JP2021090338A - Rotary machine control device and control method - Google Patents

Rotary machine control device and control method Download PDF

Info

Publication number
JP2021090338A
JP2021090338A JP2020097982A JP2020097982A JP2021090338A JP 2021090338 A JP2021090338 A JP 2021090338A JP 2020097982 A JP2020097982 A JP 2020097982A JP 2020097982 A JP2020097982 A JP 2020097982A JP 2021090338 A JP2021090338 A JP 2021090338A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
period
control unit
control
inverter
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
JP2020097982A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7162194B2 (en
Inventor
松山 哲也
Tetsuya Matsuyama
哲也 松山
前田 好彦
Yoshihiko Maeda
好彦 前田
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.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
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 Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to CN202011153117.5A priority Critical patent/CN112953350A/en
Publication of JP2021090338A publication Critical patent/JP2021090338A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7162194B2 publication Critical patent/JP7162194B2/en
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
    • 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
    • H02P25/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022Synchronous motors
    • H02P25/024Synchronous motors controlled by supply frequency
    • H02P25/026Synchronous motors controlled by supply frequency thereby detecting the rotor position
    • 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
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • 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
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load
    • H02P29/0241Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load the fault being an overvoltage
    • 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
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/10Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple
    • 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
    • H02P2207/00Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

To avoid destruction of an inverter element while suppressing generation of sudden fluctuations in torque.SOLUTION: A rotary machine control device 5 includes an inverter 10, a rotational position sensor RS for detecting a rotor position of a motor M1 and a control circuit 20. The control circuit 20 includes a first control section for applying a voltage to the motor M1 using the inverter 10, a second control section for applying a voltage to the moor M1 using the inverter 10 and a switching section for switching the first control section and the second control section so that a current or torque of the motor M1 follows a command current or command torque. The second control section executes: (i)driving the inverter so that a high-side switch and a low-side switch of a U-phase switching circuit become a non-conductive state over the whole of a first period of a U phase and (ii)driving the inverter so that either one of the high-side switch and the low-side switch of the U-phase switching circuit becomes a conductive state over a part or the whole of a second period of the U phase.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、回転機制御装置、および、制御方法に関する。 The present invention relates to a rotary machine control device and a control method.

燃費規制やCO2規制によって、EV(Electric Vehicle)、HEV(Hybrid Electric Vehicle)、PHV(Plug−in Hybrid Vehicle)、FCV(Fuel Cell Vehicle)などのように車両の電動化が進んでいる。また、車両の電気効率を向上するため、車両を駆動するモータとして永久磁石同期モータが使用されることが多くなっている。 Vehicles are being electrified, such as EVs (Electric Vehicles), HEVs (Hybrid Electric Vehicles), PHVs (Plug-in Hybrid Vehicles), and FCVs (Fuel Cell Vehicles), due to fuel efficiency regulations and CO2 regulations. Further, in order to improve the electric efficiency of the vehicle, a permanent magnet synchronous motor is often used as a motor for driving the vehicle.

永久磁石同期モータは、励磁電流を必要としないために高効率であるが、永久磁石の界磁磁束によって発生する誘起電圧が回転数(以下の説明において、回転速度、あるいは角速度ともいう)に比例して上昇し、一定の回転数以上になると誘起電圧がインバータの出力電圧を超えてしまう。そのため、永久磁石同期モータを高速回転させる際は、永久磁石の界磁磁束によって発生する誘起電圧を抑制するための弱め磁束制御が行われる。 Permanent magnet synchronous motors are highly efficient because they do not require an exciting current, but the induced voltage generated by the field magnetic flux of the permanent magnet is proportional to the number of revolutions (also referred to as rotational speed or angular velocity in the following description). Then, when the number of revolutions exceeds a certain level, the induced voltage exceeds the output voltage of the inverter. Therefore, when the permanent magnet synchronous motor is rotated at high speed, weak magnetic flux control is performed to suppress the induced voltage generated by the field magnetic flux of the permanent magnet.

一方、永久磁石同期モータの回転によって発生する大きな誘起電圧によって、インバータのスイッチ素子が破壊されることがある。 On the other hand, the switch element of the inverter may be destroyed by the large induced voltage generated by the rotation of the permanent magnet synchronous motor.

その対策として、永久磁石同期モータの三相を短絡状態として、永久磁石同期モータから誘起される電圧をほぼ0(ゼロ)にする三相短絡制御が行われる。その三相短絡制御の一例として特許文献1には、永久磁石同期モータを駆動するインバータと、インバータに発生する過電圧などの異常を検出する異常検出部と、インバータを三相短絡制御の状態とするための三相短絡回路とを備える車両駆動装置が記載されている。この車両駆動装置では、異常検出部が異常を検出した場合に、インバータを三相PWM(Pulse Width Modulation)制御の状態から三相短絡制御の状態に切り替えることで、インバータにかかる過電圧を低減している。 As a countermeasure, three-phase short-circuit control is performed in which the three phases of the permanent magnet synchronous motor are short-circuited and the voltage induced by the permanent magnet synchronous motor is set to almost 0 (zero). As an example of the three-phase short-circuit control, Patent Document 1 states that an inverter for driving a permanent magnet synchronous motor, an abnormality detection unit for detecting an abnormality such as an overvoltage generated in the inverter, and an inverter are in a state of three-phase short-circuit control. A vehicle drive with a three-phase short circuit for the purpose is described. In this vehicle drive device, when an abnormality is detected by the abnormality detection unit, the inverter is switched from the three-phase PWM (Pulse Width Modulation) control state to the three-phase short-circuit control state to reduce the overvoltage applied to the inverter. There is.

特開2015−198503号公報JP-A-2015-198503

しかしながら、インバータを三相PWM制御の状態から三相短絡制御の状態に切り替える際にトルクの急峻な変動が生ずることがあるという問題がある。 However, there is a problem that a steep fluctuation of torque may occur when the inverter is switched from the state of three-phase PWM control to the state of three-phase short-circuit control.

そこで、本発明は、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避し得る回転機制御装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a rotary machine control device capable of avoiding destruction of inverter elements while suppressing the occurrence of sudden fluctuations in torque.

