JP2020137196A - Motor control device and motor control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動モータの始動制御技術に関し、特に、自動車エンジンの始動発電機(ISG:Integrated starter generator)などの車両用モータに適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a start control technique for an electric motor, and more particularly to a technique applicable to a vehicle motor such as an automobile engine starter generator (ISG).
自動車等の車両においては、エンジンの始動やラジエターファンの駆動等のため、種々の電動モータが使用されている。その中において、例えば、エンジン始動用のモータでは、近年、スタータとジェネレータの機能を統合したISGと呼ばれる機器も登場している。また、ISG用モータ等の車載モータでは、始動時に急激に大きな電流が流れるのを防止するため、モータの前段にコンデンサを配し、モータ始動に際してコンデンサを予め充電しておくプリチャージを実施するシステムも多く見られる。このプリチャージを行うモータでは、まず、モータ駆動回路とは別に設けたプリチャージ回路により、電流を抑えつつコンデンサを充電する。そして、コンデンサ充電後、モータ駆動回路のコンタクタをONし、モータを駆動させる。 In vehicles such as automobiles, various electric motors are used for starting an engine, driving a radiator fan, and the like. Among them, for example, in the motor for starting an engine, a device called ISG that integrates the functions of a starter and a generator has appeared in recent years. In addition, in an in-vehicle motor such as an ISG motor, in order to prevent a large current from flowing suddenly at the time of starting, a system in which a capacitor is arranged in front of the motor and the capacitor is precharged at the time of starting the motor is precharged. Is often seen. In the motor that performs this precharging, first, the capacitor is charged while suppressing the current by a precharging circuit provided separately from the motor drive circuit. Then, after charging the capacitor, the contactor of the motor drive circuit is turned on to drive the motor.
図4は、ISG用モータの駆動システムの構成を示す説明図である。図4の駆動システムでは、モータ51は、上位のECU(Engine Controller Unit)52の指令の下、ISGドライバ53によって駆動される。ISGドライバ53には、バッテリ54から、コンタクタ55を備えた主電源ライン56を介して駆動電流が供給される。バッテリ54とモータ51との間には、主電源ライン56とは別に、プリチャージライン57が設けられている。また、モータ51の前段にはコンデンサ58が配されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a drive system for an ISG motor. In the drive system of FIG. 4, the
このようなシステムでは、キースイッチ59がONされ、アクセサリ(ACC)位置となると、それを検出したECU52は、まず、プリチャージライン57のリレー61をONさせる。リレー61がONされると、プリチャージライン57が導通し、コンデンサ58が充電される。このとき、コンデンサ58には、制限抵抗62を介して電流が供給され、低電流にて徐々に充電が行われる。コンデンサ58が充電された後、キースイッチ59がイグニッション(IG)位置となると、それを検出したECU52はコンタクタ55をONさせる。これにより、主電源ライン56が導通し、モータ51が駆動される。その際、モータ51にはコンデンサ58からも電力が供給され、主電源ライン56に急に大きな電流(突入電流)が流れるのを抑制でき、電源の安定化が図られるとともに、コンタクタ55の接点の劣化も抑えられる。
In such a system, when the
ところが、図4のような駆動システムでは、コンデンサ58に対するプリチャージライン57は、ダイオードと制限抵抗62を設けた回路構成となっており、コンデンサ58へのプリチャージ時間を変更することができない。このため、モータ始動時には一定のプリチャージ時間が存在し、迅速にモータを作動させたい場合でも、イグニッションスイッチONからモータ始動までの間にプリチャージ待ちの時間が生じる。すなわち、キースイッチ59をACC位置から直ちにIG位置に操作しても、プリチャージの間、エンジン始動が行われない。また、運転者がキースイッチ59をACC位置とした後、エンジンを掛けずにオーディオだけを動かしている場合など、スイッチONの後にしばらくACC位置で放置しておくと、コンデンサ58が徐々に放電してしまう。このため、その後、キースイッチ59をIG位置にしても、エンジン始動までにコンデンサ58の再チャージの時間が必要となり、やはりプリチャージ待ちの時間が生じる。このようなプリチャージ待ちによるタイムラグは、エンジンの始動が遅れる感覚を運転者に与えることともなり、自動車の商品性をも低下させるおそれがあるという問題があった。
However, in the drive system as shown in FIG. 4, the
本発明の目的は、プリチャージを行いつつも、状況に応じてモータを迅速に始動させることが可能なモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a motor control device and a motor control method capable of quickly starting a motor according to a situation while performing precharging.
本発明のモータ制御装置は、電動モータに対し電源を供給する主電源回路と、前記主電源回路に接続され、前記電動モータの前段に設けられたコンデンサと、前記主電源回路とは別に設けられ、前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を有するモータ制御装置であって、該制御装置は、前記プリチャージ回路に設けられたスイッチング素子と、前記コンデンサの充電電圧を検出するコンデンサ電圧検出回路と、前記スイッチング素子の動作を制御するスイッチング素子制御回路と、前記コンデンサ電圧検出部にて検出された前記コンデンサの電圧に基づいて前記スイッチング素子制御回路を制御し、前記コンデンサの充電時間を制御する充電時間制御部と、を有することを特徴とする。 The motor control device of the present invention is provided separately from the main power supply circuit that supplies power to the electric motor, the capacitor connected to the main power supply circuit and provided in front of the electric motor, and the main power supply circuit. A motor control device including a precharge circuit for charging the capacitor, wherein the control device includes a switching element provided in the precharge circuit and a capacitor voltage detection circuit for detecting the charge voltage of the capacitor. , The switching element control circuit that controls the operation of the switching element and the switching element control circuit that controls the switching element control circuit based on the voltage of the capacitor detected by the capacitor voltage detection unit to control the charging time of the capacitor. It is characterized by having a time control unit.
