JP2017169381A - Drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、複数のモータと、複数のインバータと、コンバータと、を備える駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device, and more particularly to a drive device including a plurality of motors, a plurality of inverters, and a converter.
従来、この種の駆動装置としては、2つのモータと、2つのインバータと、バッテリと、コンバータと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。2つのインバータは、2つのモータをそれぞれ駆動している。コンバータは、2つのインバータが接続された第1電力ラインとバッテリが接続された第2電力ラインとに接続されており、第1電力ラインと第2電力ラインとの間で電圧を変換している。この装置では、第1電力ラインの電圧とモータおよびインバータの損失との関係を、モータ毎およびモータの駆動点毎に予め所定関係として定めて記憶している。そして、こうした関係を用いて各モータの損失の和が最小となるようにシステム電圧指令を設定し、第1電力ラインの電圧がシステム電圧指令となるようにコンバータを制御する。これにより、装置全体の損失を低減させている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of drive device, a device including two motors, two inverters, a battery, and a converter has been proposed (for example, see Patent Document 1). Two inverters drive two motors, respectively. The converter is connected to a first power line to which two inverters are connected and a second power line to which a battery is connected, and converts a voltage between the first power line and the second power line. . In this apparatus, the relationship between the voltage of the first power line and the loss of the motor and the inverter is determined and stored in advance as a predetermined relationship for each motor and each driving point of the motor. Then, using such a relationship, the system voltage command is set so that the sum of the losses of the respective motors is minimized, and the converter is controlled so that the voltage of the first power line becomes the system voltage command. Thereby, the loss of the whole apparatus is reduced.
上述の駆動装置では、各モータの温度が変化すると、各モータの逆起電圧が変化し、損失が最小となる第1電力ラインの電圧が変化する。そのため、予め定めた第1電力ラインの電圧と損失との関係を用いて損失が最小となるようにシステム電圧指令を設定しても、システム電圧指令が実際には損失が最小となる電圧に設定されず、第1電力ラインの電圧を適正な電圧とすることができない場合がある。 In the above drive device, when the temperature of each motor changes, the back electromotive voltage of each motor changes, and the voltage of the first power line that minimizes the loss changes. Therefore, even if the system voltage command is set so that the loss is minimized by using the predetermined relationship between the voltage of the first power line and the loss, the system voltage command is actually set to a voltage at which the loss is minimized. In other words, the voltage of the first power line may not be an appropriate voltage.
本発明の駆動装置は、第1電力ラインの電圧を適正な電圧とすることを主目的とする。 The drive device of the present invention is mainly intended to set the voltage of the first power line to an appropriate voltage.
本発明の駆動装置は、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 of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.
本発明の駆動装置は、
複数のモータと、
前記複数のモータを駆動する複数のインバータと、
バッテリと、
前記複数のインバータが接続された第1電力ラインと前記バッテリが接続された第2電力ラインとに接続され、前記第1電力ラインと前記第2電力ラインとの間で電圧を変換するコンバータと、
前記複数のモータが前記モータ毎に設定されるトルク指令で駆動されるように前記複数のインバータを制御すると共に、前記第1電力ラインの電圧が目標電圧になるように前記コンバータを制御する制御手段、
を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記トルク指令と前記第1電力ラインの電圧とに基づく変調度と、前記変調度と前記モータの損失に前記モータを駆動するインバータの損失を加えた駆動系損失との関係として前記モータ毎および前記モータの駆動点毎に定められる所定関係と、に基づいて、前記複数のモータの駆動系損失の和が最小となるように前記目標電圧を設定する、
ことを要旨とする。
The drive device of the present invention is
Multiple motors,
A plurality of inverters for driving the plurality of motors;
Battery,
A converter connected to a first power line to which the plurality of inverters are connected and a second power line to which the battery is connected, and for converting a voltage between the first power line and the second power line;
Control means for controlling the plurality of inverters so that the plurality of motors are driven by a torque command set for each motor and controlling the converter so that the voltage of the first power line becomes a target voltage. ,
In a drive device comprising:
The control means has a relationship between a modulation degree based on the torque command and the voltage of the first power line, and a drive system loss obtained by adding a loss of the inverter that drives the motor to the modulation degree and the loss of the motor. Based on a predetermined relationship determined for each motor and for each driving point of the motor, the target voltage is set so that the sum of drive system losses of the plurality of motors is minimized.
