JP2011066972A - Motor drive system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源として二次電池と電圧可変形エネルギー貯蔵素子、例えば、電気二重層キャパシタ）を併用したモータ駆動システムに関する。 The present invention relates to a motor drive system using a secondary battery and a voltage variable energy storage element (for example, an electric double layer capacitor) as a power source.
モータ駆動装置において、回生時のエネルギーを効率よく回収するため、電源として充放電特性に優れた電圧可変形エネルギー貯蔵素子と、充放電における効率は劣るが安定的に電源を供給する鉛蓄電池等を組み合わせたモータ駆動装置が知られている。 In a motor drive device, in order to efficiently recover energy during regeneration, a variable voltage energy storage element with excellent charge / discharge characteristics as a power source, a lead storage battery that stably supplies power, although the efficiency in charge / discharge is inferior A combined motor drive device is known.
この狙いを下記に示す。
一般的に、鉛蓄電池のような二次電池より電気二重層キャパシタのような電圧可変形エネルギー貯蔵素子の方が内部抵抗が小さく、特に、鉛蓄電池は充電時の内部抵抗が比較的大きいことが知られている。数１に示すように電源のエネルギー損失は電流の２乗、内部抵抗と充放電時間の積で決まる。したがって、モータ駆動装置の電源として二次電池と電圧可変形エネルギー貯蔵素子を併用したシステムとし、大電流を必要とする加速時、あるいは減速時に、内部抵抗が小さい電圧可変形エネルギー貯蔵素子からも授受させることにより、電源効率を高めることができる。また、二次電池の充放電量が減少するので、二次電池の寿命向上も期待できる。
This aim is shown below.
Generally, a variable voltage energy storage element such as an electric double layer capacitor has a lower internal resistance than a secondary battery such as a lead storage battery. In particular, a lead storage battery has a relatively high internal resistance during charging. Are known. As shown in Equation 1, the energy loss of the power source is determined by the product of the square of the current, the internal resistance, and the charge / discharge time. Therefore, a system that uses a secondary battery and a variable voltage energy storage element as the power supply for the motor drive device is used, and is also transferred from a variable voltage energy storage element with a low internal resistance during acceleration or deceleration that requires a large current. By doing so, the power supply efficiency can be increased. In addition, since the amount of charge / discharge of the secondary battery is reduced, the life of the secondary battery can be expected to be improved.
電圧可変形エネルギー貯蔵素子（以下，キャパシタと呼ぶ）と鉛蓄電池等を組み合わせたモータ駆動装置の構成として、特許文献１の図１に示すような構成がある。構成は単純であるが、キャパシタの電圧が二次電池の端子電圧で決まってしまうため、静電蓄積エネルギーの利用率が悪く必要な静電容量が大きくなり、コストが上昇する。
As a configuration of a motor driving device combining a voltage variable energy storage element (hereinafter referred to as a capacitor) and a lead storage battery, there is a configuration as shown in FIG. Although the configuration is simple, since the voltage of the capacitor is determined by the terminal voltage of the secondary battery, the utilization rate of the electrostatic stored energy is poor, and the required capacitance increases and the cost increases.
