JP2013211985A

JP2013211985A - 電動機の出力制御装置

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Publication number: JP2013211985A
Application number: JP2012080135A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Akiyama; 雅彦秋山; Yuji Minoda; 裕司蓑田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: US8994317B2; JP5923365B2; US20130257319A1

Abstract

【課題】電動機の出力変動を抑制して、蓄電装置から電動機に至る電力系統のヒューズ等の系統遮断・接続手段の過電流保護を行う。
【解決手段】相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍと相電流許容値Ｉｐｃｐとを比較し、実際に電動機１２が制御される前に電動機１２の挙動を予測して蓄電装置１４からの持出電流Ｉｂａｔを制限する。これにより、電動機１２の出力変動を抑制して、蓄電装置１４から電動機１２に至る電力系統のヒューズ１６等の系統遮断・接続手段の過電流保護が可能となる。
【選択図】図１

Description

この発明は、少なくとも蓄電装置から供給される電力が、スイッチング素子を含む電力変換器を介して供給される電動機の出力制御装置に関し、例えば車両の空気調和装置（エアコン）用の送風電動機（ブロワモータ）や電動車両（ＥＶ）の走行用電動機等に適用して好適な電動機の出力制御装置に関する。

従来から、電動機の駆動電源であるバッテリを保護するヒューズの溶断を防止するため、ヒューズの温度を推定して許容電流値を求め、前記ヒューズに流れる電流値が前記許容電流値を上回らないように前記電動機への電力の供給を制御する電源装置が特許文献１（［０００８］、［０００９］、［００２１］、［００２２］、［００２９］）に開示されている。

特開２０１１−２５０６１０号公報

ところで、前記バッテリから前記電動機までの電力系統（電力供給系統）には、過電流時の回路保護を目的とする前記ヒューズの他に、ハーネス、回路系統を断接可能なリレー等の電気部品が存在し、これらの電気部品を製品に使用する際には、前記電気部品それぞれの定格電流値に応じて許容電流値（許容電流値≦定格電流値）が設定される。

そして、前記ヒューズの溶断や、前記リレーや前記ハーネスの溶着等を回避しながら前記バッテリから前記電動機への電力制御を行うことが要求されており、特許文献１に開示された技術によれば、前記ヒューズを保護しつつ前記電力制御を行うことができるとされている。

しかしながら、特許文献１には、具体的な技術的な記載として、ヒューズの溶断を防止するために、電流センサにより検出される前記ヒューズに流れる電流、すなわち前記バッテリの持出電流の積算値からヒューズ温度を推定し、このヒューズ温度から前記ヒューズを溶断することなく流すことができる電流の最大値である許容電流値を演算し、この許容電流値を、前記バッテリからの持出電流が上回らないように電動機の出力を、インバータを通じて制御（バッテリの持出電流値に基づくフィードバック制御）することが開示されているのに過ぎない。

このため、例えば、電流センサの検出値（バッテリの持出電流値）と、前記許容電流値とを比較して前記インバータを制御する際に、前記許容電流値と前記定格電流値との間にマージンがない場合には、前記インバータのフィードバック制御による前記バッテリからの持出電流の制限制御が追従できなくなり、結局、前記ヒューズの溶断を発生する可能性がある。なお、前記マージンがない場合に前記ヒューズの溶断を防止するために、前記電流センサの検出値が前記許容電流値に達したとき、急激な電流制限フィードバック制御を行うことが必要となるが、このような急激な制御は、制御自体が不安定になるおそれがある。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、少なくとも蓄電装置から供給される電力が、スイッチング素子を含む電力変換器を介して供給される電動機の出力制御装置において、少なくとも前記蓄電装置からの持出電流が持出電流許容値を上回らないように、前記電動機の出力を速やかに制御することを可能とする電動機の出力制御装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電動機の出力制御装置は、少なくとも蓄電装置から供給される電力が、スイッチング素子を含む電力変換器を介して供給される電動機の出力制御装置において、前記電動機への要求出力に基づいて前記電動機の相電流指令値を設定する相電流指令値設定部と、前記蓄電装置から前記電動機までの電力系統の系統遮断・接続手段の許容電流値に応じた前記蓄電装置の持出電流許容値を記憶する持出電流許容値記憶部と、前記持出電流許容値と前記電力変換器のスイッチング素子通電時間に基づいて、相電流許容値を設定する相電流許容値設定部と、前記相電流指令値と前記相電流許容値とを比較して、前記相電流指令値が前記相電流許容値を上回らないように制限する相電流指令値制限部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、電動機への要求出力に基づいて設定される相電流指令値が、蓄電装置の持出電流許容値と電力変換器のスイッチング素子通電時間に基づいて設定される相電流許容値を上回らないように制限したので、電動機の出力が速やかに制御され、少なくとも前記蓄電装置からの持出電流が持出電流許容値を上回らないように、前記スイッチング素子を含む前記電力変換器を制御することができる。

