target driving point B as shown in Figure 2(2)), instead of selecting a control mode of the motor after setting the target voltage VH* of the high-voltage system, in other words, without using a map for setting a target voltage. By this method, the motor 32 can be driven in a rectangular-wave control mode as required. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、三相交流電動機と三相交流電動機を駆動するインバータとバッテリとバッテリからの電力を昇圧してインバータに供給する昇圧回路とを備える駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device, and more particularly, to a drive device including a three-phase AC motor, an inverter that drives the three-phase AC motor, a battery, and a booster circuit that boosts power from the battery and supplies the boosted power to the inverter.

従来、この種の駆動装置としては、交流電動機と交流電動機を駆動するインバータとを備え、PWM(パルス幅変調)電流制御モードや矩形波電圧制御モードでインバータを制御するものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、矩形波電圧制御モードのときには、交流電動機における3相の各矩形波電圧の切替タイミングに加えて各切替タイミングの間の中間タイミングで交流電動機に印加される電流や電圧を検出して電力演算することにより、交流電動機のトルクを平均電力に基づいて高精度に検出可能なものとしている。   Conventionally, as this type of drive device, an AC motor and an inverter that drives the AC motor, and an inverter that is controlled in a PWM (pulse width modulation) current control mode or a rectangular wave voltage control mode have been proposed ( For example, see Patent Document 1). In this device, in the rectangular wave voltage control mode, the current and voltage applied to the AC motor are detected at an intermediate timing between the switching timings in addition to the switching timing of the three-phase rectangular wave voltages in the AC motor. By calculating the power, the torque of the AC motor can be detected with high accuracy based on the average power.

特開2002−223590号公報JP 2002-223590 A

上述の駆動装置で用いる矩形波電圧制御モードは、PWM電流制御モードのように高周波数でインバータをスイッチング制御するものではないことから、スイッチングによる騒音が生じにくく且つスイッチングによる損失も少ないため、できるだけ矩形波制御モードによって交流電動機を駆動するよう要求されることがある。また、上述の構成に加えてバッテリからの電力を昇圧してインバータに印加する昇圧回路を備え、PWM制御の制御応答性などの利点を考慮してインバータに印加する電圧と交流電動機の駆動点とに基づいてPWM電流制御モードや矩形波電圧制御モードを切り替えて交流電動機を駆動する装置では、基本的に、交流電動機の駆動点と対応するインバータに印加すべき電圧との予め設定された関係に応じてインバータに印加すべき電圧を設定すると共にこの電圧と駆動点とに応じて制御モードを切り替えるため、矩形波制御モードによる交流電動機の駆動が要求されたときであっても、必ずしも要求に応じることができない。   The rectangular wave voltage control mode used in the above-described driving device does not perform switching control of the inverter at a high frequency unlike the PWM current control mode, so that noise due to switching is hardly generated and loss due to switching is small. The AC motor may be required to be driven by the wave control mode. In addition to the above-described configuration, a booster circuit that boosts the power from the battery and applies it to the inverter is provided, and the voltage applied to the inverter and the drive point of the AC motor are considered in consideration of advantages such as control response of PWM control. In the device for driving the AC motor by switching the PWM current control mode or the rectangular wave voltage control mode based on the above, basically, the relationship between the drive point of the AC motor and the voltage to be applied to the corresponding inverter is basically set. Accordingly, since the voltage to be applied to the inverter is set and the control mode is switched according to the voltage and the driving point, even when driving of the AC motor in the rectangular wave control mode is requested, the request is not always met. I can't.

本発明の駆動装置は、要求に応じて三相交流電動機を矩形波制御モードで駆動することを主目的とする。   The drive device of the present invention is mainly intended to drive a three-phase AC motor in a rectangular wave control mode as required.

