JP2013106387A - Drive device and vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置および自動車に関し、詳しくは、モータと、モータを駆動するインバータと、バッテリと、リアクトルを有しバッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧してインバータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、電池電圧系の電圧を平滑する電池電圧系コンデンサと、駆動電圧系の電圧を平滑する駆動電圧系コンデンサと、を備える駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device and an automobile, and more specifically, a motor, an inverter that drives the motor, a battery, and a drive that boosts the power of a battery voltage system that has a reactor and is connected to the battery and that is connected to the inverter. The present invention relates to a drive device including a boost converter that can be supplied to a voltage system, a battery voltage system capacitor that smoothes the voltage of the battery voltage system, and a drive voltage system capacitor that smoothes the voltage of the drive voltage system.
従来、この種の駆動装置としては、交流モータと、交流モータを駆動するインバータと、直流電源と、リアクトルを有し直流電源との間で電圧変換動作を行なう昇降圧コンバータとを備え、システム電圧(インバータへの入力電圧)が電圧指令値に一致するよう昇降圧コンバータを制御するものにおいて、交流モータに要求される駆動力に応じて電圧指令値を生成し、交流モータのパワー変動周波数と直流電源や昇降圧コンバータを含む電源装置の共振周波数との関係とに基づいて、システム電圧が入力電圧制限値を超えないように、交流モータのパワー変動周波数に応じて電圧指令値を降下させる補正を行なう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、こうした制御により、システム電圧が入力電圧制限値を超えないようにしている。 Conventionally, this type of drive device includes an AC motor, an inverter that drives the AC motor, a DC power supply, and a step-up / down converter that has a reactor and performs a voltage conversion operation with the DC power supply. In the control of the buck-boost converter so that (input voltage to the inverter) matches the voltage command value, the voltage command value is generated according to the driving force required for the AC motor, and the power fluctuation frequency of the AC motor and the DC Based on the relationship with the resonance frequency of the power supply including the power supply and the buck-boost converter, the voltage command value is corrected according to the power fluctuation frequency of the AC motor so that the system voltage does not exceed the input voltage limit value. What to do is proposed (for example, refer patent document 1). In this apparatus, such control prevents the system voltage from exceeding the input voltage limit value.
上述の駆動装置では、直流電源や昇降圧コンバータを含む電源装置に共振を生じさせる共振状態のときに、インバータの入力電圧が過電圧になるのを抑制することはできるものの、システム電圧の応答性によってはシステム電圧の変動がある程度大きくなってしまうことがある。 In the above-described drive device, it is possible to suppress the inverter input voltage from becoming an overvoltage in a resonance state that causes resonance in a power supply device including a DC power supply or a buck-boost converter, but depending on the responsiveness of the system voltage. May cause some fluctuations in system voltage.
本発明の駆動装置および自動車は、昇圧コンバータとインバータとが接続された駆動電圧系の電圧変動が大きくなるのを抑制することを主目的とする。 The drive device and the automobile of the present invention are mainly intended to suppress an increase in voltage fluctuation of a drive voltage system in which a boost converter and an inverter are connected.
本発明の駆動装置および自動車は、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 and the automobile of the present invention employ the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の第1の駆動装置は、
モータと、前記モータを駆動するインバータと、バッテリと、リアクトルを有し前記バッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧して前記インバータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、前記電池電圧系の電圧を平滑する電池電圧系コンデンサと、前記駆動電圧系の電圧を平滑する駆動電圧系コンデンサと、前記モータからトルクが出力されるよう正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式のいずれかで前記インバータを制御すると共に前記駆動電圧系の目標電圧と該駆動電圧系の電圧との差が打ち消されるよう昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定して前記昇圧コンバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置であって、
前記制御手段は、前記インバータの制御方式が正弦波制御方式で前記モータの回転数が前記昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振回転数領域内のときには、前記インバータの制御方式が正弦波制御方式でないときおよび前記モータの回転数が前記共振回転数領域外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定する手段である、
ことを要旨とする。
The first drive device of the present invention comprises:
A motor, an inverter for driving the motor, a battery, a boost converter capable of boosting power of a battery voltage system having a reactor and connected to the battery and supplying the power to the drive voltage system to which the inverter is connected; A battery voltage system capacitor for smoothing the voltage of the battery voltage system; a drive voltage system capacitor for smoothing the voltage of the drive voltage system; and a sine wave control system, an overmodulation control system, a rectangle so that torque is output from the motor A voltage command for the drive voltage system is set using a boost gain so that the difference between the target voltage of the drive voltage system and the voltage of the drive voltage system is canceled while controlling the inverter by one of the wave control methods A control device for controlling the step-up converter,
When the control method of the inverter is a sine wave control method and the rotation speed of the motor is in a resonance rotation speed region that causes resonance in a circuit including the boost converter, the control method of the inverter is sine wave control. A means for setting a voltage command for the drive voltage system using a step-up gain that is smaller than when the system is not used and when the rotational speed of the motor is outside the resonance rotational speed region;
This is the gist.
この本発明の第1の駆動装置では、インバータの制御方式が正弦波制御方式でモータの回転数が昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振回転数領域内のときには、インバータの制御方式が正弦波制御方式でないときおよびモータの回転数が共振回転数領域外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて駆動電圧系の電圧指令を設定する。これにより、駆動電圧系の電圧変動が大きくなるのを抑制することができる。もとより、インバータの制御方式が正弦波制御方式でないときや、モータの回転数が共振回転数領域外のときには、駆動電圧系の電圧の応答性(目標電圧の変化に対する応答性)を比較的高くすることができる。 In the first drive device of the present invention, when the inverter control method is the sine wave control method and the motor rotation speed is within the resonance rotation speed region that causes resonance in the circuit including the boost converter, the inverter control method is sine. The voltage command of the drive voltage system is set using a boosting gain that is smaller than when the wave control method is not used and when the motor speed is outside the resonance speed range. Thereby, it is possible to suppress an increase in voltage fluctuation of the drive voltage system. Of course, when the inverter control method is not a sine wave control method, or when the motor speed is outside the resonance speed range, the voltage response of the drive voltage system (responsiveness to changes in the target voltage) is made relatively high. be able to.
本発明の第2の駆動装置は、
モータと、前記モータを駆動するインバータと、バッテリと、リアクトルを有し前記バッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧して前記インバータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、前記電池電圧系の電圧を平滑する電池電圧系コンデンサと、前記駆動電圧系の電圧を平滑する駆動電圧系コンデンサと、前記モータからトルクが出力されるよう正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式のいずれかで前記インバータを制御すると共に前記駆動電圧系の目標電圧と該駆動電圧系の電圧との差が打ち消されるよう昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定して前記昇圧コンバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置であって、
前記制御手段は、前記駆動電圧系に許容される許容上限電圧が該許容上限電圧の標準値である標準許容上限電圧に対して制限されていて前記駆動電圧系の電圧が前記昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振電圧範囲内のときには、前記許容上限電圧が前記標準許容上限電圧に対して制限されていないときおよび前記駆動電圧系の電圧が前記共振電圧範囲外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定する手段である、
ことを要旨とする。
The second drive device of the present invention is:
A motor, an inverter for driving the motor, a battery, a boost converter capable of boosting power of a battery voltage system having a reactor and connected to the battery and supplying the power to the drive voltage system to which the inverter is connected; A battery voltage system capacitor for smoothing the voltage of the battery voltage system; a drive voltage system capacitor for smoothing the voltage of the drive voltage system; and a sine wave control system, an overmodulation control system, a rectangle so that torque is output from the motor A voltage command for the drive voltage system is set using a boost gain so that the difference between the target voltage of the drive voltage system and the voltage of the drive voltage system is canceled while controlling the inverter by one of the wave control methods A control device for controlling the step-up converter,
The control means includes a circuit in which an allowable upper limit voltage allowed for the drive voltage system is limited to a standard allowable upper limit voltage that is a standard value of the allowable upper limit voltage, and the voltage of the drive voltage system includes the boost converter. Is within a resonance voltage range that causes resonance, and is smaller than when the allowable upper limit voltage is not limited to the standard allowable upper limit voltage and when the voltage of the drive voltage system is outside the resonance voltage range. Means for setting a voltage command of the drive voltage system using a boost gain;
This is the gist.