なお、少なくとも蓄電装置から供給される電力と規定したのは、前記蓄電装置に並列に燃料電池や発電機が接続される場合もこの発明に含まれることを意味している。

この場合、前記相電流指令値制限部は、少なくとも前記相電流指令値の今回設定値が前記相電流許容値に到達した場合、前記相電流指令値を前記相電流許容値に置換することで、相電流指令値が相電流許容値を上回ることを防止できる。

また、相電流指令値を平滑化するローパスフィルタをさらに備えることで、相電流指令値が急激に増減することを防止でき、安定に電動機の出力を制御することができる。

さらに、前記蓄電装置の持出電流値と前記スイッチング素子通電時間とに基づいて、前記電動機の相電流値を推定する相電流推定部をさらに備え、前記相電流指令値制限部は、前記相電流推定部で推定された相電流推定値が、前記相電流許容値を上回らないように前記相電流指令値を制御（調整）することで、前記電動機の相電流を直接的に測定する電流センサが不要になる。

この発明によれば、電動機への要求出力に基づいて設定される相電流指令値が、蓄電装置の持出電流許容値と電力変換器のスイッチング素子通電時間とに基づいて設定される相電流許容値を上回らないように制限したので、電動機の出力がフィードフォワード的に速やかに制御され、少なくとも前記蓄電装置からの持出電流が持出電流許容値を上回らないように、前記スイッチング素子を含む前記電力変換器を制御することができる。

すなわち、相電流指令値と相電流許容値とを比較するため、実際に電動機が制御される前に電動機の挙動を予測して制御することが可能となり、電動機の出力変動を抑制して、蓄電装置から電力系統への持出電流が過電流になることが制限され、電力系統の系統遮断・接続手段の異常な動作を防止することができる。

この発明の実施形態に係る電動機の出力制御装置の構成を示す回路ブロック図である。相電流許容値等を説明する特性表図である。持出電流の制限制御を実行するフローチャートである。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、この実施形態に係る電動機１２の出力制御装置１０の構成を示している。

出力制御装置１０は、基本的には、電動機１２の駆動装置２０と、この駆動装置２０を制御することで電動機１２の出力を制御する制御装置であるＥＣＵ（電子制御ユニット）５０と、から構成されている。

駆動装置２０は、キャパシタ又は２次電池等の蓄電装置１４を含む。そして、蓄電装置１４の電力が、それぞれが系統遮断手段及び／又は接続手段（系統遮断・接続手段という。）としてのヒューズ１６、リレー１８及びハーネス２２を通じ、電力変換器としてのインバータ２４を介して電動機１２に供給される。

蓄電装置１４の正極と負極との間には、蓄電装置１４の電源電圧値Ｖｂａｔを検出する抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２とからなる分圧回路と平滑コンデンサＣとが接続され、負極側には、シャント抵抗器Ｒ３が接続されている。なお、シャント抵抗器Ｒ３は正極側に接続してもよい。

抵抗器Ｒ１と抵抗器Ｒ２の接続点に入力側が接続される電圧検出回路２６の出力側に蓄電装置１４の両端電圧値である電源電圧値Ｖｂａｔが出力され、抵抗器Ｒ３の両端に接続される電流検出回路２８の出力側に蓄電装置１４の持出電流値Ｉｂａｔが出力される。

