JP2012213253A - 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、電流位相制御モードにおいて蓄電装置3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、電動機MGのトルクを維持しつつ前記電機子電流が増加するように、界磁電流Idを余剰電力に応じて変化させる高損失制御部12を備え、高損失制御部12は、直流電圧Vdc及び電動機MGの回転速度ωに基づいて定まる、直交ベクトル空間における電機子電流の出力可能範囲内で、弱め界磁側及び強め界磁側の内、いずれか電力損失を大きくできる側に界磁電流Idを変化させる。
【選択図】図2
Description
が実施される。本実施形態においては、通常界磁制御と共にPWM制御が実施される制御モードをPWM制御モードCPと称する。PWM制御モードCPは、電流位相βを制御することによってインバータ5を駆動するものであり、本発明における「電流位相制御モード」に相当する。
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のトルク指令値TM:TM1,TM2
電動機MGの回転速度ω:ω1,ω2
昇圧要求信号DCFlag:DCFlag1,DCFlag2
Vdo=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。
Vqo=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=(((Vdo)2+(Vqo)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が所定のモード制御しきい値未満のとき、PWM制御モードCPを選択し、変調率Mがモード制御しきい値以上のとき、矩形波制御モードCSを選択する。本実施形態では、一例として、モード制御しきい値を、実現可能な変調率Mの理論的な最大値である「0.78」としている。
M=(((Vdo)2+(Vqo)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。
ΔTM=Ploss/ω・・・(4)
このようなトルク制限制御により、電動機MGの発電による余剰電力の発生を抑制し、バッテリ3の過充電を抑制することができる。
ΔM=M−MT・・・(5)
本実施形態では、変調率偏差ΔMは、電圧指令値Vdo,Vqo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や、電気自動車(電動車両)の駆動装置にも本発明を適用することができる。この場合、駆動装置は、1つの電動機MGのみを備え、電動機駆動装置2は、当該1つの電動機MGに対応する1つのインバータ5を備える。また、制御装置1は、1つのインバータ5に対応する1つのインバータ制御指令決定ユニット7を備える。そして、当該インバータ制御指令決定ユニット7の高損失制御部12が、上記と同様に、特定の条件下で高損失制御を実行する。
2:電動機駆動装置
3:バッテリ(蓄電装置)
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
60:トルク制限制御部
103:電圧制限楕円(電機子電流の出力可能範囲)
104:電流制限円(電機子電流の出力可能範囲)
120:直流電源
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:d軸電流(界磁電流)
Iq:q軸電流(駆動電流)
Idi:基本d軸電流指令値(基本界磁電流指令値)
MG,MG1,MG2:電動機(交流電動機)
M:変調率
TM:トルク指令値
Vdc:システム電圧(直流電圧)
β:電流位相
ω:回転速度
Claims (6)
- 蓄電装置を備えた直流電源と交流電動機との間に介在されて前記直流電源の直流電力と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、
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、
前記電流位相制御モードにおいて、前記蓄電装置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、前記交流電動機のトルクを維持しつつ前記電機子電流が増加するように、前記界磁電流を前記余剰電力に応じて変化させる高損失制御部を備え、
前記高損失制御部は、前記直流電源の直流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である弱め界磁側、及び、前記交流電動機の界磁を強める側である強め界磁側の内、いずれか電力損失を大きくできる側に前記界磁電流を変化させる電動機制御装置。 - 前記高損失制御部は、前記弱め界磁側及び前記強め界磁側のそれぞれについての前記界磁電流の変化量に応じた電力損失の大きさと、前記電機子電流の出力可能範囲内における前記弱め界磁側及び前記強め界磁側のそれぞれについての前記界磁電流の変化可能範囲の大きさと、に応じて定まる、前記弱め界磁側及び前記強め界磁側のそれぞれの電力損失の最大値に基づいて、当該最大値が大きい側に前記界磁電流を変化させる請求項1に記載の電動機制御装置。
- 前記高損失制御部は、前記直流電圧と前記交流電動機の回転速度との比及び前記交流電動機へのトルク指令値、又は前記直流電圧に対する前記3相交流電力の電圧指令値の実効値の割合を表す変調率、に基づいて、前記弱め界磁側及び前記強め界磁側の内のいずれに前記界磁電流を変化させるかを決定する請求項1又は2に記載の電動機制御装置。
- 前記直流電圧に対する前記3相交流電力の電圧指令値の実効値の割合を表す変調率が予め定めたしきい値以上である場合に、前記交流電動機の発電のための出力トルクを、前記余剰電力に応じて制限するトルク制限制御を実行するトルク制限制御部を更に備える請求項1から3のいずれか一項に記載の電動機制御装置。
- 前記交流電動機へのトルク指令値に基づいて定まる前記界磁電流の指令値である基本界磁電流指令値を決定する基本電流指令決定部を更に備え、
前記高損失制御部は、前記界磁電流を前記基本界磁電流指令値に対して変化させる請求項1から4のいずれか一項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の指令値である界磁電流指令値及び駆動電流指令値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、前記界磁電流指令値及び前記駆動電流指令値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値を生成し、当該高調波抑制電流指令値を前記界磁電流指令値及び前記駆動電流指令値のそれぞれに印加する請求項1から5の何れか一項に記載の電動機制御装置。
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