本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The drive device of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明の駆動装置は、
三相交流電動機と、前記三相交流電動機を駆動するインバータと、バッテリと、前記バッテリからの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧回路と、前記三相交流電動機の回転数および前記三相交流電動機を駆動すべきトルク指令からなる目標駆動点に基づいて前記目標駆動点と前記インバータに印加すべき目標電圧との予め定められた第1の関係を用いて前記目標電圧を設定し、パルス幅変調による擬似的三相交流電圧を用いて前記三相交流電動機を駆動するパルス幅変調制御モードとパルス幅変調による搬送波の振幅を超えた振幅の正弦波電圧としての過変調電圧を用いて前記三相交流電動機を駆動する過変調制御モードと矩形波電圧を用いて前記三相交流電動機を駆動する矩形波制御モードとの3つの制御モードと前記目標電圧と前記目標駆動点との予め定められた第2の関係に前記設定された目標電圧と前記目標駆動点とを適用して該3つの制御モードのうちの1つとして選択される前記三相交流電動機の実行用制御モードによって前記三相交流電動機が前記トルク指令で駆動されると共に前記インバータに印加される電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記インバータと前記昇圧回路とを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記三相交流電動機を前記矩形波制御モードで駆動するよう要求されたときには、前記第1の関係に拘わらず、前記第2の関係と前記目標駆動点とに基づいて前記三相交流電動機の実行用制御モードとして前記矩形波制御モードが選択されるよう前記目標電圧を設定する、
ことを特徴とする。
The drive device of the present invention is
A three-phase AC motor, an inverter that drives the three-phase AC motor, a battery, a booster circuit that boosts power from the battery and supplies the boosted power to the inverter, the rotational speed of the three-phase AC motor, and the three-phase The target voltage is set using a first predetermined relationship between the target drive point and a target voltage to be applied to the inverter based on a target drive point consisting of a torque command to drive the AC motor, and a pulse The pulse width modulation control mode for driving the three-phase AC motor using a pseudo three-phase AC voltage by width modulation and the overmodulation voltage as a sine wave voltage having an amplitude exceeding the amplitude of the carrier wave by pulse width modulation Three control modes, an overmodulation control mode for driving a three-phase AC motor and a rectangular wave control mode for driving the three-phase AC motor using a rectangular wave voltage, and the target voltage The three-phase AC motor selected as one of the three control modes by applying the set target voltage and the target drive point to a predetermined second relationship with the target drive point Control means for controlling the inverter and the booster circuit so that the three-phase AC motor is driven by the torque command in accordance with the execution control mode and the voltage applied to the inverter becomes the set target voltage. In a drive device comprising:
When the control means is requested to drive the three-phase AC motor in the rectangular wave control mode, the control means determines the three-phase AC motor based on the second relationship and the target drive point regardless of the first relationship. Setting the target voltage so that the rectangular wave control mode is selected as the execution control mode of the phase AC motor;
It is characterized by that.

この本発明の駆動装置では、三相交流電動機を矩形波制御モードで駆動するよう要求されたときには、第2の関係と目標駆動点とに基づいて三相交流電動機の実行用制御モードとして矩形波制御モードが選択されるよう目標電圧を設定する。これにより、要求に応じて三相交流電動機を矩形波制御モードで駆動することができる。   In the driving device of the present invention, when it is requested to drive the three-phase AC motor in the rectangular wave control mode, the rectangular wave is set as the execution control mode of the three-phase AC motor based on the second relationship and the target drive point. The target voltage is set so that the control mode is selected. Accordingly, the three-phase AC motor can be driven in the rectangular wave control mode as required.

実施例の駆動装置を搭載した電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the electric vehicle 20 carrying the drive device of an Example. モータ32の制御モード設定用マップの一部の一例を示す説明図である。4 is an explanatory diagram showing an example of a part of a control mode setting map of a motor 32. FIG.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。   Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

