JP2011217526A - 電動機制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電動機制御装置は、変調率Mが所定の変調率しきい値より小さいとき、電流位相制御モードを選択し、変調率Mが変調率しきい値以上のとき、電圧位相制御モードを選択するモード制御部15と、電圧位相制御モードの実行中且つバッテリを充電する充電電力に余剰電力が生じていることを条件として、変調率Mを変調率しきい値よりも低下させるためにコンバータにシステム電圧Vdcを上昇させることを判定する昇圧判定部13と、電流位相制御モードにおいて、交流電動機のトルクを維持した状態で、界磁電流を余剰電力に応じて増大させる高損失制御部12とを備える。
【選択図】図2
Description
2軸の直交ベクトル空間の各軸に沿った界磁電流と駆動電流との合成ベクトルである電機子電流の当該直交ベクトル空間における電流位相を制御して前記インバータを制御する制御モードを電流位相制御モードとし、前記3相交流電力の電圧位相を制御して前記インバータを制御する制御モードを電圧位相制御モードとして、
前記変調率が所定の変調率しきい値より小さいとき、前記電流位相制御モードを選択し、前記変調率が前記変調率しきい値以上のとき、前記電圧位相制御モードを選択するモード制御部と、
前記電圧位相制御モードの実行中且つ前記バッテリを充電する充電電力に余剰電力が生じていることを条件として、前記変調率を前記変調率しきい値よりも低下させるために前記コンバータに前記システム電圧を上昇させることを判定する昇圧判定部と、
前記電流位相制御モードにおいて、前記交流電動機のトルクを維持した状態で、前記界磁電流を前記余剰電力に応じて増大させる高損失制御部と、を備える点にある。
電動機MGの磁極位置θ:θ1,θ2
電動機MGを流れる実電流Ir:Ir1,Ir2
電動機MGの目標トルクTM:TM1,TM2
電動機MGの回転速度ω:ω1,ω2
昇圧判定フラグDCFlag:DCFlag1,DCFlag2
Vd*=Vdi−Eq
=Vdi−ω・Lq・Iqr・・・(1)
この式(1)に示されるように、q軸電機子反作用Eqは、電動機MGの回転速度ω、実q軸電流Iqr、及びq軸インダクタンスLqに基づいて導出される。
Vq*=Vqi+Ed+Em
=Vqi+ω・Ld・Idr+ω・Φ ・・・(2)
この式(2)に示されるように、d軸電機子反作用Edは、電動機MGの回転速度ω、実d軸電流Idr、及びd軸インダクタンスLdに基づいて導出される。また、誘起電圧Emは、永久磁石の電機子鎖交磁束の実効値により定まる誘起電圧定数Φ及び電動機MGの回転速度ωに基づいて導出される。
M=(((Vd*)2+(Vq*)2)1/2)/Vdc
= Va/Vdc ・・・(3)
この変調率Mは、変調率導出部14により導出される。モード制御部15は、この変調率Mに基づいて、変調率Mが所定の変調率しきい値より小さいとき、PWM変調制御モードCPを選択し、変調率Mが変調率しきい値以上のとき、矩形波制御モードCSを選択する。一例として、変調率しきい値は、実現可能な変調率Mの理論的な最大値である0.78である。
M=(((Vd*)2+(Vq*)2)1/2)/Vdc
= Va/Vdc ・・・(3)
式(3)から明らかなように、電動機MGの出力を維持した状態で変調率Mを小さくするためには、電圧の実効値Vaを維持した状態でシステム電圧Vdcを大きくする必要がある。即ち、コンバータ4による昇圧が必要となる。
ΔM=M−MT・・・(4)
本実施形態では、変調率偏差ΔMは、電圧指令値Vd*,Vq*がそのときのシステム電圧Vdcによって出力し得る最大の交流電圧の値を超えている程度を表す。従って、変調率偏差ΔMは、実質的にはシステム電圧Vdcの不足の程度を表す電圧不足指標として機能する。尚、本例では、目標変調率MTは理論的な最大値である0.78に設定されている。
(1)上記実施形態においては、いわゆる2モータスプリット方式のハイブリッド車両用の駆動装置に本発明を適用した場合を例として、本発明の実施形態を説明した。即ち、主として駆動力源として機能する電動機と、主として回生源として機能する電動機(発電機)とを備えた構成を例として説明したが、本発明はそのような構成に限定されるものではない。いわゆる1モータパラレル方式のハイブリッド車両用の駆動装置にも本発明を適用することができる。電動機は、発電機として機能する際にもトルク制御が実施される。従って、高損失制御は、当然ながら駆動力源として機能する電動機に限らず、発電機として機能する電動機に対しても実行することができる。