この本発明の第2の駆動装置では、駆動電圧系に許容される許容上限電圧が許容上限電圧の標準値である標準許容上限電圧に対して制限されていて駆動電圧系の電圧が昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振電圧範囲内のときには、許容上限電圧が標準許容上限電圧に対して制限されていないときおよび駆動電圧系の電圧が共振電圧範囲外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて駆動電圧系の電圧指令を設定する。これにより、駆動電圧系の電圧変動が大きくなるのを抑制することができる。もとより、許容上限電圧が標準許容上限電圧に対して制限されていないときや、駆動電圧系の電圧が共振電圧領域外のときには、駆動電圧系の電圧の応答性(目標電圧の変化に対する応答性)を比較的高くすることができる。 In the second drive device of the present invention, the allowable upper limit voltage allowed for the drive voltage system is limited to the standard allowable upper limit voltage which is the standard value of the allowable upper limit voltage, and the voltage of the drive voltage system Boost voltage gain is smaller when the upper limit voltage is not limited to the standard upper limit voltage and when the voltage of the drive voltage system is outside the resonance voltage range. Is used to set the voltage command for the drive voltage system. Thereby, it is possible to suppress an increase in voltage fluctuation of the drive voltage system. Of course, when the allowable upper limit voltage is not limited with respect to the standard allowable upper limit voltage, or when the driving voltage system voltage is outside the resonance voltage range, the driving voltage system voltage responsiveness (responsiveness to changes in the target voltage). Can be made relatively high.
本発明の第1または第2の駆動装置において、前記制御手段は、前記駆動電圧系の電圧変動が許容範囲を超えると想定されるときには、前記駆動電圧系の電圧変動が前記許容範囲を超えると想定されないときに比して前記モータからの出力が制限されるよう前記インバータを制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、駆動電圧系の電圧変動が大きくなるのをより抑制することができる。 In the first or second driving apparatus of the present invention, when the voltage fluctuation of the driving voltage system is assumed to exceed an allowable range, the control unit may detect that the voltage fluctuation of the driving voltage system exceeds the allowable range. It can also be a means for controlling the inverter so that the output from the motor is limited compared to when it is not assumed. In this way, it is possible to further suppress an increase in voltage fluctuation of the drive voltage system.
本発明の自動車は、上述のいずれかの態様の駆動装置、即ち、基本的には、モータと、前記モータを駆動するインバータと、バッテリと、リアクトルを有し前記バッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧して前記インバータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、前記電池電圧系の電圧を平滑する電池電圧系コンデンサと、前記駆動電圧系の電圧を平滑する駆動電圧系コンデンサと、前記モータからトルクが出力されるよう正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式のいずれかで前記インバータを制御すると共に前記駆動電圧系の目標電圧と該駆動電圧系の電圧との差が打ち消されるよう昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定して前記昇圧コンバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置であって、前記制御手段は、前記インバータの制御方式が正弦波制御方式で前記モータの回転数が前記昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振回転数領域内のときには、前記インバータの制御方式が正弦波制御方式でないときおよび前記モータの回転数が前記共振回転数領域外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定する手段である、駆動装置、または、モータと、前記モータを駆動するインバータと、バッテリと、リアクトルを有し前記バッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧して前記インバータが接続された駆動電圧系に供給可能な昇圧コンバータと、前記電池電圧系の電圧を平滑する電池電圧系コンデンサと、前記駆動電圧系の電圧を平滑する駆動電圧系コンデンサと、前記モータからトルクが出力されるよう正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式のいずれかで前記インバータを制御すると共に前記駆動電圧系の目標電圧と該駆動電圧系の電圧との差が打ち消されるよう昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定して前記昇圧コンバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置であって、前記制御手段は、前記駆動電圧系に許容される許容上限電圧が該許容上限電圧の標準値である標準許容上限電圧に対して制限されていて前記駆動電圧系の電圧が前記昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振電圧範囲内のときには、前記許容上限電圧が前記標準許容上限電圧に対して制限されていないときおよび前記駆動電圧系の電圧が前記共振電圧範囲外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定する手段である、駆動装置を搭載し、前記モータからの動力を用いて走行することを要旨とする。 The automobile of the present invention is a driving device according to any one of the above-described embodiments, that is, a battery voltage system having a motor, an inverter that drives the motor, a battery, and a reactor, to which the battery is connected. A boost converter capable of boosting the power of the battery and supplying it to a drive voltage system to which the inverter is connected, a battery voltage system capacitor for smoothing the voltage of the battery voltage system, and a drive voltage system for smoothing the voltage of the drive voltage system The inverter is controlled by one of a sine wave control method, an overmodulation control method, and a rectangular wave control method so that torque is output from the capacitor and the motor, and the target voltage of the drive voltage system and the voltage of the drive voltage system A control means for controlling the boost converter by setting a voltage command of the drive voltage system using a boost gain so as to cancel the difference between Thus, when the control method of the inverter is a sine wave control method and the rotation speed of the motor is within a resonance rotation speed region that causes resonance in a circuit including the boost converter, the control method of the inverter is A driving device, which is a means for setting a voltage command of the driving voltage system using a boosting gain smaller than when the sine wave control method is not used and when the rotational speed of the motor is outside the resonance rotational speed region, or A motor, an inverter for driving the motor, a battery, a boost converter capable of boosting power of a battery voltage system having a reactor and connected to the battery and supplying the power to the drive voltage system to which the inverter is connected; A battery voltage capacitor for smoothing the voltage of the battery voltage system, a drive voltage capacitor for smoothing the voltage of the drive voltage system, and the motor The inverter is controlled by any one of a sine wave control method, an overmodulation control method, and a rectangular wave control method so that torque is output, and the difference between the target voltage of the drive voltage system and the voltage of the drive voltage system is canceled out. And a control means for controlling the boost converter by setting a voltage command of the drive voltage system using a boost gain, wherein the control means is an allowable upper limit allowed for the drive voltage system. When the voltage is limited to a standard allowable upper limit voltage that is a standard value of the allowable upper limit voltage and the voltage of the drive voltage system is within a resonance voltage range that causes resonance in the circuit including the boost converter, the allowable upper limit When the voltage is not limited with respect to the standard allowable upper limit voltage and when the voltage of the drive voltage system is out of the resonance voltage range, the boosting gain is small. The gist is to mount a drive device, which is a means for setting a voltage command of a drive voltage system, and to travel using the power from the motor.
この本発明の自動車では、上述のいずれかの態様の駆動装置を搭載するから、本発明の駆動装置が奏する効果、例えば、駆動電圧系の電圧変動が大きくなるのを抑制することができる効果などと同様の効果を奏することができる。 In the automobile of the present invention, since the drive device according to any one of the above-described aspects is mounted, the effect of the drive device of the present invention, for example, the effect of suppressing an increase in voltage fluctuation of the drive voltage system, etc. The same effect can be achieved.