本発明にあっては、プリチャージ回路にスイッチング素子を配し、充電時間制御部により、コンデンサの電圧に基づいてスイッチング素子を制御し、コンデンサの充電時間を制御するようにしたので、コンデンサのプリチャージ時間をモータの状況に応じて変化させることができる。したがって、例えば、当該モータをISGに使用した場合、キースイッチをACC位置から直ちにIG位置に操作したり、キースイッチをACC位置とした後に放置しておいたりしても、状態に応じてISG用モータを迅速に始動させ、タイムラグなくエンジンを始動させることが可能となる。 In the present invention, a switching element is arranged in the precharge circuit, and the charging time control unit controls the switching element based on the voltage of the capacitor to control the charging time of the capacitor. The charging time can be changed according to the condition of the motor. Therefore, for example, when the motor is used for ISG, even if the key switch is immediately operated from the ACC position to the IG position or the key switch is left at the ACC position, it is used for ISG depending on the state. It is possible to start the motor quickly and start the engine without a time lag.
前記モータ制御装置において、前記主電源回路に該回路を開閉する第1スイッチ部を、また、前記プリチャージ回路に該回路を開閉する第2スイッチ部を設け、前記充電時間制御部に、前記第2スイッチがオンされたとき前記コンデンサを所定の通常設定時間にて充電する通常充電モードを実施する一方、前記通常設定時間内に前記第1スイッチ部がオンされたときは、前記スイッチング素子を制御して前記プリチャージ回路の電流を増加させ、前記通常設定時間よりも早く前記コンデンサの充電を完了させる充電短縮モードを実施する充電時間調整部を設けても良い。 In the motor control device, the main power supply circuit is provided with a first switch unit for opening and closing the circuit, and the precharge circuit is provided with a second switch unit for opening and closing the circuit, and the charging time control unit is provided with the first switch unit. 2 When the switch is turned on, the normal charging mode of charging the capacitor in a predetermined normal set time is performed, while when the first switch unit is turned on within the normal set time, the switching element is controlled. A charging time adjusting unit may be provided to increase the current of the precharging circuit and perform a charging shortening mode for completing charging of the capacitor earlier than the normal set time.
また、前記充電時間調整部は、前記通常設定時間内に前記第1スイッチ部がオンされたとき、前記第2スイッチがオンされてからの経過時間と前記スイッチング素子の制御形態との関係を示す制御マップに基づいて、前記スイッチング素子制御回路により前記スイッチング素子を制御するようにしても良い。前記充電時間調整部は、前記第1スイッチ部がオンされた後、前記スイッチング素子の許容電流の95%以内の範囲内で前記プリチャージ回路の電流を増加させるようにしても良い。 Further, the charging time adjusting unit shows the relationship between the elapsed time after the second switch is turned on and the control mode of the switching element when the first switch unit is turned on within the normal set time. The switching element may be controlled by the switching element control circuit based on the control map. The charging time adjusting unit may increase the current of the precharge circuit within a range of 95% or less of the allowable current of the switching element after the first switch unit is turned on.
さらに、前記通常設定時間を超えて前記第1スイッチ部がオンされたときは、前記充電時間調整部により、前記コンデンサの電圧に基づいて前記充電短縮モードを実施するようにしても良い。この場合、前記充電時間調整部は、前記通常設定時間を超えて前記第1スイッチ部がオンされたとき、前記コンデンサの電圧と前記スイッチング素子の制御形態との関係を示す制御マップに基づいて、前記スイッチング素子制御回路により前記スイッチング素子を制御するようにしても良い。 Further, when the first switch unit is turned on beyond the normal set time, the charging time adjusting unit may execute the charging shortening mode based on the voltage of the capacitor. In this case, the charging time adjusting unit is based on a control map showing the relationship between the voltage of the capacitor and the control mode of the switching element when the first switch unit is turned on beyond the normal set time. The switching element may be controlled by the switching element control circuit.
前記モータ制御装置において、前記電動モータが自動車のエンジンを始動させるモータであっても良く、その際、前記第1スイッチ部は、前記自動車のキースイッチがイグニッション位置のときオンとなり、前記第2スイッチ部は、前記自動車のキースイッチがアクセサリ位置のときオンとなるようにしても良い。 In the motor control device, the electric motor may be a motor for starting an engine of an automobile. At that time, the first switch unit is turned on when the key switch of the automobile is in the ignition position, and the second switch is turned on. The unit may be turned on when the key switch of the automobile is in the accessory position.
加えて、前記充電時間制御部に、前記コンデンサの容量変化を検出する容量変化判定部と、前記コンデンサの容量の変化に基づいて前記スイッチング素子を制御し、前記コンデンサの容量に関わらず所定の通常設定時間にて該コンデンサの充電を完了させる充電時間補正部を設けても良い。この場合、前記充電時間補正部は、前記コンデンサの容量と前記スイッチング素子の制御形態との関係を示す制御マップに基づいて、前記スイッチング素子制御回路により前記スイッチング素子を制御するようにしても良い。 In addition, the charging time control unit controls the capacitance change determination unit that detects the capacitance change of the capacitor and the switching element based on the change in the capacitance of the capacitor, and is usually determined regardless of the capacitance of the capacitor. A charging time correction unit may be provided to complete charging of the capacitor at a set time. In this case, the charging time correction unit may control the switching element by the switching element control circuit based on a control map showing the relationship between the capacity of the capacitor and the control form of the switching element.