一方、特許文献２の図３のような構成とした場合、キャパシタ電圧を電力変換器（DC/DCコンバータ）により可変できるので、静電蓄積エネルギーの利用率が良く、必要とする静電容量が少なくてよいので、高価であるキャパシタのコストを低減でき、体積も小さくなる利点がある。
しかしながら、この電力変換器（DC/DCコンバータ）にて発生する損失により、駆動システムのエネルギー効率が低下する問題がある。
キャパシタの電力授受が無いときまたは、その量が少ないときにキャパシタが接続された電力変換器（以下，コンバータと呼ぶ）を停止させることができればよいのであるが、ここで、電力の授受に関与しないコンバータを停止するシステムとして特許文献３がある。
二次電池と併用し、加速時や減速時（大電流要求時）のみキャパシタ電力を充放電することで二次電池をアシストする場合において、特許文献３で適用されているように、キャパシタの電圧値があらかじめ設定した範囲でコンバータの運転停止を行うようにすると、コンバータの運転停止のタイミングを適切に判断できないという問題がある。この問題点を以下にて説明する。
図１０に電源として二次電池とキャパシタを併用した駆動システムを搭載した電気車両を示す。このシステムの概略動作波形を図１１に示す。すなわち、大電流が必要な加速時には二次電池とキャパシタの両方から電流を供給する。大電流を必要としない一定速時には二次電池のみから電流を供給する。回生電流が生じる減速時はキャパシタのみで回生電流を吸収する。
このような動作をさせた場合、キャパシタ電圧に着目すると、キャパシタとインバータとの間に電力の授受がある加速、減速時に電圧が変わり、電力の授受の無い一定速時は変化が無い。この電力の授受の無い一定速時のキャパシタ電圧をVcsとおく。このVcsは、モータ運転速度が高速なほど加速エネルギーとしてキャパシタが放電するエネルギー量が大きくなるので大きく低下し、モータ運転速度が低速なほど同エネルギー量が小さくなるので低下が少ない。すなわち、キャパシタ電圧範囲とキャパシタの電力授受が行われているかどうかは、無関係であることがわかる。
On the other hand, in the case of the configuration as shown in FIG. 3 of Patent Document 2, the capacitor voltage can be varied by a power converter (DC / DC converter), so that the utilization rate of electrostatic storage energy is good and the required capacitance is low. Since the amount may be small, there is an advantage that the cost of an expensive capacitor can be reduced and the volume can be reduced.
However, there is a problem that the energy efficiency of the drive system is lowered due to the loss generated in the power converter (DC / DC converter).
It is only necessary to be able to stop the power converter (hereinafter referred to as the converter) to which the capacitor is connected when there is no power transfer of the capacitor or when the amount is small, but here it is not involved in the power transfer. There is Patent Document 3 as a system for stopping a converter.
In the case where the secondary battery is assisted by charging and discharging the capacitor power only when accelerating or decelerating (when a large current is requested) in combination with the secondary battery, the voltage of the capacitor is applied as disclosed in Patent Document 3. If the operation of the converter is stopped within a range in which the value is set in advance, there is a problem that the timing of the operation stop of the converter cannot be properly determined. This problem will be described below.
FIG. 10 shows an electric vehicle equipped with a drive system using a secondary battery and a capacitor in combination as a power source. FIG. 11 shows a schematic operation waveform of this system. That is, current is supplied from both the secondary battery and the capacitor during acceleration when a large current is required. At a constant speed that does not require a large current, current is supplied only from the secondary battery. During deceleration where regenerative current is generated, the regenerative current is absorbed only by the capacitor.
When such an operation is performed, paying attention to the capacitor voltage, the voltage changes during acceleration and deceleration when power is transferred between the capacitor and the inverter, and there is no change at a constant speed when power is not transferred. The capacitor voltage at a constant speed without power transfer is Vcs. The Vcs decreases as the motor operating speed increases and the amount of energy discharged from the capacitor as acceleration energy increases. The Vcs decreases as the motor operating speed decreases and the energy amount decreases. That is, it can be seen that there is no relation between the capacitor voltage range and whether or not the capacitor power is transferred.
そこで、本発明は、キャパシタ電圧を可変する電力変換器（コンバータ）の損失を低減させ、エネルギー利用効率の優れたモータ駆動装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a motor drive device that reduces the loss of a power converter (converter) that varies the capacitor voltage and has excellent energy utilization efficiency.
