JP2010252488A - Motor drive control device - Google Patents

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  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motor drive control device that improves fuel consumption without deterioration in driveability performance by operating an AC motor using a sinusoidal wave PWM control system as much as possible. <P>SOLUTION: The motor drive control device 10 includes a converter 20, inverter 22 and a control unit 26 operating/controlling the converter and inverter to drive/control an AC motor M1 through sinusoidal wave PWM control or the like. The control unit 26 determines a modulation rate from a system voltage command value VH* and motor-required voltage calculated on the basis of a torque command value Tr*, and when the modulation rate reaches or exceeds the maximum modulation rate in sinusoidal wave PWM control during non-boosting operation of the converter 20, the start of the boosting operation by the converter 20 is requested. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、モータ駆動制御装置に係り、特に、コンバータの非昇圧時に可能な限り正弦波PWM制御方式で交流モータを駆動するモータ駆動制御装置に関する。   The present invention relates to a motor drive control device, and more particularly to a motor drive control device that drives an AC motor by a sine wave PWM control method as much as possible when a converter is not boosted.

従来、走行用動力源として、ガソリン等を燃料として動力を出力するエンジンと、バッテリ等の電源装置からの電力により駆動されて動力を出力する電動機とを備えたハイブリッド自動車が知られている。一般に、上記電動機には、三相同期型交流モータが用いられる。この三相同期型交流モータは、電源装置から供給される直流電圧をインバータによって三相交流電圧に変換して印加されることによって駆動される。   2. Description of the Related Art Conventionally, a hybrid vehicle including an engine that outputs power using gasoline or the like as a fuel and a motor that is driven by electric power from a power source device such as a battery to output power is known as a driving power source. In general, a three-phase synchronous AC motor is used for the electric motor. This three-phase synchronous AC motor is driven by converting a DC voltage supplied from a power supply device into a three-phase AC voltage by an inverter and applying it.

また、上記ハイブリッド自動車では、電源装置から供給される直流電圧をそのままインバータへ供給するのではなく、昇降圧コンバータで所定の指令値まで昇圧してから上記インバータへ入力することがある。このように昇降圧コンバータで昇圧してシステム電圧を高く設定することで、交流モータに関してより高トルク高回転での駆動が可能になるという利点がある。   In the hybrid vehicle, the DC voltage supplied from the power supply device may not be supplied to the inverter as it is, but may be boosted to a predetermined command value by a step-up / down converter and then input to the inverter. Thus, by boosting with the buck-boost converter and setting the system voltage high, there is an advantage that it is possible to drive the AC motor at a higher torque and higher rotation.

上記三相交流モータの制御方式として、正弦波パルス幅変調(PWM)制御、過変調制御および矩形波制御が周知である。これらの制御方式が車両の運転条件や後述する変調率等に応じて選択的に切り替えられて用いられることが広く行われている。   As a control method for the three-phase AC motor, sinusoidal pulse width modulation (PWM) control, overmodulation control, and rectangular wave control are well known. It is widely used that these control methods are selectively switched according to the driving conditions of the vehicle, a modulation factor described later, and the like.

例えば、特許文献1(特開2006−311768号公報)には、インバータへの入力電圧を可変制御可能なモータ駆動システムにおいて、特定の制御方式における変調率を目標値に維持することが開示されている。このモータ駆動システムでは、インバータ(14)が、PWM制御ブロック(200)によるトルク制御に従って、システム電圧VHを交流電圧に変換して交流モータ(M1)へ印加する。変調率目標値設定部(310)は、変調率が固定されないインバータ(14)での特定の制御方式において、システム全体での損失が低減されるような変調率を変調率目標値(Kmd♯)として設定する。変調率演算部(330)は、インバータ(14)への入力電圧すなわちシステム電圧(VH)に対するモータ必要電圧の振幅(Vamp)の比を演算して実際の変調率(Kmd)を求める。電圧指令値発生部(340)は、実際の変調率(Kmd)および変調率目標値(Kmd♯)の比較に基づき、システム電圧(VH)の電圧指令値(VH♯)を生成する。コンバータ(12)は、電圧指令値(VH♯)に基づきシステム電圧(VH)を可変制御するというものである。   For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-31768) discloses that a motor driving system capable of variably controlling an input voltage to an inverter maintains a modulation rate in a specific control method at a target value. Yes. In this motor drive system, the inverter (14) converts the system voltage VH into an AC voltage and applies it to the AC motor (M1) in accordance with torque control by the PWM control block (200). The modulation factor target value setting unit (310) sets a modulation factor that reduces the loss of the entire system in a specific control method in the inverter (14) in which the modulation factor is not fixed. The modulation factor target value (Kmd #) Set as. The modulation factor calculation unit (330) calculates the ratio of the amplitude (Vamp) of the necessary motor voltage to the input voltage to the inverter (14), that is, the system voltage (VH), and obtains the actual modulation factor (Kmd). The voltage command value generation unit (340) generates a voltage command value (VH #) for the system voltage (VH) based on a comparison between the actual modulation factor (Kmd) and the modulation factor target value (Kmd #). The converter (12) variably controls the system voltage (VH) based on the voltage command value (VH #).

特開2006−311768号公報JP 2006-31768 A

しかし、上記特許文献1のモータ駆動システムでは、システム全体での損失が低減されるような変調率を変調目標値として設定してこれを維持するよう制御される。このような制御を行った場合、上記3つの制御方式のうち矩形波制御がコンバータやインバータにおけるスイッチング損失を最も低減できることから、交流モータの駆動方式として矩形波制御が選択される動作領域が比較的大きくなり、その一方で正弦波PWM制御の動作領域が小さくなる。周知のとおり矩形波制御は、正弦波PWM制御に比べて制御応答性が劣るため、上記特許文献1による制御では車両のドライバビリティ性能が悪化することになる。   However, in the motor drive system disclosed in Patent Document 1, a modulation rate that reduces loss in the entire system is set as a modulation target value and controlled to be maintained. When such control is performed, since the rectangular wave control among the above three control methods can most reduce the switching loss in the converter or inverter, the operation region in which the rectangular wave control is selected as the AC motor drive method is relatively small. On the other hand, the operating area of the sine wave PWM control is reduced. As is well known, the rectangular wave control is inferior in control responsiveness compared to the sine wave PWM control, so that the drivability performance of the vehicle is deteriorated in the control according to Patent Document 1.