また、前記スイッチング素子としてFETを使用し、該FETを、スイッチング素子制御回路により、PWM Duty制御したり、ソースフォロワ制御したりしても良い。 Further, an FET may be used as the switching element, and the FET may be controlled by PWM duty or source follower by a switching element control circuit.
一方、本発明のモータ制御方法は、電動モータに対し電源を供給する主電源回路と、前記主電源回路に接続され、前記電動モータの前段に設けられたコンデンサと、前記主電源回路とは別に設けられ、前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を有するモータの制御方法であって、前記プリチャージ回路にスイッチング素子を設け、前記コンデンサの充電電圧を検出し、前記コンデンサの電圧に基づいて前記スイッチング素子を制御することにより、前記コンデンサの充電時間を制御することを特徴とする。 On the other hand, in the motor control method of the present invention, the main power supply circuit that supplies power to the electric motor, the capacitor connected to the main power supply circuit and provided in front of the electric motor, and the main power supply circuit are separate. It is a control method of a motor provided with a precharge circuit for charging the capacitor, wherein a switching element is provided in the precharge circuit, a charging voltage of the capacitor is detected, and the precharge circuit is based on the voltage of the capacitor. It is characterized in that the charging time of the capacitor is controlled by controlling the switching element.
本発明にあっては、プリチャージ回路にスイッチング素子を配し、コンデンサの電圧に基づいてスイッチング素子を制御し、コンデンサの充電時間を制御するようにしたので、コンデンサのプリチャージ時間をモータの状況に応じて変化させることができる。したがって、例えば、当該モータをISGに使用した場合、キースイッチをACC位置から直ちにIG位置に操作したり、キースイッチをACC位置とした後に放置しておいたりしても、状態に応じてISG用モータを迅速に始動させ、タイムラグなくエンジンを始動させることが可能となる。 In the present invention, a switching element is arranged in the precharge circuit, the switching element is controlled based on the voltage of the capacitor, and the charging time of the capacitor is controlled. Therefore, the precharging time of the capacitor is determined by the state of the motor. It can be changed according to. Therefore, for example, when the motor is used for ISG, even if the key switch is immediately operated from the ACC position to the IG position or the key switch is left at the ACC position, it is used for ISG depending on the state. It is possible to start the motor quickly and start the engine without a time lag.
前記モータ制御方法において、前記主電源回路に該回路を開閉する第1スイッチ部を設け、前記プリチャージ回路に該回路を開閉する第2スイッチ部を設け、前記第2スイッチがオンされたとき前記コンデンサを所定の通常設定時間にて充電する通常充電モードを実施する一方、前記通常設定時間内に前記第1スイッチ部がオンされたときは、前記スイッチング素子を制御して前記プリチャージ回路の電流を増加させ、前記通常設定時間よりも早く前記コンデンサの充電を完了させる充電短縮モードを実施するようにしても良い In the motor control method, the main power supply circuit is provided with a first switch unit for opening and closing the circuit, the precharge circuit is provided with a second switch unit for opening and closing the circuit, and when the second switch is turned on, the above. While performing a normal charging mode in which the capacitor is charged in a predetermined normal set time, when the first switch unit is turned on within the normal set time, the switching element is controlled to control the current of the precharge circuit. May be implemented in a charge shortening mode in which charging of the capacitor is completed earlier than the normal set time.
また、前記モータ制御方法において、前記通常設定時間を超えて前記第1スイッチ部がオンされたときは、前記コンデンサの電圧に基づいて前記充電短縮モードを実施するようにしても良い。 Further, in the motor control method, when the first switch unit is turned on beyond the normal set time, the charge shortening mode may be executed based on the voltage of the capacitor.
さらに、前記電動モータが自動車のエンジンを始動させるモータであっても良く、その際、前記第1スイッチ部は、前記自動車のキースイッチがイグニッション位置のときオンとなり、前記第2スイッチ部は、前記自動車のキースイッチがアクセサリ位置のときオンとなるようにしても良い。 Further, the electric motor may be a motor for starting an engine of an automobile, in which case the first switch portion is turned on when the key switch of the automobile is in the ignition position, and the second switch portion is the said. The key switch of the car may be turned on when it is in the accessory position.
加えて、前記コンデンサの容量変化を検出し、前記コンデンサの容量の変化に基づいて前記スイッチング素子を制御し、前記コンデンサの容量に関わらず所定の通常設定時間にて該コンデンサの充電を完了させるようにしても良い。 In addition, the change in the capacitance of the capacitor is detected, the switching element is controlled based on the change in the capacitance of the capacitor, and the charging of the capacitor is completed in a predetermined normal set time regardless of the capacitance of the capacitor. You can do it.
本発明のモータ制御装置によれば、モータ前段に設けたコンデンサのプリチャージ回路にスイッチング素子を配すると共に、コンデンサの電圧に基づいてスイッチング素子を制御し、コンデンサの充電時間を制御する充電時間制御部を設けたので、コンデンサのプリチャージ時間をモータの状況に応じて変化させることができる。したがって、モータの使用状態に応じて、当該モータを迅速に始動させることが可能となる。 According to the motor control device of the present invention, a switching element is arranged in a capacitor precharge circuit provided in front of the motor, and the switching element is controlled based on the voltage of the capacitor to control the charging time of the capacitor. Since the portion is provided, the precharge time of the capacitor can be changed according to the condition of the motor. Therefore, it is possible to start the motor quickly according to the usage state of the motor.