図1は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載した電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図示するように、例えば同期発電電動機などの三相交流電動機として構成されて回転子が駆動輪26a,26bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸22に接続されたモータ32と、モータ32を駆動するためのインバータ34と、例えば二次電池として構成されたバッテリ40と、バッテリ40からの電力をその電圧を昇圧してインバータ34側(以下、高電圧系という)に供給したり高電圧系の電圧を降圧してバッテリ40に供給する昇圧コンバータ42と、モータ32の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ35などのモータ32やインバータ34の状態を検出する種々のセンサからの信号や昇圧コンバータ42の出力端子の端子間に設けられた電圧センサ43からの高電圧系の電圧VH,バッテリ50の状態を検出する種々のセンサからの信号,シフトレバーのポジションを検出するシフトポジションセンサ52からのシフトポジション,アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ54からのアクセル開度,ブレーキペダルの踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ56からのブレーキポジション,車速センサ58からの車速,乗員室内の運転席前方に取り付けられてモータ32の後述する矩形波制御モードによる駆動の優先を指示する指示スイッチ59からの指示信号などを入力すると共に、インバータ34の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによってモータ32を駆動制御したり昇圧コンバータ42の図示しないスイッチング素子をスイッチング制御することによって昇圧コンバータ42を駆動制御して装置全体を制御する電子制御ユニット50と、を備える。実施例の駆動装置としては、主としてモータ32とインバータ34とバッテリ40と昇圧コンバータ42と電子制御ユニット50とが該当する。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of an electric vehicle 20 equipped with a drive device as an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the electric vehicle 20 of the embodiment is configured as a three-phase AC motor such as a synchronous generator motor, and the rotor is connected to a drive shaft 22 connected to drive wheels 26a and 26b via a differential gear 24. Motor 32, inverter 34 for driving motor 32, battery 40 configured as, for example, a secondary battery, and the voltage from power from battery 40 is boosted to inverter 34 side (hereinafter referred to as a high voltage system). The booster converter 42 that supplies the voltage to the battery 40 by lowering the voltage of the high voltage system and the state of the motor 32 and the inverter 34 such as the rotational position detection sensor 35 that detects the rotational position of the rotor of the motor 32. A high voltage system from a voltage sensor 43 provided between signals from various sensors for detecting the voltage and the output terminal of the boost converter 42 The voltage VH, signals from various sensors that detect the state of the battery 50, the shift position from the shift position sensor 52 that detects the position of the shift lever, and the accelerator opening from the accelerator pedal position sensor 54 that detects the amount of depression of the accelerator pedal Priority, brake position from the brake pedal position sensor 56 that detects the amount of depression of the brake pedal, vehicle speed from the vehicle speed sensor 58, driving priority of the motor 32 that is attached to the front of the driver's seat in the passenger compartment, and is described later. In addition, an instruction signal from an instruction switch 59 is input, and a switching element (not shown) of the inverter 34 is switched to control driving of the motor 32 or a switching element (not shown) of the boost converter 42 is switched. Comprising an electronic control unit 50 which controls the entire drive control to the equipment boost converter 42 by ring control, the. The drive device of the embodiment mainly corresponds to the motor 32, the inverter 34, the battery 40, the boost converter 42, and the electronic control unit 50.

実施例の電気自動車20は、基本的には、電子制御ユニット50によって実行される以下に説明する駆動制御によって走行する。電子制御ユニット50では、まず、アクセルペダルポジションセンサ54からのアクセル開度と車速センサ58からの車速とに応じて走行のために駆動軸22に要求される要求トルクを設定し、バッテリ40を充放電することができる最大電力としての入出力制限の範囲内で要求トルクをモータ32のトルク指令に設定し、モータ32の回転数とトルク指令とに基づいてインバータ34に印加すべき目標電圧を設定し、モータ32が設定したトルク指令で駆動されるようインバータ34のスイッチング素子をスイッチング制御すると共に、高電圧系の電圧VHが設定された目標電圧になるよう昇圧コンバータ42のスイッチング素子をスイッチング制御する。実施例の電気自動車20は、こうした制御により、バッテリ40の入出力制限の範囲内でアクセル開度に応じた要求トルクを駆動軸22に出力して走行する。以下、回転位置検出センサ35からの信号に基づいて電子制御ユニット50により演算されるモータ32の回転数を回転数Nmとすると共に、電子制御ユニット50による駆動制御によって設定されるモータ32のトルク指令をトルク指令Tm*とし、モータ32の回転数およびトルク指令からなる駆動点を目標駆動点として目標駆動点(Nm,Tm*)とも表す。   The electric vehicle 20 of the embodiment basically travels by drive control described below that is executed by the electronic control unit 50. In the electronic control unit 50, first, a required torque required for the drive shaft 22 for traveling is set according to the accelerator opening from the accelerator pedal position sensor 54 and the vehicle speed from the vehicle speed sensor 58, and the battery 40 is charged. The required torque is set in the torque command of the motor 32 within the range of the input / output restriction as the maximum power that can be discharged, and the target voltage to be applied to the inverter 34 is set based on the rotation speed of the motor 32 and the torque command. Then, switching control of the switching element of the inverter 34 is controlled so that the motor 32 is driven by the set torque command, and switching control of the boost converter 42 is controlled so that the high voltage system voltage VH becomes the set target voltage. . The electric vehicle 20 according to the embodiment travels by outputting the required torque corresponding to the accelerator opening to the drive shaft 22 within the range of the input / output limitation of the battery 40 by such control. Hereinafter, the rotational speed of the motor 32 calculated by the electronic control unit 50 based on the signal from the rotational position detection sensor 35 is set to the rotational speed Nm, and the torque command of the motor 32 set by the drive control by the electronic control unit 50 is performed. Is a torque command Tm *, and the drive point consisting of the rotational speed of the motor 32 and the torque command is a target drive point and is also expressed as a target drive point (Nm, Tm *).

