JP2018148695A - 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2018148695A
JP2018148695A JP2017041686A JP2017041686A JP2018148695A JP 2018148695 A JP2018148695 A JP 2018148695A JP 2017041686 A JP2017041686 A JP 2017041686A JP 2017041686 A JP2017041686 A JP 2017041686A JP 2018148695 A JP2018148695 A JP 2018148695A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
current
temperature
electrical machine
rotating electrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2017041686A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6776951B2 (ja
Inventor
遼 加納
Ryo Kano
遼 加納
崇志 鈴木
Takashi Suzuki
崇志 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2017041686A priority Critical patent/JP6776951B2/ja
Priority to US15/910,292 priority patent/US10404201B2/en
Publication of JP2018148695A publication Critical patent/JP2018148695A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6776951B2 publication Critical patent/JP6776951B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409Electric motor acting on the steering column
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0463Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures
    • B62D5/0496Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures by using a temperature sensor
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/032Preventing damage to the motor, e.g. setting individual current limits for different drive conditions
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/60Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive
    • H02P29/68Controlling or determining the temperature of the motor or of the drive based on the temperature of a drive component or a semiconductor component
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/22Current control, e.g. using a current control loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

【課題】コンデンサの温度推定の精度が向上し、回転電機への過剰な電流制限を回避する回転電機制御装置およびこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】コンデンサ電流推定部52は、相電流Iu、Iv、Iwに基づいて、コンデンサ電流Icを推定する。コンデンサ温度推定部53は、コンデンサ電流Icに基づいて、コンデンサ温度Tcを推定する。相電流Iu、Iv、Iwに基づくため、スイッチング素子の温度を推定するだけでなく、コンデンサ温度Tcをモータ制御装置1は、精度良く推定できる。これにより、コンデンサ70は、過剰な熱特性を有する必要がなくなる。また、コンデンサ温度Tcに基づいて、電流制限部55は、バッテリからインバータに流れる電流を制限する。このため、コンデンサ70の過熱により、温度変化量を大きく見込むことがなくなる。過剰な電流制限を回避し、モータ80の性能を発揮できる。【選択図】図3

Description

本発明は、回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
従来、コイルまたはインバータを構成する電子部品の温度を推定し、電流指令値を制限することで過熱を防止する回転電機制御装置が知られている。特許文献1では、スイッチング素子の温度を推定し、電力変換器の出力を制限する回転電機制御装置が知られている。
特開2016−92944号公報
特許文献1の構成のように、スイッチング素子の温度を推定するだけでは、コンデンサ等の他の部品を保護できない虞がある。また、コンデンサの過熱により、温度変化量を大きく見込み、過剰に電流を制限してしまうことがある。これにより、回転電機であるモータの性能を発揮できない虞がある。他の部品のコンデンサを保護するためには、専用の温度推定手段を備えるか、または、スイッチング素子よりも温度が上がらないように、コンデンサは、過剰な熱特性を有する必要がある。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、コンデンサの温度推定の精度が向上し、回転電機への過剰な電流制限を回避する回転電機制御装置およびこれを用いた電動パワーステアリング装置を提供することにある。
本発明の回転電機制御装置は、少なくとも1つの巻線組(81、82)を有する3相以上の回転電機(80)を制御する。
回転電機制御装置は、インバータ(11、12)、コンデンサ(70)および電流検出部(71、72)を備える。
また、回転電機制御装置は、コンデンサ電流推定部(52、252)、コンデンサ温度推定部(53)、制限電流演算部(54、254、255)および電流制限部(55、256、257)を備える。
インバータは、巻線組ごとに対応して設けられ、複数のスイッチング素子(111−116、121−126)を有し、電源(9)から電力が供給される。
コンデンサは、電源に接続されており、電源の電圧を平滑化可能である。
電流検出部は、回転電機に流れる電流を検出可能である。
コンデンサ電流推定部は、回転電機に流れる電流に基づいて、コンデンサに流れる電流(Ic)を推定する。
コンデンサ温度推定部は、コンデンサに流れる電流に基づいて、コンデンサの温度(Tc)を推定する。
制限電流演算部は、コンデンサの温度に基づいて、電源からインバータに流れる電流の制限値である制限電流を演算する。
電流制限部は、制限電流に基づいて、電源からインバータに流れる電流を制限する。
コンデンサ電流推定部は、回転電機に流れる電流に基づいて、コンデンサに流れる電流を推定する。コンデンサ温度推定部は、コンデンサに流れる電流に基づいて、コンデンサの温度を推定する。回転電機に流れる電流に基づくため、スイッチング素子の温度を推定するだけでなく、コンデンサの温度を回転電機制御装置は精度良く推定できる。また、コンデンサの温度に基づいて、電流制限部は、バッテリからインバータに流れる電流を制限する。このため、コンデンサの過熱により、温度変化量を大きく見込むことがなくなる。したがって、過剰な電流制限を回避し、モータの性能を発揮できる。
また、本発明は、運転者による操舵を補助する補助トルクを出力する回転電機(80)および上記回転電機制御装置(1、2)を用いた電動パワーステアリング装置として提供される。
本発明の電動パワーステアリング装置は、上記回転電機制御装置と同様の効果を奏する。