This is the gist.
この本発明の駆動装置では、複数のモータがモータ毎に設定されるトルク指令で駆動されるように複数のインバータを制御すると共に、第1電力ラインの電圧が目標電圧になるようにコンバータを制御する。そして、トルク指令と第1電力ラインの電圧とに基づく変調度と、変調度とモータの損失にモータを駆動するインバータの損失を加えた駆動系損失との関係としてモータ毎およびモータの駆動点毎に定められる所定関係と、に基づいて、複数のモータの駆動系損失の和が最小となるように目標電圧を設定する。モータの温度の変化に伴って逆起電圧が変化しても、駆動系損失が最小となる変調度は変化しないと考えられる。そのため、変調度と所定関係とに基づく複数のモータの駆動系損失の和が最小となるように目標電圧を設定することにより、第1電力ラインの電圧をより適正な電圧とすることができる。 In the drive device of the present invention, the plurality of inverters are controlled so that the plurality of motors are driven by a torque command set for each motor, and the converter is controlled so that the voltage of the first power line becomes the target voltage. To do. The degree of modulation based on the torque command and the voltage of the first power line, and the relationship between the degree of modulation and the loss of the motor plus the loss of the inverter that drives the motor, for each motor and each motor drive point. And the target voltage is set so that the sum of the drive system losses of the plurality of motors is minimized. It is considered that the degree of modulation that minimizes the drive system loss does not change even if the back electromotive force changes with the change in the motor temperature. Therefore, the voltage of the first power line can be made more appropriate by setting the target voltage so that the sum of the drive system losses of the plurality of motors based on the modulation degree and the predetermined relationship is minimized.
こうした本発明の駆動装置において、前記制御手段は、前記変調度と、前記所定関係における前記変調度に対する前記駆動系損失の傾きと、に基づいて算出される前記複数のモータの前記駆動系損失の傾きの和が値0となるように前記目標電圧を設定してもよい。 In such a driving apparatus of the present invention, the control means is configured to calculate the driving system loss of the plurality of motors calculated based on the modulation degree and a slope of the driving system loss with respect to the modulation degree in the predetermined relationship. The target voltage may be set so that the sum of the slopes becomes 0.
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、本発明の一実施例としての駆動装置20の構成の概略を示す構成図である。駆動装置20は、図1に示すように、モータMG1,MG2と、インバータ22,24と、バッテリ30と、昇圧コンバータ34と、電子制御ユニット(以下、「ECU」という)50と、を備える。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a drive device 20 as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, drive device 20 includes motors MG 1 and MG 2,
モータMG1,MG2は、例えば同期発電電動機として構成されている。 The motors MG1 and MG2 are configured as synchronous generator motors, for example.
インバータ22,24は、6つのトランジスタT11〜T16,T21〜26と、トランジスタT11〜T16,T21〜T26に逆方向に並列接続された6つのダイオードD11〜D16,D21〜D26と、により構成されている。トランジスタT11〜T16,T21〜T26は、それぞれ高電圧系電力ライン40の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう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MG1,MG2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22,24に電圧が作用している状態で対をなすトランジスタT11〜T16,T21〜T26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MG1,MG2を回転駆動することができる。インバータ22,24は、高電圧系電力ライン40の正極母線と負極母線とを共用しているから、モータMG1,MG2のいずれかで発電される電力を他のモータに供給することができる。高電圧系電力ライン40の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ42が接続されている。
The
バッテリ30は、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧系電力ライン44に接続されている。低電圧系電力ライン44の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ46が接続されている。
The
昇圧コンバータ34は、インバータ22,24が接続された高電圧系電力ライン40と、バッテリ30が接続された低電圧系電力ライン44と、に接続されている。この昇圧コンバータ34は、2つのトランジスタT31,T32と、2つのダイオードD31,D32と、リアクトルLと、を備える。トランジスタT31は、高電圧系電力ライン40の正極ラインに接続されている。トランジスタT32は、トランジスタT31と、高電圧系電力ライン40および低電圧系電力ライン44の負極と、に接続されている。2つのダイオードD31,D32は、それぞれ、トランジスタT31,T32に逆方向に並列接続されている。リアクトルLは、トランジスタT31,T32同士の接続点と、低電圧系電力ライン44の正極ラインと、に接続されている。昇圧コンバータ34は、ECU50によって、トランジスタT31,T32のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧系電力ライン44の電力を昇圧して高電圧系電力ライン40に供給したり、高電圧系電力ライン40の電力を降圧して低電圧系電力ライン44に供給したりする。
ECU50は、CPU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、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROM,データを一時的に記憶するRAM,入出力ポートを備える。なお、CPUやROM,RAM,入出力ポートについては図示していない。 The ECU 50 is configured as a microprocessor centered on a CPU, and includes a ROM for storing a processing program, a RAM for temporarily storing data, and an input / output port in addition to the CPU. Note that the CPU, ROM, RAM, and input / output ports are not shown.