前述の駆動制御を実行する際に、電子制御ユニット50は、モータ32の目標駆動点(Nm,Tm*)に基づいて予め設定された目標電圧設定用マップを用いてモータ32の目標駆動点での駆動に必要なインバータ34に印加すべき電圧としての高電圧系の目標電圧VH*を設定する。そして、高電圧系の目標電圧VH*とモータ32の目標駆動点(Nm,Tm*)とに基づいて予め設定された制御モード設定用マップを用いて3つの制御モードから1つの制御モードを選択し、選択した制御モードによってモータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようインバータ34をスイッチング制御すると共に、高電圧系の電圧VHが目標電圧VH*になるよう昇圧コンバータ42をスイッチング制御する。ここで、目標電圧設定用マップは、モータ32の目標駆動点(Nm,Tm*)とモータ32をその目標駆動点で駆動するのに必要な高電圧系の目標電圧VH*との関係として実験や解析などにより予め定めて電子制御ユニット50の図示しないROMに記憶したマップである。また、制御モード設定用マップは、高電圧系の目標電圧VH*とモータ32の目標駆動点(Nm,Tm*)とモータ32の制御モードとの関係として実験や解析などにより予め定めて同じく電子制御ユニット50の図示しないROMに記憶したマップである。   When executing the above-described drive control, the electronic control unit 50 uses the target voltage setting map preset based on the target drive point (Nm, Tm *) of the motor 32 at the target drive point of the motor 32. A target voltage VH * of the high voltage system is set as a voltage to be applied to the inverter 34 necessary for driving of. Then, one control mode is selected from the three control modes using a control mode setting map set in advance based on the target voltage VH * of the high voltage system and the target drive point (Nm, Tm *) of the motor 32. Then, the inverter 34 is subjected to switching control so that the motor 32 is driven by the torque command Tm * according to the selected control mode, and the boost converter 42 is subjected to switching control so that the high voltage system voltage VH becomes the target voltage VH *. Here, the target voltage setting map is an experiment as a relationship between the target drive point (Nm, Tm *) of the motor 32 and the target voltage VH * of the high voltage system necessary for driving the motor 32 at the target drive point. The map is stored in a ROM (not shown) of the electronic control unit 50 that is determined in advance by analysis or the like. Further, the control mode setting map is determined in advance by experiments and analysis as the relationship between the target voltage VH * of the high voltage system, the target drive point (Nm, Tm *) of the motor 32, and the control mode of the motor 32. 3 is a map stored in a ROM (not shown) of the control unit 50.