本発明のモータ制御方法によれば、モータ前段に設けたコンデンサのプリチャージ回路にスイッチング素子を配し、コンデンサの電圧に基づいてスイッチング素子を制御してコンデンサの充電時間を制御するようにしたので、コンデンサのプリチャージ時間をモータの状況に応じて変化させることができる。したがって、モータの使用状態に応じて、当該モータを迅速に始動させることが可能となる。 According to the motor control method of the present invention, a switching element is arranged in a capacitor precharge circuit provided in front of the motor, and the switching element is controlled based on the voltage of the capacitor to control the charging time of the capacitor. , The precharge time of the capacitor can be changed according to the condition of the motor. Therefore, it is possible to start the motor quickly according to the usage state of the motor.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態であるモータ制御装置10のシステム構成を示す説明図であり、本発明のモータ制御方法も当該システムにて実施される。図1の制御装置は、自動車のISG用モータに使用され、キースイッチの操作状態に従ってモータ1の駆動制御を行う。なお、モータ1は、エンジンを始動した後は、適宜、発電機として動作する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a system configuration of a
図1に示すように、モータ制御装置10においても、モータ1は、上位のECU2の指令の下、ISGドライバ3によって駆動される。ISGドライバ3には、バッテリ4から、コンタクタ5を備えた主電源ライン(主電源回路)6を介して駆動電流が供給される。また、バッテリ4とモータ1との間には、主電源ライン6とは別に、リレー7を備えたプリチャージライン(プリチャージ回路)8が設けられている。リレー7とコンタクタ5の動作は、ECU2によって制御される。モータ1の前段には、図4のシステムと同様に、コンデンサ9が配されている。モータ1は、運転者によるキースイッチ11の操作に応じて、コンデンサ9のプリチャージを行いつつ、始動される。本発明によるモータ制御装置10では、コンデンサ9のプリチャージ時間が可変となっており、キースイッチ11がACC位置から直ちにIG位置に操作された場合などにおいても、プリチャージ時間を短縮することにより、速やかなエンジン始動を実現している。
As shown in FIG. 1, in the
ECU2はキースイッチ11と接続されており、ECU2内には、キースイッチ11の操作位置を検出するキースイッチ入力回路12が設けられている。キースイッチ入力回路12は、キースイッチ11が現在、OFF・アクセサリ(ACC)・イグニッション(IG)の何れの位置となっているかを検出する。また、ECU2には、リレー7を作動させるリレー駆動回路13と、コンタクタ5を作動させるコンタクタ駆動回路14が設けられている。
The
リレー駆動回路13は、キースイッチ入力回路12によりキースイッチ11がACC位置に操作されたことが検知されると、リレー7を作動させ(ON)、プリチャージライン8を導通(ON)させる。コンタクタ駆動回路14は、キースイッチ入力回路12によりキースイッチ11がIG位置に操作されたことが検知されると、コンタクタ5を作動させ(ON)、主電源ライン6を導通(ON)させる。さらに、ECU2には、CAN(Controller Area Network)通信回路15が設けられており、このCAN通信回路15を介して、ISGドライバ3との間でコンタクタ5の動作状況等の各種情報をやり取りする。
When the
ISGドライバ3もECU2と同様にキースイッチ11と接続されており、ISGドライバ3内には、キースイッチ11の操作位置を検出するキースイッチ入力回路21が設けられている。キースイッチ入力回路21は、キースイッチ11が現在、OFF・アクセサリ(ACC)・イグニッション(IG)の何れの位置となっているかを検出する。また、ISGドライバ3にもCAN通信回路22が設けられており、ECU2のCAN通信回路15と接続されている。
The
一方、モータ制御装置10では、ISGドライバ3に、制限抵抗23に加えて、プリチャージライン8の電流量を制御するFET(スイッチング素子)24が設けられている。また、ISGドライバ3には、コンデンサ9の充電電圧を検出するコンデンサ電圧検出回路25と、FET24の動作を制御しプリチャージライン8の電流量を調整するFET制御回路(スイッチング素子制御回路)26と、FET制御回路26を制御しコンデンサ9の充電時間を調整する充電時間制御部27が設けられている。さらに、ISGドライバ3には、データ格納用のメモリ28と、計時用のタイマ29が設けられている。メモリ28には、コンデンサ9の充電制御に関する制御マップ30が格納されている。
On the other hand, in the
このようなモータ制御装置10にあっては、キースイッチ11の操作に伴い、次のような制御処理が行われる。図2は、キースイッチ11が操作されたときの制御処理の流れを示すフローチャート、図3は、その際のプリチャージ形態を示す説明図であり、(a)はプリチャージ時間の短縮を行う場合、(b)はコンデンサの経年変化に対応する場合の制御形態、(c)はキースイッチ11がACC位置に操作された後にコンデンサ電圧が低下した場合の制御形態をそれぞれ示している。図2に示すように、モータ制御装置10ではまず、キースイッチ11が操作されると、スイッチがACC位置となったことがキースイッチ入力回路12,21にて検出される(ステップS1)。
In such a