本発明の第1実施形態によるステアリングシステムを示す概略構成図。 本発明の第1実施形態によるモータ制御装置を示す回路図。 本発明の第1実施形態によるモータ制御装置の制御部を示すブロック図。 本発明の第1実施形態による制御部のPWMを説明する説明図。 図4のV部拡大図。 本発明の第1実施形態によるモータ制御装置のコンデンサ温度および制限電流の関係図。 本発明の第1実施形態によるモータ制御装置の制御部の処理を説明するためのフローチャート。 本発明の第2実施形態によるモータ制御装置を示す回路図。 本発明の第2実施形態によるモータ制御装置の制御部を示すブロック図。 本発明の第2実施形態によるモータ制御装置の制御部の処理を説明するためのフローチャート。 本発明の第2実施形態によるモータ制御装置の制御部の処理を説明するためのフローチャート。 本発明の第2実施形態によるモータ制御装置の基準信号およびデューティ変数の関係図。 本発明の第2実施形態によるモータ制御装置の基準信号およびデューティ変数の関係図。 本発明の第2実施形態によるモータ制御装置の基準信号およびデューティ変数の関係図。 本発明の第2実施形態によるモータ制御装置の基準信号およびデューティ変数の関係図。 本発明の第2実施形態によるモータ制御装置の基準信号およびデューティ変数の関係図。
以下、本発明の実施形態による回転電機制御装置およびこれを用いた電動パワーステアリング装置を図面に基づいて説明する。以下、複数の実施形態において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。
まず、本実施形態の回転電機制御装置としてのモータ制御装置が用いられる電動パワーステアリング装置8について説明する。
図1に示すように、電動パワーステアリング装置8は、ステアリングシステム90に用いられる。
ステアリングシステム90は、車両に搭載され、ステアリングホイール91、ステアリングシャフト92、トルクセンサ94、ピニオンギア96、ラック軸97、車輪98および電動パワーステアリング装置8を備える。
ステアリングホイール91は、操舵部材であり、ステアリングシャフト92に接続されている。ステアリングホイール91を運転者が操作することによって入力されるトルクを操舵トルクとする。
ステアリングシャフト92は、ピニオンギア96が先端に設けられている。
トルクセンサ94は、操舵トルクを検出可能である。検出した操舵トルクは、モータ制御装置1の制御部30に出力される。
ピニオンギア96は、ラック軸97に噛み合っている。
ラック軸97は、ダイロッド等を介して一対の車輪98がラック軸97の両端に連結されている。
電動パワーステアリング装置8は、減速ギア89、回転電機としてのモータ80、回転角センサ84およびモータ制御装置1を備える。
本実施形態の電動パワーステアリング装置8は、所謂「コラムアシストタイプ」である。また、電動パワーステアリング装置8は、モータ80の回転をラック軸97に伝える所謂「ラックアシストタイプ」としてもよい。
減速ギア89は、モータ80の回転を減速してステアリングシャフト92に伝える。
運転者によるステアリングホイール91の操舵を補助するトルクを補助トルクとする。
モータ80は、補助トルクを出力する。「電源」としてのバッテリ9から電力がモータ80に供給され、モータ80が駆動する。モータ80により、減速ギア89が正逆回転する。
回転角センサ84は、例えば、レゾルバであり、モータ80の電気角θを検出可能である。検出された電気角θは、制御部30に出力される。
また、回転角センサ84は、電気角θに基づいて、モータ80の回転角速度ωを演算可能である。
(第1実施形態)
図2に示すように、モータ80は、多相の交流モータである。
本実施形態では、モータ80は、3相の交流モータであり、ブラシレスモータである。
モータ80は、巻線組81を有する。
巻線組81は、U相コイル811、V相コイル812およびW相コイル813を有する。コイル811、812、813は、一端がインバータ11と接続され、他端が結線されている。
モータ制御装置1は、インバータ11、コンデンサ70、電源リレー13、逆接保護リレー15、電流検出部71、チョークコイル17、基板18、ヒートシンク19および制御部30を備える。
モータ制御装置1は、モータ80の軸方向の一方側に設けられている。
モータ制御装置1とモータ80とは、一体である。モータ制御装置1とモータ80とは別々であってもよい。
インバータ11は、巻線組81に対応して設けられており、3相インバータである。
インバータ11は、複数のスイッチング素子111−116を有する。
スイッチング素子111−113は、高電位側に接続されている。適宜、スイッチング素子111−113を高電位スイッチング素子111−113と記載する。
スイッチング素子114−116は、低電位側に接続されている。
対になるU相のスイッチング素子111、114の接続点は、U相コイル811に接続されている。
対になるV相のスイッチング素子112、115の接続点は、V相コイル812に接続されている。
対になるW相のスイッチング素子113、116の接続点は、W相コイル813に接続されている。
スイッチング素子111−116は、MOSFETである。なお、スイッチング素子111−116は、IGBTであってもよい。
インバータ11は、電源としてのバッテリ9に並列に接続されている。
コンデンサ70は、バッテリ9と並列に接続されている。
また、コンデンサ70は、バッテリ9からのノーマルモードノイズを抑制可能である。
さらに、コンデンサ70は、バッテリ9からの電圧の変動を平滑化可能である。
コンデンサ70に流れる電流をコンデンサ電流Icとする。
電源リレー13は、巻線組81に対応して設けられ、バッテリ9とインバータ11との間に設けられており、高電位ラインLpに接続されている。
電源リレー13は、MOSFETである。なお、電源リレー13は、IGBTまたはメカニカルリレーであってもよい。
逆接保護リレー15は、インバータ11と電源リレー13との間に設けられている。
また、逆接保護リレー15は、電源リレー13と同様に、MOSFETである。
さらに、逆接保護リレー15は、寄生ダイオードの向きが電源リレー13とは反対向きとなるように接続されている。
逆接保護リレー15は、バッテリ9が逆向きに接続された場合に、インバータ11から電源リレー13への逆向きの電流を遮断する。
これにより、逆接保護リレー15は、モータ制御装置1を保護する。
対応して設けられる巻線組81、インバータ11、電源リレー13および逆接保護リレー15の組み合わせを系統とする。系統の数をNとする。Nは、自然数である。第1実施形態では、N=1である。
電流検出部71は、電流検出素子711−713を有する。
電流検出素子711は、スイッチング素子114とグランドラインLgとの間に設けられ、U相コイル811に流れるU相電流Iuを検出する。
電流検出素子712は、スイッチング素子115とグランドラインLgとの間に設けられ、V相コイル812に流れるV相電流Ivを検出する。
電流検出素子713は、スイッチング素子116とグランドラインLgとの間に設けられ、W相コイル813に流れるW相電流Iwを検出する。
電流検出素子711−713は、シャント抵抗である。なお、電流検出素子711−713は、ホール素子であってもよい。
電流検出部71は、制御部30に検出値を出力する。
チョークコイル17は、1つのコアに1本の導線を巻いた構造であり、バッテリ9と電源リレー13との間に設けられている。
チョークコイル17は、電流が流れたとき、磁束を発生する。発生した磁束により、チョークコイル17は、インダクタとして働き、ノイズを抑制可能である。バッテリ9からチョークコイル17に流れる電流を電源電流Idcとする。
基板18は、インバータ11、コンデンサ70、電源リレー13、逆接保護リレー15、電流検出部71、チョークコイル17および制御部30をヒートシンク19側の面181に実装する。
ヒートシンク19は、放熱板であるフィンを複数有し、スイッチング素子111−116の熱を放熱可能である。
制御部30は、マイコン等を主体として構成されている。制御部30における各処理は、ROM等の実体的なメモリ装置に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理であってもよいし、専用の電子回路によるハードウェア処理であってもよい。
制御部30は、操舵トルク、電気角θ、相電流Iu、Iv、Iw等に基づく電流フィードバック制御し、PWM制御により、モータ80を制御する。
図3に示すように、制御部30は、3相2相変換部31、減算器32、33、制御器34、2相3相変換部35、PWM指令値演算部36、PWM基準信号生成部37を有する。