図2に、制御モード設定用マップの一部の一例を示す。図2(1)は目標電圧VH*をバッテリ40の電圧に相当する値VH1としたときのマップを示し、図2(3)は目標電圧VH*を装置に許容される最大電圧である値VH3としたときのマップを示し、図3(2)は目標電圧VH*を値VH1より大きく値VH3より小さい値VH2としたときのマップを示す。図中、破線は、目標電圧VH*を値VH3としたときの回転数と所定の上限トルクに相当するトルク指令との関係を示し、破線と実線とで定められる高回転数高トルクの領域はそのときの目標電圧VH*ではモータ32を駆動することができない領域を示す。なお、所定の上限トルクは、実施例では、バッテリ40の電圧を昇圧せずにインバータ34に印加したとき、即ち目標電圧VH*を値VH1にしたときのモータ32の定格トルクを用いた。図中、実線で区分された領域で示すように、回転数およびトルクが小さい領域から大きい領域への順に、三角波比較によるパルス幅変調(PWM)制御における三角波の振幅以下の振幅で正弦波状の出力電圧指令値を生成した擬似的三相交流電圧としてのPWM信号によってインバータをスイッチングする正弦波制御モード,三角波の振幅を超えた振幅で正弦波状の出力電圧指令値を生成した過変調電圧としてのPWM信号によってインバータをスイッチングする過変調制御モード,トルク指令に応じた電圧位相をもつ矩形波状の電圧によってインバータをスイッチングする矩形波制御モードが選択されるよう予め定められている。したがって、低回転数低トルクの領域で正弦波制御モードを用いることにより、モータ32を応答性よく駆動することができ、高回転数高トルクの領域で矩形波制御モードを用いることにより、インバータ34への入力電圧(高電圧系の電圧VH)に対する出力電圧(基本波成分の振幅)の割合である変調率を高くしてより大きいトルクを出力可能とすると共にインバータ34のスイッチング損失などを低減することができる。   FIG. 2 shows an example of a part of the control mode setting map. FIG. 2 (1) shows a map when the target voltage VH * is a value VH1 corresponding to the voltage of the battery 40, and FIG. 2 (3) is a value VH3 which is the maximum voltage allowed for the apparatus. 3 (2) shows a map when the target voltage VH * is set to a value VH2 larger than the value VH1 and smaller than the value VH3. In the figure, the broken line shows the relationship between the rotational speed when the target voltage VH * is the value VH3 and the torque command corresponding to the predetermined upper limit torque, and the region of the high rotational speed and high torque defined by the broken line and the solid line is The target voltage VH * at that time indicates a region where the motor 32 cannot be driven. As the predetermined upper limit torque, in the embodiment, the rated torque of the motor 32 when the voltage of the battery 40 is applied to the inverter 34 without being boosted, that is, when the target voltage VH * is set to the value VH1 is used. In the figure, as indicated by the areas separated by solid lines, a sine wave output with an amplitude equal to or smaller than the amplitude of the triangular wave in the pulse width modulation (PWM) control by the triangular wave comparison in order from the region where the rotation speed and torque are small to the large region A sinusoidal control mode in which the inverter is switched by a PWM signal as a pseudo three-phase AC voltage that generates a voltage command value, PWM as an overmodulation voltage that generates a sinusoidal output voltage command value with an amplitude exceeding the amplitude of the triangular wave An overmodulation control mode in which the inverter is switched by a signal and a rectangular wave control mode in which the inverter is switched by a rectangular wave voltage having a voltage phase corresponding to the torque command are selected in advance. Therefore, the motor 32 can be driven with high responsiveness by using the sine wave control mode in the low rotation speed and low torque region, and the inverter 34 can be driven by using the rectangular wave control mode in the high rotation speed and high torque region. The modulation rate, which is the ratio of the output voltage (amplitude of the fundamental wave component) to the input voltage (high voltage system voltage VH), is increased so that a larger torque can be output and the switching loss of the inverter 34 is reduced. be able to.