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明では、
第一の電源として二次電池と第二の電源として電圧可変形エネルギー貯蔵素子とし、一方を前記電圧可変形エネルギー貯蔵素子出力と、他方を前記モータ駆動用インバータの直流母線に接続した前記電圧可変形エネルギー貯蔵素子の電圧を昇降圧する装置を有したモータ駆動システムにおいて、
エネルギー貯蔵素子の電流を検出する手段と、エネルギー貯蔵素子の電流指令値を生成する手段と、あらかじめ設定したエネルギー貯蔵素子の電流指令値範囲を記憶する手段と、前記エネルギー貯蔵素子の電流指令値が前記電流指令値範囲にある場合に前記電圧可変形エネルギー貯蔵素子の電圧を昇降圧する装置を停止する手段と、
を有する。
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1,
A secondary battery as a first power source and a voltage variable energy storage element as a second power source, one of which is connected to the output of the voltage variable energy storage element and the other connected to the DC bus of the motor drive inverter. In the motor drive system having a device for stepping up and down the voltage of the deformation energy storage element,
Means for detecting the current of the energy storage element; means for generating a current command value of the energy storage element; means for storing a current command value range of the preset energy storage element; and a current command value of the energy storage element Means for stopping a device for stepping up and down the voltage of the voltage variable energy storage element when in the current command value range;
Have
また、請求項２に係る発明では、
請求項１に記載のモータ駆動システムにおいて、
モータ速度とその変化率を検出する手段と、前記モータ速度とその変化率からエネルギー貯蔵素子の電流指令値を演算する手段と、あらかじめ設定したエネルギー貯蔵素子の電流指令値範囲を記憶する手段と、前記電流指令値が前記電流指令値範囲にある場合に前記電圧可変形エネルギー貯蔵素子の電圧を昇降圧する装置を停止する手段と、を有する。
また、請求項３に係る発明では、
請求項１に記載のモータ駆動システムにおいて、
モータの出力を演算する手段と、あらかじめ設定したモータ出力範囲を記憶する手段と、モータの出力が前記モータ出力範囲にある場合に前記電圧可変形エネルギー貯蔵素子の電圧を昇降圧する装置を停止する手段と、を有する。
また、請求項４に係る発明では、
請求項１ないし３の何れかに記載のモータ駆動システムにおいて、電圧可変形エネルギー貯蔵素子が電気二重層キャパシタまたは電気化学キャパシタであることを特徴とする。
また、請求項５に係る発明では、
請求項１ないし４に記載したモータ駆動システムを電動車両に搭載したことを特徴とする。
In the invention according to claim 2,
The motor drive system according to claim 1,
Means for detecting the motor speed and its rate of change; means for calculating a current command value of the energy storage element from the motor speed and its rate of change; and means for storing a preset current command value range of the energy storage element; Means for stopping a device for stepping up or down the voltage of the voltage variable energy storage element when the current command value is in the current command value range.
In the invention according to claim 3,
The motor drive system according to claim 1,
Means for calculating the output of the motor; means for storing a preset motor output range; and means for stopping the device for stepping up and down the voltage of the voltage variable energy storage element when the motor output is within the motor output range. And having.
In the invention according to claim 4,
4. The motor drive system according to claim 1, wherein the voltage variable energy storage element is an electric double layer capacitor or an electrochemical capacitor.
In the invention according to claim 5,
The motor drive system according to any one of claims 1 to 4 is mounted on an electric vehicle.
本発明では、電源として二次電池と電圧可変形エネルギー貯蔵素子を併用した駆動システムにおいて、電圧可変形エネルギー貯蔵素子の電力授受が無いとき、または、その量が少ないときに電力変換器（DC/DCコンバータ）を停止させることで損失が低減でき、運転効率の向上が実現できる。 In the present invention, in a drive system that uses a secondary battery and a variable voltage energy storage element as a power source, when there is no power transfer of the variable voltage energy storage element or when the amount is small, a power converter (DC / DC) By stopping the DC converter, the loss can be reduced and the operating efficiency can be improved.
図１に請求項１、４、５に該当する第１の実施形態を示す。
本実施形態は、当該モータ駆動システムが搭載された車両駆動装置を想定している。外部より加速指令値、制動指令値を入力し、これら指令値をもとにモータの発生するトルクを制御する。モータ電流を制御する電力変換回路は第一の電源と，第二の電源を入力とする電流可逆型コンバータ（以下コンバータと呼ぶ）の出力がそれぞれ直流母線に接続された三相インバータから成る。永久磁石モータは減速ギアを介しデファレンシャルギアに接続され、左右の車輪に動力を与える車両駆動装置を構成する。三相インバータは図２に示すようなダイオードが逆並列接続された自己消弧形半導体素子から構成され、後述の制御回路によりゲート信号が与えられる。電流可逆型コンバータは、図３に示すようなダイオードが逆並列接続された自己消弧形半導体素子とリアクトルから構成され、三相インバータと同様に、後述の制御回路によりゲート信号が与えられる。電源は本実施例において、第一の電源として鉛蓄電池、第二の電源として電気二重層キャパシタ（以下単にキャパシタと呼ぶ）を使用する。制御回路は記憶機能を有したマイクロプロセッサと外部と信号を入出力するためのインターフェース回路から構成されている。
FIG. 1 shows a first embodiment corresponding to claims 1, 4 and 5.