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、本発明の第1実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図であり、図2は、モータ32を含む電機駆動系の構成の概略を示す構成図である。第1実施例の電気自動車20は、図1に示すように、駆動輪26a,26bにデファレンシャルギヤ24を介して接続された駆動軸22に動力を入出力可能なモータ32と、モータ32を駆動するためのインバータ34と、例えばリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ36と、インバータ34が接続された電力ライン(以下、駆動電圧系電力ラインという)42とバッテリ36が接続された電力ライン(以下、電池電圧系電力ラインという)44とに接続されて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHを調節すると共に駆動電圧系電力ライン42と電池電圧系電力ライン44との間で電力のやりとりを行なう昇圧コンバータ40と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット50と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an
モータ32は、永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える周知の同期発電電動機として構成されている。インバータ34は、図2に示すように、6つのスイッチング素子としてのトランジスタT11〜T16と、トランジスタT11〜T16に逆方向に並列接続された6つのダイオードD11〜D16と、により構成されている。トランジスタT11〜T16は、駆動電圧系電力ライン42の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側となるよう2個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータ32の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、インバータ34に電圧が作用している状態でトランジスタT11〜T16のオン時間の割合を調節することにより、三相コイルに回転磁界を形成でき、モータ32を回転駆動することができる。駆動電圧系電力ライン42の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ46が接続されている。
The
昇圧コンバータ40は、図2に示すように、2つのトランジスタT31,T32とトランジスタT31,T32に逆方向に並列接続された2つのダイオードD31,D32とリアクトル41とからなる昇圧コンバータとして構成されている。2つのトランジスタT31,T32は、それぞれ駆動電圧系電力ライン42の正極母線,駆動電圧系電力ライン42および電池電圧系電力ライン44の負極母線に接続されており、トランジスタT31,T32同士の接続点と電池電圧系電力ライン44の正極母線とにはリアクトル41が接続されている。したがって、トランジスタT31,T32をオンオフすることにより、電池電圧系電力ライン44の電力を昇圧して駆動電圧系電力ライン42に供給したり、駆動電圧系電力ライン42の電力を降圧して電池電圧系電力ライン44に供給したりすることができる。電池電圧系電力ライン44の正極母線と負極母線とには平滑用のコンデンサ48が接続されている。
As shown in FIG. 2, the
電子制御ユニット50は、CPU52を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU52の他に処理プログラムを記憶するROM54と、データを一時的に記憶するRAM56と、図示しない入出力ポートと、を備える。電子制御ユニット50には、モータ32のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ32aからのモータ32のロータの回転位置θmや、モータ32の三相コイルのV相,W相に流れる相電流を検出する電流センサ33U,33Vからの相電流Iu,Iv,バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサ37aからの端子間電圧Vb,バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサ37bからの充放電電流Ib,バッテリ36に取り付けられた温度センサ37cからの電池温度Tb,コンデンサ46の端子間に取り付けられた電圧センサ46aからのコンデンサ46の電圧(駆動電圧系電力ライン42の電圧)VH,コンデンサ48の端子間に取り付けられた電圧センサ48aからのコンデンサ48の電圧(電池電圧系電力ライン44の電圧)VL,昇圧コンバータ30のトランジスタT31,T32同士の接続点とリアクトル41との間に取り付けられた電流センサ41aからのリアクトル電流IL(電池電圧系電力ライン44側からトランジスタT31,T32同士の接続点側に流れるときを正とする),イグニッションスイッチ60からのイグニッション信号,シフトレバー61の操作位置を検出するシフトポジションセンサ62からのシフトポジションSP,アクセルペダル63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64からのアクセル開度Acc,ブレーキペダル65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66からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ68からの車速V,大気圧センサ69からの大気圧Pout,外気温センサ70からの外気温Toutなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット50からは、インバータ34のトランジスタT11〜T16へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット50は、回転位置検出センサ32aにより検出されたモータ32のロータの回転位置θmに基づいてモータ32のロータの電気角θeや回転角速度ωm,回転数Nmを演算したり、電流センサ37bにより検出されたバッテリ36の充放電電流Ibに基づいてそのときのバッテリ36から放電可能な電力量の全容量に対する割合である蓄電割合SOCを演算したり、演算した蓄電割合SOCと電池温度Tbとに基づいてバッテリ36を充放電してもよい最大許容電力である入出力制限Win,Woutを演算したりしている。
The
こうして構成された第1実施例の電気自動車20では、電子制御ユニット50は、アクセル開度Accと車速Vとに応じて駆動軸22に出力すべき要求トルクTr*を設定し、バッテリ36の入出力制限Win,Woutをモータ32の回転数Nmで除してモータ32から出力してもよいトルクの上下限としてのトルク制限Tmin,Tmaxを設定し、要求トルクTr*をトルク制限Tmin,Tmaxで制限してモータ32から出力すべきトルクとしてのトルク指令Tm*を設定し、設定したトルク指令Tm*でモータ32が駆動されるようインバータ34のトランジスタT11〜T16をスイッチング制御する。また、モータ32のトルク指令Tm*とモータ32の回転数Nmとに応じて駆動電圧系電力ライン42の目標電圧VHtagを設定し、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとに基づいて駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定し、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが電圧指令VH*となるよう昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32をスイッチング制御する。
In the
インバータ34は、第1実施例では、電子制御ユニット50により、正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式のいずれかで制御するものとした。ここで、正弦波制御方式は、基本的には、モータ32の電圧指令と三角波(搬送波)電圧との比較によってトランジスタT11〜T16のオン時間の割合を調節するパルス幅変調(PWM)制御方式のうち、三角波電圧の振幅以下の振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる擬似的三相交流電圧をモータ32に供給する制御方式である。また、過変調制御方式は、基本的には、パルス幅変調制御方式のうち、三角波電圧の振幅より大きな振幅の正弦波状の電圧指令を変換して得られる過変調電圧方式をモータ32に供給する制御方式である。さらに、矩形波制御方式は、矩形波電圧をモータ32に供給する制御方式である。なお、正弦波制御方式では、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHに対する正弦波状の電圧指令の振幅の割合としての変調率(電圧利用率)Rmが値0〜値Rref1(約0.61)の範囲となり、過変調制御方式では、変調率Rmが値Rref1(約0.61)〜値Rref2(約0.78)の範囲となり、矩形波制御方式では、変調率Rmが値Rref2(約0.78)で一定となる。
In the first embodiment, the
図3は、正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式のいずれかでインバータ34を制御する場合のモータ32のトルク指令Tm*と回転数Nmとインバータ34の制御方式(正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式)とのおおよその関係の一例を示す説明図である。インバータ34の制御方式は、一般に、図3に示すように、モータ32のトルク指令Tm*の大きさや回転数Nmが小さい側から順に、正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式とする。これは、モータ32やインバータ34の特性として、矩形波制御方式,過変調制御方式,正弦波制御方式の順で、モータ32の出力応答性や制御性がよくなり出力が小さくなりインバータ34のスイッチング損失などが大きくなるという特性を踏まえて、低回転数低トルクの領域では、正弦波制御方式でインバータ34を制御することによってモータ32の出力応答性や制御性を良くし、高回転数高トルク領域では、矩形波制御方式でインバータ34を制御することによって大きな出力を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ためである。以下、正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式でのインバータ34の制御について順に説明する。
FIG. 3 shows the torque command Tm * and the rotational speed Nm of the
正弦波制御方式では、電子制御ユニット50は、まず、モータ32の三相コイルのU相,V相,W相に流れる相電流Iu,Iv,Iwの総和を値0としてモータ32の電気角θeを用いて相電流Iu,Ivをd軸,q軸の電流Id,Iqに座標変換(3相−2相変換)すると共に、モータ32のトルク指令Tm*に基づいてd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*を設定する。ここで、d軸はモータ32のロータに埋め込まれた永久磁石によって形成される磁束の方向であり、q軸はd軸に対してモータ32の正回転方向にπ/2だけ電気角θeが進角した方向である。また、d軸,q軸の電流指令Id*,Iq*は、第1実施例では、モータ32のトルク指令Tm*とd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*との関係、具体的には、トルク指令Tm*に対応するトルクをモータ32から出力させるための電流指令大きさIr(電流指令Id*の二乗と電流指令Iq*の二乗との和の平方根)が最小値近傍となるよう定めたトルク指令Tm*と電流指令Id*,Iq*との関係(以下、この関係を示すラインを電流指令ラインという)に、モータ32のトルク指令Tm*を適用して設定するものとした。
In the sine wave control method, the
続いて、d軸,q軸の電流Id,Iqと電流指令Id*,Iq*とを用いて次式(1),(2)によりd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を計算する。ここで、式(1),(2)は、d軸,q軸の電流Id,Iqと電流指令Id*,Iq*との差が打ち消されるようにするための電流フィードバック制御における関係式であり、式(1),(2)中、「Kp1」,「Kp2」は比例項のゲインであり、「Ki1」,「Ki2」は積分項のゲインである。 Subsequently, using the d-axis and q-axis currents Id and Iq and the current commands Id * and Iq *, the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * are calculated by the following equations (1) and (2). To do. Here, the expressions (1) and (2) are relational expressions in current feedback control for canceling the difference between the d-axis and q-axis currents Id and Iq and the current commands Id * and Iq *. In equations (1) and (2), “Kp1” and “Kp2” are proportional term gains, and “Ki1” and “Ki2” are integral term gains.