ECU50には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ECU50に入力される信号としては、モータMG1,MG2の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサからの回転位置θm1,θm2やモータMG1の各相に流れる電流を検出する電流センサからの相電流、バッテリ30の端子間に設置された電圧センサからの電圧Vb1、バッテリ30の出力端子に取り付けられた電流センサからの電流Ib1(バッテリ30から放電するときが正の値)、バッテリ30に取り付けられた温度センサからの温度Tb1、コンデンサ42の端子間に取り付けられた電圧センサ42aからのコンデンサ42(高電圧系電力ライン40)の電圧VH、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(低電圧系電力ライン44)の電圧VL、低電圧系電力ライン44の正極ラインのコンデンサ46よりも昇圧コンバータ34側に取り付けられた電流センサからのリアクトルLの電流ILなどを挙げることができる。
Signals from various sensors are input to the
ECU50からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ECU50から出力される信号としては、インバータ22,24のトランジスタT11〜T16,T21〜T26へのスイッチング制御信号や昇圧コンバータ34のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号などを挙げることができる。
Various control signals are output from the
ECU50は、回転位置検出センサからのモータMG1,MG2の回転子の回転位置θm1,θm2に基づいてモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2の演算を行なっている。
The
こうして構成された実施例の駆動装置20では、ECU50は、モータMG1,MG2がトルク指令Tm1*,Tm2*で駆動されるようインバータ22,24のトランジスタT11〜T16,T21〜T26のスイッチング制御を行なう。
In the drive device 20 of the embodiment thus configured, the
ここで、インバータ22,24の制御について説明する。最初に、インバータ22の制御について説明する。実施例では、モータMG1の回転数Nm1とトルク指令Tm1*に基づいてパルス幅変調制御(PWM制御)モードまたは矩形波制御モードを選択してインバータ22をスイッチング制御する。PWM制御モードは、モータMG1の電圧指令と搬送波(三角波)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制御モードである。このPWM制御モードには、正弦波制御モードと、過変調制御モードと、がある。正弦波制御モードは、PWM制御モードのうち、搬送波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MG1に供給する制御モードである。過変調制御モードは、PWM制御モードのうち、搬送波の振幅より大きい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をモータMG1に供給する制御モードである。矩形波制御モードは、矩形波電圧をモータMG1に供給する制御モードである。
Here, control of the
PWM制御モードでは、ECU50は、まず、モータMG1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MG1の電気角θeを用いて、U相,V相の相電流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。ここで、d軸は、モータMG1の回転子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る。q軸は、d軸に対してモータMG1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。
In the PWM control mode, the
そして、モータMG1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,q軸の電流指令Id*,Iq*は、実施例では、モータMG1のトルク指令Tm*とd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*との関係を予め定めて電流指令設定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、モータMG1のトルク指令Tm*が与えられると、記憶したマップから、対応するd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*を導出して設定するものとした。電流指令設定用マップは、例えば、トルク指令Tm1*に対応するトルクをモータMG1から出力できると共に電流指令の大きさIrが最小となるように定められる。電流指令の大きさIrは、電流指令Id*の二乗と電流指令Iq*の二乗との和の平方根として定義される。 Based on the torque command Tm * of the motor MG1, d-axis and q-axis current commands Id * and Iq * are set. In this embodiment, the d-axis and q-axis current commands Id * and Iq * are determined in advance in accordance with a relationship between the torque command Tm * of the motor MG1 and the d-axis and q-axis current commands Id * and Iq *. It is stored in a ROM (not shown) as a current command setting map, and when a torque command Tm * of the motor MG1 is given, the corresponding d-axis and q-axis current commands Id * and Iq * are derived from the stored map. To be set. The current command setting map is determined so that, for example, torque corresponding to the torque command Tm1 * can be output from the motor MG1, and the magnitude Ir of the current command is minimized. The magnitude Ir of the current command is defined as the square root of the sum of the square of the current command Id * and the square of the current command Iq *.