また、交流モータの駆動に必要とされる電圧(以下、「モータ必要電圧」という)は、回路定数のばらつきや環境(特に温度)によって変化するものである。あるいは、スリップ等が原因でモータ回転数が急上昇したときにはモータ必要電圧も急増する。このようにモータ必要電圧が回路定数のばらつきや環境によって変化した場合でもモータ必要電圧が不足となる事態を生じさせず、かつ、モータ回転数が急変した場合にも制御応答性を確保できるように、電圧マージンを上乗せしてモータ必要電圧を高めに予め設定しておくことがある。この場合、モータ必要電圧に基づいて算出されるコンバータの昇圧目標電圧(インバータへの入力電圧であり、以後、「システム電圧」という)も高く設定されることになる。そのため、上記電圧マージンを考慮しなければ電源電圧を昇圧せずにそのまま用いて正弦波PWM制御による駆動が可能な動作点でもコンバータによる昇圧が開始される場合がある。一方、コンバータの非昇圧時においても車両のドライバビリティ性能をできるだけ良好なものにすることが望ましい。   Further, the voltage required for driving the AC motor (hereinafter referred to as “motor required voltage”) varies depending on variations in circuit constants and the environment (particularly temperature). Alternatively, when the motor rotation speed rapidly increases due to slip or the like, the required motor voltage also increases rapidly. In this way, even if the required motor voltage changes due to variations in circuit constants and the environment, the required motor voltage does not become insufficient, and control responsiveness can be ensured even when the motor speed changes suddenly. In some cases, the required voltage of the motor is set in advance by adding a voltage margin. In this case, the boost target voltage of the converter (which is the input voltage to the inverter and is hereinafter referred to as “system voltage”) calculated based on the necessary motor voltage is also set high. For this reason, if the above voltage margin is not taken into consideration, boosting by the converter may be started even at an operating point where the power supply voltage is used without being boosted and can be driven by sine wave PWM control. On the other hand, it is desirable that the drivability performance of the vehicle be as good as possible even when the converter is not boosted.

本発明の目的は、コンバータの非昇圧時に、交流モータを可能な限り正弦波PWM制御方式で駆動することでドライバビリティ性能を損なわず、かつ、可能な限りコンバータによる昇圧を行わないことでコンバータおよびインバータでの電気損失低減によるエネルギー効率の向上、ひいては燃費向上を図れるモータ駆動制御装置を提供することにある。   The object of the present invention is to drive the AC motor by the sinusoidal PWM control system as much as possible when the converter is not boosted, so that the drivability performance is not impaired and the converter is not boosted as much as possible. It is an object of the present invention to provide a motor drive control device capable of improving energy efficiency by reducing electric loss in an inverter and thus improving fuel efficiency.

本発明の第1の態様のモータ駆動制御装置は、電源装置から供給される直流電圧をシステム電圧指令値に従って昇圧可能なコンバータと、コンバータから出力されるシステム電圧としての直流電圧を交流電圧に変換して交流モータに印加するインバータと、トルク指令値に基づいてコンバータおよびインバータを作動制御することにより交流モータを少なくとも正弦波PWM制御、過変調制御および矩形波制御のいずれかの制御方式で選択的に駆動制御する制御部と、を備えるモータ駆動制御装置であって、制御部は、前記トルク指令値に基づいて算出されるモータ必要電圧およびシステム電圧指令値から変調率を求め、コンバータの非昇圧動作時に前記変調率と正弦波PWM制御における変調率最大値とを比較する変調率比較部と、この変調率比較部による比較結果で前記変調率が前記変調率最大値以上であるときにコンバータによる昇圧動作の開始を要求する昇圧動作要求部と、を含む。ここで、上記「変調率」は、インバータ入力電圧であるシステム電圧に対する、交流電圧であるモータ必要電圧の振幅の比として定義されるものである。   A motor drive control device according to a first aspect of the present invention includes a converter capable of boosting a DC voltage supplied from a power supply device according to a system voltage command value, and converting a DC voltage as a system voltage output from the converter into an AC voltage. And selectively controlling the AC motor by at least one of sine wave PWM control, overmodulation control and rectangular wave control by controlling the operation of the converter and inverter based on the torque command value. A control unit that controls the driving of the converter, wherein the control unit obtains a modulation factor from the required motor voltage and the system voltage command value calculated based on the torque command value, and performs non-boosting of the converter A modulation rate comparison unit that compares the modulation rate with the maximum modulation rate value in the sinusoidal PWM control during operation; Rate comparing section the modulation rate comparison result of includes a step-up operation request unit that requests the start of the boost operation by the converter when it is the modulation rate maximum value or higher. Here, the “modulation rate” is defined as the ratio of the amplitude of the required motor voltage that is an AC voltage to the system voltage that is the inverter input voltage.

また、本発明の第2の態様のモータ駆動制御装置は、電源装置から供給される直流電圧をシステム電圧指令値に従って昇圧可能なコンバータと、コンバータから出力されるシステム電圧としての直流電圧を交流電圧に変換して交流モータに印加するインバータと、トルク指令値に基づいてコンバータおよびインバータを作動制御することにより交流モータを少なくとも正弦波PWM制御、過変調制御および矩形波制御のいずれかの制御方式で選択的に駆動制御する制御部と、を備えるモータ駆動制御装置であって、制御部は、コンバータの非昇圧動作時にモータ回転数の変化状態を監視するモータ回転数監視部と、前記モータ回転数監視部の監視結果によりモータ回転数が急変したときにコンバータによる昇圧動作の開始を要求する昇圧動作要求部と、を含む。   The motor drive control device according to the second aspect of the present invention includes a converter capable of boosting a DC voltage supplied from a power supply device according to a system voltage command value, and a DC voltage as a system voltage output from the converter. The inverter is converted into the AC motor and applied to the AC motor, and the AC motor is controlled by at least one of sine wave PWM control, overmodulation control and rectangular wave control by controlling the operation of the converter and the inverter based on the torque command value. A motor drive control device including a control unit that selectively controls driving, wherein the control unit monitors a change state of the motor rotation speed during a non-boosting operation of the converter, and the motor rotation speed Boosting operation that requires the converter to start boosting operation when the motor speed changes suddenly based on the monitoring result of the monitoring unit Including a required part, a.

本発明の第1の態様のモータ駆動制御装置によれば、コンバータの非昇圧動作時に、可能な限り交流モータを制御応答性が良好な正弦波PWM制御で駆動することで車両のドライバビリティ性能を損なわず、また変調率に基づいてコンバータの昇圧開始を判定することにより上記電圧マージンの影響を受けずに昇圧開始を適時に行うことができ、その結果コンバータおよびインバータでの電気損失を低減してエネルギー効の率向上ひいては燃費向上を図れる。   According to the motor drive control device of the first aspect of the present invention, the drivability performance of the vehicle can be improved by driving the AC motor with sinusoidal PWM control with the best control response when possible during the non-boosting operation of the converter. By determining the start of boosting of the converter based on the modulation rate, it is possible to start boosting in a timely manner without being affected by the voltage margin. As a result, electric loss in the converter and inverter is reduced. It is possible to improve the energy efficiency rate and fuel consumption.

本発明の第2の態様のモータ駆動制御装置によれば、コンバータの非昇圧動作時にモータ回転数が急変したときにコンバータによる昇圧動作を開始させることで、可能な限り交流モータを制御応答性が良好な正弦波PWM制御で駆動することが可能になり、スリップ時等にも車両のドライバビリティ性能を良好に保つことができる。   According to the motor drive control device of the second aspect of the present invention, the control response of the AC motor can be controlled as much as possible by starting the boosting operation by the converter when the motor rotation speed suddenly changes during the non-boosting operation of the converter. It becomes possible to drive with good sine wave PWM control, and the drivability performance of the vehicle can be kept good even during slipping.