次に、運転者により指示スイッチ59がオンされたときや制御上必要が生じたときなどの矩形波制御要求がなされたときに、モータ42を正弦波制御モードや過変調制御モードに優先して矩形波制御モードで駆動する際の処理について説明する。矩形波制御要求がなされると、電子制御ユニット50の図示しないCPUは、モータ32の回転数Nmを入力すると共に前述の駆動制御で設定されたモータ32のトルク指令Tm*を入力し、前述の制御モード設定用マップと目標駆動点(Nm,Tm*)とに基づいてモータ32の実際の制御に用いる実行用制御モードとして矩形波制御モードが選択されるように高電圧系の目標電圧VH*を設定する。そして、制御モード設定用マップに設定した目標電圧VH*と目標駆動点(Nm,Tm*)とを適用してモータ32の実行用制御モードを設定し、設定された実行用制御モード即ち矩形波制御モードによってモータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようインバータ34のスイッチング制御を行なうと共に、高電圧系の電圧VHが設定された目標電圧VH*になるよう昇圧コンバータ42のスイッチング制御を行なう。ここで、目標電圧VH*の設定は、例えば、図2(1)に示すようにモータ32の低回転数高トルクの目標駆動点Aに対しては複数のマップのうち目標駆動点Aを矩形波制御モードの領域に含むように定められているマップである目標電圧VH*を値VH1としたときのマップに基づいて目標電圧VH*には値VH1が設定され、図2(2)に示すようにモータ32の中回転数中トルクの目標駆動点Bに対しては同様に目標電圧VH*を値VH2としたときのマップに基づいて目標電圧VH*には値VH2が設定され、図3(3)に示すようにモータ32の高回転数低トルクの目標駆動点Cに対しては同様に目標駆動点VH*には値VH3が設定される、などのように行なわれる。なお、実施例の制御モード設定用マップは、図2(1)に示す過変調制御モードと矩形波制御モードとを区分するラインLより高回転数高トルク側の領域の目標駆動点に対しては、予め定めた複数のマップのうちの1つを用いれば矩形波制御モードを必ず選択することができるように複数のマップが定められているものとした。また、実施例では、制御モード設定用マップのラインLより低回転数低トルク側の領域の目標駆動点に対しては矩形波制御モードを選択することができないため、この領域の目標駆動点に対しては制御モード設定用マップに拘わらずに目標電圧VH*には値VH1を設定すると共にモータ32を強制的に矩形波制御モードで駆動するものとした。なお、このモータ32を強制的に矩形波制御モードで駆動する場合、トルク指令Tm*が値0近傍の極低トルクの領域では制御上の応答性を考慮して正弦波制御モードでモータ32を駆動するものとしてもよい。このように、矩形波制御要求がなされたときには、高電圧系の目標電圧VH*を設定してからモータ32の制御モードを選択するのではなく、モータ32の実行用制御モードとして矩形波制御モードが選択されるように高電圧系の目標電圧VH*を設定するから、要求に応じてモータ32を矩形波制御モードで駆動することができる。この結果、インバータ34のスイッチングによる騒音が生じにくく且つスイッチングによる損失を小さくした状態でモータ32を駆動することができる。   Next, when the driver makes a rectangular wave control request such as when the instruction switch 59 is turned on or when control is necessary, the motor 42 is given priority over the sine wave control mode or overmodulation control mode. Processing when driving in the rectangular wave control mode will be described. When the rectangular wave control request is made, the CPU (not shown) of the electronic control unit 50 inputs the rotational speed Nm of the motor 32 and the torque command Tm * of the motor 32 set by the drive control described above. Based on the control mode setting map and the target drive point (Nm, Tm *), the target voltage VH * of the high voltage system is selected so that the rectangular wave control mode is selected as the execution control mode used for the actual control of the motor 32. Set. Then, by applying the target voltage VH * and the target driving point (Nm, Tm *) set in the control mode setting map, the execution control mode of the motor 32 is set, and the set execution control mode, that is, a rectangular wave is set. Switching control of the inverter 34 is performed so that the motor 32 is driven by the torque command Tm * according to the control mode, and switching control of the boost converter 42 is performed so that the high voltage system voltage VH becomes the set target voltage VH *. Here, the target voltage VH * is set, for example, as shown in FIG. 2 (1), with the target drive point A out of a plurality of maps for the target drive point A of the low speed and high torque of the motor 32. The value VH1 is set to the target voltage VH * based on the map when the target voltage VH *, which is a map determined to be included in the region of the wave control mode, is set to the value VH1, and is shown in FIG. Similarly, the target voltage VH * is set to the target voltage VH * based on the map when the target voltage VH * is set to the value VH2 for the target drive point B of the torque at the medium rotation speed of the motor 32, as shown in FIG. As shown in (3), the value VH3 is set to the target drive point VH * in the same manner for the target drive point C of the motor 32 with high rotation speed and low torque. It should be noted that the control mode setting map of the embodiment corresponds to the target drive point in the region on the higher rotation speed and higher torque side than the line L that divides the overmodulation control mode and the rectangular wave control mode shown in FIG. The plurality of maps are defined so that the rectangular wave control mode can be selected without fail by using one of the plurality of predetermined maps. In the embodiment, since the rectangular wave control mode cannot be selected for the target drive point in the region at the low rotation speed and low torque side from the line L of the control mode setting map, the target drive point in this region cannot be selected. On the other hand, regardless of the control mode setting map, the value VH1 is set to the target voltage VH * and the motor 32 is forcibly driven in the rectangular wave control mode. When the motor 32 is forcibly driven in the rectangular wave control mode, the motor 32 is operated in the sine wave control mode in consideration of control responsiveness in an extremely low torque region where the torque command Tm * is near zero. It may be driven. As described above, when the rectangular wave control request is made, the rectangular wave control mode is not set as the execution control mode of the motor 32, but the control mode of the motor 32 is not selected after setting the target voltage VH * of the high voltage system. Since the target voltage VH * of the high voltage system is set so that is selected, the motor 32 can be driven in the rectangular wave control mode as required. As a result, the motor 32 can be driven in a state in which noise due to switching of the inverter 34 hardly occurs and loss due to switching is reduced.