3相2相変換部31は、電気角θに基づき、相電流Iu、Iv、Iwをdq変換する。
また、3相2相変換部31は、d軸電流検出値Idおよびq軸電流検出値Iqを演算する。
減算器32は、d軸電流指令値Id*とd軸電流検出値Idとの偏差ΔIdを演算する。
減算器33は、q軸電流指令値Iq*とq軸電流検出値Iqとの偏差ΔIqを演算する。
制御器34は、偏差ΔId、ΔIqが0に収束するように、PI演算等により、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*を演算する。
2相3相変換部35は、d軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*を電気角θに基づいて逆dq変換する。
スイッチング素子111−116のオンとオフとの1組をスイッチング周期とする。
スイッチング周期に対するオンの時間の割合をデューティとする。各相巻線811−813に印加される電力に係るPWM指令値を各相デューティDu、Dv、Dw[%]とする。U相デューティDuは、U相に対応する。V相デューティDvは、V相に対応する。W相デューティDwは、W相に対応する。
PWM指令値演算部36は、逆dq変換されたd軸電圧指令値Vd*およびq軸電圧指令値Vq*に基づいて、各相に対応する各相デューティDu、Dv、Dwを演算する。
PWM基準信号生成部37は、PWM基準信号Pを生成する。
PWM基準信号Pは、各相デューティDu、Dv、Dwに対応する三角波信号である。PWM基準信号Pは、搬送波またはキャリアである。
制御部30は、デューティDu、Dv、Dwに基づき、インバータ11の制御信号を生成する。生成した制御信号が駆動回路38を経由してインバータ11に伝達され、制御部30は、スイッチング素子111−116のオンオフ作動を制御する。
図4および図5を参照して、制御部30のPWM制御について説明する。
図5は、図4の区間K0の拡大図である。
図4に示すように、各相デューティDu、Dv、DwとPWM基準信号Pとが比較され、スイッチング素子111−116のオンオフ信号が生成される。
図4において、U相デューティDuを実線で示す。V相デューティDvを破線で示す。W相デューティDwを一点鎖線で示す。また、各相デューティDu、Dv、DwおよびPWM基準信号Pは0−100%の範囲とする。なお、各相デューティDu、Dv、DwおよびPWM基準信号Pの範囲は、任意に設定されてよい。
PWM基準信号Pが各相デューティDu、Dv、Dwを上回る区間において、スイッチング素子111−113がオフとなり、対応するスイッチング素子114−116がオンとなる。
また、PWM基準信号Pが各相デューティDu、Dv、Dwを下回る区間において、スイッチング素子111−113がオンとなり、対応するスイッチング素子114−116がオフとなる。
図5に示すように、例えば、区間K1では、PWM基準信号Pは、V相デューティDvよりも下に位置し、U相デューティDuおよびW相デューティDwよりも上に位置している。このとき、V相については、スイッチング素子112がオンとなり、スイッチング素子115がオフとなる。U相およびW相については、スイッチング素子111、113がオフとなり、スイッチング素子114、116がオンとなる。
PWM基準信号Pが0%のときをPWM基準信号Pの谷とする。PWM基準信号Pの1周期の区間を制御周期Sとする。制御周期Sは、PWM基準信号Pの谷からPWM基準信号Pの谷までの区間である。
従来、コイルまたはインバータを構成する電子部品の温度を推定し、電流指令値を制限することで過熱を防止する回転電機制御装置が知られている。スイッチング素子の温度を推定するだけでは、コンデンサ等の他の部品を保護できない虞がある。また、コンデンサの過熱により、温度変化量を大きく見込み、過剰に電流を制限することがある。これにより、回転電機であるモータの性能を発揮できない虞がある。コンデンサを保護するためには、専用の温度推定手段を備えるか、または、スイッチング素子よりも温度が上がらないように、コンデンサは、過剰な熱特性を有する必要がある。
そこで、本実施形態の回転電機制御装置では、コンデンサの温度推定の精度が向上し、回転電機への過剰な電流制限を回避する。
制御部30は、温度検出部51、コンデンサ電流推定部52、コンデンサ温度推定部53、制限電流演算部54および電流制限部55をさらに有する。
温度検出部51は、例えば、温度に応じて電気抵抗が変化するセラミック半導体であるサーミスタが用いられる。基板18の温度を基板温度Tbとする。基板温度Tbは、基板18の周辺の雰囲気温度も含むものとする。ヒートシンク19の温度をヒートシンク温度Thとする。モータ制御装置1の外部の雰囲気温度を外気温度Taとする。
また、温度検出部51は、基板温度Tb、ヒートシンク温度Thまたは外気温度Taを検出可能である。温度検出部51が検出した温度を検出温度Tdとする。
温度検出部51は、コンデンサ温度推定部53に検出温度Tdを出力する。
高電位スイッチング素子111−113の全てがオンまたはオフであるときの区間を無効電圧区間Kiとする。制御周期Sに対する無効電圧区間Kiの割合を無効区間割合Pi[%]とする。
高電位スイッチング素子111−113の少なくとも1つがオンであり、巻線組81に電圧が印加されているときの区間を有効電圧区間Kvとする。制御周期Sに対する有効電圧区間Kvの割合を有効区間割合Pv[%]とする。
高電位スイッチング素子111−113の奇数個がオンであり、巻線組81に電圧が印加されているときの区間を奇数電圧区間Koとする。制御周期Sに対する奇数電圧区間Koを奇数区間割合Po[%]とする。
高電位スイッチング素子111−113の偶数個がオンであり、巻線組81に電圧が印加されているときの区間を偶数電圧区間Keとする。制御周期Sに対する偶数電圧区間Keを偶数区間割合Pe[%]とする。なお、有効電圧区間Kvは、奇数電圧区間Koと偶数電圧区間Keとを合わせた区間である。
コンデンサ電流推定部52は、相電流Iu、Iv、Iw、各相デューティDu、Dv、Dw、無効区間割合Pi、奇数区間割合Poおよび偶数区間割合Peに基づいて、コンデンサ電流Icを演算する。コンデンサ電流Icは、例えば、関係式(1)が成り立つように設定されている。tは、時間を表す。コンデンサ電流Icの2乗値の積分値を電流2乗積分値Ciとする。Ioは、奇数電圧区間Koであるときの相電流Iu、Iv、Iwで表される値である。Ieは、偶数電圧区間Keであるときの相電流Iu、Iv、Iwで表される値である。
Figure 2018148695
高電位スイッチング素子111−113の全てがオフであるとき、すなわち、無効電圧区間Kiであるとき、コンデンサ電流Icは、以下関係式(2)で表される。
1つの高電位スイッチング素子111のみがオンであるとき、すなわち、奇数電圧区間Koであるとき、コンデンサ電流Icは、以下関係式(3)で表される。このとき、Ioは、U相電流Iuに相当する。
2つの高電位スイッチング素子111、113がオンであるとき、すなわち、偶数電圧区間Keであるとき、コンデンサ電流Icは、以下関係式(4)で表される。このとき、Ieは、U相電流IuとW相電流Iwとの和Iu+Iwに相当する。
Ic=Idc ・・・(2)
Ic=Idc−Iu ・・・(3)
Ic=Idc−Iu−Iw ・・・(4)
コンデンサ電流推定部52は、電流2乗積分値Ciをコンデンサ温度推定部53に出力する。コンデンサ70の温度をコンデンサ温度Tcとする。
コンデンサ温度推定部53は、コンデンサ電流Icおよび検出温度Tdに基づいて、コンデンサ温度Tcを推定する。
コンデンサ温度推定部53は、第1フィルタ56および第2フィルタ57を有する。
フィルタ56、57は、電流2乗積分値Ciが入力され、電流2乗積分値Ciの一次遅れ応答を出力する。
また、フィルタ56、57は、それぞれ異なる時定数を含む。
フィルタ56、57の時定数は、例えば、応答特性波形を解析することにより設定される。第1フィルタ56の時定数は、第2フィルタ57の時定数よりも大きくなるように設定されている。なお、フィルタ56、57は、特開2016−92944号公報に開示されているフィルタと同様である。
コンデンサ温度推定部53は、関係式(5)に示すように、第1フィルタ56を経由した電流2乗積分値Ciに第1ゲインG1を乗算して、コンデンサ温度Tcの変化量である第1温度変化量ΔTc1を演算する。
ΔTc1=G1×Ci ・・・(5)