次に、d軸,q軸の電流Id,Iqと電流指令Id*,Iq*とを用いて、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、d軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を設定する。続いて、モータMG1の電気角θeを用いて、d軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*をU相,V相,W相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に座標変換(2相−3相変換)する。そして、U相,V相,W相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*をインバータ22のトランジスタT11〜T16をスイッチングするためのPWM信号に変換する。そして、PWM信号をインバータ22に出力することにより、インバータ22のトランジスタT11〜T16のスイッチング制御を行なう。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、電圧指令の大きさVrが用いられる。電圧指令の大きさVrは、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として定義される。この電圧指令の大きさVrは、上述の正弦波状の電圧指令の振幅として、変調度Rm1の計算に用いられる。実施例では、インバータ22の制御モードに拘わらず、電圧指令の大きさVrおよび変調度Rm1を常時計算している。
Next, using the d-axis and q-axis currents Id and Iq and the current commands Id * and Iq *, the difference between the d-axis and q-axis currents Id and Iq and the current commands Id * and Iq * is canceled out. In this way, the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * are set. Subsequently, using the electrical angle θe of the motor MG1, the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * are converted into U-phase, V-phase, and W-phase voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * ( 2-phase to 3-phase conversion). The U-phase, V-phase, and W-phase voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * are converted into PWM signals for switching the transistors T11 to T16 of the
矩形波制御モードでは、ECU50は、まず、PWM制御モードと同様に、電流センサの電気角θeを用いて、U相,V相の相電流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。続いて、d軸,q軸の電流Id,Iqに基づいて、モータMG1から出力されていると推定される出力トルクTmestを設定する。ここで、出力トルクTmestは、実施例では、d軸,q軸の電流Id,Iqと出力トルクTmestとの関係を予め実験や解析などによって定めて出力トルク推定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、d軸,q軸の電流Id,Iqが与えられると、記憶したマップから、対応する出力トルクTmestを導出して設定するものとした。
In the rectangular wave control mode, the
そして、モータMG1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よって電圧位相指令θs*(モータMG1に印加すべき電圧のベクトルのq軸方向に対する角度(位相)の指令値)を計算し(、計算した電圧位相指令θs*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22のトランジスタT11〜T16に出力することにより、トランジスタT11〜T16をスイッチング制御する。
The voltage phase command θs * (the angle of the vector of the voltage to be applied to the motor MG1 with respect to the q-axis direction (by the torque feedback control so that the difference between the estimated torque Tmest of the motor MG1 and the torque command Tm * is canceled) (Phase) command value) is calculated (and a rectangular wave signal based on the calculated voltage phase command θs * is applied to the motor 32, and a rectangular wave signal is output to the transistors T11 to T16 of the
インバータ24の制御は、インバータ22と同様に行なわれる。実施例では、インバータ24の制御モードに拘わらず、インバータ24の制御において設定される電圧指令の大きさVrおよび変調度Rm2を常時計算している。
Control of the
ECU50は、モータMG1,MG2のトルク指令Tm1*,Tm2*とモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2とに基づいて、後述する方法で、モータMG1,MG2を駆動するのに必要な目標電圧VH*を設定し、高電圧系電力ライン40の電圧VHが目標電圧VH*となるように昇圧コンバータ34のトランジスタT31,T32をスイッチング制御する。
Based on torque commands Tm1 * and Tm2 * of motors MG1 and MG2 and the rotational speeds Nm1 and Nm2 of motors MG1 and MG2,
実施例では、上述したように、電圧指令の大きさVrおよび変調度Rm1,Rm2を常時計算している。インバータ22をPWM制御モードで制御しているときに、変調度Rm1が値Rref2(約0.78)になると、インバータ22の制御モードをPWM制御モードから矩形波制御モードに切り替える。また、インバータ22を矩形波制御モードで制御しているときに、変調度Rm1が値Rref2未満になると、インバータ22の制御モードを矩形波制御モードからPWM制御モードに切り替える。インバータ24についても、インバータ22と同様に、変調度Rm2に応じて制御モードを切り替える。
In the embodiment, as described above, the magnitude Vr of the voltage command and the modulation degrees Rm1 and Rm2 are constantly calculated. When the