本発明の一態様に係る回転機制御装置は、U相スイッチング回路、V相スイッチング回路及びW相スイッチング回路を有する、三相回転機を駆動するインバータと、前記三相回転機のロータ位置を検出するロータ位置検出器と、前記ロータ位置検出器、および、前記インバータと電気的に接続される制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記三相回転機の電流またはトルクが指令電流または指令トルクに追従するように、前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第一制御部と、前記インバータを用いて前記三相回
転機に電圧を印加する第二制御部と、前記第一制御部と前記第二制御部とを切り替える切替部とを有し、前記第二制御部は、(a)前記ロータ位置検出器が検出した前記ロータ位置から得られるロータ角度が、前記三相回転機のU相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をU相の第二期間とし、隣接する前記U相の第二期間に挟まれた期間をU相の第一期間と定義し、(b)前記ロータ角度が、前記三相回転機のV相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をV相の第二期間とし、隣接する前記V相の第二期間に挟まれた期間をV相の第一期間と定義し、(c)前記ロータ角度が、前記三相回転機のW相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をW相の第二期間とし、隣接する前記W相の第二期間に挟まれた期間をW相の第一期間と定義したときに、前記ロータ角度に基づいて前記インバータを駆動することにより前記三相回転機に電圧を印加し、前記インバータの駆動では、(i)前記U相の第一期間の全期間において前記U相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記V相の第一期間の全期間において前記V相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記W相の第一期間の全期間において前記W相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となるように前記インバータを駆動し、かつ、(ii)前記U相の第二期間の一部期間又は全期間において前記U相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記V相の第二期間の一部期間又は全期間において前記V相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記W相の第二期間の一部期間又は全期間において前記W相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となるように前記インバータを駆動する。
The rotary machine control device according to one aspect of the present invention detects an inverter for driving a three-phase rotary machine having a U-phase switching circuit, a V-phase switching circuit, and a W-phase switching circuit, and a rotor position of the three-phase rotary machine. The rotor position detector, the rotor position detector, and a control circuit electrically connected to the inverter are provided, and the control circuit includes a command current or a command for the current or torque of the three-phase rotating machine. A first control unit that applies a voltage to the three-phase rotating machine using the inverter, a second control unit that applies a voltage to the three-phase rotating machine using the inverter, and the above. The second control unit has a switching unit for switching between the first control unit and the second control unit, and the second control unit has (a) a rotor angle obtained from the rotor position detected by the rotor position detector. The period of ± 30 ° centered on the zero cross point of the induced voltage in the U phase of the phase rotator is the second period of the U phase, and the period sandwiched between the second periods of the adjacent U phases is the second period of the U phase. It is defined as one period, and (b) the period in which the rotor angle is ± 30 ° around the zero cross point of the induced voltage in the V phase of the three-phase rotating machine is defined as the second period of the V phase, and the adjacent said The period sandwiched between the second period of the V phase is defined as the first period of the V phase, and (c) the rotor angle is ± 30 centered on the zero cross point of the induced voltage in the W phase of the three-phase rotary machine. When the period of ° is defined as the second period of the W phase and the period sandwiched between the adjacent second periods of the W phase is defined as the first period of the W phase, the inverter is driven based on the rotor angle. By doing so, a voltage is applied to the three-phase rotating machine, and in driving the inverter, (i) the high-side switch and the low-side switch of the U-phase switching circuit are in a non-conducting state during the entire first period of the U-phase. Therefore, the high-side switch and the low-side switch of the V-phase switching circuit are in a non-conducting state during the entire first period of the V-phase, and the high-side of the W-phase switching circuit is in the entire period of the first period of the W-phase. The inverter is driven so that the switch and the low-side switch are in a non-conducting state, and (ii) the high-side switch and the high-side switch of the U-phase switching circuit in a part or all of the second period of the U-phase. One of the low-side switches becomes conductive, and the high-voltage inverter of the V-phase switching circuit is used for a part or all of the second period of the V-phase. Either the inverter switch or the low-side switch becomes conductive, and either the high-side switch or the low-side switch of the W-phase switching circuit becomes conductive during a part or all of the second period of the W phase. The inverter is driven so as to be.

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 It should be noted that these comprehensive or specific embodiments may be realized in a recording medium such as a system, method, integrated circuit, computer program or computer readable CD-ROM, system, method, integrated circuit, computer program. And any combination of recording media may be realized.

本発明の回転機制御装置は、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 The rotary machine control device of the present invention can avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque.

図1は、実施の形態1における回転機制御装置を備える電気車両を例示する概略図である。FIG. 1 is a schematic view illustrating an electric vehicle including a rotary machine control device according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1における回転機制御装置の構成を例示する回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the configuration of the rotary machine control device according to the first embodiment. 図3は、実施の形態1における制御回路の構成を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the control circuit according to the first embodiment. 図4は、実施の形態1におけるロータ位置とコイルとの位置関係を例示する概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating the positional relationship between the rotor position and the coil in the first embodiment. 図5は、実施の形態1における回転機の座標軸とロータ角度とを示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the coordinate axes of the rotating machine and the rotor angle according to the first embodiment. 図6は、実施の形態1における第二モードにおけるスイッチングパターンを示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a switching pattern in the second mode according to the first embodiment. 図7は、実施の形態1における第三モードにおけるスイッチングパターンを示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a switching pattern in the third mode according to the first embodiment. 図8は、実施の形態1における第一モードおよび第二モードにおけるスイッチングパターンを示すタイミング図である。FIG. 8 is a timing diagram showing switching patterns in the first mode and the second mode in the first embodiment. 図9は、実施の形態1における制御回路の第一例を示す回路図である。FIG. 9 is a circuit diagram showing a first example of the control circuit according to the first embodiment. 図10は、実施の形態1における制御回路の第一例の処理を示すフロー図である。FIG. 10 is a flow chart showing processing of a first example of the control circuit according to the first embodiment. 図11は、実施の形態1における制御回路の第二例を示す回路図である。FIG. 11 is a circuit diagram showing a second example of the control circuit according to the first embodiment. 図12は、実施の形態1における制御回路の第二例の処理を示すフロー図である。FIG. 12 is a flow chart showing processing of a second example of the control circuit according to the first embodiment. 図13は、実施の形態1における回転機制御装置により制御されたモータのトルク、電圧および電流の時間的変化の一例を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of temporal changes in torque, voltage, and current of a motor controlled by the rotary machine control device according to the first embodiment. 図14は、実施の形態2における第二モードおよび第三モードにおけるスイッチングパターンを示すタイミング図である。FIG. 14 is a timing diagram showing switching patterns in the second mode and the third mode in the second embodiment. 図15は、実施の形態2における制御回路の例を示す回路図である。FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of the control circuit according to the second embodiment. 図16は、実施の形態2における制御回路の処理を示すフロー図である。FIG. 16 is a flow chart showing the processing of the control circuit according to the second embodiment. 図17は、各実施の形態の変形例1における回転機制御装置により制御されたモータのトルク、電圧および電流の時間的変化の第一例を示す説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram showing a first example of temporal changes in torque, voltage, and current of a motor controlled by a rotary machine control device in Modification 1 of each embodiment. 図18は、各実施の形態の変形例2における制御回路の処理を示すフロー図である。FIG. 18 is a flow chart showing the processing of the control circuit in the second modification of each embodiment. 図19は、各実施の形態の変形例2における回転機制御装置により制御されたモータのトルク、電圧および電流の時間的変化の第二例を示す説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram showing a second example of temporal changes in torque, voltage, and current of a motor controlled by a rotary machine control device in Modification 2 of each embodiment.