また、コンデンサ温度推定部53は、関係式(6)に示すように、第2フィルタ57を経由した電流2乗積分値Ciに第2ゲインG2を乗算して、コンデンサ温度Tcの変化量である第2温度変化量ΔTc2を演算する。
ΔTc2=G2×Ci ・・・(6)
さらに、コンデンサ温度推定部53は、関係式(7)に示すように、第1温度変化量ΔTc1および第2温度変化量ΔTc2を検出温度Tdに加算し、コンデンサ温度Tcを演算する。
コンデンサ温度推定部53は、コンデンサ温度Tcを制限電流演算部54に出力する。
Tc=ΔTc1+ΔTc2+Td ・・・(7)
d軸電流検出値Idの制限値をd軸制限電流Id_limとする。q軸電流検出値Iqの制限値をq軸制限電流Iq_limとする。
制限電流演算部54は、コンデンサ温度Tcに基づいて、制限電流Id_lim、Iq_limを演算する。
図6に示すように、コンデンサ温度TcがTc_th以下であるとき、制限電流Id_lim、Iq_limは、一定となるように設定されている。
また、コンデンサ温度TcがTc_thより高いとき、コンデンサ温度Tcが高くなるに伴い、制限電流Id_lim、Iq_limが減少するように設定されている。
制限電流演算部54は、演算した制限電流Id_lim、Iq_limを電流制限部55に出力する。
トルク指令値等に基づいて決定され、制限される前の電流指令値を制限前電流指令値Id*_b、Iq*_bとする。
電流制限部55は、制限前d軸電流指令値Id*_bがd軸制限電流Id_limより大きい場合、d軸電流指令値Id*をd軸制限電流Id_limとする。
電流制限部55は、制限前q軸電流指令値Iq*_bがq軸制限電流Iq_limより大きい場合、q軸電流指令値Iq*をq軸制限電流Iq_limとする。
図7のフローチャートを参照して、制御部30の処理について説明する。フローチャートにおいて、記号「S」は、ステップを意味する。
各相デューティDu、Dv、Dwのうち、大きいものから順に、maxV、midV、minVとする。また、maxV、midV、minVに対応する相電流Iu、Iv、IwをmaxI、midI、minIとする。
ステップ101において、コンデンサ電流推定部52は、maxV、midV、minV、maxI、midI、minIを決定する。
ステップ102において、コンデンサ電流推定部52は、以下関係式(8)−(10)に示すように、無効区間割合Pi、奇数区間割合Poおよび偶数区間割合Peを演算する。
Pi=100−maxV+minV ・・・(8)
Po=maxV−minV ・・・(9)
Pe=midV−minV ・・・(10)
ステップ103において、コンデンサ電流推定部52は、以下関係式(11)−(13)に示すように、電源電流Idc、奇数区間電流Ioおよび偶数区間電流Ieを演算する。
Idc=Du×Iu+Dv×Iv+Dw×Iw ・・・(11)
Io=maxI ・・・(12)
Ie=minI ・・・(13)
ステップ104において、コンデンサ電流推定部52は、電流2乗積分値Ciを演算する。
ステップ105において、第1フィルタ56は、電流2乗積分値Ciにフィルタ処理を行い、コンデンサ温度推定部53は、第1温度変化量ΔTc1を演算する。
ステップ106において、第2フィルタ57は、電流2乗積分値Ciにフィルタ処理を行い、コンデンサ温度推定部53は、第2温度変化量ΔTc2を演算する。
ステップ107において、コンデンサ温度推定部53は、コンデンサ温度Tcを演算する。
ステップ108において、制限電流演算部54は、コンデンサ温度Tcに基づいて、制限電流Id_lim、Iq_limを演算する。
ステップ109において、電流制限部55は、制限電流Id_lim、Iq_limに基づいて、バッテリ9からインバータ11に流れる電流を制限する。
(効果)
[1]コンデンサ電流推定部52は、相電流Iu、Iv、Iwに基づいて、コンデンサ電流Icを推定する。コンデンサ温度推定部53は、コンデンサ電流Icに基づいて、コンデンサ温度Tcを推定する。相電流Iu、Iv、Iwに基づくため、スイッチング素子の温度を推定するだけでなく、コンデンサ温度Tcを精度良く推定できる。コンデンサ温度推定部53は、相電流Iu、Iv、Iwおよび各相デューティDu、Dv、Dwに基づいて、コンデンサ温度Tcを推定することが好ましい。これにより、専用のコンデンサ温度推定手段を設ける必要がなく、コンデンサ70は、過剰な熱特性を有する必要がなくなる。
また、コンデンサ温度Tcに基づいて、電流制限部55は、バッテリ9からインバータ11に流れる電流を制限する。このため、コンデンサ70の過熱により、温度変化量を大きく見込むことがなくなる。したがって、過剰な電流制限を回避し、モータ80の性能を発揮できる。
(第2実施形態)
第2実施形態では、系統数Nが2である点を除き、第1実施形態と同様である。
図8に示すように、第2実施形態のモータ制御装置2は、巻線組81、82、インバータ11、12、電源リレー13、14、逆接保護リレー15、16、電流検出部71、72を備える。
一方の系統を第1系統とする。他方の系統を第2系統とする。
第1系統のインバータ11は、第1実施形態と同様に、複数の第1スイッチング素子111−116を有する。
第2系統のインバータ12は、複数の第2スイッチング素子121−126を有する。
対になるU相の第2スイッチング素子121、124の接続点は、U相コイル821に接続されている。
対になるV相の第2スイッチング素子122、125の接続点は、V相コイル822に接続されている。
対になるW相の第2スイッチング素子123、126の接続点は、W相コイル823に接続されている。
第2スイッチング素子121−126は、第1スイッチング素子111−116と同様に、MOSFETである。
第2電流検出部72は、第1電流検出部71と同様に、複数の第2電流検出素子721−723を有する。
第2電流検出素子721−723は、第1電流検出素子711−713と同様に、シャント抵抗である。
制御部230は、操舵トルク、電気角θ、相電流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2等に基づく電流フィードバック制御により、モータ80を制御する。
図9に示すように、制御部230は、3相2相変換部31、41、減算器32、33、42、43、制御器34、44、2相3相変換部35、45、PWM指令値演算部36、46およびPWM基準信号生成部37、47を有する。図9において、駆動回路38の記載を省略する。
第1系統3相2相変換部31は、電気角θに基づき、相電流Iu1、Iv1、Iw1をdq変換する。
また、第1系統3相2相変換部31は、第1d軸電流検出値Id1および第1q軸電流検出値Iq1を演算する。
減算器32は、第1d軸電流指令値Id1*と第1d軸電流検出値Id1との偏差ΔId1を演算する。
減算器33は、第1q軸電流指令値Iq1*と第1q軸電流検出値Iq1との偏差ΔIq1を演算する。
制御器34は、偏差ΔId1、ΔIq1が0に収束するように、PI演算等により、第1d軸電圧指令値Vd1*および第1q軸電圧指令値Vq1*を演算する。
第1系統2相3相変換部35は、第1d軸電圧指令値Vd1*および第1q軸電圧指令値Vq1*を電気角θに基づいて逆dq変換する。
第1PWM指令値演算部36は、逆dq変換された第1d軸電圧指令値Vd1*および第1q軸電圧指令値Vq1*に基づいて、第1デューティDu1、Dv1、Dw1を演算する。
第1PWM基準信号生成部37は、第1デューティDu1、Dv1、Dw1に対応する第1PWM基準信号P1を生成する。
第2系統3相2相変換部41は、電気角θに基づき、相電流Iu2、Iv2、Iw2をdq変換する。
また、第2系統3相2相変換部41は、第2d軸電流検出値Id2および第2q軸電流検出値Iq2を演算する。
減算器42は、第2d軸電流指令値Id2*と第2d軸電流検出値Id2との偏差ΔId2を演算する。
減算器43は、第2q軸電流指令値Iq2*と第2q軸電流検出値Iq2との偏差ΔIq2を演算する。
制御器44は、偏差ΔId2、ΔIq2が0に収束するように、PI演算等により、第2d軸電圧指令値Vd2*および第2q軸電圧指令値Vq2*を演算する。
第2系統2相3相変換部45は、第2d軸電圧指令値Vd2*および第2q軸電圧指令値Vq2*を電気角θに基づいて逆dq変換する。第1巻線組81と第2巻線組82とは、所定の電気角(例えば30°)分、ずれて配置され、巻線組81、82には、電気角のずれに応じて位相をずらした電力が供給される。
第2PWM指令値演算部46は、逆dq変換された第2d軸電圧指令値Vd2*および第2q軸電圧指令値Vq2*に基づいて、第2デューティDu2、Dv2、Dw2を演算する。