次に、こうして構成された実施例の駆動装置20の動作、特に、目標電圧VH*を設定する際の動作について説明する。目標電圧VH*は、高電圧系電力ライン40の損失最小電圧VHlminに設定される。ここで、損失最小電圧VHlminは、モータMG1の損失にインバータ22の損失を加えた駆動系損失Loss1と、モータMG2の損失にインバータ24の損失を加えた駆動系損失Loss2と、の和が最小となる高電圧系電力ライン40の電圧である。損失最小電圧VHlminは、実施例では、モータMG1の変調度Rm1と駆動系損失Loss1との関係や、モータMG2の変調度Rm2と駆動系損失Loss2との関係として予め定めた各モータ毎の損失マップを用いて設定される。
Next, the operation of the driving apparatus 20 of the embodiment configured as described above, particularly the operation when setting the target voltage VH * will be described. The target voltage VH * is set to the minimum loss voltage VHlmin of the high voltage
図2は、モータMG1の目標駆動点がある駆動点のときの、変調度Rm1と駆動系損失Loss1との関係の一例を示す説明図である。図3は、モータMG2の目標駆動点がある駆動点のときの、変調度Rm2と駆動系損失Loss2との関係の一例を示す説明図である。損失マップは、モータMG1,MG2の目標駆動点毎のこうした関係を用いて定めることができる。駆動系損失Loss1,Loss2は、図2,図3に示すように、変調度Rm1,Rm2に対して下に凸となる曲線を描くように変化し、変調度Rm1,Rm2が値0.78のときに最小となっている。図2,図3において、モータMG1,MG2の電圧指令の大きさVrを一定として高電圧系電力ライン40の電圧VHを変化させて、変調度Rm1,Rm2を変化させる。そして、損失マップから導出される駆動系損失Loss1と駆動系損失Loss2との和が最小となったときの電圧VHを損失最小電圧VHlminとする。モータMG1,MG2の温度が変化すると、モータMG1,MG2の逆起電圧が変化する。こうした逆起電圧の変化に対して、上述する損失マップでは、駆動系損失Loss1,Loss2の大きさは変化するが、下に凸で変調度Rm1,Rm2が値0.78のときに最小となる形は維持される。したがって、目標電圧VH*を変調度Rm1,Rm2と損失マップとに基づく損失最小電圧VHlminに設定し、高電圧系電力ライン40の電圧VHが目標電圧VH*となるように昇圧コンバータ34のトランジスタT31,T32をスイッチング制御することにより、モータMG1,MG2,インバータ22,24を含む駆動系全体の損失を低減させることができる。これにより、高電圧系電力ライン40の電圧VHを適正な電圧にすることができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the degree of modulation Rm1 and the drive system loss Loss1 when the target drive point of the motor MG1 is a drive point. FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the relationship between the modulation degree Rm2 and the drive system loss Loss2 when the target drive point of the motor MG2 is a drive point. The loss map can be determined using such a relationship for each target drive point of the motors MG1, MG2. As shown in FIGS. 2 and 3, the drive loss Loss1 and Loss2 change so as to draw a downward convex curve with respect to the modulation degrees Rm1 and Rm2, and the modulation degrees Rm1 and Rm2 have a value of 0.78. Sometimes it is minimal. 2 and 3, the voltage VH of the high voltage
以上説明した実施例の駆動装置20によると、モータMG1,MG2の変調度Rm1,Rm2と、変調度とモータの損失にモータを駆動するインバータの損失を加えた駆動系損失との関係としてモータMG1,MG2毎およびモータMG1,MG2の駆動点毎に定められる損失マップと、を用いて駆動系損失Loss1と駆動系損失Loss2との和が最小となるように目標電圧VH*を設定することにより、高電圧系電力ライン40の電圧VHを適正に設定することができる。
According to the driving apparatus 20 of the embodiment described above, the motor MG1 has the relationship between the modulation degrees Rm1 and Rm2 of the motors MG1 and MG2 and the drive system loss obtained by adding the loss of the inverter driving the motor to the loss of the motor and the motor. , MG2 and a loss map determined for each driving point of the motors MG1 and MG2, and setting the target voltage VH * so that the sum of the driving system loss Loss1 and the driving system loss Loss2 is minimized. The voltage VH of the high voltage
実施例の駆動装置20では、変調度Rm1,Rm2と駆動系損失Loss1,Loss2との関係である損失マップとを用いて目標電圧VH*を設定している。モータMG1,MG2の損失マップにおける曲線の接線の傾きΔLoss1,ΔLoss2に基づいて目標電圧VH*を設定してもよい。 In the driving device 20 of the embodiment, the target voltage VH * is set using a loss map that is a relationship between the modulation degrees Rm1 and Rm2 and the drive system losses Loss1 and Loss2. The target voltage VH * may be set based on the slopes ΔLoss1, ΔLoss2 of the tangents of the curves in the loss map of the motors MG1, MG2.