本発明の一態様に係る回転機制御装置は、U相スイッチング回路、V相スイッチング回路及びW相スイッチング回路を有する、三相回転機を駆動するインバータと、前記三相回転機のロータ位置を検出するロータ位置検出器と、前記ロータ位置検出器、および、前記インバータと電気的に接続される制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記三相回転機の電流またはトルクが指令電流または指令トルクに追従するように、前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第一制御部と、前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第二制御部と、前記第一制御部と前記第二制御部とを切り替える切替部とを有し、前記第二制御部は、(a)前記ロータ位置検出器が検出した前記ロータ位置から得られるロータ角度が、前記三相回転機のU相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をU相の第二期間とし、隣接する前記U相の第二期間に挟まれた期間をU相の第一期間と定義し、(b)前記ロータ角度が、前記三相回転機のV相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をV相の第二期間とし、隣接する前記V相の第二期間に挟まれた期間をV相の第一期間と定義し、(c)前記ロータ角度が、前記三相回転機のW相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をW相の第二期間とし、隣接する前記W相の第二期間に挟まれた期間をW相の第一期間と定義したときに、前記ロータ角度に基づいて前記インバータを駆動することにより前記三相回転機に電圧を印加し、前記インバータの駆動では、(i)前記U相の第一期間の全期間において前記U相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記V相の第一期間の全期間において前記V相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記W相の第一期間の全期間において前記W相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となるように前記インバータを駆動し、かつ、(ii)前記U相の第二期間の一部期間又は全期間において前記U相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記V相の第二期間の一部期間又は全期間において前記V相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記W相の第二期間の一部期間又は全期間において前記W相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となるように前記インバータを駆動する。 The rotary machine control device according to one aspect of the present invention detects an inverter for driving a three-phase rotary machine having a U-phase switching circuit, a V-phase switching circuit, and a W-phase switching circuit, and a rotor position of the three-phase rotary machine. The rotor position detector, the rotor position detector, and a control circuit electrically connected to the inverter are provided, and the control circuit includes a command current or a command for the current or torque of the three-phase rotating machine. A first control unit that applies a voltage to the three-phase rotating machine using the inverter, a second control unit that applies a voltage to the three-phase rotating machine using the inverter, and the above. The second control unit has a switching unit for switching between the first control unit and the second control unit, and the second control unit has (a) a rotor angle obtained from the rotor position detected by the rotor position detector. The period of ± 30 ° centered on the zero cross point of the induced voltage in the U phase of the phase rotator is the second period of the U phase, and the period sandwiched between the second periods of the adjacent U phases is the second period of the U phase. It is defined as one period, and (b) the period in which the rotor angle is ± 30 ° around the zero cross point of the induced voltage in the V phase of the three-phase rotating machine is defined as the second period of the V phase, and the adjacent said The period sandwiched between the second period of the V phase is defined as the first period of the V phase, and (c) the rotor angle is ± 30 centered on the zero cross point of the induced voltage in the W phase of the three-phase rotary machine. When the period of ° is defined as the second period of the W phase and the period sandwiched between the adjacent second periods of the W phase is defined as the first period of the W phase, the inverter is driven based on the rotor angle. By doing so, a voltage is applied to the three-phase rotating machine, and in driving the inverter, (i) the high-side switch and the low-side switch of the U-phase switching circuit are in a non-conducting state during the entire first period of the U-phase. Therefore, the high-side switch and the low-side switch of the V-phase switching circuit are in a non-conducting state during the entire first period of the V-phase, and the high-side of the W-phase switching circuit is in the entire period of the first period of the W-phase. The inverter is driven so that the switch and the low-side switch are in a non-conducting state, and (ii) the high-side switch and the high-side switch of the U-phase switching circuit in a part or all of the second period of the U-phase. One of the low-side switches becomes conductive, and the high-voltage of the V-phase switching circuit during a part or all of the second period of the V-phase. Either the inverter switch or the low-side switch becomes conductive, and either the high-side switch or the low-side switch of the W-phase switching circuit becomes conductive during a part or all of the second period of the W phase. The inverter is driven so as to be.

上記態様によれば、回転機制御装置は、第一制御部から第二制御部へ切り替えることにより、トルクの急峻な変動を抑制することができる。第二制御部は、三相回転機が発生させる電力の少なくとも一部が無効電力となるようにインバータを駆動することにより、インバータの直流母線部の電圧の上昇を抑制しながら、制動力を生じさせる。また、第一制御部から第二制御部への切り替えの際にトルクの急峻な変動の発生が抑制されている。これにより、回転機制御装置は、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 According to the above aspect, the rotary machine control device can suppress a steep fluctuation of torque by switching from the first control unit to the second control unit. The second control unit drives the inverter so that at least a part of the power generated by the three-phase rotating machine becomes reactive power, thereby generating braking force while suppressing an increase in the voltage of the DC bus part of the inverter. Let me. Further, the occurrence of abrupt fluctuations in torque is suppressed when switching from the first control unit to the second control unit. As a result, the rotary machine control device can avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque.

例えば、前記第二制御部および前記切替部の少なくとも一方は、論理回路で構成されていてもよい。 For example, at least one of the second control unit and the switching unit may be configured by a logic circuit.

上記態様によれば、回転機制御装置は、第二制御部および切替部の少なくとも一方が論理回路で構成されているので、演算装置又はプロセッサで構成される場合に比べて、故障に対する耐性が高い。よって、回転機制御装置は、故障に対する耐性を向上させ、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 According to the above aspect, since at least one of the second control unit and the switching unit is composed of a logic circuit, the rotary machine control device has higher resistance to failure than the case where it is composed of an arithmetic unit or a processor. .. Therefore, the rotary machine control device can improve the resistance to failure and avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque.