第2PWM基準信号生成部47は、第2デューティDu2、Dv2、Dw2に対応する第2PWM基準信号P2を生成する。
また、制御部230は、温度検出部51、コンデンサ電流推定部252、コンデンサ温度推定部53、2つの制限電流演算部254、255、2つの電流制限部256、257をさらに有する。
第2実施形態の温度検出部51、コンデンサ温度推定部53、制限電流演算部254、255および電流制限部256、257は、第1実施形態と同様である。
コンデンサ電流推定部252は、相電流Iu1、Iv1、Iw1、Iu2、Iv2、Iw2、デューティDu1、Dv1、Dw1、Du2、Dv2、Dw2に基づいて、コンデンサ電流Icを演算する。
また、コンデンサ電流推定部252は、無効区間割合Pi、奇数区間割合Poおよび偶数区間割合Peにも基づいて、コンデンサ電流Icを演算する。
第1高電位スイッチング素子111−113および第2高電位スイッチング素子121−123の全てがオフであるときは、第1系統および第2系統において、無効電圧区間Kiである。このとき、コンデンサ電流Icは、以下関係式(14)で表される。
Ic=Idc ・・・(14)
1つの第1高電位スイッチング素子111がオンで、第2高電位スイッチング素子121−123の全てがオフであるときは、第1系統において奇数電圧区間Koであり、第2系統において無効電圧区間Kiであるときである。このとき、コンデンサ電流Icは、以下関係式(15)で表される。
Ic=Idc−Iu1 ・・・(15)
2つの第1高電位スイッチング素子111、112がオンで、第2高電位スイッチング素子121−123の全てがオフであるときは、第1系統において偶数電圧区間Keであり、第2系統において無効電圧区間Kiであるときである。このとき、コンデンサ電流Icは、以下関係式(16)で表される。
Ic=Idc−Iu1−Iv1 ・・・(16)
2つの第1高電位スイッチング素子111、112がオンで、1つの第2高電位スイッチング素子121がオンであるときは、第1系統において偶数電圧区間Keであり、第2系統において奇数電圧区間Koであるときである。このとき、コンデンサ電流Icは、以下関係式(17)で表される。
Ic=Idc−Iu1−Iv1−Iu2 ・・・(17)
第1系統または第2系統の一方が無効電圧区間Kiであり、第1系統または第2系統の他方が奇数電圧区間Koであるとき、コンデンサ電流Icは、関係式(15)と同様に、表される。
第1系統または第2系統の一方が無効電圧区間Kiであり、第1系統または第2系統の他方が偶数電圧区間Keであるとき、コンデンサ電流Icは、関係式(16)と同様に、表される。
第1系統または第2系統の一方が奇数電圧区間Koであり、第1系統または第2系統の他方が偶数電圧区間Keであるとき、コンデンサ電流Icは、関係式(17)と同様に、表される。
図10および図11のフローチャートを参照して、制御部230の処理について説明する。
第1デューティDu1、Dv1、Dw1のうち、大きいものから順に、maxV1、midV1、minV1とする。また、maxV1、midV1、minV1に対応する相電流Iu1、Iv1、Iw1をmaxI1、midI1、minI1とする。
ステップ201において、コンデンサ電流推定部252は、maxV1、midV1、minV1、maxI1、midI1、minI1を決定する。
第2デューティDu2、Dv2、Dw2のうち、大きいものから順に、maxV2、midV2、minV2とする。また、maxV2、midV2、minV2に対応する相電流Iu2、Iv2、Iw2をmaxI2、midI2、minI2とする。
ステップ202において、コンデンサ電流推定部252は、maxV2、midV2、minV2、maxI2、midI2、minI2を決定する。
第1系統および第2系統の状態ならびにmaxV1、midV1、minV1、maxV2、midV2、minV2に基づいて演算される6つの変数であるデューティ変数D1−D6[%]とする。
第1系統および第2系統の状態ならびにmaxI1、midI1、minI1、maxI2、midI2、minI2に基づいて演算される6つの変数である電流変数I1−I6とする。
ステップ203において、コンデンサ電流推定部252は、maxV1とminV2とを比較する。
maxV1がminV2よりも小さいとき、処理は、ステップ204に移行する。
maxV1がminV2以上であるとき、処理は、ステップ205に移行する。
ステップ204において、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(18)−(23)で表されるように、デューティ変数D1−D6を演算する。
このときのデューティ変数D1−D6とmaxV1、midV1、minV1、maxV2、midV2、minV2との関係を図12に示す。
D1=100−(D2+D3+D4+D5) ・・・(18)
D2=maxV2−midV2 ・・・(19)
D3=midV2−minV2 ・・・(20)
D4=maxV1−midV1 ・・・(21)
D5=midV1−minV1 ・・・(22)
D6=0 ・・・(23)
また、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(24)−(29)で表されるように、電流変数I1−I6を演算する。
I1=Idc ・・・(24)
I2=Idc−maxI2 ・・・(25)
I3=Idc−(maxI2+midI2) ・・・(26)
I4=Idc−maxI1 ・・・(27)
I5=Idc−(maxI1+midI1) ・・・(28)
I6=0 ・・・(29)
ステップ205において、コンデンサ電流推定部252は、midV1とminV2とを比較する。また、コンデンサ電流推定部252は、maxV1とminV2とを比較する。さらに、コンデンサ電流推定部252は、maxV1とmidV2とを比較する。
midV1がminV2より小さく、maxV1がminV2より大きく、かつ、maxV1がmidV2より小さいとき、処理は、ステップ206に移行する。
midV1がminV2以上、maxV1がminV2以下、または、maxV1がmidV2以上のとき、処理は、ステップ207に移行する。
ステップ206において、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(30)−(35)で表されるように、デューティ変数D1−D6を演算する。
このときのデューティ変数D1−D6とmaxV1、midV1、minV1、maxV2、midV2、minV2との関係を図13に示す。
D1=100−(D2+D3+D4+D5+D6) ・・・(30)
D2=maxV2−midV2 ・・・(31)
D3=midV2−maxV1 ・・・(32)
D4=maxV1−minV2 ・・・(33)
D5=minV2−midV1 ・・・(34)
D6=midV1−minV1 ・・・(35)
また、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(36)−(41)で表されるように、電流変数I1−I6を演算する。
I1=Idc ・・・(36)
I2=Idc−maxI2 ・・・(37)
I3=Idc−(maxI2+midI2) ・・・(38)
I4=Idc−maxI1−(maxI2+midI2) ・・・(39)
I5=Idc−maxI1 ・・・(40)
I6=Idc−(maxI1+midI1) ・・・(41)
ステップ207において、コンデンサ電流推定部252は、midV1とminV2とを比較する。また、コンデンサ電流推定部252は、midV1とmidV2とを比較する。さらに、コンデンサ電流推定部252は、maxV1とminV2とを比較する。また、コンデンサ電流推定部252は、maxV1とmidV2とを比較する。
midV1がminV2よりも大きく、midV1がmidV2よりも小さく、maxV1がminV2よりも大きく、maxV1がmidV2よりも小さいとき、処理は、ステップ208に移行する。
midV1がminV2以下、midV1がmidV2以上、maxV1がminV2以下、または、maxV1がmidV2以上のとき、処理は、ステップ209に移行する。
ステップ208において、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(42)−(47)で表されるように、デューティ変数D1−D6を演算する。
このときのデューティ変数D1−D6とmaxV1、midV1、minV1、maxV2、midV2、minV2との関係を図14に示す。