インバータ２４は、例えばスイッチング素子の１つであるトランジスタＱ１〜Ｑ６とこのトランジスタＱ１〜Ｑ６にそれぞれ逆接続されるダイオードＤ１〜Ｄ６とが３相のフルブリッジ型に接続される構成とされ、各相の上アーム素子、例えばトランジスタＱ１及びダイオードＤ１と、下アーム素子、例えばトランジスタＱ４及びダイオードＤ４と、の各中点が電動機１２の３相のＵＶＷ相の各コイルに接続に接続されている。

トランジスタＱ１〜Ｑ６は、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号に基づきゲートドライブ回路３２を通じてスイッチングされ、所定周期（所定時間）内の通電時間（オン時間）が制御される。

蓄電装置１４の電源電圧値Ｖｂａｔの直流電圧がインバータ２４によって３相の交流の各相電圧に変換され、３相の各相電流Ｉｐｃが電動機１２の各相コイルに、この実施形態では、いわゆる１２０°通電で供給される。相電流Ｉｐｃを直接検出する電流トランス型の高価な電流センサは、使用していない。

電動機１２のレゾルバ（図示略）に入力側が接続される磁極位置検出回路３４の出力側に電動機１２のロータの磁極位置Ｍｐが出力される。

一方、ＥＣＵ５０は、コンピュータにより構成され、ＣＰＵが各種入力に基づきＲＯＭ等のメモリに記憶されているプログラムを実行することで各種の機能を実現する機能部（機能手段）としても動作する。なお、これらの機能はハードウエアにより実現することもできる。

この実施形態において、ＥＣＵ５０は、速度制御器としての相電流指令値設定部５２、相電流指令値制限部５４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５６、電流電圧変換部（Ｉ／Ｖ変換部、指令電流値・指令電圧値変換部）５８、指令電圧・デューティ変換部６０、相電流推定部６２、ＰＷＭ信号生成部６４、及び磁極位置・速度変換部６６、相電流許容値設定部（Ｉｐｃｐ設定部）７０等として機能する。

ＥＣＵ５０は、さらに、持出電流許容値記憶部（Ｉｂａｔｔｈ記憶部）７１を備える。

持出電流許容値記憶部７１には、蓄電装置１４から電動機１２までの電力系統の系統遮断手段・接続手段である、ヒューズ１６、リレー１８、ハーネス２２、及びトランジスタＱ１〜Ｑ６うち、最も定格電流値Ｉｒｖの小さい電気部品の定格電流値Ｉｒｖに応じて設定された蓄電装置１４の持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈ（Ｉｂａｔｔｈ≦Ｉｒｖ）が記憶されている。

この実施形態において、最も定格電流値Ｉｒｖの小さい電気部品は、ヒューズ１６であり、このヒューズ１６の定格電流値Ｉｒｖの所定割（１０割未満）の値に持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈが規定され、持出電流許容値記憶部７１に予め記憶されている。

相電流許容値設定部７０には、ＰＷＭ信号生成部６４から入力されるＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙの値０（０［％］）〜１（１００［％］）と相電流許容値Ｉｐｃｐとの特性（関係）及びＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙの値０〜１と持出電流Ｉｂａｔの特性（関係）が記憶されている。

図２は、ＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙの値０〜１に対する、相電流許容値Ｉｐｃｐと持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈと持出電流Ｉｂａｔの関係を示している。

公知のように、蓄電装置１４の持出電流Ｉｂａｔは、次の（１）式に示すように、電動機１２の相電流ＩｐｃにトランジスタＱ１〜Ｑ６の通電時間を決定するＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙを乗算した値で算出される。デューティＤｕｔｙがＤｕｔｙ＝１であるとき、Ｉｂａｔ＝Ｉｐｃとなる点に留意する。