図1は、本発明の一実施形態であるモータ駆動制御装置を含むモータ駆動システムの全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a motor drive system including a motor drive control device according to an embodiment of the present invention. 図2は、制御部において参照される、モータの回転数とトルクとの関係を規定するマップを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a map that defines the relationship between the rotational speed of the motor and the torque, which is referred to by the control unit. 図3は、制御部において実行される昇圧開始判定の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a processing procedure for boosting start determination executed in the control unit. 図4は、制御部においてモータ回転数急変時に実行される別の昇圧開始判定の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing another boosting start determination processing procedure executed at the time of a sudden change in the motor rotation speed in the control unit. 図5は、図4中のモータ回転数急変判定の処理手順を示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the motor rotation speed sudden change determination in FIG. 図6(A)は正弦波PWM制御から過変調制御への切替えラインを示すマップであり、図6(B)は過変調制御から正弦波PWM制御への切替えラインを示すマップである。FIG. 6A is a map showing a switching line from sine wave PWM control to overmodulation control, and FIG. 6B is a map showing a switching line from overmodulation control to sine wave PWM control.

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。   Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In this description, specific shapes, materials, numerical values, directions, and the like are examples for facilitating the understanding of the present invention, and can be appropriately changed according to the application, purpose, specification, and the like.

図1は、本発明の一実施形態であるモータ駆動制御装置10を含むモータ駆動システム100の全体構成を示す図である。モータ駆動システム100は、モータを走行用動力源として搭載するハイブリッド自動車や電気自動車等に好適に適用されることができる。   FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a motor drive system 100 including a motor drive control device 10 according to an embodiment of the present invention. The motor drive system 100 can be suitably applied to a hybrid vehicle, an electric vehicle, or the like that mounts a motor as a driving power source.

モータ駆動システム100は、電源装置としてのバッテリ11と、電圧センサ12,14と、システムメインリレーSMR1,SMR2と、平滑コンデンサ16,18と、昇降圧コンバータ20と、インバータ22と、電流センサ24と、制御部26と、交流モータM1とを備える。   The motor drive system 100 includes a battery 11 as a power supply device, voltage sensors 12 and 14, system main relays SMR1 and SMR2, smoothing capacitors 16 and 18, a step-up / down converter 20, an inverter 22, and a current sensor 24. The control unit 26 and the AC motor M1 are provided.

交流モータM1は、例えばハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動用電動機である。あるいは、この交流モータM1は、エンジンにて駆動される発電機の機能を持つように構成されてもよく、電動機および発電機の機能を併せ持つように構成されてもよい。さらに、交流モータM1は、エンジンに対して電動機として動作し、例えば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。   AC motor M1 is, for example, a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. Alternatively, AC motor M1 may be configured to have a function of a generator driven by an engine, or may be configured to have both functions of an electric motor and a generator. Furthermore, AC motor M1 may operate as an electric motor for the engine, and may be incorporated into a hybrid vehicle so that the engine can be started, for example.

バッテリ11は、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池からなる。あるいは、二次電池以外に、化学反応を伴わないキャパシタや、燃料電池が電源装置として用いられてもよい。電圧センサ12は、バッテリ11から出力される直流電圧Vbを検出し、その検出した直流電圧Vbを制御部26へ出力する。また、バッテリ11には温度センサ28が設けられている。温度センサ28によって検出されたバッテリ温度Tbは、制御部26へ出力される。   The battery 11 is a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Alternatively, in addition to the secondary battery, a capacitor without a chemical reaction or a fuel cell may be used as the power supply device. Voltage sensor 12 detects DC voltage Vb output from battery 11, and outputs the detected DC voltage Vb to control unit 26. The battery 11 is provided with a temperature sensor 28. The battery temperature Tb detected by the temperature sensor 28 is output to the control unit 26.

システムメインリレーSMR1は、バッテリ11の正極端子および電力線30の間に接続され、システムメインリレーSMR1は、バッテリ11の負極端子およびアース線32の間に接続される。システムメインリレーSMR1,SMR2は、制御部26からの信号SEによりオン/オフされる。より具体的には、システムメインリレーSMR1,SMR2は、制御部26からのH(論理ハイ)レベルの信号SEによりオンされ、制御部26からのL(論理ロー)レベルの信号SEによりオフされる。平滑コンデンサ16は、電力線30およびアース線32の間に接続される。   System main relay SMR 1 is connected between the positive terminal of battery 11 and power line 30, and system main relay SMR 1 is connected between the negative terminal of battery 11 and ground line 32. System main relays SMR1 and SMR2 are turned on / off by a signal SE from control unit 26. More specifically, system main relays SMR1 and SMR2 are turned on by an H (logic high) level signal SE from control unit 26, and are turned off by an L (logic low) level signal SE from control unit 26. . Smoothing capacitor 16 is connected between power line 30 and ground line 32.

昇降圧コンバータ20は、リアクトルLと、電力用半導体スイッチング素子E1,E2と、ダイードD1,D2とを含む。電力用スイッチング素子E1およびE2は、電力線30およびアース線32の間に直列に接続される。電力用スイッチング素子E1およびE2のオン・オフは、制御部26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。   Buck-boost converter 20 includes a reactor L, power semiconductor switching elements E1 and E2, and diodes D1 and D2. Power switching elements E 1 and E 2 are connected in series between power line 30 and ground line 32. On / off of power switching elements E1 and E2 is controlled by switching control signals S1 and S2 from control unit 26.

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」という)としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等を好適に用いることができる。スイッチング素子E1,E2に対しては、逆並列ダイオードD1,D2が配置されている。   As a power semiconductor switching element (hereinafter simply referred to as “switching element”), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) or the like can be suitably used. Anti-parallel diodes D1 and D2 are arranged for switching elements E1 and E2.

リアクトルLは、スイッチング素子E1およびE2の接続ノードと電力線30の間に接続される。また、平滑コンデンサ16は、電力線30およびアース線32の間に接続される。   Reactor L is connected between a connection node of switching elements E1 and E2 and power line 30. The smoothing capacitor 16 is connected between the power line 30 and the ground line 32.

インバータ22は、電力線30およびアース線32の間に並列に設けられる、U相アーム34と、V相アーム36と、W相アーム38とからなる。各相アーム34〜38は、電力線31およびアース線32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。例えば、U相アーム34はスイッチング素子E3,E4からなり、V相アーム36はスイッチング素子E5,E6からなり、W相アーム38はスイッチング素子E7,E8からなる。また、スイッチング素子E3〜E8に対して、逆並列ダイオードD3〜D8がそれぞれ接続されている。スイッチング素子E3〜E8のオン・オフは、制御部26からのスイッチング制御信号S3〜S8によって制御される。   Inverter 22 includes a U-phase arm 34, a V-phase arm 36, and a W-phase arm 38 that are provided in parallel between power line 30 and ground line 32. Each of the phase arms 34 to 38 includes a switching element connected in series between the power line 31 and the ground line 32. For example, the U-phase arm 34 includes switching elements E3 and E4, the V-phase arm 36 includes switching elements E5 and E6, and the W-phase arm 38 includes switching elements E7 and E8. Further, antiparallel diodes D3 to D8 are connected to the switching elements E3 to E8, respectively. On / off of the switching elements E3 to E8 is controlled by switching control signals S3 to S8 from the control unit 26.