2:電動機駆動装置
3:バッテリ
4:コンバータ
5,5A,5B:インバータ
12:高損失制御部
13:昇圧判定部
15:モード制御部
30:界磁調整部
41:最大トルクマップ(基本電流指令決定部)
50:高調波抑制部
103:電圧制限楕円(電機子電流の出力可能範囲)
CP:パルス幅変調制御モード(電流位相制御モード)
CS:矩形波制御モード(電圧位相制御モード)
Ia:電機子電流
Id:界磁電流
Iq:駆動電流
Idi:界磁電流の基本電流指令値
MG,MG1,MG2:電動機(交流電動機)
M:変調率(変調率)
TM:目標トルク
Vdc:システム電圧
Δms:弱め界磁開始しきい値(界磁制御しきい値)
β:電流位相
ω:回転速度
Claims (4)
- 直流のバッテリと直流のシステム電源との間で電力変換するコンバータと、前記コンバータと交流電動機との間に介在されて前記システム電源の直流電力と3相交流電力との間で電力変換するインバータとを備えた電動機駆動装置を制御する電動機制御装置であって、
前記システム電源のシステム電圧に対する前記3相交流電力の電圧の実効値の割合を変調率とし、
2軸の直交ベクトル空間の各軸に沿った界磁電流と駆動電流との合成ベクトルである電機子電流の当該直交ベクトル空間における電流位相を制御して前記インバータを制御する制御モードを電流位相制御モードとし、
前記3相交流電力の電圧位相を制御して前記インバータを制御する制御モードを電圧位相制御モードとして、
前記変調率が所定の変調率しきい値より小さいとき、前記電流位相制御モードを選択し、前記変調率が前記変調率しきい値以上のとき、前記電圧位相制御モードを選択するモード制御部と、
前記電圧位相制御モードの実行中且つ前記バッテリを充電する充電電力に余剰電力が生じていることを条件として、前記変調率を前記変調率しきい値よりも低下させるために前記コンバータに前記システム電圧を上昇させることを判定する昇圧判定部と、
前記電流位相制御モードにおいて、前記交流電動機のトルクを維持した状態で、前記界磁電流を前記余剰電力に応じて増大させる高損失制御部と、
を備える電動機制御装置。 - 前記高損失制御部は、前記システム電圧及び前記交流電動機の回転速度に基づいて定まる、前記直交ベクトル空間における前記電機子電流の出力可能範囲内で、前記交流電動機の界磁を弱める側、及び、前記交流電動機の界磁を強める側の内、損失量の大きい側に前記界磁電流を増大させる請求項1に記載の電動機制御装置。
- 前記交流電動機の目標トルクに基づいて、少なくとも前記界磁電流の指令値を含む基本電流指令値を決定する基本電流指令決定部と、
前記基本電流指令値に対して、少なくとも前記交流電動機の界磁を弱める側に前記界磁電流を調整可能な界磁調整部と、を更に備え、
前記界磁調整部は、前記変調率と目標変調率との偏差が所定の界磁制御しきい値以上のとき、前記基本電流指令値に対して界磁を弱める側に前記界磁電流を調整する弱め界磁制御モードを選択し、前記偏差が前記界磁制御しきい値よりも小さいとき、前記基本電流指令値に対する調整を行わない通常界磁制御モードを選択するものであり、
前記高損失制御部は、前記通常界磁制御モードと共に前記電流位相制御モードが実行されていることを条件として、前記界磁電流を増大させる請求項1又は2に記載の電動機制御装置。 - 前記界磁電流及び前記駆動電流に対する指令値である界磁電流指令及び駆動電流指令に重畳される振動成分であり、前記ベクトル空間における前記電機子電流の前記電流位相に応じた高次高調波振動成分を抑制する高調波抑制部を備え、
当該高調波抑制部は、前記電機子電流の大きさ及び前記電流位相に基づいて、前記界磁電流指令及び前記駆動電流指令のそれぞれに重畳される前記高次高調波成分を抑制する高調波抑制電流指令を生成し、当該高調波抑制電流指令を前記界磁電流指令及び前記駆動電流指令のそれぞれに印加する請求項1から3の何れか一項に記載の電動機制御装置。
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