D1=100−(D2+D3+D4+D5+D6) ・・・(42)
D2=maxV2−midV2 ・・・(43)
D3=midV2−maxV1 ・・・(44)
D4=maxV1−midV1 ・・・(45)
D5=midV1−minV2 ・・・(46)
D6=minV2−minV1 ・・・(47)
また、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(48)−(53)で表されるように、電流変数I1−I6を演算する。
I1=Idc ・・・(48)
I2=Idc−maxI2 ・・・(49)
I3=Idc−(maxI2+midI2) ・・・(50)
I4=Idc−maxI1−(maxI2+midI2) ・・・(51)
I5=Idc−(maxI1+midI1)−(maxI2+midI2)
・・・(52)
I6=Idc−(maxI1+midI1) ・・・(53)
ステップ209において、コンデンサ電流推定部252は、midV1とminV2とを比較する。また、コンデンサ電流推定部252は、midV1とmidV2とを比較する。さらに、コンデンサ電流推定部252は、maxV1とmidV2とを比較する。また、コンデンサ電流推定部252は、maxV1とmaxV2とを比較する。
midV1がminV2よりも大きく、midV1がmidV2よりも小さく、maxV1がmidV2よりも大きく、maxV1がmaxV2よりも小さいとき、処理は、ステップ210に移行する。
midV1がminV2以下、midV1がmidV2以上、maxV1がmidV2以下、または、maxV1がmaxV2以上であるとき、処理は、ステップ211に移行する。
ステップ210において、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(54)−(59)で表されるように、デューティ変数D1−D6を演算する。
このときのデューティ変数D1−D6とmaxV1、midV1、minV1、maxV2、midV2、minV2との関係を図15に示す。
D1=100−(D2+D3+D4+D5+D6) ・・・(54)
D2=maxV2−maxV1 ・・・(55)
D3=maxV1−midV2 ・・・(56)
D4=midV2−midV1 ・・・(57)
D5=midV1−minV2 ・・・(58)
D6=minV2−minV1 ・・・(59)
また、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(60)−(65)で表されるように、電流変数I1−I6を演算する。
I1=Idc ・・・(60)
I2=Idc−maxI2 ・・・(61)
I3=Idc−maxI1−maxI2 ・・・(62)
I4=Idc−maxI1−(maxI2+midI2) ・・・(63)
I5=Idc−(maxI1+midI1)−(maxI2+midI2)
・・・(64)
I6=Idc−(maxI1+midI1) ・・・(65)
ステップ211において、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(66)−(71)で表されるように、デューティ変数D1−D6を演算する。
このときのデューティ変数D1−D6とmaxV1、midV1、minV1、maxV2、midV2、minV2との関係を図16に示す。
D1=100−(D2+D3+D4+D5+D6) ・・・(66)
D2=maxV2−maxV1 ・・・(67)
D3=maxV1−midV1 ・・・(68)
D4=midV1−midV2 ・・・(69)
D5=midV2−minV2 ・・・(70)
D6=minV2−minV1 ・・・(71)
また、コンデンサ電流推定部252は、以下関係式(72)−(77)で表されるように、電流変数I1−I6を演算する。
I1=Idc ・・・(72)
I2=Idc−maxI2 ・・・(73)
I3=Idc−(maxI1+maxI2) ・・・(74)
I4=Idc−(maxI1+midI2)−maxI2 ・・・(75)
I5=Idc−(maxI1+mid1)−(maxI2+midI2)
・・・(76)
I6=Idc−(maxI1+midI1) ・・・(77)
図11に示すように、ステップ212において、コンデンサ電流推定部252は、各ステップにおいて、演算したデューティ変数D1−D6および電流変数I1−I6ならびに以下関係式(78)を用いて、電流2乗積分値Ciを演算する。
Figure 2018148695
ステップ213において、第1フィルタ56は、電流2乗積分値Ciにフィルタ処理を行い、コンデンサ温度推定部53は、第1温度変化量ΔTc1を演算する。
ステップ214において、第2フィルタ57は、電流2乗積分値Ciにフィルタ処理を行い、コンデンサ温度推定部53は、第2温度変化量ΔTc2を演算する。
ステップ215において、コンデンサ温度推定部53は、コンデンサ温度Tcを演算する。
ステップ216において、制限電流演算部254、255は、コンデンサ温度Tcに基づいて、第1実施形態と同様に、制限電流Id1_lim、Iq1_lim、Id2_lim、Iq2_limを演算する。
ステップ217において、電流制限部256、257は、制限電流Id1_lim、Iq1_lim、Id2_lim、Iq2_limに基づいて、バッテリ9からインバータ11に流れる電流を制限する。
第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏する。複数の系統が駆動している場合と1つの系統が駆動している場合とで、温度変化量が異なることがある。複数の系統を備える場合においても有用であり、温度変化量を大きく見込むことがなく、電流を制限する。このため、複数の系統においても、過剰に電流を制限することを回避する。
(i)回転電機は、3相の交流モータに限らず、4相以上の多相の交流モータであってもよい。また、回転電機は、3組以上であってもよい。系統の数が3つ以上の複数の系統であってもよい。さらに、回転電機は、モータに限らず、発電機であってもよいし、電動機と発電機の機能を併せ持つモータジェネレータであってもよい。
(ii)本実施形態では、回転電機と回転電機制御装置とは一体に設けられている。回転電機と回転電機制御装置とは別々に設けられてもよい。
(iii)複数の系統がある場合、1系統の相電流からコンデンサ温度を演算し、各系統に対し順番に、コンデンサ温度を演算し、最も高いコンデンサ温度を選択してもよい。これにより、処理負荷を低減することができる。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
9 ・・・電源、
11、12 ・・・インバータ、
111−116、121−126 ・・・スイッチング素子
52、252 ・・・コンデンサ電流推定部、
53 ・・・コンデンサ温度推定部、
54、254、255 ・・・制限電流演算部、
55、256、257 ・・・電流制限部、
70 ・・・コンデンサ、
71、72 ・・・電流検出部、
80 ・・・回転電機、 81、82 ・・・巻線組。

Claims (8)

  1. 少なくとも1つの巻線組(81、82)を有する3相以上の回転電機(80)を制御する回転電機制御装置であって、
    前記巻線組ごとに対応して設けられ、複数のスイッチング素子(111−116、121−126)を有し、電源(9)から電力が供給されるインバータ(11、12)と、
    前記電源に接続されており、前記電源の電圧を平滑化可能なコンデンサ(70)と、
    前記回転電機に流れる電流を検出可能な電流検出部(71、72)と、
    前記回転電機に流れる電流に基づいて、前記コンデンサに流れる電流(Ic)を推定するコンデンサ電流推定部(52、252)と、
    前記コンデンサに流れる電流に基づいて、前記コンデンサの温度(Tc)を推定するコンデンサ温度推定部(53)と、
    前記コンデンサの温度に基づいて、前記電源から前記インバータに流れる電流の制限値である制限電流を演算する制限電流演算部(54、254、255)と、
    前記制限電流に基づいて、前記電源から前記インバータに流れる電流を制限する電流制限部(55、256、257)と、
    を備える回転電機制御装置。
  2. 前記制限電流は、前記コンデンサの温度が高くなるに伴い小さくなるように、設定されている請求項1に記載の回転電機制御装置。
  3. 前記スイッチング素子のオンとオフとの1組をスイッチング周期とし、前記スイッチング周期に対するオンの時間の割合をデューティとすると、