各相アーム34〜38の中間点は、交流モータM1の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータM1は、三相同期型の永久磁石モータであり、U,V,W相の3つのコイルの一端が中点Nに共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、各相アーム34〜38のスイッチング素子の中間点と接続されている。
昇降圧コンバータ20は、昇圧動作時には、バッテリ11から供給された直流電圧(例えば200V)を昇圧した直流電圧(インバータ22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」という)をインバータ22へ供給する。より具体的には、制御部26からのスイッチング制御信号S1,S2に応答して、スイッチング素子E1のオン期間およびE2のオン期間が交互に設けられ、昇圧比は、これらのオン期間の比に応じたものとなる。
The midpoint of each phase arm 34-38 is connected to each phase end of each phase coil of AC motor M1. In other words, AC motor M1 is a three-phase synchronous permanent magnet motor, and is configured such that one end of three coils of U, V, and W phases is commonly connected to a middle point N. Furthermore, the other end of each phase coil is connected to the midpoint of the switching elements of each phase arm 34-38.
During the step-up operation, the step-up / step-down converter 20 boosts a DC voltage (for example, 200 V) supplied from the battery 11 (this DC voltage corresponding to the input voltage to the inverter 22 is hereinafter referred to as “system voltage VH”). Is supplied to the inverter 22. More specifically, in response to the switching control signals S1 and S2 from the control unit 26, the ON period of the switching element E1 and the ON period of E2 are alternately provided, and the step-up ratio is equal to the ratio of these ON periods. It will be a response.

昇降圧コンバータ20は、バッテリ11から供給された直流電力を最大で例えば600Vの昇圧上限電圧まで昇圧可能である。ただし、この昇圧上限電圧は、固定値ではなく、例えば車両の要求等に応じて可変であってもよい。例えば、ドライバーのスイッチ操作によってエコモードが選択されて制御部26にECO信号が入力されると、コンバータ20の昇圧上限電圧が例えば400Vに制限されてもよい。   The step-up / step-down converter 20 can boost the DC power supplied from the battery 11 up to a boost upper limit voltage of, for example, 600V. However, the boost upper limit voltage is not a fixed value, and may be variable according to, for example, the demand of the vehicle. For example, when the eco mode is selected by the driver's switch operation and the ECO signal is input to the control unit 26, the boost upper limit voltage of the converter 20 may be limited to, for example, 400V.

また、昇降圧コンバータ20は、降圧動作時には、平滑コンデンサ18を介してインバータ22から供給された直流電圧を降圧してバッテリ11を充電する。より具体的には、制御部26からのスイッチング制御信号S1,S2に応答して、スイッチング素子E1のみがオンする期間と、スイッチング素子E1,E2の両方がオフする期間とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティ比に応じたものとなる。   Further, during the step-down operation, the step-up / step-down converter 20 steps down the DC voltage supplied from the inverter 22 via the smoothing capacitor 18 and charges the battery 11. More specifically, in response to the switching control signals S1, S2 from the control unit 26, a period in which only the switching element E1 is turned on and a period in which both the switching elements E1, E2 are turned off are alternately provided, The step-down ratio is in accordance with the duty ratio during the ON period.

平滑コンデンサ18は、昇降圧コンバータ20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22へ供給する。電圧センサ14は、平滑コンデンサ18の両端の電圧、すなわち、システム電圧VHを検出し、その検出値VHを制御部26へ出力する。   Smoothing capacitor 18 smoothes the DC voltage from buck-boost converter 20 and supplies the smoothed DC voltage to inverter 22. The voltage sensor 14 detects the voltage across the smoothing capacitor 18, that is, the system voltage VH, and outputs the detected value VH to the control unit 26.

インバータ22は、交流モータM1のトルク指令値Tr*が正(Tr*>0)の場合には、平滑コンデンサ18から直流電圧が供給されると制御部26からのスイッチング制御信号S3〜S8に応答した、スイッチング素子E3〜E8の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正のトルクを出力するように交流モータM1を駆動する。また、インバータ22は、交流モータM1のトルク指令値Tr*が零の場合(Tr*=0)には、スイッチング制御信号S3〜S8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交流モータM1を駆動する。これにより、交流モータM1は、トルク指令値Tr*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。   When the torque command value Tr * of AC motor M1 is positive (Tr *> 0), inverter 22 responds to switching control signals S3 to S8 from control unit 26 when DC voltage is supplied from smoothing capacitor 18. The AC motor M1 is driven so that the DC voltage is converted into an AC voltage by the switching operation of the switching elements E3 to E8 and a positive torque is output. Further, when the torque command value Tr * of the AC motor M1 is zero (Tr * = 0), the inverter 22 converts the DC voltage into the AC voltage by the switching operation in response to the switching control signals S3 to S8. The AC motor M1 is driven so that the torque becomes zero. As a result, AC motor M1 is driven to generate zero or positive torque designated by torque command value Tr *.

さらに、モータ駆動システム100が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時には、交流モータM1のトルク指令値Tr*は負に設定される(Tr*<0)。この場合には、インバータ22は、スイッチング制御信号S3〜S8に応答したスイッチング動作により、交流モータM1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を平滑コンデンサ18を介して昇降圧コンバータ20へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気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。   Further, during regenerative braking of a hybrid vehicle or electric vehicle equipped with motor drive system 100, torque command value Tr * of AC motor M1 is set to a negative value (Tr * <0). In this case, the inverter 22 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage by a switching operation in response to the switching control signals S3 to S8, and raises and lowers the converted DC voltage via the smoothing capacitor 18. Supply to the pressure converter 20. Note that regenerative braking here refers to braking with regenerative power generation when the driver driving a hybrid vehicle or electric vehicle performs foot braking, or turning off the accelerator pedal while driving, although the foot brake is not operated. This includes decelerating the vehicle (or stopping acceleration) while generating regenerative power.

電流センサ24は、交流モータM1に流れるモータ電流を検出し、その検出したモータ電流を制御部26へ出力する。なお、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24は2相分のモータ電流(例えば、U相電流iuおよびV相電流iv)を検出するように配置すれば足りる。   Current sensor 24 detects a motor current flowing through AC motor M <b> 1 and outputs the detected motor current to control unit 26. Since the sum of instantaneous values of the three-phase currents iu, iv, and iw is zero, the current sensor 24 has two phases of motor current (for example, U-phase current iu and V-phase current iv) as shown in FIG. It is sufficient to arrange it so as to detect.

回転角センサ(レゾルバ)25は、交流モータM1のロータ回転角θを検出し、その検出した回転角θを制御部26へ送出する。制御部26では、回転角θに基づき交流モータM1の回転数(回転速度)を算出する。   The rotation angle sensor (resolver) 25 detects the rotor rotation angle θ of the AC motor M1, and sends the detected rotation angle θ to the control unit 26. The control unit 26 calculates the rotational speed (rotational speed) of the AC motor M1 based on the rotational angle θ.

制御部26は、外部に設けられた電子制御ユニット(ECU)から入力されたトルク指令値Tr*、電圧センサ12によって検出されたバッテリ電圧Vb、電圧センサ14によって検出されたシステム電圧VHおよび電流センサ24からのモータ電流iu,iv、回転角センサ40からの回転角θに基づいて、後述する方法により交流モータM1がトルク指令値Tr*に従ったトルクを出力するように、昇降圧コンバータ20およびインバータ22の動作を制御する。すなわち、昇降圧コンバータ20およびインバータ22を上記のように制御するためのスイッチング制御信号S1〜S8を生成して、昇降圧コンバータ20およびインバータ22へ出力する。   The control unit 26 includes a torque command value Tr * input from an electronic control unit (ECU) provided outside, a battery voltage Vb detected by the voltage sensor 12, a system voltage VH detected by the voltage sensor 14, and a current sensor. Based on the motor currents iu and iv from 24 and the rotation angle θ from the rotation angle sensor 40, the step-up / down converter 20 and the AC motor M1 output torque according to the torque command value Tr * by a method described later. The operation of the inverter 22 is controlled. That is, the switching control signals S1 to S8 for controlling the buck-boost converter 20 and the inverter 22 as described above are generated and output to the buck-boost converter 20 and the inverter 22.