以上説明した実施例の駆動装置を搭載した電気自動車20によれば、モータ32を矩形波制御モードで駆動する矩形波制御要求がなされたときには、高電圧系の目標電圧VH*を設定してからモータ32の制御モードを選択するのではなく、即ち目標電圧設定用マップを用いずに、制御モード設定用マップと目標駆動点とに基づいてモータ32の実行用制御モードとして矩形波制御モードが選択されるよう高電圧系の目標電圧VH*を設定するから、要求に応じてモータ32を矩形波制御モードで駆動することができる。   According to the electric vehicle 20 equipped with the driving device of the embodiment described above, when a rectangular wave control request for driving the motor 32 in the rectangular wave control mode is made, the target voltage VH * of the high voltage system is set. Instead of selecting the control mode of the motor 32, that is, without using the target voltage setting map, the rectangular wave control mode is selected as the execution control mode of the motor 32 based on the control mode setting map and the target drive point. Therefore, the target voltage VH * of the high voltage system is set so that the motor 32 can be driven in the rectangular wave control mode as required.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ32が「三相交流電動機」に相当し、インバータ34が「インバータ」に相当し、バッテリ40が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ42が「昇圧回路」に相当し、目標電圧設定用マップが「第1の関係」に相当し、制御モード設定用マップが「第2の関係」に相当し、モータ32の目標駆動点(Nm,Tm*)に基づいて目標電圧設定用マップを用いて目標電圧VH*を設定し、制御モード設定用マップに設定された目標電圧VH*と目標駆動点(Nm,Tm*)とを適用して選択されるモータ32の制御モードによってモータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようインバータ34をスイッチング制御したり高電圧系の電圧VHが目標電圧VH*になるよう昇圧コンバータ42をスイッチング制御したり、矩形波制御要求がなされたときには目標電圧設定用マップを用いずに制御モード設定用マップと目標駆動点(Nm,Tm*)とに基づいてモータ32の実行用制御モードとして矩形波制御モードが選択されるよう目標電圧VH*を設定する電子制御ユニット50が「制御手段」に相当する。   The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the motor 32 corresponds to “three-phase AC motor”, the inverter 34 corresponds to “inverter”, the battery 40 corresponds to “battery”, the boost converter 42 corresponds to “boost circuit”, and the target The voltage setting map corresponds to the “first relationship”, the control mode setting map corresponds to the “second relationship”, and is used for setting the target voltage based on the target drive point (Nm, Tm *) of the motor 32. The target voltage VH * is set using the map, and the motor is selected according to the control mode of the motor 32 selected by applying the target voltage VH * and the target drive point (Nm, Tm *) set in the control mode setting map. The inverter 34 is controlled to be switched by the torque command Tm *, and the boost converter 42 is controlled to be controlled so that the high voltage system voltage VH becomes the target voltage VH *. When the control request is made, the rectangular wave control mode is selected as the execution control mode of the motor 32 based on the control mode setting map and the target drive point (Nm, Tm *) without using the target voltage setting map. The electronic control unit 50 for setting the target voltage VH * corresponds to “control means”.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。   The present invention can be used in the manufacturing industry of drive devices.