Vd*=Kp1・(Id*-Id)+Ki1・Σ(Id*-Id) (1)
Vq*=Kp2・(Iq*-Iq)+Ki2・Σ(Iq*-Iq) (2)
Vd * = Kp1 ・ (Id * -Id) + Ki1 ・ Σ (Id * -Id) (1)
Vq * = Kp2 ・ (Iq * -Iq) + Ki2 ・ Σ (Iq * -Iq) (2)
こうしてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を計算すると、モータ32の電気角θeを用いてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*をモータ32の三相コイルのU相,V相,W相に印加すべき電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に座標変換(2相−3相変換)し、座標変換した電圧指令Vu*,Vv*,Vw*をインバータ34のトランジスタT11〜T16をスイッチングするためのPWM信号に変換し、変換したPWM信号をインバータ34に出力することによってインバータ34のトランジスタT11〜T16をスイッチング制御する。ここで、PWM信号の変換に用いられる正弦波状の電圧指令の振幅としては、電圧指令大きさVr(電圧指令Vd*の二乗と電圧流指令Vq*の二乗との和の平方根)が用いられる。
When the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * are thus calculated, the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * are converted into the U-phase of the three-phase coil of the
正弦波制御方式でインバータ34を制御しているときには、d軸の電圧指令Vd*の二乗とq軸の電圧流指令Vq*の二乗との和の平方根を電圧指令大きさVrとして計算し、計算した電圧指令大きさVrを駆動電圧系電力ライン42の電圧VHで除して変調率(電圧利用率)Rmを計算し、計算した変調率Rmが所定値Rref1(約0.61)より大きくなったときに、インバータ34の制御方式を正弦波制御方式から過変調制御方式に切り替える。ここで、所定値Rref1は、PWM信号を生成する際の三角波(搬送波)電圧の振幅を駆動電圧系電力ライン42の電圧VHで除したものに相当する。
When the
過変調制御方式では、電子制御ユニット50は、まず、モータ32の電気角θeを用いて相電流Iu,Ivをd軸,q軸の電流Id,Iqに座標変換(3相−2相変換)し、座標変換によって得られたd軸,q軸の電流Id,Iqになまし処理を施してなまし後電流Idmo,Iqmoを計算する。続いて、正弦波制御方式と同様に、モータ32のトルク指令Tm*に基づいてd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*を設定する。そして、d軸,q軸のなまし後電流Idmo,Iqmoと電流指令Id*,Iq*とモータ32の回転角速度ωmとを用いて次式(3),(4)によりd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を計算する。ここで、式(3),(4)は、d軸,q軸のなまし後電流Idmo,Iqmoと電流指令Id*,Iq*との差が打ち消されるようにするための電流フィードバック制御における関係式であり、式(3),(4)中、「Ld」,「Lq」はそれぞれd軸,q軸のインダクタンスであり、「φ」は誘起電圧係数であり、「Kp3」,「Kp4」は比例項のゲインであり、「Ki3」,「Ki4」は積分項のゲインである。
In the overmodulation control method, the
Vd*=-ωm・Lq・Iq*+Kp3・(Iq*-Iqmo)+Ki3・Σ(Iq*-Iqmo) (3)
Vq*=-ωm・Ld・Id*+ωm・φ+Kp4・(Id*-Idmo)+Ki4・Σ(Id*-Idmo) (4)
Vd * =-ωm ・ Lq ・ Iq * + Kp3 ・ (Iq * -Iqmo) + Ki3 ・ Σ (Iq * -Iqmo) (3)
Vq * =-ωm ・ Ld ・ Id * + ωm ・ φ + Kp4 ・ (Id * -Idmo) + Ki4 ・ Σ (Id * -Idmo) (4)
こうしてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を計算すると、計算したd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*になまし処理を施してなまし後電圧指令Vdmo*,Vqmo*を計算し、計算したd軸のなまし後電圧指令Vdmo*の二乗とq軸のなまし後電圧流指令Vqmo*の二乗との和の平方根を電圧指令大きさVrとして計算すると共に、d軸のなまし後電圧指令Vdmo*とq軸のなまし後電圧流指令Vqmo*とを用いて、d軸の電圧指令Vd*,q軸の電圧指令Vq*を成分とするベクトルのq軸の方向に対する角度としての電圧指令角度θvrを計算する。そして、電圧指令大きさVrにリニア補正処理を施してリニア補正後電圧指令Vrmoを設定する。過変調制御方式では、PWM信号を生成する際に正弦波状の電圧指令の振幅(電圧指令大きさVr)が三角波電圧の振幅より大きいため、モータ32に印加される電圧が略正弦波状にならない。リニア補正処理は、そのことを踏まえて、モータ32に印加される電圧が値(VH・Rref1〜VH・Rref2)の範囲で電圧指令大きさVrの増加に応じて略線形に増加するようにするために電圧指令大きさVrを補正する処理である。このリニア補正処理は、第1実施例では、電圧指令大きさVrに相当する大きさの電圧がモータ32に印加されるよう定めた電圧指令大きさVrとリニア補正後電圧指令大きさVrmoとの関係に、電圧指令大きさVrを適用して設定するものとした。
When the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * are calculated in this way, the calculated d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * are subjected to an annealing process, and the annealed voltage commands Vdmo * and Vqmo *. And the square root of the sum of the square of the calculated d-axis smoothed voltage command Vdmo * and the square of the q-axis smoothed voltage command Vqmo * is calculated as the voltage command magnitude Vr, and the d-axis Using the post-annealing voltage command Vdmo * and the q-axis post-annealing voltage flow command Vqmo *, the direction of the q-axis of the vector having the components of the d-axis voltage command Vd * and the q-axis voltage command Vq * A voltage command angle θvr as an angle with respect to is calculated. Then, linear correction processing is performed on the voltage command magnitude Vr to set the linear corrected voltage command Vrmo. In the overmodulation control method, when generating the PWM signal, the amplitude of the sinusoidal voltage command (voltage command magnitude Vr) is larger than the amplitude of the triangular wave voltage, so that the voltage applied to the
こうしてd軸,q軸のリニア補正後電圧指令Vrmoを計算すると、計算したリニア補正後電圧指令大きさVrmoと電圧指令角度θvrとを用いてd軸,q軸のリニア補正後電圧指令Vdmo2*,Vqmo2*を計算し、モータ32の電気角θeを用いてd軸,q軸のリニア補正後電圧指令Vdmo2*,Vqmo2*をモータ32の三相コイルのU相,V相,W相に印加すべき電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に座標変換(2相−3相変換)し、座標変換した電圧指令Vu*,Vv*,Vw*をインバータ34のトランジスタT11〜T16をスイッチングするためのPWM信号に変換し、変換したPWM信号をインバータ34に出力することによってインバータ34のトランジスタT11〜T16をスイッチング制御する。ここで、過変調制御方式では、PWM信号の変換に用いられる正弦波状の電圧指令の振幅として、リニア補正後電圧指令大きさVrmoが用いられる。
When the d-axis and q-axis linearly corrected voltage command Vrmo is calculated in this way, the calculated linear-corrected voltage command magnitude Vrmo and the voltage command angle θvr are used to calculate the d-axis and q-axis linearly corrected voltage command Vdmo2 *, Vqmo2 * is calculated, and d-axis and q-axis linearly corrected voltage commands Vdmo2 * and Vqmo2 * are applied to the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase coil of the
過変調制御方式では、上述したように、d軸,q軸の電流Id,Iqになまし処理を施してなまし後電流Idmo,Iqmoを計算すると共に、計算したなまし後電流Idmo,Iqmoを用いてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を計算し、計算したd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*になまし処理を施してなまし後電圧指令Vdmo*,Vqmo*を計算してインバータ34の制御に用いることにより、高調波成分をより適正に減衰させてインバータ34を制御することができる。なお、上述の正弦波制御方式では、過変調制御方式に比して制御性や出力応答性が高いことを踏まえて、d軸,q軸の電流Id,Iqやd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*に対してなまし処理を施さずにインバータ34の制御に用いるものとした。
In the overmodulation control method, as described above, the d-axis and q-axis currents Id and Iq are subjected to the annealing process to calculate the post-annealing currents Idmo and Iqmo, and the calculated post-annealing currents Idmo and Iqmo are calculated. The d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * are calculated using the calculated d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq *, and the annealed voltage commands Vdmo * and Vqmo are applied. By calculating * and using it for controlling the
過変調制御方式でインバータ34を制御しているときには、電圧指令大きさVr(リニア補正処理を行なう前の値)を駆動電圧系電力ライン42の電圧VHで除して変調率Rmを計算し、計算した変調率Rmが上述の値Rref1(約0.61)から所定値αを減じた値(Rref1−α)以下になったときにインバータ34の制御方式を過変調制御方式から正弦波制御方式に切り替え、変調率Rmが上述の所定値Rref2(約0.78)以上になったときにインバータ34の制御方式を過変調制御方式から矩形波制御方式に切り替える。ここで、所定値αは、正弦波制御方式と過変調制御方式との切替が頻繁に生じないようにヒステリシスを持たせるためのものである。また、所定値Rref2は、過変調制御方式でインバータ34を制御するときの最大変調率に相当する。
When the
矩形波制御方式では、電子制御ユニット50は、まず、モータ32の電気角θeを用いて相電流Iu,Ivをd軸,q軸の電流Id,Iqに座標変換(3相−2相変換)し、座標変換によって得られたd軸,q軸の電流Id,Iqになまし処理を施してなまし後電流Idmo,Iqmoを計算し、計算したd軸,q軸のなまし後電流Idmo,Iqmoに基づいて、モータ32から出力されていると推定される推定トルクTmestを設定する。ここで、推定トルクTmestは、第1実施例では、予め実験や解析などによって定めたd軸,q軸のなまし後電流Idmo,Iqmoと推定トルクTmestとの関係に、d軸,q軸のなまし後電流Idmo,Iqmoを適用して設定するものとした。
In the rectangular wave control method, the
こうして推定トルクTmestを設定すると、モータ32の推定トルクTmestとトルク指令Tm*とを用いて次式(5)により電圧位相指令θp*を計算し、計算した電圧位相指令θp*に基づく矩形波電圧がモータ32に印加されるよう矩形波信号をインバータ34のトランジスタT11〜T16に出力することによってトランジスタT11〜T16をスイッチング制御する。ここで、電圧位相指令θp*は、正弦波制御方式や過変調制御方式における電圧指令角度θvrに相当する位相指令である。また、式(5)は、モータ32の推定トルクTmestとトルク指令Tm*との差が打ち消されるようにするためのトルクフィードバック制御における関係式であり、式(5)中、「Kp5」は比例項のゲインであり、「Ki5」は積分項のゲインである。