昇降圧コンバータ20の昇圧動作時には、制御部26は、平滑コンデンサ18の出力電圧VHをフィードバック制御し、出力電圧VHがシステム電圧指令値VH*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 the step-up / step-down converter 20, the control unit 26 performs feedback control on the output voltage VH of the smoothing capacitor 18, and generates the switching control signals S1 and S2 so that the output voltage VH becomes the system voltage command value VH *.

また、制御部26は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部ECUから受けると、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号S3〜S8を生成してインバータ22へ出力する。これにより、インバータ22は、交流モータM1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇降圧コンバータ20へ供給する。   Further, when the control unit 26 receives a signal indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, the control unit 26 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage. S <b> 3 to S <b> 8 are generated and output to the inverter 22. As a result, the inverter 22 converts the AC voltage generated by the AC motor M <b> 1 into a DC voltage and supplies it to the step-up / down converter 20.

さらに、制御部26は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号を外部ECUから受けると、インバータ22から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号S1,S2を生成し、昇降圧コンバータ20へ出力する。これにより、交流モータM1が発電した交流電圧は、降圧された直流電圧に変換されてバッテリ11に充電される。   Further, when the control unit 26 receives a signal indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, the control unit 26 outputs the switching control signals S1 and S2 so as to step down the DC voltage supplied from the inverter 22. Generated and output to the buck-boost converter 20. As a result, the AC voltage generated by AC motor M1 is converted into a stepped-down DC voltage and charged to battery 11.

次に、制御部26によって制御される、インバータ22における電力変換について詳細に説明する。本実施形態のモータ駆動システム100では、インバータ22における電力変換について3つの制御方式を切替えて使用する。   Next, power conversion in the inverter 22 controlled by the control unit 26 will be described in detail. In the motor drive system 100 of the present embodiment, three control methods are switched and used for power conversion in the inverter 22.

正弦波PWM制御方式は、一般的なPWM制御として用いられるものであり、各相アームにおけるスイッチング素子のオン・オフを、正弦波状の電圧指令値と搬送波(代表的には、三角波)との電圧比較に従って制御する。この結果、上アーム素子のオン期間に対応するハイレベル期間と、下アーム素子のオン期間に対応するローレベル期間との集合について、一制御周期内でその基本波成分が正弦波状交流電圧(モータ必要電圧)となるようにデューティ比が制御される。周知のように、一般的な正弦波PWM制御方式では、システム電圧VHに対するモータ必要電圧の振幅の比として定義される変調率最大値を0.61までしか高めることができない。ただし、2相変調方式または3次高調波重畳制御による正弦波PWM制御の場合には、変調率最大値を0.70まで高められることが知られている。   The sine wave PWM control method is used as a general PWM control. The switching element in each phase arm is turned on / off by changing the voltage between a sine wave voltage command value and a carrier wave (typically, a triangular wave). Control according to the comparison. As a result, for a set of a high level period corresponding to the on period of the upper arm element and a low level period corresponding to the on period of the lower arm element, the fundamental wave component is a sinusoidal AC voltage (motor) within one control cycle. The duty ratio is controlled so as to be the required voltage. As is well known, in a general sine wave PWM control system, the maximum modulation rate defined as the ratio of the amplitude of the required motor voltage to the system voltage VH can only be increased to 0.61. However, it is known that the maximum modulation factor can be increased to 0.70 in the case of sinusoidal PWM control by the two-phase modulation method or the third harmonic superposition control.

一方、矩形波制御方式では、上記一制御周期内で、ハイレベル期間およびローレベル期間の比が1:1の矩形波1パルス分を交流モータM1印加する。これにより、変調率は0.78まで高められる。   On the other hand, in the rectangular wave control method, the AC motor M1 is applied for one pulse of the rectangular wave whose ratio between the high level period and the low level period is 1: 1 within the one control period. As a result, the modulation rate is increased to 0.78.

過変調制御方式は、上記正弦波PWM制御方式と同様に正弦波状の電圧指令値と搬送波との電圧比較に従ってPWM制御を行なうものであるが、この場合、電圧指令値が搬送波よりも大きくなる領域で比較的大きなデューティ比の矩形パルスが生成される結果として略正弦波状をなす基本波成分の振幅を拡張することができ、これにより変調率を0.61〜0.78の範囲に高めることができる。   The overmodulation control method performs PWM control according to a voltage comparison between a sinusoidal voltage command value and a carrier wave as in the sine wave PWM control method. In this case, the voltage command value is larger than the carrier wave. As a result of generating a rectangular pulse having a relatively large duty ratio, the amplitude of the fundamental wave component having a substantially sinusoidal shape can be expanded, thereby increasing the modulation factor to a range of 0.61 to 0.78. it can.

交流モータM1では、回転数や出力トルクが増加すると誘起電圧が高くなり、そのモータ必要電圧が高くなる。コンバータ20による昇圧電圧すなわち、システム電圧VHは、このモータ必要電圧(誘起電圧)よりも高く設定する必要がある。その一方で、コンバータ20による昇圧電圧すなわち、システム電圧には上限値すなわち昇圧上限電圧が存在する。   In AC motor M1, when the number of rotations and output torque increase, the induced voltage increases and the required motor voltage increases. The boosted voltage by the converter 20, that is, the system voltage VH needs to be set higher than this motor required voltage (induced voltage). On the other hand, the boosted voltage by the converter 20, that is, the system voltage has an upper limit value, that is, a boosted upper limit voltage.

したがって、モータ必要電圧(誘起電圧)がシステム電圧の最大値より低い領域では、正弦波PWM制御方式または過変調制御方式による最大トルク制御が適用されて、ベクトル制御に従ったモータ電流制御によって出力トルクがトルク指令値Tr*に制御される。その一方で、モータ必要電圧(誘起電圧)がシステム電圧の最大値(VH最大電圧)に達すると、システム電圧VHを維持した上で弱め界磁制御に従った矩形波制御方式が適用される。矩形波制御方式では、基本波成分の振幅が固定されるため、電力演算によって求められるトルク実績値とトルク指令値との偏差に基づく、矩形波パルスの電圧位相制御によってトルク制御が実行される。   Therefore, in the region where the required motor voltage (induced voltage) is lower than the maximum value of the system voltage, the maximum torque control by the sine wave PWM control method or the over modulation control method is applied, and the output torque is controlled by the motor current control according to the vector control. Is controlled to the torque command value Tr *. On the other hand, when the required motor voltage (induced voltage) reaches the maximum value of the system voltage (VH maximum voltage), a rectangular wave control method according to field weakening control is applied while maintaining the system voltage VH. In the rectangular wave control method, since the amplitude of the fundamental wave component is fixed, torque control is executed by voltage phase control of the rectangular wave pulse based on the deviation between the actual torque value obtained by power calculation and the torque command value.