例えば、前記切替部は、前記インバータの直流母線部に電気的に接続された遮断器が非導通となるか、または、前記直流母線部に電気的に接続された過電圧検出回路から過電圧検出信号が出力された場合に、前記第一制御部から前記第二制御部に切替えてもよい。 For example, in the switching unit, the circuit breaker electrically connected to the DC bus portion of the inverter becomes non-conducting, or the overvoltage detection signal is transmitted from the overvoltage detection circuit electrically connected to the DC bus portion. When it is output, the first control unit may be switched to the second control unit.

上記態様によれば、回転機制御装置は、原則として第一制御部により三相回転機を制御するとともに、上記遮断器の切断、又は、上記直流母線部の過電圧を実際に検出した場合に第二制御部への切り替えを行うことができる。これにより、回転機制御装置は、通常時には第一制御部による制御を行うとともに、必要に応じて第二制御部による制御を行うことで、三相回転機を適切に制御することができる。これにより、回転機制御装置は、第二制御部による制御が必要であるときに第二制御部による制御を行うことにより、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 According to the above aspect, in principle, the rotary machine control device controls the three-phase rotary machine by the first control unit, and when the circuit breaker is disconnected or the overvoltage of the DC bus portion is actually detected, the first control device is used. (Ii) Switching to the control unit can be performed. As a result, the rotary machine control device can appropriately control the three-phase rotary machine by performing control by the first control unit at normal times and controlling by the second control unit as needed. As a result, the rotary machine control device performs control by the second control unit when control by the second control unit is required, thereby avoiding destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of sudden fluctuations in torque. can do.

例えば、前記制御回路は、前記U相スイッチング回路、前記V相スイッチング回路及び前記W相スイッチング回路における、それぞれの前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチの一方が導通状態になり、他方が非導通状態になるように前記インバータを制御する第三制御部を、さらに備え、前記切替部は、前記第一制御部と前記第二制御部とに加えて、前記第三制御部とも切替え、前記切替部は、前記直流母線部における電圧が所定電圧を超える場合に、前記第二制御部から前記第三制御部に切り替えてもよい。 For example, in the control circuit, one of the high-side switch and the low-side switch in the U-phase switching circuit, the V-phase switching circuit, and the W-phase switching circuit is in a conductive state, and the other is in a non-conducting state. A third control unit that controls the inverter is further provided, and the switching unit switches with the third control unit in addition to the first control unit and the second control unit, and the switching unit is When the voltage in the DC bus unit exceeds a predetermined voltage, the second control unit may be switched to the third control unit.

上記態様によれば、回転機制御装置は、第三制御つまり三相短絡制御により三相回転機を制御することでインバータに過電圧がかかることを抑制することができる。また、上記の三相短絡制御は、インバータの直流母線部の過電圧を実際に検出した場合になされる。これにより、回転機制御装置は、第一制御部又は第二制御部による制御を行っているときであっても、必要に応じて第三制御部による制御を行うことで、インバータに過電圧がかかることを抑制できる。これにより、回転機制御装置は、三相短絡制御をさらに用いることにより、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 According to the above aspect, the rotary machine control device can suppress the overvoltage from being applied to the inverter by controlling the three-phase rotary machine by the third control, that is, the three-phase short-circuit control. Further, the above-mentioned three-phase short-circuit control is performed when the overvoltage of the DC bus portion of the inverter is actually detected. As a result, even when the rotary machine control device is being controlled by the first control unit or the second control unit, the inverter is overvoltageed by being controlled by the third control unit as necessary. Can be suppressed. As a result, the rotary machine control device can avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque by further using the three-phase short-circuit control.

例えば、前記切替部は、前記第三制御部が前記インバータを駆動しているときに、前記ロータ位置検出器からの出力に基づいて前記三相回転機の回転数を算出し、算出した前記回転数が所定回転数以下になれば、前記第三制御部から前記第二制御部に切替えてもよい。 For example, the switching unit calculates the rotation speed of the three-phase rotating machine based on the output from the rotor position detector when the third control unit is driving the inverter, and the calculated rotation speed. When the number becomes equal to or less than a predetermined rotation speed, the third control unit may be switched to the second control unit.

上記態様によれば、回転機制御装置は、三相回転機の回転数が所定回転数以下であるときに第三制御部から第二制御部へ切り替えるので、第三制御つまり三相短絡制御において回転機の低速時に発生する負荷トルクを抑制し、インバータの素子の破壊を回避することができる。 According to the above aspect, since the rotary machine control device switches from the third control unit to the second control unit when the rotation speed of the three-phase rotary machine is equal to or less than the predetermined rotation speed, in the third control, that is, the three-phase short circuit control. It is possible to suppress the load torque generated at low speed of the rotating machine and avoid the destruction of the inverter element.

例えば、前記制御回路は、前記U相スイッチング回路、前記V相スイッチング回路及び前記W相スイッチング回路における、それぞれの前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチの一方が導通状態になり、他方が非導通状態になるように前記インバータを制御する第三制御部を、さらに備え、前記切替部は、前記第一制御部と前記第二制御部とに加えて、前記第三制御部とも切替え、前記切替部は、前記インバータの直流母線部に電気的に接続された遮断器が非導通となるか、または、前記直流母線部に電気的に接続された過電圧検出回路から過電圧検出信号が出力された場合に、前記第一制御部から前記第三制御部に切替えてもよい。 For example, in the control circuit, one of the high-side switch and the low-side switch in the U-phase switching circuit, the V-phase switching circuit, and the W-phase switching circuit is in a conductive state, and the other is in a non-conducting state. A third control unit that controls the inverter is further provided, and the switching unit switches with the third control unit in addition to the first control unit and the second control unit, and the switching unit is , When the circuit breaker electrically connected to the DC bus portion of the inverter becomes non-conducting, or when the overvoltage detection signal is output from the overvoltage detection circuit electrically connected to the DC bus portion. The first control unit may be switched to the third control unit.

上記態様によれば、回転機制御装置は、原則として第一制御部により三相回転機を制御するとともに、上記遮断器の切断、又は、上記直流母線部の過電圧を実際に検出した場合に第三制御部への切り替えを行うことができる。これにより、回転機制御装置は、通常時には第一制御部による制御を行うとともに、必要に応じて第三制御部による制御を行うことで、三相回転機を適切に制御することができる。これにより、回転機制御装置は、第三制御部による制御が必要であるときに第三制御部による制御を行うことにより、インバータの素子の破壊を回避することができる。 According to the above aspect, in principle, the rotary machine control device controls the three-phase rotary machine by the first control unit, and when the circuit breaker is disconnected or the overvoltage of the DC bus portion is actually detected, the first control device is used. (3) Switching to the control unit can be performed. As a result, the rotary machine control device can appropriately control the three-phase rotary machine by performing control by the first control unit at normal times and controlling by the third control unit as needed. As a result, the rotary machine control device can avoid the destruction of the inverter element by performing the control by the third control unit when the control by the third control unit is required.