When the estimated torque Tmest is thus set, the voltage phase command θp * is calculated by the following equation (5) using the estimated torque Tmest of the
θp*=Kp5・(Tm*-Tmest)+Ki5・Σ(Tm*-Tmest) (5) θp * = Kp5 ・ (Tm * -Tmest) + Ki5 ・ Σ (Tm * -Tmest) (5)
矩形波制御方式でインバータ34を制御しているときには、d軸,q軸のなまし後電流Idmo,Iqmoがインバータ34の制御方式を矩形波制御方式から過変調制御方式に切り替える切替ラインに至ったときに、インバータ34の制御方式を矩形波制御方式から過変調制御方式に切り替える。これは、矩形波制御方式では、電圧位相指令θp*の調整によってインバータ34を制御するため、変調率Rmが一定であり、変調率Rmでは過変調制御に切り替えるか否かを判定できない、という理由に基づく。なお、矩形波制御によってインバータ34を制御しているときには、弱め界磁のために、d軸の電流Idが電流指令ラインよりも−d軸の方向に大きな値となることが多い。したがって、第1実施例では、過変調変調制御方式と矩形波制御方式との頻繁な切替を抑制するために、電流指令ラインよりもd軸の電流Idの大きさが小さくなるよう切替ラインを定めるものとした。
When the
以上、インバータ34の制御方式について説明した。次に、こうして構成された第1実施例の電気自動車20の動作、特に、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHを調節する際の動作について説明する。図4は、第1実施例の電子制御ユニット50により実行される昇圧制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
The control method of the
昇圧制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット50のCPU52は、まず、モータ32のトルク指令Tm*や回転数Nm,インバータ34の制御方式,電圧センサ46aからの駆動電圧系電力ライン42の電圧VH,大気圧センサ69から大気圧Pout,外気温センサ70からの外気温Toutなど制御に必要なデータを入力する(ステップS100)。
When the boost control routine is executed, first, the
こうしてデータを入力すると、入力した大気圧Poutと外気温Toutとに基づいて駆動電圧系電力ライン42に許容される許容上限電圧VHlimを設定する(ステップS110)。ここで、許容上限電圧VHlimは、大気圧Poutが標準圧力Pset(例えば1気圧)で外気温Toutが標準温度Tset(例えば25℃)のときの値(以下、標準許容上限電圧VHlimsetという)を基準として、大気圧Poutが標準圧力Psetより低い圧力P1(例えば、0.8気圧や0.85気圧,0.9気圧など)以上で且つ外気温Toutが標準温度Tsetより低い温度T1(例えば、50℃や10℃,15℃など)以上のときには標準許容上限電圧VHlimsetを設定し、大気圧Poutが圧力P1より低いときや外気温Toutが温度T1より低いときには大気圧Poutが低いほど標準許容上限電圧VHlimsetに比して低くなる傾向で且つ外気温Toutが低いほど標準許容上限電圧VHlimsetに比して低くなる傾向に設定するものとした。これは、大気圧Poutや外気温Toutが低いほど昇圧コンバータ40の素子などの耐圧が低下する、という理由に基づく。
When the data is input in this way, the allowable upper limit voltage VHlim allowed for the drive voltage
続いて、モータ32のトルク指令Tm*および回転数Nmと駆動電圧系電力ライン42の許容上限電圧VHlimとに基づいて駆動電圧系電力ライン42の目標電圧VHtagを設定する(ステップS120)。ここで、駆動電圧系電力ライン42の目標電圧VHtagは、モータ32のトルク指令Tm*と回転数Nmとからなる目標駆動点でモータ32を駆動できる駆動用電圧VHtmpと、駆動電圧系電力ライン42の許容上限電圧VHlimとのうち小さい方を設定するものとした。この駆動用電圧VHtmpは、第1実施例では、モータ32の回転数Nmが昇圧コンバータ40とコンデンサ46とコンデンサ48とからなる回路に共振を生じさせる共振回転数領域(回転数N1〜回転数N2)内のときには正弦波制御方式や過変調制御方式でインバータ34を制御することになるよう設定するものとした。これは、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域(回転数N1〜回転数N2)内のときに矩形波制御方式でインバータ34を制御すると駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの変動が過剰に大きくなりやすいと考えられる、という理由に基づく。ここで、回転数N1や回転数N2は、リアクトル41のインダクタンスLやコンデンサ46,48の容量Ch,Clなどに応じて定めることができる。回転数N1は、例えば、900rpmや1000rpm,1100rpmなどを用いることができ、回転数N2は、例えば、1900rpmや2000rpm,2100rpmなどを用いることができる。なお、この回転数N1や回転数N2は、固定値を用いるものに限定されるものではなく、例えば、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと電池電圧系電力ライン44の電圧VLとの関係(電池電圧系電力ライン44の電圧VLを駆動電圧系電力ライン42の電圧VHで除した値が大きいほど小さくなる関係)を用いて設定するものとしてもよい。
Subsequently, the target voltage VHtag of the drive voltage
そして、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式であるか否かを判定すると共に(ステップS130)、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域(回転数N1〜回転数N2の領域)内か否かを判定する(ステップS140)。
Then, it is determined whether or not the control method of the
ステップS130でインバータ34の制御方式が正弦波制御方式でないときや、ステップS140でモータ32の回転数Nmが共振回転数領域(回転数N1〜回転数N2の領域)外のときには、駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*の設定に用いる昇圧ゲインKpv,Kivに通常時の値Kpv1,Kiv1を設定し(ステップS150)、設定した昇圧ゲインKpv,Kivと駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとを用いて次式(6)により駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定し(ステップS170)、設定した電圧指令VH*を用いて昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なって(ステップS180)、本ルーチンを終了する。ここで、通常時の値Kpv1,Kiv1としては、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの応答性(目標電圧VHtagの変化に対する追従性)を高くするために、比較的大きな値を用いるものとした。
When the control method of the
VH*=Kpv・(VHtag-VH)+Kiv・∫(VHtag-VH)dt (6) VH * = Kpv ・ (VHtag-VH) + Kiv ・ ∫ (VHtag-VH) dt (6)
ステップS130,S140で、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でモータ32の回転数Nmが共振回転数領域(回転数N1〜回転数N2の領域)内のときには、昇圧ゲインKpv,Kivに通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を設定し(ステップS160)、設定した昇圧ゲインKpv,Kivと駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとを用いて上述の式(6)により駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定し(ステップS170)、設定した電圧指令VH*を用いて昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なって(ステップS180)、本ルーチンを終了する。
In steps S130 and S140, when the control method of the
ここで、インバータ34の制御方式やモータ32の回転数Nmに応じて昇圧ゲインKpv,Kivを設定する理由について説明する。まず、実験や解析などによって、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの変動は、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域(回転数N1〜回転数N2の領域)内のときに共振回転数領域外のときに比して大きくなりやすく、モータ32の出力が大きいほど大きくなりやすく、正弦波制御方式でインバータ34を制御するとき(モータ32の出力応答性が高いとき)に過変調制御方式でインバータ34を制御するときに比して大きくなりやすく、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの応答性(目標電圧VHtagの変化に対する追従性)が高いほど大きくなりやすい,ということが分かった。また、第1実施例では、上述したように、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域(回転数N1〜回転数N2)内のときには正弦波制御方式や過変調制御方式でインバータ34を制御することになるよう駆動用電圧VHtagを設定するものとした。したがって、実施例では、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でないときや、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域外のときには、通常時の値(比較的大きな値)Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御し、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でモータ32の回転数Nmが共振回転数領域内のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御するものとした。これにより、前者では、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの応答性を高くすることができ、後者では、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの変動が大きくなるのを抑制することができる。なお、昇圧コンバータ40のリアクトルLに流れるリアクトル電流ILの符号が反転するときには、駆動電圧系電力ライン42にサージ電圧が作用するが、そのサージ電圧の大きさは、実験や解析などによって、モータ32の制御性が低いときに大きくなりやすく且つモータ32の出力の傾きが大きいほど大きくなりやすいことが分かった。このため、インバータ34の制御方式が矩形波制御方式でモータ32のトルクが急変してリアクトル電流ILの符号が反転したときに大きくなりやすいと考えられる。これに対して、第1実施例では、上述したように、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でないときや、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域外のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御することにより、リアクトル電流ILの符号の反転時に大きなサージ電圧が駆動電圧系電力ライン42に作用するのを抑制することができ、そのサージ電圧に起因する駆動電圧系電力ライン42の電圧変動を抑制することができる。
Here, the reason why the boosting gains Kpv and Kiv are set according to the control method of the
以上説明した第1実施例の電気自動車20によれば、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でないときや、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域外のときには、通常時の値(比較的大きな値)Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御し、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でモータ32の回転数Nmが共振回転数領域内のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御するから、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの変動が大きくなるのを抑制することができる。もとより、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でないときや、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域外のときには、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの応答性を高くすることができる。
According to the
次に、本発明の第2実施例としての電気自動車20Bについて説明する。第2実施例の電気自動車20Bは、図1を用いて説明した第1実施例の電気自動車20と同一のハード構成をしている。したがって、重複する説明を回避するために、第2実施例の電気自動車20Bのハード構成についての詳細な説明は省略する。