キースイッチ11がACC位置となると、リレー駆動回路13は、キースイッチ入力回路12からの検出情報に基づいてプリチャージライン8のリレー7をONさせ、コンデンサ9のプリチャージを開始する(ステップS2)。このとき、ISGドライバ3側では、キースイッチ入力回路21からの検出情報に基づき、充電時間制御部27の指示の下、コンデンサ電圧検出回路25によってFET24のゲート電圧を制御する。ゲート電圧の制御はPWM Duty制御にて行われる。これにより、コンデンサ9の電圧が徐々に上昇し、所定の通常設定時間Tc(図3(a)参照)にて充電が完了するように、プリチャージライン8の電流量が制御される(通常充電モード)。
When the
プリチャージが開始されると、コンデンサ9の電圧がコンデンサ電圧検出回路25にて検出される。充電時間制御部27は、検出されたコンデンサ電圧に基づき、コンデンサ9の容量判定処理を行う(ステップS3)。容量判定処理は、充電時間制御部27内に設けられた容量変化判定部31にて、検出されたコンデンサ電圧とコンデンサの容量判定閾値Vsとを比較することにより行われる。容量判定閾値Vsは、コンデンサ9の充電完了時の電圧よりも低い電圧に設定されており、メモリ28に予め格納されている。
When the precharge is started, the voltage of the
ここで、コンデンサ9は、経年劣化や温度変化によって容量が初期状態から変化(減少)すると、図3(b)にて破線で示したように、プリチャージ開始から閾値Vsに至るまでの時間(閾値到達時間)Tsが初期値T0よりも短くなる(T0→T1)。そこで、容量変化判定部31は、閾値到達時間比較部32にて、現在の閾値到達時間と閾値到達時間初期値T0を比較する。そして、充電時間補正部33により、両者の関係に基づいて、コンデンサ9の容量が減少した場合でも充電処理が通常設定時間Tcで完了するように、プリチャージライン8の電流量を調整し、充電時間を補正する(ステップS3)。このような補正処理は、メモリ28に予め格納されている容量変化補正マップ34に基づいて実施される。容量変化補正マップ34には、例えば、T1とT0の比(T1/T0)や差(T0−T1)などをパラメータとして、そのときのFET24のDuty比が記載されている。
Here, when the capacitance of the
例えば、図3(b)において、コンデンサ9の容量が減少し、容量判定閾値Vsに時間T1(T1/T0=0.8)で到達するようになった場合、そのまま通常の充電処理を行うと、Tcよりも短い時間で充電が完了してしまう。このため、充電時間制御部27は、容量変化判定部31における判定結果に基づいて、充電時間補正部33により、プリチャージライン8の電流量を初期設定よりも減少させ、コンデンサ9の充電を時間Tcで完了させる。すなわち、FET24のDuty比を下げ、図3(b)に示した充電特性線の傾きを小さくし、TsをT0に調整する(破線から実線に戻す)。なお、経年変化のない状態の通常の充電処理では、T1/T0=1の場合のマップ値(プリチャージ時間が通常設定時間Tcとなる通常設定値)が適用され、図3(a),(b)に実線にて示した充電処理が実施される。
For example, in FIG. 3B, when the capacitance of the
このように、モータ制御装置10では、経年劣化や温度変化によってコンデンサ9の容量が変化しても、同じプリチャージ時間(通常設定時間Tc)でエンジンを始動させることが可能となる。したがって、キースイッチの操作からエンジンが始動するまでの時間が常に同じ時間となり、運転者が感じるエンジンの始動フィーリングが常に同じとなる。このため、経年や温度により、エンジン始動が早くなったり、もたついたりするなどの時間感覚の変動が抑えられ、エンジン始動時における運転者の余分なストレスを低減することが可能となる。また、コンデンサ9自体の製品のバラツキや、コンデンサ9を交換した場合における交換前後の容量の変化にも対応でき、それらの場合であっても常に同じプリチャージ時間でエンジンを始動させることが可能となる。
As described above, in the
ステップS3にて、コンデンサ9に容量変化があった場合には充電時間の補正処理を行う一方、プリチャージ開始からの経過時間をタイマ29によって計時し、通常設定時間Tcが経過しているかどうかを確認する(ステップS4)。通常設定時間Tcが経過していない場合には、ステップS5に進み、キースイッチ11がIG位置に操作されていないかどうかを確認する。このとき、IG位置となっていない場合にはステップS4に戻り、通常設定時間Tcの経過を待ち、通常設定時間Tcとなったときプリチャージ完了と判断し(ステップS6)、エンジン始動に備える。
In step S3, when there is a capacitance change in the
また、ステップS5にて、通常設定時間Tcが経過していないにも関わらず、キースイッチ11がIG位置に操作された場合は、ステップS7に進み、プリチャージ時間の短縮処理(充電短縮モード)を実施する。前述のように、従来のISGでは、プリチャージ時間を変更できないため、通常設定時間Tc以内にイグニッションONとなった場合、モータ始動までにプリチャージ待ちの時間が生じる。その点、本発明のモータ制御装置10では、このような場合、充電時間制御部27に設けられた充電時間調整部35により、プリチャージ時間を短縮させ、エンジン始動を迅速に行う。すなわち、充電時間調整部35は、メモリ28に予め格納されているプリチャージ時間調整マップ36に基づいて、コンデンサ電圧検出回路25を制御し、プリチャージライン8の電流量を初期設定よりも増加させ、通常設定時間Tcよりも早く充電を完了させる。
If the
この場合、プリチャージ開始からの経過時間Tkにより、その時点から充電完了までの時間が異なることから、プリチャージ時間調整マップ36には、経過時間Tkをパラメータとして、充電完了時間を所望の値にするためのFET24のDuty比が記載されている。ここで、例えば、図3(a)において、通常設定時間Tc以前の時間T2(Tk=T2)にて、イグニッションONとなった場合、従前のISGでは、実線のプリチャージが実施され、通常設定時間Tcが経過した後、モータ1が駆動されエンジンが始動する。したがって、時間T2からTcまでの間はプリチャージ待ちの時間となる。
In this case, since the time from that point to the completion of charging differs depending on the elapsed time Tk from the start of precharging, the charging completion time is set to a desired value in the precharging