The present embodiment assumes a vehicle drive device on which the motor drive system is mounted. The acceleration command value and braking command value are input from the outside, and the torque generated by the motor is controlled based on these command values. The power conversion circuit for controlling the motor current is composed of a first power source and a three-phase inverter in which the output of a current reversible converter (hereinafter referred to as a converter) that receives the second power source is connected to a DC bus. The permanent magnet motor is connected to the differential gear via a reduction gear, and constitutes a vehicle drive device that applies power to the left and right wheels. The three-phase inverter is composed of a self-extinguishing semiconductor element having diodes connected in reverse parallel as shown in FIG. The current reversible converter is composed of a self-extinguishing semiconductor element and a reactor in which diodes as shown in FIG. 3 are connected in antiparallel, and a gate signal is given by a control circuit, which will be described later, like a three-phase inverter. In this embodiment, the power source uses a lead storage battery as the first power source and an electric double layer capacitor (hereinafter simply referred to as a capacitor) as the second power source. The control circuit includes a microprocessor having a storage function and an interface circuit for inputting / outputting signals to / from the outside.
図４に制御回路内部ブロック図を示す。この制御回路は大きく分けて２つの制御を行う。
１つ目は、図４のインバータ（モータ制御）制御部に示したように、入力された加速指令値および制動指令値にもとづき、三相インバータにゲート信号を与え、モータ電流を制御し、永久磁石モータのトルク制御を行う。その手法は広く一般に用いられており説明を省略する。また、磁極位置検出値θを時間微分することでモータ速度を演算し、この結果を次に示すコンバータ制御部１、コンバータ制御部２へ送る。
２つ目は、コンバータの制御である。この制御はさらに２つに分かれる。
一方は、キャパシタが接続されているコンバータとインバータの直流母線との電力を授受する制御（コンバータ制御部１）と、他方は本請求項１に該当するこのコンバータの運転停止制御（コンバータ制御部２）である。
まず、コンバータ制御部１の説明を行う。
この制御ブロックは、入力されたモータ回転数をもとに目標とするキャパシタ電圧を演算し，その結果を指令値としPI制御を行い，コンバータを制御しキャパシタ電圧を制御し，キャパシタと直流母線との間で電力の授受を調整する。以下，これらを詳細に説明する。
FIG. 4 shows an internal block diagram of the control circuit. This control circuit roughly performs two controls.
First, as shown in the inverter (motor control) control unit of FIG. 4, a gate signal is given to the three-phase inverter based on the input acceleration command value and braking command value, and the motor current is controlled. Torque control of the magnet motor is performed. This method is widely used and will not be described. Further, the motor speed is calculated by differentiating the magnetic pole position detection value θ with respect to time, and the result is sent to the converter control unit 1 and the converter control unit 2 shown below.
The second is the control of the converter. This control is further divided into two.
One is the control (converter control unit 1) for transferring power between the converter to which the capacitor is connected and the DC bus of the inverter, and the other is the operation stop control (converter control unit 2) of this converter corresponding to this claim 1. ).
First, the converter control unit 1 will be described.
This control block calculates the target capacitor voltage based on the input motor speed, performs the PI control using the result as a command value, controls the converter and the capacitor voltage, and controls the capacitor, the DC bus, Coordinate power transfer between the two. These will be described in detail below.