    前記デューティを演算するPWM指令値演算部(36、46)と、
    前記デューティに基づき、前記インバータを制御する駆動回路(38)と、
    をさらに備え、
    前記コンデンサ電流推定部は、前記デューティと前記回転電機に流れる電流とに基づいて、前記コンデンサに流れる電流を推定する請求項1または2に記載の回転電機制御装置。
  4. 前記デューティに対応する基準信号(P、P1、P2)を生成するPWM基準信号生成部(37、47)をさらに備え、
    前記基準信号の1周期の区間を制御周期(S)とし、
    複数の前記スイッチング素子は、高電位ライン(Lp)に接続される高電位スイッチング素子(111−113、121−123)を含み、
    前記制御周期に対して、前記高電位スイッチング素子の全てがオンまたはオフであるときの区間の割合を無効区間割合(Pi)とし、
    前記制御周期に対して、前記高電位スイッチング素子の少なくとも1つがオンであるときの区間の割合を有効区間割合(Pv)とすると、
    前記コンデンサ電流推定部は、前記無効区間割合および前記有効区間割合に基づいて、前記コンデンサに流れる電流を演算する請求項3に記載の回転電機制御装置。
  5. 前記制御周期に対して、前記高電位スイッチング素子の奇数個がオンであるときの区間の割合を奇数区間割合(Po)とし、
    前記制御周期に対して、前記高電位スイッチング素子の偶数個がオンであるときの区間の割合を偶数区間割合(Pe)とすると、
    前記コンデンサ電流推定部は、前記無効区間割合、前記奇数区間割合および前記偶数区間割合に基づいて、前記コンデンサに流れる電流を演算する請求項4に記載の回転電機制御装置。
  6. 前記インバータおよび前記コンデンサを実装する基板(18)と、
    前記スイッチング素子の熱を放熱可能なヒートシンク(19)と、
    前記基板の温度(Tb)、前記ヒートシンクの温度(Th)または外気温度(Ta)を検出可能な温度検出部(51)と、
    をさらに備え、
    前記温度検出部が検出した温度を検出温度(Td)とすると、
    前記コンデンサ温度推定部は、前記コンデンサに流れる電流に基づいて、前記コンデンサの温度変化量(ΔTc1、ΔTc2)を推定し、前記コンデンサの温度変化量および前記検出温度に基づいて、前記コンデンサの温度を推定する請求項1から5のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  7. 前記巻線組および前記インバータの組み合わせを系統とすると、
    複数の前記系統を備える請求項1から6のいずれか一項に記載の回転電機制御装置。
  8. 運転者による操舵を補助する補助トルクを出力する回転電機(80)と、
    請求項1から7のいずれか一項に記載の回転電機制御装置(1、2)と、
    を備える電動パワーステアリング装置。
JP2017041686A 2017-03-06 2017-03-06 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置 Active JP6776951B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017041686A JP6776951B2 (ja) 2017-03-06 2017-03-06 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
US15/910,292 US10404201B2 (en) 2017-03-06 2018-03-02 Rotary electric machine controller and electric power steering device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017041686A JP6776951B2 (ja) 2017-03-06 2017-03-06 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018148695A true JP2018148695A (ja) 2018-09-20
JP6776951B2 JP6776951B2 (ja) 2020-10-28

Family

ID=63355419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017041686A Active JP6776951B2 (ja) 2017-03-06 2017-03-06 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10404201B2 (ja)
JP (1) JP6776951B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021085177A1 (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 株式会社デンソー 回転機制御装置
WO2021085178A1 (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 株式会社デンソー 回転機制御装置
JP2021078340A (ja) * 2019-11-01 2021-05-20 株式会社デンソー 回転機制御装置
JP2021078341A (ja) * 2019-11-01 2021-05-20 株式会社デンソー 回転機制御装置
JP6933782B1 (ja) * 2020-06-15 2021-09-08 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110277953A (zh) * 2019-06-19 2019-09-24 宁波诺丁汉大学 基于变pwm频率法的永磁同步电机模块化驱动器的主动热管理方法
CN110247617A (zh) * 2019-06-19 2019-09-17 宁波诺丁汉大学 基于功率分配法的永磁同步电机模块化驱动器的主动热管理方法
JP7343333B2 (ja) * 2019-08-27 2023-09-12 日立Astemo株式会社 電力変換装置
JP7181851B2 (ja) * 2019-12-13 2022-12-01 日立Astemo株式会社 電力変換装置
KR20210076728A (ko) * 2019-12-16 2021-06-24 현대자동차주식회사 인버터 직류 커패시터의 과온 보호 시스템 및 방법
CN111614305A (zh) * 2020-06-17 2020-09-01 新乡艾迪威汽车科技有限公司 一种eps系统的过热保护方法
US11283382B1 (en) 2020-12-29 2022-03-22 Hamilton Sundstrand Corporation Sensorless current determination in variable speed constant frequency (VSCF) generator control system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009060776A (ja) * 2007-08-06 2009-03-19 Toyota Industries Corp 電動機の制御方法及び制御装置
JP2014050303A (ja) * 2012-09-04 2014-03-17 Toyota Motor Corp 電気自動車
JP2016041012A (ja) * 2015-12-22 2016-03-24 三菱電機株式会社 電力変換装置
JP2016067164A (ja) * 2014-09-25 2016-04-28 株式会社ノーリツ パワーコンディショナ
JP2016174510A (ja) * 2015-03-18 2016-09-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 モータ制御装置、及びこれを用いた電動パワーステアリング装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2151097B1 (en) * 2007-05-21 2018-02-21 Hyster-Yale Group, Inc. Energy recapture for an industrial vehicle