Ｉｂａｔ＝Ｉｐｃ×Ｄｕｔｙ …（１）

相電流Ｉｐｃは、（１）式を変形した次の（２）式で計算される。

Ｉｐｃ＝Ｉｂａｔ／Ｄｕｔｙ …（２）

図２の特性表図に示すように、ＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙがＤｕｔｙ＝０〜Ａの間では、相電流Ｉｐｃは、スイッチング素子であるトランジスタＱ１〜Ｑ６の最大定格電流値Ｉｑｍａｘまで流せるので、相電流許容値Ｉｐｃｐは、最大定格電流値Ｉｑｍａｘまで許容される（Ｉｐｃｐ＝Ｉｑｍａｘ：Ｄｕｔｙ＝０〜Ａ）。このデューティＤｕｔｙ＝０〜Ａの間で、持出電流Ｉｂａｔは、（２）式で、Ｉｐｃ＝Ｉｐｃｐと置いて考慮すれば、徐々に持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈまで増加させることができる。

デューティＤｕｔｙが値Ａを上回ると、持出電流Ｉｂａｔが持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈに制限される（張り付く）ので、デューティＤｕｔｙが値Ａ〜１の間では、相電流許容値Ｉｐｃｐは、（２）式でＩｐｃ＝Ｉｐｃｐ及びＩｂａｔ＝Ｉｂａｔｔｈと置けば、相電流許容値Ｉｐｃｐが徐々に減少して、Ｄｕｔｙ＝１では、相電流許容値Ｉｐｃｐが持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈに制限される。

つまり、Ｄｕｔｙ＝１では、Ｉｐｃｐ＝Ｉｂａｔｔｈ＝Ｉｂａｔである。

このようにして、相電流指令値制限部５４には、持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈと、デューティＤｕｔｙと、最大定格電流値Ｉｑｍａｘを考慮した相電流許容値Ｉｐｃｐが相電流許容値設定部７０から設定される。

磁極位置検出回路３４の出力である磁極位置Ｍｐが入力側に供給される磁極位置・速度変換部６６は、電動機１２の推定回転速度Ｎｍ［ｒｐｍ］を算出して出力し、相電流指令値設定部５２の一方の入力端子に供給する。

相電流指令値設定部５２の他方の入力端子には、図示しないアクセルペダルの操作等に基づいて上位の制御装置から電動機１２の回転速度指令値Ｎｍｃｏｍ[ｒｐｍ]が供給される。

相電流指令値設定部５２は、推定回転速度Ｎｍが回転速度指令値Ｎｍｃｏｍとなるような相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍを算出して相電流指令値制限部５４の入力端子に供給する。

相電流指令値制限部５４は、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍと相電流許容値Ｉｐｃｐとを比較して、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍが相電流許容値Ｉｐｃｐを上回らないようにして相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を出力する。

すなわち、Ｉｐｃｃｏｍ≦Ｉｐｃｐのとき、出力する相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を入力される相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍと同値に設定し、Ｉｐｃｃｏｍ＞Ｉｐｃｐのとき、出力する相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を図２に示す相電流許容値Ｉｐｃｐに設定する。

ローパスフィルタ５６は、信号成分の高周波成分を減衰させ低周波成分を通過させる機能を有する入力信号の緩衝処理を行うフィルタであり、この実施形態において、ローパスフィルタ５６は、次の（３）式に示す１次遅れフィルタが設定されている。

Ｉｐｃｃｏｍ´←Ｉｐｃｃｏｍ´｛１／（１＋ｓＴ）｝ …（３）

ここで、ｓはラプラスの演算子、Ｔは、遮断周波数をｆｃとしたとき、Ｔ＝１／２π・ｆｃで表される時定数である。なお、ローパスフィルタ５６としては、１次遅れフィルタに限らず、信号成分の高周波成分を減衰させ低周波成分を通過させる機能を有するフィルタであれば何でもよい。

この実施形態において、ローパスフィルタ５６は、相電流許容値Ｉｐｃｐを上回る相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍが相電流指令値制限部５４に入力されたときには、制限された相電流許容値Ｉｐｃｐの緩衝処理（フィルタ処理）を行う一方、相電流許容値Ｉｐｃｐを下回る相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍが相電流指令値制限部５４に入力されたときには、その相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍそのままで緩衝処理を行い、緩衝処理後の相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´、すなわち、急激に増減しない相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を電流電圧変換部５８に出力する。