まず、モータ回転数をもとに目標とするキャパシタ電圧を演算する方法を説明する。
あらかじめ設定したキャパシタの最大電圧（充電終止電圧）をVcMAX、最小電圧（放電終止電圧）をVcMINとし、想定するモータの最大速度(nmax)において、減速時車両運動エネルギーを回生エネルギーとして全てキャパシタで吸収する前提とすると、キャパシタ蓄積エネルギーと車両運動エネルギーの間には数２が成立する。この数２の左辺がキャパシタ蓄積エネルギー、同式右辺が車両の運動エネルギーである。
First, a method for calculating a target capacitor voltage based on the motor rotation speed will be described.
The pre-set maximum capacitor voltage (end-of-charge voltage) is Vc MAX , the minimum voltage (end-of-discharge voltage) is Vc MIN, and the vehicle kinetic energy during deceleration is all regenerated energy at the assumed maximum motor speed (n max ). Assuming that it is absorbed by the capacitor, Equation 2 is established between the capacitor accumulated energy and the vehicle kinetic energy. The left side of Equation 2 is the accumulated energy of the capacitor, and the right side of the equation is the kinetic energy of the vehicle.
ここで、数４右辺のｎを零とおけばモータ速度ｎが最小（零）のとき、キャパシタ電圧Vcは最大（Vcmax）となる。また、数４右辺のnをnmaxに変え、数２の右辺を消去するようにこの数４に代入すると、キャパシタ電圧Vcはモータ速度ｎが最大（ｎmax）のとき最小（Vcmin）となることがわかる。これは，モータ速度ｎが最小（零）のとき加速による電力消費に備えキャパシタ貯蔵エネルギーを最大にし、モータ速度ｎが最大（ｎmax）のとき減速による回生電力貯蔵に備え、キャパシタ貯蔵エネルギーを最小することを意味する。
このようにして得たキャパシタ指令電圧Vc*となるように、キャパシタ電圧を制御するブロックを図５に示す。
指令電圧Vc*に対しキャパシタ電圧検出手段によって得たキャパシタ電圧をフィードバック量とし、PI制御を構成することでその出力はキャパシタ電流指令値Ic*となる。次に、このキャパシタ電流指令値Ic*に対しキャパシタ電流検出手段によって得たキャパシタ電流をフィードバック量とし，PI制御を構成する。その出力量をPWM変調して得られたゲート信号でコンバータを構成する自己消弧形半導体素子を駆動させることにより、目標とするキャパシタ電流に制御できる。
以上により、入力されたモータ回転数をもとに目標とするキャパシタ電圧を演算し、その目標とするキャパシタ電圧に制御できる。
次に、本請求項１に該当するこのコンバータの運転停止制御（コンバータ制御部２）の説明を行う。
この制御ブロックは、上記コンバータ制御部１で演算されたキャパシタ電流指令値であるIc*の演算結果をもとに、このIc*があらかじめ設定した範囲内にあるときはコンバータのゲートを停止させ、コンバータを停止させる。一方、このIc*があらかじめ設定した範囲外であるときはコンバータのゲートを動作させ、コンバータを動作させ、コンバータ制御部１に従いキャパシタを充放電させる。このあらかじめ設定した範囲とは、図６に示すように零を中心とした範囲であり、この範囲は二次電池とキャパシタ併用効果とコンバータの損失を勘案し決定する。
このようにキャパシタ流出入電流が零または、二次電池とキャパシタの併用効果の薄いキャパシタ電流が低いときコンバータを停止させることができ、コンバータの損失を抑えることができる。
次に、請求項２、４、５に該当する第２の実施形態を説明する。先に示した第１の実施形態と異なる点は、コンバータを停止させる制御である図７に示したコンバータ制御部２のみであり、それ以外は同一の制御ブロックである。
第１の実施形態では、キャパシタ電流指令値Ic*を利用し、コンバータの停止条件を判断させていたが、第２の実施形態ではこれに替え、モータ速度を利用しコンバータの停止条件を判断させる。
以下、第２の実施形態におけるコンバータ制御部２で行う制御の詳細を説明する。
数４中の定数を数５のように置き換え、時間tで両辺微分すると数６となる。
Here, if n on the right side of Equation 4 is set to zero, when the motor speed n is minimum (zero), the capacitor voltage Vc becomes maximum (Vc max ). When n on the right side of Equation 4 is changed to n max and substituted into Equation 4 so that the right side of Equation 2 is deleted, the capacitor voltage Vc becomes the minimum (Vc min ) when the motor speed n is the maximum (n max ). I understand that When the motor speed n is minimum (zero), the capacitor storage energy is maximized in preparation for power consumption by acceleration, and when the motor speed n is maximum (n max ), the capacitor storage energy is minimized by preparing for regenerative power storage by deceleration. It means to do.