DE102008042805A1 (de) * 2008-10-14 2010-04-15 Robert Bosch Gmbh Motorsystem sowie Verfahren zum Betreiben eines Motorsystems
JP5354369B2 (ja) 2009-09-09 2013-11-27 株式会社デンソー 電力変換装置
CN101895246B (zh) * 2010-06-08 2012-10-31 上海新进半导体制造有限公司 控制脉冲产生电路、直流无刷电机转速的调节系统及方法
JP5386457B2 (ja) * 2010-09-27 2014-01-15 三菱電機株式会社 電力回生装置
GB201206925D0 (en) * 2012-04-20 2012-06-06 Trw Ltd Electric motor control
WO2013183118A1 (ja) * 2012-06-05 2013-12-12 三菱電機株式会社 電動機制御装置
JP5590076B2 (ja) * 2012-07-04 2014-09-17 株式会社デンソー 多相回転機の制御装置
JP5686146B2 (ja) * 2013-02-01 2015-03-18 トヨタ自動車株式会社 温度異常検知機能付き電圧計測装置及び電力変換装置
US9887648B2 (en) * 2013-10-31 2018-02-06 Yaskawa America, Inc. Motor speed control with speed foldback for phase imbalance protection
JP6217369B2 (ja) * 2013-12-10 2017-10-25 株式会社デンソー モータ制御装置及びモータ制御方法
JP6217554B2 (ja) * 2014-07-30 2017-10-25 株式会社豊田自動織機 インバータ装置
JP6274077B2 (ja) 2014-11-04 2018-02-07 株式会社デンソー モータ制御装置
CN107112941B (zh) * 2014-12-15 2019-07-23 日立汽车系统株式会社 电力转换装置以及使用该电力转换装置的电力转向装置
JP6653122B2 (ja) * 2015-03-20 2020-02-26 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 電動圧縮機、制御装置及び監視方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009060776A (ja) * 2007-08-06 2009-03-19 Toyota Industries Corp 電動機の制御方法及び制御装置
JP2014050303A (ja) * 2012-09-04 2014-03-17 Toyota Motor Corp 電気自動車
JP2016067164A (ja) * 2014-09-25 2016-04-28 株式会社ノーリツ パワーコンディショナ
JP2016174510A (ja) * 2015-03-18 2016-09-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 モータ制御装置、及びこれを用いた電動パワーステアリング装置
JP2016041012A (ja) * 2015-12-22 2016-03-24 三菱電機株式会社 電力変換装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021085177A1 (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 株式会社デンソー 回転機制御装置
WO2021085178A1 (ja) * 2019-11-01 2021-05-06 株式会社デンソー 回転機制御装置
JP2021078340A (ja) * 2019-11-01 2021-05-20 株式会社デンソー 回転機制御装置
JP2021078341A (ja) * 2019-11-01 2021-05-20 株式会社デンソー 回転機制御装置
CN114630782A (zh) * 2019-11-01 2022-06-14 株式会社电装 旋转电机控制装置
JP7205519B2 (ja) 2019-11-01 2023-01-17 株式会社デンソー 回転機制御装置
JP7283443B2 (ja) 2019-11-01 2023-05-30 株式会社デンソー 回転機制御装置
CN114630782B (zh) * 2019-11-01 2024-04-02 株式会社电装 旋转电机控制装置
JP6933782B1 (ja) * 2020-06-15 2021-09-08 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
WO2021255789A1 (ja) * 2020-06-15 2021-12-23 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10404201B2 (en) 2019-09-03
US20180254734A1 (en) 2018-09-06
JP6776951B2 (ja) 2020-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6776951B2 (ja) 回転電機制御装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
US9692343B2 (en) Controller calculating a distribution value to control electric current flow
JP5397785B2 (ja) 3相回転機の制御装置
JP6443245B2 (ja) 回転電機制御装置
JP6040963B2 (ja) 回転機の制御装置
JP5556845B2 (ja) 3相回転機の制御装置
WO2017141593A1 (ja) 3相回転機の制御装置、及び、電動パワーステアリング装置
JP5574790B2 (ja) モータ駆動装置
JP6358104B2 (ja) 回転電機制御装置
CN107878554B (zh) 马达控制装置和电动助力转向系统
KR101947934B1 (ko) 전력 변환 장치 및 이것을 사용한 전동 파워 스티어링 장치
JP6445937B2 (ja) 電動パワーステアリング装置
JP6390489B2 (ja) インバータの制御装置
JP2005229661A (ja) ブラシレスモータ制御装置
US10960919B2 (en) Control device and electric power steering device using same
JP5605334B2 (ja) 多相回転機の制御装置
US10243489B2 (en) Rotary electric machine control apparatus and electric power steering apparatus using the same
JP6861892B2 (ja) 電力変換装置
JP6400231B2 (ja) 回転電機の制御装置
JP2009171641A (ja) モータ駆動装置
JP2019068642A (ja) 多相回転機の制御装置
JP2021078176A (ja) 回転電動機の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190423

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200305

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200317

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200430

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200908

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200921

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6776951

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250