制御部26は、3つの制御方式から次のようにして制御方式を選択する。図示しない外部ECUにおいてアクセル開度等に基づく車両要求出力から交流モータM1のトルク指令値Tr*が算出されて入力されるのを受けて、制御部26は、予め設定されたマップ等に基づいて、交流モータM1のトルク指令値Tr*およびモータ回転数からモータ必要電圧を算出する。   The control unit 26 selects a control method from the three control methods as follows. In response to the torque command value Tr * of the AC motor M1 being calculated and inputted from the vehicle request output based on the accelerator opening etc. in an external ECU (not shown), the control unit 26 is based on a preset map or the like. Then, the required motor voltage is calculated from the torque command value Tr * of the AC motor M1 and the motor rotation speed.

そして、制御部26は、このモータ必要電圧とシステム電圧VHの最大値(すなわち昇圧上限電圧)との関係に従って、弱め界磁制御(矩形波制御方式)および最大トルク制御(正弦波PWM制御方式/過変調制御方式)のいずれを適用してモータ制御を行なうかを選択する。最大トルク制御適用時に、正弦波PWM制御方式および過変調制御方式のいずれを用いるかについては、ベクトル制御に従う電圧指令値の変調率範囲に応じて選択する。すなわち、0<変調率<0.61で正弦波PWM制御が、0.61≦変調率<0.78で過変調制御が、変調率=0.78で矩形波制御が選択される。   Then, the control unit 26 performs field-weakening control (rectangular wave control method) and maximum torque control (sine wave PWM control method / overmodulation) in accordance with the relationship between the required motor voltage and the maximum value of the system voltage VH (that is, the boost upper limit voltage). Select which of the control methods is to be used for motor control. Whether to use the sine wave PWM control method or the overmodulation control method when applying the maximum torque control is selected according to the modulation rate range of the voltage command value according to the vector control. That is, 0 <modulation rate <0.61 selects sinusoidal PWM control, 0.61 ≦ modulation rate <0.78 selects overmodulation control, and modulation rate = 0.78 selects rectangular wave control.

この結果、交流モータM1の制御方式として、低中回転数領域ではトルク変動が小さく制御応答性に優れた正弦波PWM制御方式が用いられ、中高回転数領域では過変調制御方式が用いられ、高回転数領域では矩形波制御方式が用いられる。   As a result, as a control method for AC motor M1, sine wave PWM control method with small torque fluctuation and excellent control response is used in the low and medium rotation speed region, and overmodulation control method is used in the medium and high rotation speed region. A rectangular wave control method is used in the rotation speed region.

次に、本実施形態のモータ駆動制御装置10の制御部26において実行されるコンバータ26の昇圧開始判定処理について説明する。   Next, the boosting start determination process of the converter 26 executed in the control unit 26 of the motor drive control device 10 of the present embodiment will be described.

モータ駆動システム100では、コンバータ26に昇圧動作させることなく、バッテリ11から供給されるバッテリ電圧Vb(例えば200V)をそのまま用いて、交流モータM1を上記3つの制御方式のいずれかにより駆動制御可能な動作領域が存在する。その各制御の動作領域が図2のマップに示される。   In motor drive system 100, AC motor M <b> 1 can be driven and controlled by one of the above three control methods using battery voltage Vb (for example, 200 V) supplied from battery 11 as it is without causing converter 26 to perform a boost operation. There is an operating area. The operation area of each control is shown in the map of FIG.

図2を参照すると、このマップでは横軸がモータ回転数、縦軸がモータトルクをそれぞれ表し、これらの横軸および縦軸と共に略台形状の領域を画定する外形ラインがコンバータ20の非昇圧時に交流モータM1が出力可能な最大トルクラインである。この最大トルクラインの内側領域が上述した変調率の値に応じて正弦波PWM制御領域A1、過変調制御領域A2、および矩形波制御領域A3に区画されている。そして、正弦波PWM制御領域A1と過変調制御領域A2との境界が一般的な正弦波PWM制御の変調率最大値である変調率0.61に一致するライン(「昇圧開始判定ライン」と表示、これについては後述する)になり、過変調制御領域A2と矩形波制御領域A3との境界が矩形波制御の変調率0.78(一定)に一致するラインになる。   Referring to FIG. 2, in this map, the horizontal axis represents the motor rotation speed and the vertical axis represents the motor torque, and the outline line defining the substantially trapezoidal area together with the horizontal axis and the vertical axis represents when the converter 20 is not boosted This is the maximum torque line that the AC motor M1 can output. The inner region of the maximum torque line is divided into a sine wave PWM control region A1, an overmodulation control region A2, and a rectangular wave control region A3 according to the modulation factor value described above. A line where the boundary between the sine wave PWM control region A1 and the overmodulation control region A2 coincides with the modulation factor 0.61 which is the maximum modulation factor value of general sine wave PWM control (displayed as “boost start determination line”). This will be described later), and the boundary between the overmodulation control region A2 and the rectangular wave control region A3 is a line that matches the modulation factor 0.78 (constant) of the rectangular wave control.

なお、図2中に破線で示す昇圧時最大トルクラインは、バッテリ電圧Vbをコンバータ20で昇圧上限電圧まで昇圧してシステム電圧VHを最大値(例えば600V)としたときに交流モータM1で出力可能な最大トルクラインを示す。この最大トルクラインの内側領域についても上記と同様に、変調率で規定されるライン(図示せず)によって各制御領域A1,A2,A3に区画される。   Note that the maximum torque line during boosting indicated by a broken line in FIG. 2 can be output by the AC motor M1 when the battery voltage Vb is boosted to the boosting upper limit voltage by the converter 20 and the system voltage VH is set to the maximum value (for example, 600V). The maximum torque line is shown. Similarly to the above, the inner region of the maximum torque line is divided into control regions A1, A2, and A3 by lines (not shown) defined by the modulation rate.

一般的に、モータ駆動システムにおける制御部は、トルク指令値Tr*に基づいて算出されるシステム電圧指令値VH*がバッテリ電圧Vb以下になるとコンバータの昇圧動作を停止し、一方、上記システム電圧指令値VH*がバッテリ電圧Vbを超えるとコンバータの昇圧動作を開始して上記システム電圧指令値VH*に従った昇圧目標電圧を出力させるように制御する。   Generally, the control unit in the motor drive system stops the boosting operation of the converter when the system voltage command value VH * calculated based on the torque command value Tr * becomes equal to or lower than the battery voltage Vb. When the value VH * exceeds the battery voltage Vb, the boosting operation of the converter is started and the boosting target voltage according to the system voltage command value VH * is output.

しかしながら、システム電圧指令値VH*が、交流モータの回路定数のばらつき、環境変化、モータ回転数急変等を考慮した電圧マージンを上乗せしたモータ必要電圧から算出されている場合、システム電圧指令値VH*もまた高く設定されることになる。そのため、システム電圧指令値VH*とバッテリ電圧Vbとの比較でコンバータの昇圧開始または昇圧停止を判定すると、上記電圧マージンを考慮しなければバッテリ電圧Vbを昇圧せずにそのまま用いて交流モータを正弦波PWM制御で駆動可能な動作点でもコンバータによる昇圧が開始されることがあり、この場合にはコンバータおよびインバータにおいて電気損失が生じることになる。   However, when the system voltage command value VH * is calculated from the required motor voltage added with a voltage margin in consideration of variations in circuit constants of AC motors, environmental changes, sudden changes in the motor speed, etc., the system voltage command value VH * Will also be set high. Therefore, when the boosting start or stop of the converter is determined by comparing the system voltage command value VH * and the battery voltage Vb, the AC motor is sinusoidally used without boosting the battery voltage Vb unless the voltage margin is considered. Boosting by the converter may be started even at an operating point that can be driven by the wave PWM control, and in this case, electric loss occurs in the converter and the inverter.