例えば、前記切替部は、前記第三制御部が前記インバータを駆動しているときに、前記ロータ位置検出器からの出力に基づいて前記三相回転機の回転数を算出し、算出した前記回転数が所定回転数以下になれば、前記第三制御部から前記第二制御部に切替えてもよい。 For example, the switching unit calculates the rotation speed of the three-phase rotating machine based on the output from the rotor position detector when the third control unit is driving the inverter, and the calculated rotation speed. When the number becomes equal to or less than a predetermined rotation speed, the third control unit may be switched to the second control unit.

上記態様によれば、回転機制御装置は、三相回転機の回転数が所定回転数以下であるときに第三制御部から第二制御部へ切り替えるので、第三制御つまり三相短絡制御において回転機の低速時に発生する負荷トルクを抑制し、インバータの素子の破壊を回避することができる。 According to the above aspect, since the rotary machine control device switches from the third control unit to the second control unit when the rotation speed of the three-phase rotary machine is equal to or less than the predetermined rotation speed, in the third control, that is, the three-phase short circuit control. It is possible to suppress the load torque generated at low speed of the rotating machine and avoid the destruction of the inverter element.

例えば、前記第三制御部は、論理回路で構成されていてもよい。 For example, the third control unit may be composed of a logic circuit.

上記態様によれば、回転機制御装置は、第三制御部が論理回路で構成されているので、演算装置又はプロセッサで構成される場合に比べて、故障に対する耐性が高い。よって、回転機制御装置は、故障に対する耐性を向上させ、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 According to the above aspect, since the third control unit is composed of a logic circuit, the rotary machine control device has higher resistance to failure than the case where it is composed of an arithmetic unit or a processor. Therefore, the rotary machine control device can improve the resistance to failure and avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque.

例えば、前記切替部は、前記回転数が前記所定回転数以下であり、かつ、前記直流母線部における電圧が前記所定電圧以上である場合に、前記第二制御部から前記第三制御部に切替えてもよい。 For example, the switching unit switches from the second control unit to the third control unit when the rotation speed is equal to or lower than the predetermined rotation speed and the voltage in the DC bus portion is equal to or higher than the predetermined voltage. You may.

上記態様によれば、回転機制御装置は、第三制御つまり三相短絡制御により三相回転機を制御することでインバータに過電圧がかかることを抑制することができる。また、上記の三相短絡制御は、直流母線部の電圧が所定電圧以上である場合になされる。これにより、回転機制御装置は、第二制御部による制御を行っているときであっても、必要に応じて第三制御部による制御を行うことで、インバータに過電圧がかかることを抑制できる。これにより、回転機制御装置は、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 According to the above aspect, the rotary machine control device can suppress the overvoltage from being applied to the inverter by controlling the three-phase rotary machine by the third control, that is, the three-phase short-circuit control. Further, the above-mentioned three-phase short-circuit control is performed when the voltage of the DC bus portion is equal to or higher than a predetermined voltage. As a result, even when the rotary machine control device is being controlled by the second control unit, it is possible to prevent the inverter from being overvoltageed by performing the control by the third control unit as necessary. As a result, the rotary machine control device can avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque.

本発明の一態様に係る制御方法は、回転機制御装置の制御方法であって、前記回転機制御装置は、U相スイッチング回路、V相スイッチング回路及びW相スイッチング回路を有する、三相回転機を駆動するインバータと、前記三相回転機のロータ位置を検出するロータ位置検出器と、前記ロータ位置検出器、および、前記インバータと電気的に接続される制御回路と、を備え、前記制御方法は、前記三相回転機の電流またはトルクが指令電流または指令トルクに追従するように、前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第一制御ステップと、前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第二制御ステップと、前記第一制御ステップと前記第二制御ステップとを切り替える切替ステップとを有し、前記第二制御ステップは、(a)前記ロータ位置検出器が検出した前記ロータ位置から得られるロータ角度が、前記三相回転機のU相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をU相の第二期間とし、隣接する前記U相の第二期間に挟まれた期間をU相の第一期間と定義し、(b)前記ロータ角度が、前記三相回転機のV相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をV相の第二期間とし、隣接する前記V相の第二期間に挟まれた期間をV相の第一期間と定義し、(c)前記ロータ角度が、前記三相回転機のW相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をW相の第二期間とし、隣接する前記W相の第二期間に挟まれた期間をW相の第一期間と定義したときに、前記ロータ角度に基づいて前記インバータを駆動することにより前記三相回転機に電圧を印加し、前記インバータの駆動では、(i)前記U相の第一期間の全期間において前記U相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記V相の第一期間の全期間において前記V相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記W相の第一期間の全期間において前記W相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となるように前記インバータを駆動し、かつ、(ii)前記U相の第二期間の一部期間又は全期間において前記U相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記V相の第二期間の一部期間又は全期間において前記V相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記W相の第二期間の一部期間又は全期間において前記W相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となるように前記インバータを駆動する。 The control method according to one aspect of the present invention is a control method for a rotary machine control device, wherein the rotary machine control device has a U-phase switching circuit, a V-phase switching circuit, and a W-phase switching circuit. The control method includes an inverter that drives the inverter, a rotor position detector that detects the rotor position of the three-phase rotating machine, the rotor position detector, and a control circuit that is electrically connected to the inverter. The first control step of applying a voltage to the three-phase rotating machine using the inverter so that the current or torque of the three-phase rotating machine follows the command current or the command torque, and the above using the inverter. It has a second control step of applying a voltage to the three-phase rotary machine and a switching step of switching between the first control step and the second control step, and the second control step is (a) the rotor position detection. The period in which the rotor angle obtained from the rotor position detected by the device is ± 30 ° around the zero cross point of the induced voltage in the U phase of the three-phase rotary machine is defined as the second period of the U phase, and the adjacent said The period sandwiched between the second period of the U phase is defined as the first period of the U phase, and (b) the rotor angle is ± 30 centered on the zero cross point of the induced voltage in the V phase of the three-phase rotary machine. The period of ° is defined as the second period of the V phase, the period sandwiched between the second periods of the adjacent V phase is defined as the first period of the V phase, and (c) the rotor angle is the three-phase rotation. The period of ± 30 ° centered on the zero cross point of the induced voltage in the W phase of the machine is the second period of the W phase, and the period sandwiched between the second period of the adjacent W phase is the first period of the W phase. When the voltage is applied to the three-phase rotating machine by driving the inverter based on the rotor angle, in driving the inverter, (i) in the entire period of the first period of the U phase. The high-side switch and the low-side switch of the U-phase switching circuit are in a non-conducting state, and the high-side switch and the low-side switch of the V-phase switching circuit are in a non-conducting state during the entire first period of the V-phase. The inverter is driven so that the high-side switch and the low-side switch of the W-phase switching circuit are in a non-conducting state during the entire first period of the above, and (ii) a part of the second period of the U-phase. Alternatively, either the high-side switch or the low-side switch of the U-phase switching circuit becomes conductive during the entire period. In a part or all of the second period of the V phase, either the high side switch or the low side switch of the V phase switching circuit becomes conductive, and a part of the second period of the W phase or The inverter is driven so that either the high-side switch or the low-side switch of the W-phase switching circuit is in a conductive state during the entire period.