Next, an electric vehicle 20B as a second embodiment of the present invention will be described. The electric vehicle 20B of the second embodiment has the same hardware configuration as the
第2実施例の電気自動車20Bでは、電子制御ユニット50は、図4の昇圧制御ルーチンに代えて、図5の昇圧制御ルーチンを実行する。このルーチンは、図4の昇圧制御ルーチンと同様に、所定時間毎(例えば、数msec毎)に繰り返し実行される。
In the electric vehicle 20B of the second embodiment, the
図5の昇圧制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット50のCPU52は、まず、図4の昇圧制御ルーチンと同様に、モータ32のトルク指令Tm*や回転数Nm,インバータ34の制御方式,駆動電圧系電力ライン42の電圧VH,大気圧Pout,外気温Toutなど制御に必要なデータを入力し(ステップS200)、入力した大気圧Poutと外気温Toutとに基づいて駆動電圧系電力ライン42に許容される許容上限電圧VHlimを設定し(ステップS210)、モータ32のトルク指令Tm*とおよび回転数Nmと駆動電圧系電力ライン42の許容上限電圧VHlimとに基づいて駆動電圧系電力ライン42の目標電圧VHtagを設定する(ステップS220)。
When the boost control routine of FIG. 5 is executed, the
続いて、駆動電圧系電力ライン42の標準許容上限電圧VHlimsetから許容上限電圧VHlimを減じることによって、許容上限電圧VHlimの標準許容上限電圧VHlimsetに対する制限量としての電圧制限量αを計算し(ステップS225)、計算した電圧制限量αを閾値αrefと比較する(ステップS230)。ここで、閾値αrefは、駆動電圧系電力ライン42の許容上限電圧VHlimが標準許容上限電圧VHlimsetに対して制限されているか否かを判定するために用いられるものであり、例えば、値0を用いるものとしたり、許容上限電圧VHlimが標準許容上限電圧VHlimsetに対してほとんど制限されていないと見なすことができる範囲の上限値(値0より若干大きな値)を用いたりすることができる。
Subsequently, by subtracting the allowable upper limit voltage VHlim from the standard allowable upper limit voltage VHlimset of the drive voltage
電圧制限量αが閾値αref以下のときには、駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*の設定に用いる昇圧ゲインKpv,Kivに通常時の値Kpv1,Kiv1を設定し(ステップS250)、設定した昇圧ゲインKpv,Kivと駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとを用いて上述の式(6)により駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定し(ステップS270)、設定した電圧指令VH*を用いて昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なって(ステップS280)、本ルーチンを終了する。こうした制御により、電圧制限量αが閾値αref以下のとき(例えば値0のとき)には、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの応答性を高くすることができる。
When the voltage limit amount α is equal to or less than the threshold value αref, normal values Kpv1 and Kiv1 are set to the boost gains Kpv and Kiv used for setting the voltage command VH * of the drive voltage system power line 42 (step S250), and the set boost is set. The voltage command VH * of the drive voltage
ステップS230で電圧制限量αが閾値αrefより大きいときには、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが、昇圧コンバータ40とコンデンサ46とコンデンサ48とからなる回路に共振を生じさせる共振電圧領域(電圧VH1〜電圧VH2の領域)内か否かを判定する(ステップS240)。ここで、電圧VH1は、例えば、370Vや380V,390Vなどを用いることができ、電圧VH2は、例えば、420Vや430V,440Vなどを用いることができる。
When the voltage limit amount α is larger than the threshold value αref in step S230, the voltage VH of the drive voltage
駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域(電圧VH1〜電圧VH2の領域)外のときには、昇圧ゲインKpv,Kivに通常時の値Kpv1,Kiv1を設定し(ステップS250)、設定した昇圧ゲインKpv,Kivと駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとを用いて上述の式(6)により駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定し(ステップS270)、設定した電圧指令VH*を用いて昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なって(ステップS280)、本ルーチンを終了する。
When the voltage VH of the drive voltage
ステップS240で駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域(電圧VH1〜電圧VH2の領域)内のときには、昇圧ゲインKpv,Kivに通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を設定し(ステップS260)、設定した昇圧ゲインKpv,Kivと駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとを用いて上述の式(6)により駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定し(ステップS270)、設定した電圧指令VH*を用いて昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なって(ステップS280)、本ルーチンを終了する。
When the voltage VH of the drive voltage
ここで、電圧制限量αが閾値αrefより大きいときに、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHに応じて昇圧ゲインKpv,Kivを設定する理由について説明する。図6は、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHとモータ32の最大パワーPmと昇圧コンバータ40の減衰率ζの逆数との関係の一例を示す説明図である。モータ32の最大パワーPmは、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHがそれぞれの値のときに、モータ32から出力され得る最大パワー具体的にはモータ32の回転数Nmが上述の共振回転数領域(回転数N1〜回転数N2の領域)内のときにモータ32から出力され得る最大パワーである。また、昇圧コンバータ40の減衰率ζは、駆動電圧系電力ライン42の電圧変動(サージ電圧などによる変動)の減衰しやすさを意味するものであり、バッテリ36の抵抗Rbや駆動電圧系電力ライン42の電圧VH,電池電圧系電力ライン44の電圧VL,昇圧コンバータ40のリアクトル41のインダクタンスL,コンデンサ46,48の容量Ch,Clなどに応じて求めることができる。実験や解析などによって、図示するように、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが所定電圧VH3近傍のときにモータ32の最大パワーPmが極大となり、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが高いほど昇圧コンバータ40の減衰率ζの逆数(減衰しにくさ)が小さくなることが分かった。また、実験や解析などによって、駆動電圧系電力ライン42の電圧変動は、モータ32の最大パワーPmが大きいほど大きくなりやすく且つ昇圧コンバータ40の減衰率ζの逆数が大きいほど大きくなりやすく、そして、モータ32の最大パワーPmの方が昇圧コンバータ40の減衰率ζの逆数に比して駆動電圧系電力ライン42の電圧変動に与える影響が大きいことが分かった。したがって、実施例では、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが所定電圧VH3を含む共振電圧領域(電圧VH1〜電圧VH2の領域)外のときには、通常時の値(比較的大きな値)Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御し、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域内のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御するものとした。これにより、前者では、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの応答性を高くすることができ、後者では、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの変動が大きくなるのを抑制することができる。なお、第2実施例では、電圧制限量αが閾値αref以下のとき、即ち、大気圧Pout,外気温Toutがそれぞれ標準圧力Pset,標準温度Tset近傍のときには、駆動電圧系電力ライン42の許容上限電圧VHlimが標準許容上限電圧VHlimset近傍で比較的高いことから、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの応答性を高くするために、通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いるものとした。
Here, the reason why the boost gains Kpv and Kiv are set according to the voltage VH of the drive voltage
以上説明した第2実施例の電気自動車20Bによれば、許容上限電圧VHlimの標準許容上限電圧VHlimsetに対する制限量としての電圧制限量αが閾値αref以下のときや、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域(電圧VH1〜電圧VH2の領域)外のときには、通常時の値(比較的大きな値)Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御し、電圧制限量αが閾値αrefより大きく駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域内のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御するから、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの変動が大きくなるのを抑制することができる。もとより、電圧制限量αが閾値αref以下のときや、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域外のときには、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHの応答性を高くすることができる。
According to the electric vehicle 20B of the second embodiment described above, when the voltage limit amount α as the limit amount of the allowable upper limit voltage VHlim with respect to the standard allowable upper limit voltage VHlimset is equal to or less than the threshold value αref, or the voltage of the drive voltage
第1実施例の電気自動車20では、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でないときやモータ32の回転数Nmが共振回転数領域(回転数N1〜回転数N2の領域)外のときには通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivに設定し、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でモータ32の回転数Nmが共振回転数領域内のときには通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivに設定するものとし、第2実施例の電気自動車20Bでは、電圧制限量αが閾値αref以下のときや駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域(電圧VH1〜電圧VH2の領域)外のときには通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivに設定し、電圧制限量αが閾値αrefより大きく駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域内のときには通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivに設定するものとしたが、これらを組み合わせて用いるものとしてもよい。具体的には、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でモータ32の回転数Nmが共振回転数領域内である第1条件も電圧制限量αが閾値αrefより大きく駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域内である第2条件も共に成立していないときには通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivに設定し、第1条件と第2条件とのうち少なくとも一方が成立しているときには通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivに設定するものとしてもよいし、第1条件と第2条件とのうち少なくとも一方が成立していないときには通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivに設定し、第1条件と第2条件とが共に成立しているときには通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivに設定するものとしてもよい。