相電流推定部６２は、抵抗器Ｒ３の電圧降下を検出することで持出電流Ｉｂａｔを検出する電流検出回路２８の出力、すなわち持出電流値Ｉｂａｔと、ＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙ（スイッチング素子オン通電時間）とから（２）式により相電流Ｉｐｃを推定し、相電流推定値Ｉｐｃｅを相電流指令値制限部５４に供給する。

この場合、相電流指令値制限部５４は、相電流推定部６２で推定された相電流推定値Ｉｐｃｅが、相電流許容値Ｉｐｃｐを上回らないように相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を制御（調整）するので、電動機１２の相電流Ｉｐｃを直接的に検出する電流センサが不要となり、電動機１２の出力制御装置１０の低コスト化が図れる。

電流電圧変換部５８は、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を指令電圧Ｖｃｏｍに変換する。

指令電圧・デューティ変換部６０は、この指令電圧Ｖｃｏｍと蓄電装置１４の電源電圧値Ｖｂａｔとに応じたデューティＤｕｔｙを算出してＰＷＭ信号生成部６４、相電流推定部６２、及び相電流許容値設定部７０に供給する。

ＰＷＭ信号生成部６４は、デューティＤｕｔｙに応じたＰＷＭ信号を生成し、ゲートドライブ回路３２に供給する。

基本的には以上のように構成され、且つ動作する電動機１２の出力制御装置１０の動作について、さらに図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、フローチャートに係るプログラムを実行するのは、ＥＣＵ５０のＣＰＵ（図示略）である。

ステップＳ１にて、ＥＣＵ５０は、上述したように、ヒューズ１６の異常な溶断を防止する持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈを規定し、持出電流許容値記憶部７１に記憶する。実際上、持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈは、外部の制御装置で算出され、ＥＣＵ５０を介して持出電流許容値記憶部７１に記憶される。

蓄電装置１４の持出電流Ｉｂａｔがこの持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈを上回らなければ、ヒューズ１６の異常な溶断が防止される。なお、ヒューズ１６の異常な溶断とは、例えば蓄電装置１４からの持出電流Ｉｂａｔが蓄電装置１４の定格電流値以内であるのに、ヒューズ１６が溶断されて蓄電装置１４から出力される持出電流Ｉｂａｔ、すなわち放電電流の電動機１２への供給が遮断されてしまうことをいう。

次に、ステップＳ２において、相電流指令値制限部５４は、持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈと、現在のＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙと、トランジスタＱ１〜Ｑ６の最大定格電流値Ｉｑｍａｘを参照して、今回の相電流許容値Ｉｐｃｐを算出する。

相電流許容値Ｉｐｃｐは、図２に示すように、デューティＤｕｔｙが値０〜Ａの間では、Ｉｐｃｐ＝Ｉｑｍａｘとされ、デューティＤｕｔｙが値Ａ〜１の間では、上記（２）式を参照して、Ｉｐｃｐ＝Ｉｂａｔｔｈ／Ｄｕｔｙにされる。

一方、ステップＳ３にて、相電流指令値設定部５２により、電動機１２の磁極位置検出回路３４及び磁極位置・速度変換部６６を通じて検出される推定回転速度Ｎｍが、回転速度指令値Ｎｍｃｏｍとなるような、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍを算出する。

次いで、ステップＳ４にて、相電流指令値制限部５４は、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍと相電流許容値Ｉｐｃｐとを比較する。相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍが相電流許容値Ｉｐｃｐより小さければ（Ｉｐｃｃｏｍ≦Ｉｐｃｐ）、ステップＳ５にて、相電流指令値制限部５４は、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍを、そのまま相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´に設定する（Ｉｐｃｃｏｍ´←Ｉｐｃｃｏｍ）。

その一方、ステップＳ４にて、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍが相電流許容値Ｉｐｃｐより大きい場合には（Ｉｐｃｃｏｍ＞Ｉｐｃｐ）、相電流指令値制限部５４は、ステップＳ６にて、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍを、相電流許容値Ｉｐｃｐに置き換えて相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´に設定する（Ｉｐｃｃｏｍ´←Ｉｐｃｐ）。