これに対し、モータ制御装置10では、時間T2でイグニッションONとなると、ステップS7のプリチャージ時間短縮処理が実施され、FET24のDuty比を上げてコンデンサ9を急速充電する。すなわち、図3(a)に実線にて示した通常時の充電特性線の傾きを大きくし、経過時間TkをT3に縮め、プリチャージ待ちの時間を短縮する。ただし、急速充電時の電流量は、FET24の許容電流の範囲内、好ましくは90〜95%程度に抑え、素子の劣化を防止する。したがって、キースイッチ11をACC位置から直ちにIG位置に操作したときでも、プリチャージ待ちの時間が短縮されてエンジンが迅速に始動し、エンジン始動開始までのタイムラグを小さくすることができる。これにより、プリチャージ待ちによる運転者のストレスを低減させることができ、キースイッチの反応性が高められ、自動車の商品性を向上させることが可能となる。
On the other hand, in the
一方、通常設定時間Tcが経過しステップS6にてプリチャージが完了した後は、コンデンサ電圧検出回路25にてコンデンサ9の電圧をモニタする(ステップS8)。これは、運転者がキースイッチ11をACC位置とした後、エンジンを掛けずにオーディオだけを動かしている場合などを想定しており、そのまま放置しておくとコンデンサ9が徐々に放電してしまうことに対処するためである。前述のように、放置後にキースイッチ11をイグニッションONすると、再チャージの時間分だけタイムラグが生じてしまう。そこで、モータ制御装置10では、プリチャージ完了後もコンデンサ9の電圧を常時モニタし(S8)、その後にイグニッションONを検出した場合は(ステップS9)、放電した分の再プリチャージ時間を短縮して実施した上で(ステップS10)、モータ1を作動させる(ステップS11)。
On the other hand, after the normal set time Tc has elapsed and the precharge is completed in step S6, the voltage of the
この場合、充電時間制御部27は、キースイッチ入力回路21から、キースイッチ11がIG位置に操作された旨の情報を取得すると、充電時間補正部33によりプリチャージ時間短縮処理(充電短縮モード:S10)を実施する。ステップS10のプリチャージ時間短縮処理も、ステップS7の短縮処理と同様に、通常時の充電特性線(図3(c)の実線)よりも傾きを大きくしてコンデンサ9を急速充電する。すなわち、例えば、コンデンサ電圧が満充電時のVcからV1に低下していた場合、図3(c)に示すように、通常の充電処理では実線のようになり、タイムラグが大きくなる(T4)。これに対し、ステップS10の処理を行うと、ステップS7の場合と同様に、図3(c)の破線のように充電処理が実施され、プリチャージ時間の短縮が図られる(T4→T5)。なお、ステップS10の処理は、コンデンサ電圧が満充電時からある程度(例えば、80%未満)に低下している場合に実施され、電圧低下が小さい場合は、そのままステップS11に進みモータ1を作動させる。
In this case, when the charging
ステップS10のプリチャージ時間短縮処理では、充電時間補正部33は、メモリ28に予め格納されている再チャージ時間調整マップ37に基づいて、コンデンサ電圧検出回路25を制御し、充電完了までの時間を短縮する。再チャージ時間調整マップ37には、コンデンサ9の電圧をパラメータとして、その電圧から充電完了までの時間を所望の値にするためのFET24のDuty比が記載されている。充電時間補正部33は、S8にて検出したコンデンサ電圧に基づき、再チャージ時間調整マップ37を参照してFET24のDuty比を上げ、プリチャージライン8の電流量を初期設定よりも増加させる。これにより、キースイッチ11をACC位置に長時間放置した後にIG位置に操作したときでも、プリチャージ待ちの時間が短縮されてエンジンが迅速に始動し、エンジン始動開始までのタイムラグを小さくすることができる。
In the precharge time shortening process in step S10, the charge time correction unit 33 controls the capacitor
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施形態では、FET24をPWM制御することによりプリチャージライン8の電流量を調整してプリチャージ時間を変えているが、FET24をソースフォロワ制御することによりプリチャージライン8の電流量を調整しても良い。また、モータ制御装置10では、FET24により電流量を調整していることから、プリチャージライン8中の制限抵抗23を省くことも可能である。さらに、制御マップ30として、温度とコンデンサ容量との関係を記したマップを別途設け、雰囲気温度を検出して、温度変化による容量変化に対応しても良い。
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist thereof.
For example, in the above-described embodiment, the current amount of the precharge line 8 is adjusted by PWM control of the
加えて、コンデンサ9は、ISGドライバ3外に設けても良く、ISGドライバ3内外に関わらず、劣化したコンデンサ9を交換可能な構成としても良い。その場合、本発明のモータ制御装置・制御方法では、コンデンサ9の容量が変化しても同じプリチャージ時間でエンジンを始動させることができ、交換前後のコンデンサ容量の変化にも柔軟に対応可能である。
In addition, the
本発明によるモータ制御装置・制御方法は、ISG用のモータのみならず、ラジエターファン駆動用のモータなどの車載モータや、他の産業機器用のモータ、家電製品用のモータなどにも広く適用可能である。 The motor control device / control method according to the present invention can be widely applied not only to motors for ISG, but also to in-vehicle motors such as motors for driving radiator fans, motors for other industrial equipment, motors for home appliances, and the like. Is.