In the
第1実施例の電気自動車20では、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でモータ32の回転数Nmが共振回転数領域内のときには通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivに設定するものとし、第2実施例の電気自動車20Bでは、電圧制限量αが閾値αrefより大きく駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域内のときには通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivに設定するものとしたが、これらの一方または両方に加えて、駆動電圧系電力ライン42の電圧変動が許容範囲を超えると想定されるときには、駆動電圧系電力ライン42の電圧変動が許容範囲を超えないと想定されるときに比してモータ32からの出力が制限されるよう具体的にはモータ32から上述のトルク指令Tm*より小さなトルクが出力されるようインバータ34を制御するものとしてもよい。例えば、上述の第1の条件と第2の条件とが共に成立しているときに、駆動電圧系電力ライン42の電圧変動が許容範囲を超えると想定して、モータ32からの出力が制限されるようインバータ34を制御するものとしてもよい。上述したように、駆動電圧系電力ライン42の電圧変動はモータ32の出力が大きいほど大きくなりやすいことから、こうした制御により、駆動電圧系電力ライン42の電圧変動が大きくなるのをより抑制することができる。
In the
第1実施例や第2実施例では、本発明を、駆動輪26a,26bに接続された駆動軸22に動力を入出力可能なモータ32を備える電気自動車20,20Bに適用するものしたが、例えば、図7の変形例のハイブリッド自動車120に例示するように、遊星歯車機構126を介して駆動軸22に接続されたエンジン122およびモータ124と、駆動軸22に動力を入出力可能なモータ32と、を備えるハイブリッド自動車120に適用するものとしてもよい。また、図8の変形例のハイブリッド自動車220に例示するように、エンジン122のクランクシャフトに接続されたインナーロータ232と駆動輪26a,26bに連結された駆動軸22に接続されたアウターロータ234とを有しエンジン122からの動力の一部を駆動軸22に伝達すると共に残余の動力を電力に変換する対ロータ電動機230を備えるものとしてもよい。さらに、図9の変形例のハイブリッド自動車320に例示するように、駆動軸22に変速機330を介してモータ32を取り付けると共に、モータ32の回転軸にクラッチ329を介してエンジン122を接続する構成とし、エンジン122からの動力をモータ32の回転軸と変速機330とを介して駆動軸22に出力すると共にモータ32からの動力を変速機330を介して駆動軸22に出力するハイブリッド自動車320に適用するものとしてもよい。本発明をこれらのハイブリッド自動車120,220,320に適用した場合、第1実施例や第2実施例の電気自動車20,20Bと同様の処理を実行することにより、第1実施例や第2実施例と同様の効果を奏することができる。
In the first embodiment and the second embodiment, the present invention is applied to the
また、ハイブリッド自動車120では、通常、モータ124とモータ32とが異なる駆動状態(回転数,トルク)で駆動され、ハイブリッド自動車220では、通常、対ロータ電動機230とモータ32とが異なる駆動状態で駆動されることから、2つのモータの駆動状態に応じて昇圧コンバータ40のリアクトル41に流れる電流ILの符号が反転することがある。昇圧コンバータ40のリアクトル電流ILの符号の反転に応じて駆動電圧系電力ライン42に作用するサージ電圧は、上述したように、特に、インバータ34の制御方式が矩形波制御方式でモータ32のトルクが急変してリアクトル電流ILの符号が反転したときに大きくなりやすいと考えられる。これに対して、第1実施例の電気自動車20と同様に、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でないときや、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域外のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御することにより、リアクトル電流ILの符号の反転時に大きなサージ電圧が駆動電圧系電力ライン42に作用するのを抑制することができ、そのサージ電圧に起因する駆動電圧系電力ライン42の電圧変動を抑制することができる。
In
実施例では、本発明を自動車に適用するものとしたが、自動車以外の車両(例えば、列車など)の形態としてもよいし、駆動装置の形態としてもよい。 In the embodiment, the present invention is applied to an automobile, but may be a vehicle other than the automobile (for example, a train) or a drive device.
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。第1実施例および第2実施例とこれらに対応する本発明の第1および第2の駆動装置との関係として、モータ32が「モータ」に相当し、インバータ34が「インバータ」に相当し、バッテリ36が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ40が「昇圧コンバータ」に相当し、コンデンサ48が「電池電圧系コンデンサ」に相当し、コンデンサ46が「駆動電圧系コンデンサ」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. As the relationship between the first and second embodiments and the corresponding first and second driving devices of the present invention, the
第1実施例と本発明の第1の駆動装置との関係では、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でないときや、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域外のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御し、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でモータ32の回転数Nmが共振回転数領域内のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御する、図4の昇圧制御ルーチンを実行する電子制御ユニット50が「制御手段」に相当する。
In the relationship between the first embodiment and the first driving device of the present invention, when the control method of the
第2実施例と本発明の第2の駆動装置との関係では、許容上限電圧VHlimの標準許容上限電圧VHlimsetに対する制限量としての電圧制限量αが閾値αref以下のときや、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域(電圧VH1〜電圧VH2の領域)外のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御し、電圧制限量αが閾値αrefより大きく駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域内のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御する、図5の昇圧制御ルーチンを実行する電子制御ユニット50が「制御手段」に相当する。
In the relationship between the second embodiment and the second drive device of the present invention, when the voltage limit amount α as the limit amount of the allowable upper limit voltage VHlim with respect to the standard allowable upper limit voltage VHlimset is less than or equal to the threshold value αref, the drive voltage system power line When the voltage VH of 42 is outside the resonance voltage region (the region of the voltage VH1 to the voltage VH2), the normal values Kpv1 and Kiv1 are used as the boost gains Kpv and Kiv, and the voltage VH of the drive voltage
ここで、「モータ」としては、永久磁石が埋め込まれたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える同期発電電動機(いわゆる埋込磁石型同期発電電動機)として構成されたモータ32に限定されるものではなく、永久磁石が表面に取り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを備える同期発電電動機(いわゆる表面磁石型同期発電電動機)など、如何なるタイプのモータであっても構わない。「インバータ」としては、インバータ34に限定されるものではなく、モータを駆動するものであれば如何なるタイプのインバータであっても構わない。「バッテリ」としては、リチウムイオン二次電池として構成されたバッテリ36に限定されるものではなく、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池,鉛蓄電池など、如何なるタイプのバッテリであっても構わない。「昇圧コンバータ」としては、昇圧コンバータ40に限定されるものではなく、リアクトルを有しバッテリが接続された電池電圧系の電力を昇圧してインバータが接続された駆動電圧系に供給可能なものであれば如何なるものとしても構わない。「電池電圧系コンデンサ」としては、コンデンサ48に限定されるものではなく、電池電圧系の電圧を平滑するものであれば如何なるものとしても構わない。「駆動電圧系コンデンサ」としては、コンデンサ46に限定されるものではなく、駆動電圧系の電圧を平滑するものであれば如何なるものとしても構わない。
Here, the “motor” is limited to the
本発明の第1の駆動装置における「制御手段」としては、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でないときや、モータ32の回転数Nmが共振回転数領域外のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御し、インバータ34の制御方式が正弦波制御方式でモータ32の回転数Nmが共振回転数領域内のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御するものに限定されるものではなく、モータからトルクが出力されるよう正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式のいずれかでインバータを制御すると共に駆動電圧系の目標電圧と駆動電圧系の電圧との差が打ち消されるよう昇圧ゲインを用いて駆動電圧系の電圧指令を設定して昇圧コンバータを制御し、インバータの制御方式が正弦波制御方式でモータの回転数が昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振回転数領域内のときには、インバータの制御方式が正弦波制御方式でないときおよびモータの回転数が共振回転数領域外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて駆動電圧系の電圧指令を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。
As the “control means” in the first drive device of the present invention, when the control method of the