次いで、ステップＳ７の緩衝処理にて、ローパスフィルタ５６は、上記（３）式に基づく、平滑化を行い、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´の急激な増減を抑制する。

次に、ステップＳ８にて、相電流推定部６２は、現在のデューティＤｕｔｙと、持出電流値Ｉｂａｔに応じて相電流推定値Ｉｐｃｅを算出する。

実際上、相電流指令値制限部５４は、ステップＳ９において、相電流推定値Ｉｐｃｅが、相電流許容値Ｉｐｃｐを上回らないように、且つステップＳ５又はステップＳ６で設定した相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´が、相電流許容値Ｉｐｃｐを上回らないように相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を設定してローパスフィルタ５６に出力する。

次いで、ステップＳ９にて、電流電圧変換部５８は、平滑処理された相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を指令電圧値Ｖｃｏｍに変換し、指令電圧・デューティ変換部６０は、指令電圧値Ｖｃｏｍと実際の電源電圧値Ｖｂａｔとの関係に基づき算出したデューティＤｕｔｙを有するＰＷＭ信号を生成しゲートドライブ回路３２に供給する。

これにより、電源電圧値ＶｂａｔとトランジスタＱ１〜Ｑ６のオンデューティと電動機１２の特性に応じて流れる３相分の相電流Ｉｐｃからなる持出電流値Ｉｂａｔが、持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈを上回らないように制御される。

つまり、ＰＷＭ信号生成部６４を通じてゲートドライブ回路３２が駆動されることで、抵抗器Ｒ３に流れる持出電流Ｉｂａｔ、換言すれば、蓄電装置１４から流れ出る持出電流Ｉｂａｔが、図２に示した持出電流Ｉｂａｔの特性に沿って蓄電装置１４の持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈ以下の値に制御される。

次いで、ステップＳ９で新たに算出されたデューティＤｕｔｙによりステップＳ２以降の処理を繰り返す。

以上説明したように、上述した実施形態に係る、電動機１２の出力制御装置１０は、少なくとも蓄電装置１４から供給される電力（Ｖｂａｔ×Ｉｂａｔ）が、スイッチング素子であるトランジスタＱ１〜Ｑ６を含む電力変換器としてのインバータ２４を介して供給される電動機１２の出力制御装置１０である。

この電動機１２の出力制御装置１０は、電動機１２への要求出力に基づいて設定される回転速度指令値Ｎｍｃｏｍと現在の推定回転速度Ｎｍに応じた電動機１２の相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍを設定する相電流指令値設定部５２と、蓄電装置１４から電動機１２までの電力系統の系統遮断・接続手段としてのヒューズ１６の許容電流値に応じた蓄電装置１４の持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈを記憶する持出電流許容値記憶部７１と、持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈとインバータ２４のスイッチング素子通電時間のオンデューティであるデューティＤｕｔｙに基づいて、相電流許容値Ｉｐｃｐを設定する相電流許容値設定部７０と、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍと相電流許容値Ｉｐｃｐとを比較して、出力する相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´が相電流許容値Ｉｐｃｐを上回らないように制限する相電流指令値制限部５４と、を備える。

この実施形態によれば、電動機１２への回転速度指令値Ｎｍｃｏｍ等の要求出力に基づいて設定される相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍが、蓄電装置１４の持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈとインバータ２４のデューティＤｕｔｙに基づいて設定される相電流許容値Ｉｐｃｐを上回らないように制限したので、電動機１２の出力がフィードフォワード的に速やかに制御され、少なくとも蓄電装置１４からの持出電流Ｉｂａｔが持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈを上回らないように、インバータ２４を制御することができる。

このように、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍと相電流許容値Ｉｐｃｐとを比較するため、実際に電動機１２が制御される前に電動機１２の挙動を予測して蓄電装置１４からの持出電流Ｉｂａｔを制限することが可能となり、電動機１２の出力変動を抑制して、蓄電装置１４から電動機１２に至る電力系統のヒューズ１６等の系統遮断・接続手段の過電流保護が可能となる。