FIG. 5 shows a block for controlling the capacitor voltage so as to obtain the capacitor command voltage Vc * thus obtained.
By using the capacitor voltage obtained by the capacitor voltage detection means as a feedback amount with respect to the command voltage Vc * and configuring PI control, the output becomes the capacitor current command value Ic *. Next, PI control is configured by using the capacitor current obtained by the capacitor current detecting means as a feedback amount for the capacitor current command value Ic * . The target capacitor current can be controlled by driving the self-extinguishing semiconductor element constituting the converter with a gate signal obtained by PWM modulation of the output amount.
As described above, the target capacitor voltage can be calculated based on the input motor rotation speed and controlled to the target capacitor voltage.
Next, the operation stop control (converter control unit 2) of the converter corresponding to claim 1 will be described.
This control block stops the gate of the converter when Ic * is within a preset range based on the calculation result of Ic * that is the capacitor current command value calculated by the converter control unit 1, Stop the converter. On the other hand, when Ic * is outside the preset range, the gate of the converter is operated, the converter is operated, and the capacitor is charged / discharged according to the converter control unit 1. This preset range is a range centered on zero as shown in FIG. 6, and this range is determined in consideration of the combined effect of the secondary battery and the capacitor and the loss of the converter.
As described above, when the capacitor inflow / outflow current is zero or the capacitor current having a small effect of using the secondary battery and the capacitor is low, the converter can be stopped and the loss of the converter can be suppressed.
Next, a second embodiment corresponding to claims 2, 4, and 5 will be described. The difference from the first embodiment described above is only the converter control unit 2 shown in FIG. 7 which is control for stopping the converter, and the other control blocks are the same.
In the first embodiment, the capacitor current command value Ic * is used to determine the converter stop condition, but in the second embodiment, instead of this, the motor speed is used to determine the converter stop condition. .
Hereinafter, details of the control performed by the converter control unit 2 in the second embodiment will be described.
When the constant in Equation 4 is replaced as shown in Equation 5 and both sides are differentiated at time t, Equation 6 is obtained.
こうして得られたIc**があらかじめ設定した範囲内にあるときは、コンバータのゲートを停止させ、コンバータを停止させる。一方、このIc**があらかじめ設定した範囲外であるときはコンバータのゲートを動作させ、コンバータを動作させ、キャパシタを充放電させる。
When Ic ** thus obtained is within a preset range, the converter gate is stopped and the converter is stopped. On the other hand, when Ic ** is outside the preset range, the converter gate is operated, the converter is operated, and the capacitor is charged / discharged.
このあらかじめ設定した範囲とは請求項１と同様に、図６に示すように零を中心とした範囲であり、この範囲は二次電池とキャパシタ併用効果とコンバータの損失を勘案し決定する。
このようにキャパシタ流出入電流が零または、二次電池とキャパシタ併用効果の薄いキャパシタ電流が低いときコンバータを停止させることができ、コンバータの損失を抑えることができる。
請求項３、４、５に該当する第３の実施形態を説明する。以下、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。
第３の実施形態の制御を行うため制御回路内部ブロック図は第１の実施形態の図４に対して、図８となる。この図８について説明する。
インバータ（モータ制御）制御部の図４に対する相違点は，モータ出力を演算する機能が追加されたことである。モータをIPMとする場合、モータのトルクは数９で求められる。
This preset range is a range centered on zero as shown in FIG. 6 as in the first aspect, and this range is determined in consideration of the combined effect of the secondary battery and the capacitor and the loss of the converter.