図4は、傾きΔLossを用いて目標電圧VH*を設定する処理の一例を示す制御ブロック図である。制御ブロックは、FF項演算部110と、システム制御部112と、傾き和演算部114と、FB項演算部116と、加算器118と、を備える。
FIG. 4 is a control block diagram illustrating an example of processing for setting the target voltage VH * using the slope ΔLoss. The control block includes an FF
FF項演算部110は、モータMG1,MG2の目標駆動点(モータMG1のトルク指令Tm1*,Tm2*とモータMG1,MG2の回転数Nm1,Nm2)が入力され、目標駆動点でモータMG1,MG2が駆動するように目標電圧VH*のフィードフォワード項Vhffを演算して出力する。フィードフォワード項Vhffは、モータMG1,MG2の目標駆動点と高電圧系電力ライン40のフィードフォワード項Vhffとの関係を予め定めてFF項設定用マップとして図示しないROMに記憶しておき、モータMG1,MG2の目標駆動点が与えられると、記憶しているマップから、対応するフィードフォワード項Vhffを導出して設定している。
The FF
システム制御部112は、高電圧系電力ライン40の電圧VHが後述する加算器118から入力される目標電圧VH*となるように昇圧コンバータ34を制御し、上述したトルク指令Tm1*,Tm2*でモータMG1,MG2が駆動するようにインバータ22,24を制御する。システム制御部112からは、上述した変調度Rm1,Rm2が出力される。
The
傾き和演算部114は、システム制御部112から入力される変調度Rm1,Rm2とモータMG1,MG2の目標駆動点(トルク指令Tm1*,Tm2*と回転数Nm1,Nm2)と各モータの損失マップとから、モータMG1の損失マップにおける曲線の接線の傾きΔLoss1とモータMG2の損失マップにおける曲線の接線の傾きΔLoss2との和ΔLossを演算して出力する。図5は、モータMG1のある駆動点における変調度Rm1と損失Loss1との関係における接線の一例を示す説明図である。図6は、モータMG1のある駆動点における変調度Rm1と接線の傾き損失ΔLoss1との関係の一例を示す説明図である。損失マップの曲線の接線の傾きΔLoss1は、図6に示すように、損失最小変調度Rmmin(値0.78)で値0となり、変調度Rm1が値0.78より大きいときには正の値となり、変調度Rm1が値0.78より小さいときには負の値となる。モータMG2の損失マップにおける接線の傾きΔLoss2は、図示はしないが、傾きΔLoss1と同様に、損失最小変調度Rmmin(値0.78)で値0となり、変調度Rm2が値0.78より大きいときには正の値となり、変調度Rm2が値0.78より小さいときには負の値となる。したがって、和ΔLossは、損失最小変調度Rmmin(値0.78)で値0となる。
The slope
FB項演算部116は、傾き和演算部114から入力された和ΔLossを用いて、和ΔLossが値0となるように高電圧系電力ライン40の電圧VHをフィードバック制御する際のフィードバック項Vhfbを次式(1)により演算して出力する。式(1)中、Kpは比例項ゲインであり、Kiは積分項ゲインである。
The FB
Vhfb=Kp・ΔLoss+Σ(Ki・ΔLoss) ・・・(1) Vhfb = Kp / ΔLoss + Σ (Ki / ΔLoss) (1)
加算器118は、FF項演算部110からのフィードフォワード項Vhffに傾き和演算部114からのフィードバック項Vhfbを加えたものを目標電圧VH*として出力する。こうして出力された目標電圧VH*は、システム制御部112に入力される。システム制御部112は、高電圧系電力ライン40の電圧VHが目標電圧VH*となるように昇圧コンバータ34を制御する。このように、昇圧コンバータ34を制御することにより、駆動系損失Loss1と駆動系損失Loss2との和を小さくすることができる。これにより、高電圧系電力ライン40の電圧VHを適正に設定することができる。
The
実施例では、本発明をモータMG1,MG2の2つのモータを備える駆動装置に適用しているが、3つ以上のモータを備える駆動装置に適用しても構わない。 In the embodiment, the present invention is applied to a drive device including two motors MG1 and MG2, but may be applied to a drive device including three or more motors.