上記態様によれば、上記回転機制御装置と同様の効果を奏する。 According to the above aspect, the same effect as that of the rotary machine control device is obtained.

例えば、前記制御方法は、前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第三制御ステップを、さらに有し、前記第三制御ステップは、前記U相スイッチング回路、前記V相スイッチング回路および前記W相スイッチング回路における、それぞれの前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチの一方が導通状態となり、他方が非導通状態となるように前記インバータを駆動してもよい。 For example, the control method further includes a third control step of applying a voltage to the three-phase rotator using the inverter, and the third control step includes the U-phase switching circuit and the V-phase switching circuit. The inverter may be driven so that one of the high-side switch and the low-side switch in the W-phase switching circuit is in a conductive state and the other is in a non-conducting state.

上記態様によれば、上記回転機制御装置と同様の効果を奏する。 According to the above aspect, the same effect as that of the rotary machine control device is obtained.

なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 It should be noted that these comprehensive or specific embodiments may be realized in a recording medium such as a system, method, integrated circuit, computer program or computer readable CD-ROM, system, method, integrated circuit, computer program. Alternatively, it may be realized by any combination of recording media.

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings.

なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 It should be noted that all of the embodiments described below show comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, etc. shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present invention. Further, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept are described as arbitrary components.

なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。 It should be noted that each figure is a schematic view and is not necessarily exactly shown. Further, in each figure, substantially the same configuration is designated by the same reference numerals, and duplicate description may be omitted or simplified.

(実施の形態1)
[1−1.車両駆動装置の構成]
まず、本実施の形態による回転機制御装置5の構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
[1-1. Vehicle drive configuration]
First, the configuration of the rotary machine control device 5 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1は、本実施の形態における回転機制御装置5を備える電気車両1を例示する図である。電気車両1は、駆動輪2と、動力伝達機構3と、モータM1と、インバータ10と、電池P1とを備えている。これらの構成のうち、回転機制御装置5は、モータM1、インバータ10および電池P1によって構成されている。 FIG. 1 is a diagram illustrating an electric vehicle 1 including a rotary machine control device 5 according to the present embodiment. The electric vehicle 1 includes a drive wheel 2, a power transmission mechanism 3, a motor M1, an inverter 10, and a battery P1. Of these configurations, the rotary machine control device 5 is composed of a motor M1, an inverter 10, and a battery P1.

モータM1は、電気車両1の駆動輪2を駆動する三相交流式の永久磁石同期モータであり、例えば、埋込磁石同期モータまたは表面磁石同期モータなどである。モータM1は、三相回転機に相当する。 The motor M1 is a three-phase AC type permanent magnet synchronous motor that drives the drive wheels 2 of the electric vehicle 1, and is, for example, an embedded magnet synchronous motor or a surface magnet synchronous motor. The motor M1 corresponds to a three-phase rotating machine.

動力伝達機構3は、例えば、ディファレンシャルギアおよびドライブシャフトによって構成され、モータM1と駆動輪2との間にて動力を伝達する。モータM1の回転力は、動力伝達機構3を経由して駆動輪2に伝達される。また、駆動輪2の回転力は、動力伝達機構3を経由してモータM1に伝達される。なお、電気車両1は、動力伝達機構3を備えていなくてもよく、モータM1と駆動輪2とが直結された構造であってもよい。 The power transmission mechanism 3 is composed of, for example, a differential gear and a drive shaft, and transmits power between the motor M1 and the drive wheels 2. The rotational force of the motor M1 is transmitted to the drive wheels 2 via the power transmission mechanism 3. Further, the rotational force of the drive wheels 2 is transmitted to the motor M1 via the power transmission mechanism 3. The electric vehicle 1 does not have to be provided with the power transmission mechanism 3, and may have a structure in which the motor M1 and the drive wheels 2 are directly connected.

電池P1は、例えば、リチウムイオン電池などの直流電源である。電池P1は、モータM1を駆動させるための電力を供給し、および、この電力を蓄積する。 The battery P1 is, for example, a DC power source such as a lithium ion battery. The battery P1 supplies and stores electric power for driving the motor M1.

インバータ10は、電池P1から供給された直流電力を例えば三相の交流電力に変換して、その交流電力をモータM1に供給する。このように回転機制御装置5は、電池P1の電力を用いて三相交流式のモータM1を駆動するように構成されている。 The inverter 10 converts the DC power supplied from the battery P1 into, for example, three-phase AC power, and supplies the AC power to the motor M1. As described above, the rotary machine control device 5 is configured to drive the three-phase AC motor M1 by using the electric power of the battery P1.

図2は、回転機制御装置5の構成を例示する回路図である。 FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the configuration of the rotary machine control device 5.

図2に示されるように、回転機制御装置5は、モータM1と、インバータ10と、電池P1とを備える。インバータ10は、三相ブリッジ回路40と、ドライブ回路30と、制御回路20とを備える。 As shown in FIG. 2, the rotary machine control device 5 includes a motor M1, an inverter 10, and a battery P1. The inverter 10 includes a three-phase bridge circuit 40, a drive circuit 30, and a control circuit 20.

なお、図2には、三相ブリッジ回路40に印加される電圧を平滑化する平滑コンデンサC1と、インバータ10の直流母線部に電気的に接続された遮断器32も図示されている。図2に示される電圧Vpは電源電圧であり、電圧Vgは接地電圧である。 Note that FIG. 2 also shows a smoothing capacitor C1 that smoothes the voltage applied to the three-phase bridge circuit 40, and a circuit breaker 32 that is electrically connected to the DC bus portion of the inverter 10. The voltage Vp shown in FIG. 2 is the power supply voltage, and the voltage Vg is the ground voltage.