そこで、本実施形態のモータ駆動制御装置10の制御部26では、図3に示すような第1態様の昇圧開始判定処理を実行する。この昇圧開始判定処理は、コンバータ20の昇圧動作停止時すなわち非昇圧時に例えば数msec毎に繰り返し実行される。   Therefore, the control unit 26 of the motor drive control device 10 of the present embodiment executes the boost start determination process of the first aspect as shown in FIG. This boosting start determination process is repeatedly executed, for example, every several msec when the boosting operation of the converter 20 is stopped, that is, when there is no boosting.

まず、コンバータ20の非昇圧時に、変調率が予め設定された閾値Aと比較される(ステップS10:変調率比較部)。ここで、変調率は、制御部26が、入力されたトルク指令値Tr*に基づいてそれぞれ算出されるモータ必要電圧の振幅をシステム電圧指令値VH*で除算して求められる。ここでのモータ必要電圧およびシステム電圧指令値VH*の算出は、周知の手法により行うことができる。また、閾値Aの具体例として、一般的な正弦波PWM制御の変調率最大値である0.61が用いられる。   First, when the converter 20 is not boosted, the modulation rate is compared with a preset threshold A (step S10: modulation rate comparison unit). Here, the modulation factor is obtained by the control unit 26 dividing the amplitude of the necessary motor voltage calculated based on the input torque command value Tr * by the system voltage command value VH *. The calculation of the necessary motor voltage and the system voltage command value VH * here can be performed by a known method. Further, as a specific example of the threshold A, 0.61 which is a maximum modulation rate value of general sine wave PWM control is used.

そして、上記ステップS10において変調率が閾値A以上であると判定されると、昇圧開始要求フラグがオンに設定され(ステップS12:昇圧動作要求部)、コンバータ20の昇圧動作が開始される。一方、変調率が閾値A未満であると判定されると、昇圧開始要求フラグがオフに設定または維持される(ステップS14)。   When it is determined in step S10 that the modulation factor is equal to or greater than threshold A, the boost start request flag is set to ON (step S12: boost operation request unit), and the boost operation of converter 20 is started. On the other hand, if it is determined that the modulation factor is less than the threshold value A, the boost start request flag is set to OFF or maintained (step S14).

上述したように求められる変調率は、モータ回路定数のばらつき等を考慮して上乗せされる電圧マージンによってそれぞれが予め高く設定されるモータ必要電圧(振幅)をシステム電圧指令値VH*で除することで上記電圧マージンによる影響が相殺されることになる。したがって、変調率に基づいてコンバータ20の昇圧開始を判定することにより上記電圧マージンの影響を受けずに昇圧開始を適時に行うことができ、その結果コンバータ20およびインバータ22での電気損失を低減してエネルギー効の率向上ひいては燃費向上を図れる。   As described above, the required modulation rate is obtained by dividing the required motor voltage (amplitude), which is set higher in advance by the voltage margin added in consideration of variations in motor circuit constants, etc., by the system voltage command value VH *. Thus, the influence of the voltage margin is offset. Therefore, by determining the boost start of the converter 20 based on the modulation rate, the boost start can be performed in a timely manner without being affected by the voltage margin, and as a result, the electric loss in the converter 20 and the inverter 22 is reduced. This can improve the energy efficiency rate and fuel consumption.

また、比較対象となる閾値Aとして正弦波PWM制御の変調率最大値を用いることで、コンバータ20の非昇圧動作時に、可能な限り交流モータM1を制御応答性に優れた正弦波PWM制御で駆動することになり、車両のドライバビリティ性能を良好に維持できる。   Further, by using the maximum modulation factor value of sine wave PWM control as the threshold value A to be compared, AC motor M1 is driven with sine wave PWM control having as excellent control response as possible during non-boosting operation of converter 20. Therefore, the drivability performance of the vehicle can be maintained well.

次に、本実施形態のモータ駆動制御装置10の制御部26で実行される第2態様の昇圧開始判定処理について図4を参照して説明する。   Next, the boosting start determination process of the second aspect executed by the control unit 26 of the motor drive control device 10 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、コンバータ20の非昇圧時に、回転急変判定フラグがオンであるか否かが判定され(ステップS20)、回転急変判定フラグがオンであるとき昇圧開始要求フラグがオンに設定され(ステップS22:昇圧動作要求部)、これによりコンバータ20の昇圧動作が開始されることになる。一方、回転急変判定フラグがオフであるとき、昇圧開始要求フラグはオフに設定または維持される(ステップS24)。   First, when the converter 20 is not boosted, it is determined whether or not the sudden rotation change determination flag is on (step S20). When the sudden rotation change determination flag is on, the boost start request flag is set to on (step S22: Step-up operation requesting unit), and thereby the step-up operation of the converter 20 is started. On the other hand, when the rapid rotation change determination flag is off, the boost start request flag is set off or maintained (step S24).

上記回転急変判定フラグは、図5に示す処理手順に従って導出される。まず、モータ回転数の変化レートが算出される(ステップS30)。このモータ回転数変化レートは、回転角センサ40の検出値θに基づいて随時算出される交流モータM1の回転数の単位時間当たり(例えば、毎秒)の変化率として求められる。   The sudden rotation change determination flag is derived according to the processing procedure shown in FIG. First, the change rate of the motor rotation speed is calculated (step S30). The motor rotation speed change rate is obtained as a rate of change per unit time (for example, every second) of the rotation speed of the AC motor M1, which is calculated as needed based on the detection value θ of the rotation angle sensor 40.

次に、上記回転数変化レートが予め設定された閾値レートB以上であるか否かが判定される(ステップS32:モータ回転数監視部)。これにより交流モータM1の回転数の変化状態が回転数変化レートによって監視されている。ここで回転数変化レートが閾値レートB以上であると判定されると、回転急変判定フラグがオンに設定されて(ステップS34)、急変判定カウンタをC(msec)に設定する(ステップS36)。   Next, it is determined whether or not the rotation speed change rate is equal to or higher than a preset threshold rate B (step S32: motor rotation speed monitoring unit). Thereby, the change state of the rotation speed of AC motor M1 is monitored by the rotation speed change rate. If it is determined that the rotational speed change rate is equal to or higher than the threshold rate B, the rapid rotation change determination flag is set to ON (step S34), and the sudden change determination counter is set to C (msec) (step S36).

一方、上記ステップS32で回転数変化レートが閾値レートB未満であると判定されると、図5の処理が繰り返されるごとに急変判定カウンタCを所定時間(例えば数msec)ずつデクリメントしてゆく(ステップS40)。そして、急変判定カウンタが0になったか否かを判定し(ステップS42)、急変判定カウンタが0であると判定されると回転急変判定フラグがオフに設定または維持される。一方、急変判定カウンタが0になるまでは回転急変判定フラグが前回値に保持され(ステップS46)、これにより回転急変判定フラグの前回値がオンであった場合にそのまま保持されることになる。   On the other hand, if it is determined in step S32 that the rotation speed change rate is less than the threshold rate B, the sudden change determination counter C is decremented by a predetermined time (for example, several msec) every time the process of FIG. 5 is repeated ( Step S40). Then, it is determined whether or not the sudden change determination counter has become 0 (step S42). If it is determined that the sudden change determination counter is 0, the rotation sudden change determination flag is set to OFF or maintained. On the other hand, the rotation sudden change determination flag is held at the previous value until the sudden change determination counter becomes 0 (step S46). Thus, when the previous value of the rotation sudden change determination flag is on, it is held as it is.