なお、少なくとも蓄電装置１４から供給される電力と規定したのは、蓄電装置１４の他、この蓄電装置１４に並列に燃料電池や発電機が接続される燃料電池車両やハイブリッド車両の場合の電力系統についても、この発明が適用できることを意味している。すなわち、抵抗器Ｒ３で検出される持出電流Ｉｂａｔを、蓄電装置１４の持出電流Ｉｂａｔと燃料電池や発電機の持出電流との合成の持出電流として制御すればよい。

この実施形態では、また、相電流指令値制限部５４は、少なくとも相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍの今回設定値が相電流許容値Ｉｐｃｐに到達した場合、出力する相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を相電流許容値Ｉｐｃｐに置換するとともに、ローパスフィルタ５６が、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´を平滑化するので、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´が急激に増減することを防止でき、安定に電動機１２の出力を制御することができる。

すなわち、相電流指令値Ｉｐｃｃｏｍ´が緩やかに増減するので、相電流Ｉｐｃが急激に増加して持出電流許容値Ｉｂａｔｔｈを上回る事態が発生することを未然に防止でき、安定に電動機１２の出力を制御することができる。

なお、上記した実施形態では、相電流推定部６２が、電流検出回路２８で検出した持出電流ＩｂａｔとＰＷＭ信号のデューティＤｕｔｙとに基づいて、電動機１２の相電流値Ｉｐｃを推定し、推定した相電流推定値Ｉｐｃｅが、相電流許容値Ｉｐｃｐを上回らないように相電流指令値制限部５４により制御しているので、電動機１２の相電流Ｉｐｃを直接的に測定する高価な電流センサを用いる必要がない。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…出力制御装置１２…電動機
１４…蓄電装置１６…ヒューズ
２４…インバータ（電力変換装置）５２…相電流指令値設定部
５４…相電流指令値制限部７０…相電流許容値設定部
７１…持出電流許容値記憶部Ｄｕｔｙ…デューティ
Ｉｂａｔ…持出電流（持出電流値）Ｉｂａｔｔｈ…持出電流許容値
Ｉｐｃ…相電流Ｉｐｃｅ…相電流推定値
Ｉｐｃｃｏｍ、Ｉｐｃｃｏｍ´…相電流指令値
Ｉｐｃｃｏｍｌ…前回相電流指令値Ｉｐｃｐ…相電流許容値
Ｉｑｍａｘ…トランジスタＱ１〜Ｑ６の最大定格電流値

Claims

少なくとも蓄電装置から供給される電力が、スイッチング素子を含む電力変換器を介して供給される電動機の出力制御装置において、
前記電動機への要求出力に基づいて前記電動機の相電流指令値を設定する相電流指令値設定部と、
前記蓄電装置から前記電動機までの電力系統の系統遮断・接続手段の許容電流値に応じた前記蓄電装置の持出電流許容値を記憶する持出電流許容値記憶部と、
前記持出電流許容値と前記電力変換器のスイッチング素子通電時間に基づいて、相電流許容値を設定する相電流許容値設定部と、
前記相電流指令値と前記相電流許容値とを比較して、前記相電流指令値が前記相電流許容値を上回らないように制限する相電流指令値制限部と、
を備えることを特徴とする電動機の出力制御装置。
請求項１記載の電動機の出力制御装置において、
前記相電流指令値制限部は、
少なくとも前記相電流指令値の今回設定値が前記相電流許容値に到達した場合、前記相電流指令値を前記相電流許容値に置換する
ことを特徴とする電動機の出力制御装置。
請求項１又は２に記載の電動機の出力制御装置において、
前記相電流指令値を平滑化するローパスフィルタをさらに備えた
ことを特徴とする電動機の出力制御装置。
請求項２又は３に記載の電動機の出力制御装置において、
前記蓄電装置の持出電流値と前記スイッチング素子通電時間とに基づいて、前記電動機の相電流値を推定する相電流推定部をさらに備え、
前記相電流指令値制限部は、
前記相電流推定部で推定された相電流推定値が、前記相電流許容値を上回らないように前記相電流指令値を制御する
ことを特徴とする電動機の出力制御装置。