三相ブリッジ回路40は、電池P1から供給された直流電力をスイッチング動作により三相の交流電力に変換して、その交流電力をモータM1に供給し、モータM1を駆動する回路である。三相ブリッジ回路40の、スイッチング動作制御用の入力側はドライブ回路30に接続され、電力の入力側は電池P1に接続され、出力側はモータM1に接続されている。 The three-phase bridge circuit 40 is a circuit that converts the DC power supplied from the battery P1 into three-phase AC power by a switching operation, supplies the AC power to the motor M1, and drives the motor M1. The input side of the three-phase bridge circuit 40 for switching operation control is connected to the drive circuit 30, the power input side is connected to the battery P1, and the output side is connected to the motor M1.

三相ブリッジ回路40は、図2の紙面上の上側に位置する上側アーム群に設けられたスイッチ素子(ハイサイドスイッチともいう)S1、S2及びS3と、図2の紙面上の下側に位置する下側アーム群に設けられたスイッチ素子(ローサイドスイッチともいう)S4、S5及びS6とを備えている。例えば、スイッチ素子S1〜S6は、電界効果トランジスタ(FET)または絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)などによって構成される。また、各スイッチ素子S1〜S6は、ワイドバンドギャップ半導体を用いて構成されてもよい。 The three-phase bridge circuit 40 is located on the switch elements (also referred to as high-side switches) S1, S2 and S3 provided in the upper arm group located on the upper side of the paper in FIG. 2 and on the lower side on the paper in FIG. It is provided with switch elements (also referred to as low-side switches) S4, S5 and S6 provided in the lower arm group. For example, the switch elements S1 to S6 are composed of a field effect transistor (FET), an insulated gate bipolar transistor (IGBT), or the like. Further, each of the switch elements S1 to S6 may be configured by using a wide bandgap semiconductor.

各スイッチ素子S1、S2及びS3は、モータM1の3つの端子(またはこの端子に接続された出力線)と、電池P1の正極に接続された電源線Lpとの間に接続されている。各スイッチ素子S4、S5及びS6は、上記3つの端子(または出力線)と電池P1の負極に接続された接地線Lgとの間に接続されている。また、各スイッチ素子S1〜S6には、還流ダイオードが並列接続されている。還流ダイオードは、各スイッチ素子S1〜S6に寄生する寄生ダイオードであってもよい。 The switch elements S1, S2, and S3 are connected between the three terminals of the motor M1 (or the output line connected to these terminals) and the power supply line Lp connected to the positive electrode of the battery P1. The switch elements S4, S5 and S6 are connected between the above three terminals (or output lines) and the ground wire Lg connected to the negative electrode of the battery P1. Further, a freewheeling diode is connected in parallel to each of the switch elements S1 to S6. The freewheeling diode may be a parasitic diode parasitic on each switch element S1 to S6.

各スイッチ素子S1〜S6は、ドライブ回路30に接続され、ドライブ回路30から出力された制御信号によって駆動する。モータM1は、各スイッチ素子S1〜S6の駆動に基づいて、力行、回生、惰行または停止などの状態で駆動される。 The switch elements S1 to S6 are connected to the drive circuit 30 and are driven by the control signal output from the drive circuit 30. The motor M1 is driven in a state of power running, regeneration, coasting, stopping, or the like based on the driving of the switch elements S1 to S6.

ドライブ回路30は、制御回路20からの信号に基づいて、各スイッチ素子S1〜S6を駆動するための信号を出力する。 The drive circuit 30 outputs a signal for driving each of the switch elements S1 to S6 based on the signal from the control circuit 20.

制御回路20は、インバータ10を用いてモータM1に電圧を印加する制御を行うための回路である。制御回路20は、回転機制御装置5の外部の装置から取得する指令電流又は指令トルクと、モータM1に流れる電流を検知する電流センサCSu、CSv及びCSwから得られる電流値iu、iv及びiwと、モータM1に設けられた回転位置センサRSから得られるロータ角度とを取得し、上記制御を行う。回転位置センサRSは、モータM1のロータ位置を検出するロータ位置検出器に相当する。 The control circuit 20 is a circuit for controlling the application of a voltage to the motor M1 by using the inverter 10. The control circuit 20 includes a command current or a command torque acquired from an external device of the rotary machine control device 5, and current values iu, iv, and iwa obtained from the current sensors CSu, CSv, and CSw that detect the current flowing through the motor M1. , The rotor angle obtained from the rotation position sensor RS provided in the motor M1 is acquired, and the above control is performed. The rotation position sensor RS corresponds to a rotor position detector that detects the rotor position of the motor M1.

制御回路20の構成について、図3を参照しながら詳しく説明する。 The configuration of the control circuit 20 will be described in detail with reference to FIG.

図3は、本実施の形態における制御回路20の構成を示す概略図である。 FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the control circuit 20 according to the present embodiment.

図3に示されるように、制御回路20は、第一制御部21と、第二制御部22と、第三制御部23と、切替部24とを有する。 As shown in FIG. 3, the control circuit 20 includes a first control unit 21, a second control unit 22, a third control unit 23, and a switching unit 24.

第一制御部21は、インバータ10を用いてモータM1に電圧を印加する制御を行うための制御部である。第一制御部21による制御を第一制御ともいう。第一制御部21が出力する信号によってモータM1が駆動している状態を第一モードともいう。 The first control unit 21 is a control unit for controlling the application of a voltage to the motor M1 by using the inverter 10. The control by the first control unit 21 is also referred to as the first control. The state in which the motor M1 is driven by the signal output by the first control unit 21 is also referred to as the first mode.

同様に、第二制御部22および第三制御部23は、それぞれ、インバータ10を用いてモータM1に電圧を印加する制御を行うための制御部である。第二制御部22および第三制御部23による制御を、それぞれ、第二制御および第三制御ともいう。第二制御部22および第三制御部23が出力する信号によってモータM1が駆動している状態を、それぞれ、第二モードおよび第三モードともいう。 Similarly, the second control unit 22 and the third control unit 23 are control units for controlling the application of voltage to the motor M1 by using the inverter 10, respectively. The control by the second control unit 22 and the third control unit 23 is also referred to as a second control and a third control, respectively. The state in which the motor M1 is driven by the signals output by the second control unit 22 and the third control unit 23 is also referred to as a second mode and a third mode, respectively.