As described above, when the capacitor inflow / outflow current is zero or the capacitor current having a small effect of combined use of the secondary battery and the capacitor is low, the converter can be stopped and the loss of the converter can be suppressed.
A third embodiment corresponding to claims 3, 4, and 5 will be described. Only differences from the first embodiment will be described below.
An internal block diagram of the control circuit for performing the control of the third embodiment is shown in FIG. 8 with respect to FIG. 4 of the first embodiment. This FIG. 8 will be described.
The difference of the inverter (motor control) control unit from FIG. 4 is that a function for calculating the motor output is added. When the motor is an IPM, the torque of the motor can be obtained by Equation 9.
次に、図８のコンバータ運転停止制御ブロックについて説明する。
この制御ブロックは、モータ出力演算値であるPMOをもとに、このPMOがあらかじめ設定した範囲内にあるときはコンバータのゲートを停止させ、コンバータを停止させる。一方、このPMOがあらかじめ設定した範囲外であるときはコンバータのゲートを動作させ、コンバータを動作させ、キャパシタを充放電させる。このあらかじめ設定した範囲とは、図９に示すように零を中心とした範囲であり、この範囲は二次電池とキャパシタ併用効果とコンバータの損失を勘案し決定する。
このようにしてモータ出力が零または、二次電池とキャパシタ併用効果の薄いモータ出力が低いときコンバータを停止させることができる。
Next, the converter operation stop control block of FIG. 8 will be described.
The control block, based on the P MO is a motor output calculation value, stops the gate of the converter when it is in the range of the P MO is set in advance, stops the converter. On the other hand, when this PMO is outside the preset range, the gate of the converter is operated, the converter is operated, and the capacitor is charged / discharged. The preset range is a range centered on zero as shown in FIG. 9, and this range is determined in consideration of the combined effect of the secondary battery and the capacitor and the loss of the converter.
In this way, the converter can be stopped when the motor output is zero or when the motor output with a small effect of combined use of the secondary battery and the capacitor is low.
１…鉛蓄電池、２…電気二重層キャパシタ、３…磁極位置検出手段、４…減速ギアとデファレンシャルギア、５…車輪、６…電流検出手段、７…電圧検出手段、８…リアクトル、９…PI調節器、１０…加算器、１２…AND素子、Ｐ…直流母線正極側、Ｎ…直流母線負極側、UVW三相インバータ出力、Vc…キャパシタ電圧、Vc*…キャパシタ電圧指令値、Vcmax…あらかじめ設定したキャパシタの充電終止電圧、Vcmin…あらかじめ設定したキャパシタの放電終止電圧、ｎ…モータ速度、ｎmax…想定するモータの最大速度、k…車両エネルギーが回生エネルギーに変換される割合（1.0〜0.0）、Ic*…キャパシタ出力電流指令値、Ic…キャパシタ出力電流、Ic**…速度検出値から演算したキャパシタ電流、vb…二次電池出力電圧、Gu,Gx,Gv,Gy,Gw,Gz…三相インバータゲート信号、G1,G2…コンバータゲート信号、Iu…モータ電流検出値（U相）、Iw…モータ電流検出値（W相）、θ…磁極位置検出値、Tu,Tx,Tv,Ty,Tw,Tz,T1,T2…自己消弧形半導体素子、iu…三相インバータのU相出力電流検出値、iw…三相インバータのW相出力電流検出値、τ…モータ出力トルク、Ldq…永久磁石モータのｄ軸インダクタンス、Lq…永久磁石モータのｑ軸インダクタンス、Ψa…永久磁石による電気子鎖交磁束、Pn…極対数、id…ｄ軸電流、iq…ｑ軸電流、IcSTOP …キャパシタ電流のコンバータ停止閾値、PMSTOP…モータ出力のコンバータ停止閾値、Vcs …モータ速度一定速時のキャパシタ電圧，J…車両慣性，C…キャパシタ静電容量。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lead acid battery, 2 ... Electric double layer capacitor, 3 ... Magnetic pole position detection means, 4 ... Reduction gear and differential gear, 5 ... Wheel, 6 ... Current detection means, 7 ... Voltage detection means, 8 ... Reactor, 9 ... PI Adjuster, 10 ... adder, 12 ... AND element, P ... DC bus positive side, N ... DC bus negative side, UVW three-phase inverter output, Vc ... capacitor voltage, Vc * ... capacitor voltage command value, Vcmax ... preset Capacitor end-of-charge voltage, Vcmin ... preset capacitor end-of-discharge voltage, n ... motor speed, nmax ... assumed maximum motor speed, k ... rate at which vehicle energy is converted to