20 電気自動車、22 駆動軸、24 デファレンシャルギヤ、26a,26b 駆動輪、32 モータ、34 インバータ、35 回転位置検出センサ、40 バッテリ、42 昇圧コンバータ、43 電圧センサ、50 ハイブリッド用電子制御ユニット、52 シフトポジションセンサ、54 アクセルペダルポジションセンサ、56 ブレーキペダルポジションセンサ、58 車速センサ、59 指示スイッチ。   20 electric vehicle, 22 drive shaft, 24 differential gear, 26a, 26b drive wheel, 32 motor, 34 inverter, 35 rotational position detection sensor, 40 battery, 42 boost converter, 43 voltage sensor, 50 electronic control unit for hybrid, 52 shift Position sensor, 54 accelerator pedal position sensor, 56 brake pedal position sensor, 58 vehicle speed sensor, 59 indicator switch.

Claims (1)

三相交流電動機と、前記三相交流電動機を駆動するインバータと、バッテリと、前記バッテリからの電力を昇圧して前記インバータに供給する昇圧回路と、前記三相交流電動機の回転数および前記三相交流電動機を駆動すべきトルク指令からなる目標駆動点に基づいて前記目標駆動点と前記インバータに印加すべき目標電圧との予め定められた第1の関係を用いて前記目標電圧を設定し、パルス幅変調による擬似的三相交流電圧を用いて前記三相交流電動機を駆動するパルス幅変調制御モードとパルス幅変調による搬送波の振幅を超えた振幅の正弦波電圧としての過変調電圧を用いて前記三相交流電動機を駆動する過変調制御モードと矩形波電圧を用いて前記三相交流電動機を駆動する矩形波制御モードとの3つの制御モードと前記目標電圧と前記目標駆動点との予め定められた第2の関係に前記設定された目標電圧と前記目標駆動点とを適用して該3つの制御モードのうちの1つとして選択される前記三相交流電動機の実行用制御モードによって前記三相交流電動機が前記トルク指令で駆動されると共に前記インバータに印加される電圧が前記設定された目標電圧になるよう前記インバータと前記昇圧回路とを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記三相交流電動機を前記矩形波制御モードで駆動するよう要求されたときには、前記第1の関係に拘わらず、前記第2の関係と前記目標駆動点とに基づいて前記三相交流電動機の実行用制御モードとして前記矩形波制御モードが選択されるよう前記目標電圧を設定する、
ことを特徴とする駆動装置。
A three-phase AC motor, an inverter that drives the three-phase AC motor, a battery, a booster circuit that boosts power from the battery and supplies the boosted power to the inverter, the rotational speed of the three-phase AC motor, and the three-phase The target voltage is set using a first predetermined relationship between the target drive point and a target voltage to be applied to the inverter based on a target drive point consisting of a torque command to drive the AC motor, and a pulse The pulse width modulation control mode for driving the three-phase AC motor using a pseudo three-phase AC voltage by width modulation and the overmodulation voltage as a sine wave voltage having an amplitude exceeding the amplitude of the carrier wave by pulse width modulation Three control modes, an overmodulation control mode for driving a three-phase AC motor and a rectangular wave control mode for driving the three-phase AC motor using a rectangular wave voltage, and the target voltage The three-phase AC motor selected as one of the three control modes by applying the set target voltage and the target drive point to a predetermined second relationship with the target drive point Control means for controlling the inverter and the booster circuit so that the three-phase AC motor is driven by the torque command in accordance with the execution control mode and the voltage applied to the inverter becomes the set target voltage. In a drive device comprising:
When the control means is requested to drive the three-phase AC motor in the rectangular wave control mode, the control means determines the three-phase AC motor based on the second relationship and the target drive point regardless of the first relationship. Setting the target voltage so that the rectangular wave control mode is selected as the execution control mode of the phase AC motor;
A drive device characterized by that.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11973448B2 (en) 2018-09-25 2024-04-30 Denso Corporation Drive device for rotary electric machine

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