1 モータ
2 ECU
3 ISGドライバ
4 バッテリ
5 コンタクタ
6 主電源ライン(主電源回路)
7 リレー
8 プリチャージライン(プリチャージ回路)
9 コンデンサ
10 モータ制御装置
11 キースイッチ
12 キースイッチ入力回路
13 リレー駆動回路
14 コンタクタ駆動回路
15 CAN通信回路
21 キースイッチ入力回路
22 CAN通信回路
23 制限抵抗
24 FET(スイッチング素子)
25 コンデンサ電圧検出回路
26 FET制御回路(スイッチング素子制御回路)
27 充電時間制御部
28 メモリ
29 タイマ
30 制御マップ
31 容量変化判定部
32 閾値到達時間比較部
33 充電時間補正部
34 容量変化補正マップ
35 充電時間調整部
36 プリチャージ時間調整マップ
37 再チャージ時間調整マップ
51 モータ
52 ECU
53 ISGドライバ
54 バッテリ
55 コンタクタ
56 主電源ライン
57 プリチャージライン
58 コンデンサ
59 キースイッチ
61 リレー
62 制限抵抗
Ts 閾値到達時間
T0 閾値到達時間初期値
Tc 通常設定時間
Tk 経過時間
Vs 容量判定閾値
Vc 満充電時電圧
1
3 ISG driver 4
7 Relay 8 Precharge line (precharge circuit)
9
25 Capacitor
27 Charging
53
Claims (16)
前記主電源回路に接続され、前記電動モータの前段に設けられたコンデンサと、
前記主電源回路とは別に設けられ、前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を有するモータ制御装置であって、
前記制御装置は、
前記プリチャージ回路に設けられたスイッチング素子と、
前記コンデンサの充電電圧を検出するコンデンサ電圧検出回路と、
前記スイッチング素子の動作を制御するスイッチング素子制御回路と、
前記コンデンサ電圧検出部にて検出された前記コンデンサの電圧に基づいて前記スイッチング素子制御回路を制御し、前記コンデンサの充電時間を制御する充電時間制御部と、を有することを特徴とするモータ制御装置。 The main power supply circuit that supplies power to the electric motor,
A capacitor connected to the main power supply circuit and provided in front of the electric motor,
A motor control device provided separately from the main power supply circuit and having a precharge circuit for charging the capacitor.
The control device is
The switching element provided in the precharge circuit and
A capacitor voltage detection circuit that detects the charging voltage of the capacitor and
A switching element control circuit that controls the operation of the switching element,
A motor control device including a charging time control unit that controls the switching element control circuit based on the voltage of the capacitor detected by the capacitor voltage detecting unit and controls the charging time of the capacitor. ..
前記主電源回路は、該回路を開閉する第1スイッチ部を有し、
前記プリチャージ回路は、該回路を開閉する第2スイッチ部を有し、
前記充電時間制御部は、
前記第2スイッチがオンされたとき前記コンデンサを所定の通常設定時間にて充電する通常充電モードを実施する一方、前記通常設定時間内に前記第1スイッチ部がオンされたときは、前記スイッチング素子を制御して前記プリチャージ回路の電流を増加させ、前記通常設定時間よりも早く前記コンデンサの充電を完了させる充電短縮モードを実施する充電時間調整部を有することを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to claim 1,
The main power supply circuit has a first switch unit that opens and closes the circuit.
The precharge circuit has a second switch unit that opens and closes the circuit.
The charging time control unit
When the second switch is turned on, a normal charging mode for charging the capacitor in a predetermined normal set time is performed, while when the first switch unit is turned on within the normal set time, the switching element is used. A motor control device comprising a charging time adjusting unit that controls a device to increase the current of the precharging circuit and implements a charging shortening mode for completing charging of the capacitor earlier than the normal set time.
前記充電時間調整部は、前記通常設定時間内に前記第1スイッチ部がオンされたとき、前記第2スイッチがオンされてからの経過時間と前記スイッチング素子の制御形態との関係を示す制御マップに基づいて、前記スイッチング素子制御回路により前記スイッチング素子を制御することを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to claim 2,
When the first switch unit is turned on within the normal set time, the charging time adjusting unit is a control map showing the relationship between the elapsed time since the second switch is turned on and the control mode of the switching element. A motor control device, characterized in that the switching element is controlled by the switching element control circuit based on the above.
前記充電時間調整部は、前記第1スイッチ部がオンされた後、前記スイッチング素子の許容電流の95%以内の範囲内で前記プリチャージ回路の電流を増加させることを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to claim 2 or 3.
The charging time adjusting unit is a motor control device that increases the current of the precharging circuit within a range of 95% or less of the allowable current of the switching element after the first switching unit is turned on.
前記充電時間調整部は、前記通常設定時間を超えて前記第1スイッチ部がオンされたときは、前記コンデンサの電圧に基づいて前記充電短縮モードを実施することを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to claim 2,
The motor control device is characterized in that the charging time adjusting unit executes the charging shortening mode based on the voltage of the capacitor when the first switch unit is turned on beyond the normal set time.
前記充電時間調整部は、前記通常設定時間を超えて前記第1スイッチ部がオンされたとき、前記コンデンサの電圧と前記スイッチング素子の制御形態との関係を示す制御マップに基づいて、前記スイッチング素子制御回路により前記スイッチング素子を制御することを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to claim 5,
The charging time adjusting unit is based on a control map showing the relationship between the voltage of the capacitor and the control mode of the switching element when the first switch unit is turned on beyond the normal set time. A motor control device characterized in that the switching element is controlled by a control circuit.
前記電動モータは、自動車のエンジンを始動させるモータであり、
前記第1スイッチ部は、前記自動車のキースイッチがイグニッション位置のときオンとなり、
前記第2スイッチ部は、前記自動車のキースイッチがアクセサリ位置のときオンとなることを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to any one of claims 2 to 6.
The electric motor is a motor for starting an automobile engine.