本発明の第2の駆動装置における「制御手段」としては、許容上限電圧VHlimの標準許容上限電圧VHlimsetに対する制限量としての電圧制限量αが閾値αref以下のときや、駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域(電圧VH1〜電圧VH2の領域)外のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御し、電圧制限量αが閾値αrefより大きく駆動電圧系電力ライン42の電圧VHが共振電圧領域内のときには、通常時の値Kpv1,Kiv1より小さな値Kpv2,Kiv2を昇圧ゲインKpv,Kivとして用いて駆動電圧系電力ライン42の電圧VHと目標電圧VHtagとの差が打ち消されるよう駆動電圧系電力ライン42の電圧指令VH*を設定して昇圧コンバータ40を制御するものに限定されるものではなく、モータからトルクが出力されるよう正弦波制御方式,過変調制御方式,矩形波制御方式のいずれかでインバータを制御すると共に駆動電圧系の目標電圧と駆動電圧系の電圧との差が打ち消されるよう昇圧ゲインを用いて駆動電圧系の電圧指令を設定して昇圧コンバータを制御し、駆動電圧系に許容される許容上限電圧が許容上限電圧の標準値である標準許容上限電圧に対して制限されていて駆動電圧系の電圧が昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振電圧範囲内のときには、許容上限電圧が標準許容上限電圧に対して制限されていないときおよび駆動電圧系の電圧が共振電圧範囲外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて駆動電圧系の電圧指令を設定するものであれば如何なるものとしても構わない。
As the “control means” in the second driving device of the present invention, when the voltage limiting amount α as the limiting amount of the allowable upper limit voltage VHlim with respect to the standard allowable upper limit voltage VHlimset is less than or equal to the threshold value αref, When the voltage VH is outside the resonance voltage range (the range of the voltage VH1 to the voltage VH2), the normal values Kpv1 and Kiv1 are used as the boost gains Kpv and Kiv, and the voltage VH of the drive voltage
なお、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は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 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 problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.
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、駆動装置や自動車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 driving devices and automobiles.
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、32a 回転位置検出センサ、33U,33V 電流センサ、34 インバータ、36 バッテリ、37a 電圧センサ、37b 電流センサ、37c 温度センサ、40 昇圧コンバータ、42 駆動電圧系電力ライン、44 電池電圧系電力ライン、46,48 コンデンサ、46a,48a 電圧センサ、50 電子制御ユニット、52 CPU、54 ROM、56 RAM、60 イグニッションスイッチ、61 シフトレバー、62 シフトポジションセンサ、63 アクセルペダル、64 アクセルペダルポジションセンサ、65 ブレーキペダル、66 ブレーキペダルポジションセンサ、68 車速センサ、120,220,320 ハイブリッド自動車、122 エンジン、124 モータ、126 遊星歯車機構、230 対ロータ電動機、232 インナーロータ、234 アウターロータ、329 クラッチ、330 変速機、D11〜D16,D31,D32 ダイオード、L リアクトル、T11〜T16,T31,T32 トランジスタ。 20 electric vehicle, 22 drive shaft, 24 differential gear, 26a, 26b drive wheel, 32 motor, 32a rotational position detection sensor, 33U, 33V current sensor, 34 inverter, 36 battery, 37a voltage sensor, 37b current sensor, 37c temperature sensor , 40 Boost converter, 42 Drive voltage system power line, 44 Battery voltage system power line, 46, 48 Capacitor, 46a, 48a Voltage sensor, 50 Electronic control unit, 52 CPU, 54 ROM, 56 RAM, 60 Ignition switch, 61 shift Lever, 62 Shift position sensor, 63 Accelerator pedal, 64 Accelerator pedal position sensor, 65 Brake pedal, 66 Brake pedal position sensor, 68 Vehicle speed sensor, 120, 220, 320 Hybrid car, 122 engine, 124 motor, 126 planetary gear mechanism, 230 rotor motor, 232 inner rotor, 234 outer rotor, 329 clutch, 330 transmission, D11-D16, D31, D32 diode, L reactor, T11-T16, T31, T32 transistors.
Claims (4)
前記制御手段は、前記インバータの制御方式が正弦波制御方式で前記モータの回転数が前記昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振回転数領域内のときには、前記インバータの制御方式が正弦波制御方式でないときおよび前記モータの回転数が前記共振回転数領域外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定する手段である、
駆動装置。 A motor, an inverter for driving the motor, a battery, a boost converter capable of boosting power of a battery voltage system having a reactor and connected to the battery and supplying the power to the drive voltage system to which the inverter is connected; A battery voltage system capacitor for smoothing the voltage of the battery voltage system; a drive voltage system capacitor for smoothing the voltage of the drive voltage system; and a sine wave control system, an overmodulation control system, a rectangle so that torque is output from the motor A voltage command for the drive voltage system is set using a boost gain so that the difference between the target voltage of the drive voltage system and the voltage of the drive voltage system is canceled while controlling the inverter by one of the wave control methods A control device for controlling the step-up converter,
When the control method of the inverter is a sine wave control method and the rotation speed of the motor is in a resonance rotation speed region that causes resonance in a circuit including the boost converter, the control method of the inverter is sine wave control. Means for setting the voltage command of the drive voltage system using a boosting gain that is smaller than when the system is not used and when the rotational speed of the motor is outside the resonance rotational speed range;
Drive device.
前記制御手段は、前記駆動電圧系に許容される許容上限電圧が該許容上限電圧の標準値である標準許容上限電圧に対して制限されていて前記駆動電圧系の電圧が前記昇圧コンバータを含む回路に共振を生じさせる共振電圧範囲内のときには、前記許容上限電圧が前記標準許容上限電圧に対して制限されていないときおよび前記駆動電圧系の電圧が前記共振電圧範囲外のときに比して小さな昇圧ゲインを用いて前記駆動電圧系の電圧指令を設定する手段である、
駆動装置。 A motor, an inverter for driving the motor, a battery, a boost converter capable of boosting power of a battery voltage system having a reactor and connected to the battery and supplying the power to the drive voltage system to which the inverter is connected; A battery voltage system capacitor for smoothing the voltage of the battery voltage system; a drive voltage system capacitor for smoothing the voltage of the drive voltage system; and a sine wave control system, an overmodulation control system, a rectangle so that torque is output from the motor A voltage command for the drive voltage system is set using a boost gain so that the difference between the target voltage of the drive voltage system and the voltage of the drive voltage system is canceled while controlling the inverter by one of the wave control methods A control device for controlling the step-up converter,
The control means includes a circuit in which an allowable upper limit voltage allowed for the drive voltage system is limited to a standard allowable upper limit voltage that is a standard value of the allowable upper limit voltage, and the voltage of the drive voltage system includes the boost converter. Is within a resonance voltage range that causes resonance, and is smaller than when the allowable upper limit voltage is not limited to the standard allowable upper limit voltage and when the voltage of the drive voltage system is outside the resonance voltage range. Means for setting a voltage command of the drive voltage system using a boost gain;
Drive device.
前記制御手段は、前記駆動電圧系の電圧変動が許容範囲を超えると想定されるときには、前記駆動電圧系の電圧変動が前記許容範囲を超えると想定されないときに比して前記モータからの出力が制限されるよう前記インバータを制御する手段である、
駆動装置。 The drive device according to claim 1 or 2,
When the voltage fluctuation of the drive voltage system is assumed to exceed the allowable range, the control means outputs the output from the motor as compared to when the voltage fluctuation of the drive voltage system is not assumed to exceed the allowable range. Means for controlling the inverter to be limited,
Drive device.
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