regenerative energy (1.0 to 0.0), Ic * ... Capacitor output current command value, Ic ... Capacitor output current, Ic ** ... Capacitor current calculated from speed detection value, vb ... Secondary battery output voltage, Gu, Gx, Gv, Gy, Gw, Gz ... Three-phase Inverter Signal, G1, G2 ... Converter gate signal, Iu ... Motor current detection value (U phase), Iw ... Motor current detection value (W phase), θ ... Magnetic pole position detection value, Tu, Tx, Tv, Ty, Tw , Tz, T1, T2 ... Self-extinguishing semiconductor element, iu ... U-phase output current detection value of three-phase inverter, iw ... W-phase output current detection value of three-phase inverter, τ ... Motor output torque, Ldq ... Permanent D-axis inductance of magnet motor, L q ... q-axis inductance of permanent magnet motor, Ψa ... electron flux linkage by permanent magnet, Pn ... number of pole pairs, id ... d-axis current, iq ... q-axis current, Ic STOP ... capacitor Converter stop threshold for current, P MSTOP ... Converter stop threshold for motor output, Vcs ... Capacitor voltage at constant motor speed, J ... Vehicle inertia, C ... Capacitor capacitance.
Claims (5)
エネルギー貯蔵素子の電流を検出する手段と、エネルギー貯蔵素子の電流指令値を生成する手段と、あらかじめ設定したエネルギー貯蔵素子の電流指令値範囲を記憶する手段と、前記エネルギー貯蔵素子の電流指令値が前記電流指令値範囲にある場合に前記電圧可変形エネルギー貯蔵素子の電圧を昇降圧する装置を停止する手段と、
を有するモータ駆動システム。 A secondary battery as a first power source and a voltage variable energy storage element as a second power source, one of which is connected to the output of the voltage variable energy storage element and the other connected to the DC bus of the motor drive inverter. In the motor drive system having a device for stepping up and down the voltage of the deformation energy storage element,
Means for detecting the current of the energy storage element; means for generating a current command value of the energy storage element; means for storing a current command value range of the preset energy storage element; and a current command value of the energy storage element Means for stopping a device for stepping up and down the voltage of the voltage variable energy storage element when in the current command value range;
A motor drive system.
モータ速度とその変化率を検出する手段と、前記モータ速度とその変化率からエネルギー貯蔵素子の電流指令値を演算する手段と、あらかじめ設定したエネルギー貯蔵素子の電流指令値範囲を記憶する手段と、前記電流指令値が前記電流指令値範囲にある場合に前記電圧可変形エネルギー貯蔵素子の電圧を昇降圧する装置を停止する手段と、
を有するモータ駆動システム。 The motor drive system according to claim 1,
Means for detecting the motor speed and its rate of change; means for calculating a current command value of the energy storage element from the motor speed and its rate of change; and means for storing a preset current command value range of the energy storage element; Means for stopping a device for stepping up or down the voltage of the voltage variable energy storage element when the current command value is in the current command value range;
A motor drive system.
モータの出力を演算する手段と、あらかじめ設定したモータ出力範囲を記憶する手段と、モータの出力が前記モータ出力範囲にある場合に前記電圧可変形エネルギー貯蔵素子の電圧を昇降圧する装置を停止する手段と、を有するモータ駆動システム。 The motor drive system according to claim 1,
Means for calculating the output of the motor; means for storing a preset motor output range; and means for stopping the device for stepping up and down the voltage of the voltage variable energy storage element when the motor output is within the motor output range. And a motor drive system.
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