The first switch section is turned on when the key switch of the automobile is in the ignition position.
The second switch unit is a motor control device, which is turned on when the key switch of the automobile is in the accessory position.
前記充電時間制御部は、
前記コンデンサの容量変化を検出する容量変化判定部と、
前記コンデンサの容量の変化に基づいて前記スイッチング素子を制御し、前記コンデンサの容量に関わらず所定の通常設定時間にて該コンデンサの充電を完了させる充電時間補正部を有することを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to any one of claims 1 to 7.
The charging time control unit
A capacitance change determination unit that detects a capacitance change in the capacitor,
A motor control characterized by having a charging time correction unit that controls the switching element based on a change in the capacitance of the capacitor and completes charging of the capacitor in a predetermined normal set time regardless of the capacitance of the capacitor. apparatus.
前記充電時間補正部は、前記コンデンサの容量と前記スイッチング素子の制御形態との関係を示す制御マップに基づいて、前記スイッチング素子制御回路により前記スイッチング素子を制御することを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to claim 8,
The charging time correction unit is a motor control device characterized in that the switching element is controlled by the switching element control circuit based on a control map showing the relationship between the capacity of the capacitor and the control form of the switching element.
前記スイッチング素子はFETであり、
該FETは、スイッチング素子制御回路により、PWM Duty制御されることを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to any one of claims 1 to 9.
The switching element is a FET.
The FET is a motor control device characterized in that it is PWM duty controlled by a switching element control circuit.
前記スイッチング素子はFETであり、
該FETは、スイッチング素子制御回路により、ソースフォロワ制御されることを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to any one of claims 1 to 9.
The switching element is a FET.
The FET is a motor control device characterized in that the source follower is controlled by a switching element control circuit.
前記主電源回路に接続され、前記電動モータの前段に設けられたコンデンサと、
前記主電源回路とは別に設けられ、前記コンデンサを充電するプリチャージ回路と、を有するモータの制御方法であって、
前記プリチャージ回路にスイッチング素子を設け、
前記コンデンサの充電電圧を検出し、
前記コンデンサの電圧に基づいて前記スイッチング素子を制御することにより、前記コンデンサの充電時間を制御することを特徴とするモータ制御方法。 The main power supply circuit that supplies power to the electric motor,
A capacitor connected to the main power supply circuit and provided in front of the electric motor,
A method for controlling a motor, which is provided separately from the main power supply circuit and has a precharge circuit for charging the capacitor.
A switching element is provided in the precharge circuit.
The charging voltage of the capacitor is detected and
A motor control method characterized in that the charging time of the capacitor is controlled by controlling the switching element based on the voltage of the capacitor.
前記主電源回路は、該回路を開閉する第1スイッチ部を有し、
前記プリチャージ回路は、該回路を開閉する第2スイッチ部を有し、
前記第2スイッチがオンされたとき前記コンデンサを所定の通常設定時間にて充電する通常充電モードを実施する一方、前記通常設定時間内に前記第1スイッチ部がオンされたときは、前記スイッチング素子を制御して前記プリチャージ回路の電流を増加させ、前記通常設定時間よりも早く前記コンデンサの充電を完了させる充電短縮モードを実施することを特徴とするモータ制御方法。 In the motor control method according to claim 12,
The main power supply circuit has a first switch unit that opens and closes the circuit.
The precharge circuit has a second switch unit that opens and closes the circuit.
When the second switch is turned on, a normal charging mode for charging the capacitor in a predetermined normal set time is performed, while when the first switch unit is turned on within the normal set time, the switching element is used. A motor control method, comprising controlling the above to increase the current of the precharge circuit and executing a charge shortening mode for completing charging of the capacitor earlier than the normal set time.
前記通常設定時間を超えて前記第1スイッチ部がオンされたときは、前記コンデンサの電圧に基づいて前記充電短縮モードを実施することを特徴とするモータ制御方法。 In the motor control method according to claim 13,
A motor control method, characterized in that, when the first switch unit is turned on beyond the normal set time, the charge shortening mode is executed based on the voltage of the capacitor.
前記電動モータは、自動車のエンジンを始動させるモータであり、
前記第1スイッチ部は、前記自動車のキースイッチがイグニッション位置のときオンとなり、
前記第2スイッチ部は、前記自動車のキースイッチがアクセサリ位置のときオンとなることを特徴とするモータ制御方法。 In the motor control method according to claim 13 or 14.
The electric motor is a motor for starting an automobile engine.
The first switch section is turned on when the key switch of the automobile is in the ignition position.
The second switch unit is a motor control method characterized in that the key switch of the automobile is turned on when the key switch is in the accessory position.
前記コンデンサの容量変化を検出し、
前記コンデンサの容量の変化に基づいて前記スイッチング素子を制御し、前記コンデンサの容量に関わらず所定の通常設定時間にて該コンデンサの充電を完了させることを特徴とするモータ制御方法。 In the motor control method according to any one of claims 12 to 15,
Detecting the capacitance change of the capacitor,
A motor control method characterized in that the switching element is controlled based on a change in the capacitance of the capacitor, and charging of the capacitor is completed within a predetermined normal set time regardless of the capacitance of the capacitor.
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US11831259B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-11-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor control apparatus |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007276706A (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Nsk Ltd | Electric power steering control device |
JP2018164338A (en) * | 2017-03-24 | 2018-10-18 | 株式会社デンソー | Power conversion device, and control system |
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- 2019-02-15 JP JP2019025226A patent/JP2020137196A/en active Pending
Patent Citations (2)
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JP2007276706A (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Nsk Ltd | Electric power steering control device |
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