このように制御部26において実行される上記別の昇圧判定処理によれば、コンバータ20の非昇圧動作時にモータ回転数が急変したときにコンバータ20による昇圧動作を開始させることで、可能な限り交流モータM1を制御応答性が優れた正弦波PWM制御で駆動することが可能になり、スリップ時等にも車両のドライバビリティ性能を良好に保つことができる。   As described above, according to the other boost determination process executed in the control unit 26, the converter 20 starts the boost operation when the motor rotation speed changes suddenly during the non-boosting operation of the converter 20, so that AC is possible as much as possible. The motor M1 can be driven by sinusoidal PWM control with excellent control response, and the drivability performance of the vehicle can be kept good even during slipping.

なお、本発明に係るモータ駆動制御装置は、上述した実施の形態の構成や制御処理手順に限定されるものではなく、種々の変更や改良が可能である。   The motor drive control device according to the present invention is not limited to the configuration and control processing procedure of the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made.

例えば、上記交流モータM1の制御方式の1つとして、変調率0〜0.61の一般的な正弦波PWM制御を用いるものとして説明したが、これに代えて、変調率を最大値0.70まで高めることができる2相変調方式または3次高調波重畳制御による正弦波PWM制御を用いてもよい。これにより、車両のドライバビリティ性能をより向上させることができる。また、この正弦波PWM制御を適用した場合、上記第1態様の昇圧開始判定中の閾値Aとして0.70が用いられる。   For example, as one of the control methods for the AC motor M1, the description has been made assuming that a general sine wave PWM control with a modulation factor of 0 to 0.61 is used. Instead, the modulation factor is set to a maximum value of 0.70. A sinusoidal PWM control based on a two-phase modulation method or a third harmonic superposition control may be used. Thereby, the drivability performance of the vehicle can be further improved. Further, when this sine wave PWM control is applied, 0.70 is used as the threshold A during the boosting start determination of the first aspect.

さらに、上記第1態様の昇圧開始要求判定において用いる閾値Aを昇圧開始判定時と昇圧停止判定時とで異なる値に設定してもよい。具体的には、図6(A)に示すように正弦波PWM制御から過変調制御への制御方式切替えラインに相当する変調率の閾値Aを例えば0.61に設定する一方で、図6(B)に示すように過変調制御から正弦波PWM制御への制御方式切替えラインに相当する変調率の閾値Aを例えば0.59に設定する。これにより、コンバータ20の昇圧動作の開始および停止が頻発するハンチング現象を抑制することができる。   Furthermore, the threshold A used in the boost start request determination of the first aspect may be set to a different value between the boost start determination and the boost stop determination. Specifically, as shown in FIG. 6A, while setting the threshold A of the modulation factor corresponding to the control method switching line from sine wave PWM control to overmodulation control, for example, 0.61, As shown in B), a modulation factor threshold A corresponding to a control method switching line from overmodulation control to sine wave PWM control is set to 0.59, for example. Thereby, it is possible to suppress the hunting phenomenon in which the start and stop of the boosting operation of converter 20 frequently occur.

10 モータ駆動制御装置、11 バッテリ、12,14 電圧センサ、16,18 平滑コンデンサ、20 昇降圧コンバータ、22 インバータ、24 電流センサ、25 回転角センサ、26 制御部、28 温度センサ、40 回転角センサ、100 モータ駆動システム、M1 交流モータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Motor drive control apparatus, 11 Battery, 12, 14 Voltage sensor, 16, 18 Smoothing capacitor, 20 Buck-boost converter, 22 Inverter, 24 Current sensor, 25 Rotation angle sensor, 26 Control part, 28 Temperature sensor, 40 Rotation angle sensor , 100 Motor drive system, M1 AC motor.

Claims (2)

電源装置から供給される直流電圧をシステム電圧指令値に従って昇圧可能なコンバータと、コンバータから出力されるシステム電圧としての直流電圧を交流電圧に変換して交流モータに印加するインバータと、トルク指令値に基づいてコンバータおよびインバータを作動制御することにより交流モータを少なくとも正弦波PWM制御、過変調制御および矩形波制御のいずれかの制御方式で選択的に駆動制御する制御部と、を備えるモータ駆動制御装置であって、
制御部は、
前記トルク指令値に基づいて算出されるモータ必要電圧およびシステム電圧指令値から変調率を求め、コンバータの非昇圧動作時に前記変調率と正弦波PWM制御における変調率最大値とを比較する変調率比較部と、
この変調率比較部による比較結果で前記変調率が前記変調率最大値以上であるときにコンバータによる昇圧動作の開始を要求する昇圧動作要求部と、を含むモータ駆動制御装置。
A converter capable of boosting a DC voltage supplied from a power supply device according to a system voltage command value, an inverter for converting a DC voltage as a system voltage output from the converter into an AC voltage, and applying it to an AC motor, and a torque command value And a controller that selectively controls the AC motor by at least one of sine wave PWM control, overmodulation control, and rectangular wave control by controlling the operation of the converter and the inverter based on the motor drive control device. Because
The control unit
Modulation rate comparison for obtaining a modulation rate from the required motor voltage and system voltage command value calculated based on the torque command value and comparing the modulation rate with the maximum modulation rate value in sinusoidal PWM control during non-boosting operation of the converter And
And a step-up operation requesting unit that requests a converter to start a step-up operation when the modulation rate is equal to or greater than the modulation factor maximum value as a result of comparison by the modulation rate comparison unit.
電源装置から供給される直流電圧をシステム電圧指令値に従って昇圧可能なコンバータと、コンバータから出力されるシステム電圧としての直流電圧を交流電圧に変換して交流モータに印加するインバータと、トルク指令値に基づいてコンバータおよびインバータを作動制御することにより交流モータを少なくとも正弦波PWM制御、過変調制御および矩形波制御のいずれかの制御方式で選択的に駆動制御する制御部と、を備えるモータ駆動制御装置であって、
制御部は、コンバータの非昇圧動作時にモータ回転数の変化状態を監視するモータ回転数監視部と、
前記モータ回転数監視部の監視結果によりモータ回転数が急変したときにコンバータによる昇圧動作の開始を要求する昇圧動作要求部と、を含むモータ駆動制御装置。
A converter capable of boosting a DC voltage supplied from a power supply device according to a system voltage command value, an inverter for converting a DC voltage as a system voltage output from the converter into an AC voltage, and applying it to an AC motor, and a torque command value And a controller that selectively controls the AC motor by at least one of sine wave PWM control, overmodulation control, and rectangular wave control by controlling the operation of the converter and the inverter based on the motor drive control device. Because
The control unit is a motor rotation number monitoring unit that monitors a change state of the motor rotation number during the non-boosting operation of the converter;
A step-up operation requesting unit that requests the start of the step-up operation by the converter when the motor rotation number suddenly changes according to the monitoring result of the motor rotation number monitoring unit;
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