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。実施例では、モータMG1,MG2が「複数のモータ」に相当し、インバータ22,24が「複数のインバータ」に相当し、バッテリ30が「バッテリ」に相当し、昇圧コンバータ34が「コンバータ」に相当し、ECU50が「制御手段」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. In the embodiment, the motors MG1 and MG2 correspond to “plural motors”, the
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 drive devices.
20 駆動装置、22,24 インバータ、30 バッテリ、34 昇圧コンバータ、40 高電圧系電力ライン、42,46 コンデンサ、42a,46a 電圧センサ、44 低電圧系電力ライン、50 電子制御用ユニット(ECU)、110 FF項演算部、112 システム制御部、114 傾き和演算部、116 FB項演算部、118 加算器、D11〜D16,D21〜D26,D31,D32 ダイオード、L リアクトル、MG1,MG2 モータ、T11〜T16,T21〜T26,T31,T32 トランジスタ。 20 drive device, 22, 24 inverter, 30 battery, 34 boost converter, 40 high voltage system power line, 42, 46 capacitor, 42a, 46a voltage sensor, 44 low voltage system power line, 50 electronic control unit (ECU), 110 FF term computing unit, 112 system control unit, 114 slope sum computing unit, 116 FB term computing unit, 118 adder, D11-D16, D21-D26, D31, D32 diode, L reactor, MG1, MG2 motor, T11- T16, T21 to T26, T31, T32 transistors.
Claims (1)
前記複数のモータを駆動する複数のインバータと、
バッテリと、
前記複数のインバータが接続された第1電力ラインと前記バッテリが接続された第2電力ラインとに接続され、前記第1電力ラインと前記第2電力ラインとの間で電圧を変換するコンバータと、
前記複数のモータが前記モータ毎に設定されるトルク指令で駆動されるように前記複数のインバータを制御すると共に、前記第1電力ラインの電圧が目標電圧になるように前記コンバータを制御する制御手段、
を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記トルク指令と前記第1電力ラインの電圧とに基づく変調度と、前記変調度と前記モータの損失に前記モータを駆動するインバータの損失を加えた駆動系損失との関係として前記モータ毎および前記モータの駆動点毎に定められる所定関係と、に基づいて、前記複数のモータの駆動系損失の和が最小となるように前記目標電圧を設定する、
駆動装置。 Multiple motors,
A plurality of inverters for driving the plurality of motors;
Battery,
A converter connected to a first power line to which the plurality of inverters are connected and a second power line to which the battery is connected, and for converting a voltage between the first power line and the second power line;
Control means for controlling the plurality of inverters so that the plurality of motors are driven by a torque command set for each motor and controlling the converter so that the voltage of the first power line becomes a target voltage. ,
In a drive device comprising:
The control means has a relationship between a modulation degree based on the torque command and the voltage of the first power line, and a drive system loss obtained by adding a loss of the inverter that drives the motor to the modulation degree and the loss of the motor. Based on a predetermined relationship determined for each motor and for each driving point of the motor, the target voltage is set so that the sum of drive system losses of the plurality of motors is minimized.
Drive device.
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JP2007082274A (en) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
JP2010035386A (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-12 | Toyota Motor Corp | System operation controller |
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