第一制御部21は、モータM1の電流が指令電流に追従するように、又は、モータM1のトルクが指令トルクに追従するように、インバータ10を用いてモータM1に電圧を印加する制御を行う。第一制御部21は、回転機制御装置5の外部の装置から指令トルクまたは指令電流の値を取得し、また、モータM1からロータ角度θを取得する。そして、第一制御部21は、取得したロータ角度θに応じて、取得した指令トルクまたは指令電流に追従するように上記の制御を行う。具体的には、第一制御部21は、従来、一般的に行われているように、電流指令、またはトルク指令から電圧指令を生成し、電圧指令に基づいて、上記のようにインバータ10がモータM1に電圧を印加するように各スイッチ素子S1〜S6を駆動させる三相PWM制御のための信号(例えばPWM信号)を生成する。そして、第一制御部21は、生成したPWM信号を、切替部24を介してインバータ10に出力することで、インバータ10を駆動する。第一制御部21が生成するPWM信号は、例えば、後述する図8の第一モードの期間(時刻0.3秒より前の区間)における、信号UH、UL、VH、VL、WHおよびWLに示されるような波形を有する。ここで、信号UH及びULは、それぞれ、U相のハイサイドスイッチ(スイッチ素子S1)及びローサイドスイッチ(スイッチ素子S4)に対応している。信号VH及びVLは、それぞれ、V相のハイサイドスイッチ(スイッチ素子S2)及びローサイドスイッチ(スイッチ素子S5)にそれぞれに対応している。信号WH及びWLは、それぞれ、W相のハイサイドスイッチ(スイッチ素子S3)及びローサイドスイッチ(スイッチ素子S6)に対応している。 The first control unit 21 controls to apply a voltage to the motor M1 by using the inverter 10 so that the current of the motor M1 follows the command current or the torque of the motor M1 follows the command torque. .. The first control unit 21 acquires the value of the command torque or the command current from an external device of the rotary machine control device 5, and also acquires the rotor angle θ from the motor M1. Then, the first control unit 21 performs the above control so as to follow the acquired command torque or command current according to the acquired rotor angle θ. Specifically, the first control unit 21 generates a voltage command from a current command or a torque command, as is generally performed in the past, and based on the voltage command, the inverter 10 causes the inverter 10 as described above. A signal (for example, a PWM signal) for three-phase PWM control that drives each switch element S1 to S6 so as to apply a voltage to the motor M1 is generated. Then, the first control unit 21 drives the inverter 10 by outputting the generated PWM signal to the inverter 10 via the switching unit 24. The PWM signals generated by the first control unit 21 are, for example, the signals UH, UL, VH, VL, WH and WL in the period of the first mode (section before time 0.3 seconds) of FIG. 8 described later. It has a waveform as shown. Here, the signals UH and UL correspond to the U-phase high-side switch (switch element S1) and the low-side switch (switch element S4), respectively. The signals VH and VL correspond to the V-phase high-side switch (switch element S2) and the low-side switch (switch element S5), respectively. The signals WH and WL correspond to the W-phase high-side switch (switch element S3) and low-side switch (switch element S6), respectively.

第二制御部22は、モータM1が発生させる電力の少なくとも一部が無効電力となるように、インバータ10を用いてモータM1に電圧を印加する制御を行う。第二制御部22は、モータM1からロータ角度θを取得し、取得したロータ角度θに応じて、下記(i)及び(ii)のようにインバータ10を駆動する。 The second control unit 22 controls to apply a voltage to the motor M1 by using the inverter 10 so that at least a part of the electric power generated by the motor M1 becomes ineffective power. The second control unit 22 acquires a rotor angle θ from the motor M1 and drives the inverter 10 according to the acquired rotor angle θ as shown in (i) and (ii) below.

(i)第二制御部22は、U相の第一期間の全期間においてU相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、V相の第一期間の全期間においてV相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、W相の第一期間の全期間においてW相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となるようにインバータ10を駆動する。 (I) In the second control unit 22, the high-side switch and the low-side switch of the U-phase switching circuit are in a non-conducting state during the entire period of the first period of the U-phase, and the V-phase switching is performed during the entire period of the first period of the V-phase. The inverter 10 is driven so that the high-side switch and the low-side switch of the circuit are in the non-conducting state, and the high-side switch and the low-side switch of the W-phase switching circuit are in the non-conducting state during the entire first period of the W phase.

(ii)第二制御部22は、U相の第二期間の一部期間又は全期間においてU相スイッチング回路のハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、V相の第二期間の一部期間又は全期間においてV相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、W相の第二期間の一部期間又は全期間においてW相スイッチング回路のハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチのいずれかが導通状態となるようにインバータ10を駆動する。 (Ii) In the second control unit 22, either the high side switch or the low side switch of the U phase switching circuit becomes conductive during a part or the whole period of the second period of the U phase, and the second control unit 22 is in the second period of the V phase. Either the high-side switch or the low-side switch of the V-phase switching circuit becomes conductive during a part or the whole period, and the high-side switch of the W-phase switching circuit and the high-side switch of the W-phase switching circuit during a part or the whole period of the second period of the W phase. The inverter 10 is driven so that one of the low-side switches is in a conductive state.

ここで、各相の第一期間および第二期間を下記(a)、(b)および(c)のように定義する。 Here, the first period and the second period of each phase are defined as follows (a), (b) and (c).

(a)ロータ角度θが、モータM1のU相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をU相の第二期間とし、隣接するU相の第二期間に挟まれた期間をU相の第一期間と定義する。 (A) The period in which the rotor angle θ is ± 30 ° around the zero cross point of the induced voltage in the U phase of the motor M1 is defined as the second period of the U phase, and is sandwiched between the second periods of the adjacent U phases. The period is defined as the first period of the U phase.

(b)ロータ角度θが、モータM1のV相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をV相の第二期間とし、隣接するV相の第二期間に挟まれた期間をV相の第一期間と定義する。 (B) The period in which the rotor angle θ is ± 30 ° around the zero cross point of the induced voltage in the V phase of the motor M1 is defined as the second period of the V phase, and is sandwiched between the second periods of the adjacent V phases. The period is defined as the first period of the V phase.

(c)ロータ角度θが、モータM1のW相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をW相の第二期間とし、隣接するW相の第二期間に挟まれた期間をW相の第一期間と定義する。 (C) The period in which the rotor angle θ is ± 30 ° centered on the zero cross point of the induced voltage in the W phase of the motor M1 is defined as the second period of the W phase, and is sandwiched between the second periods of the adjacent W phases. The period is defined as the first period of the W phase.

なお、第二制御部22は、論理回路によって実現されてもよいし、マイコンによって実現されてもよい。 The second control unit 22 may be realized by a logic circuit or a microcomputer.

第三制御部23は、U相スイッチング回路、V相スイッチング回路及びW相スイッチング回路における、それぞれのハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチの一方が導通状態になり、他方が非導通状態になるようにインバータ10を制御する。言い換えれば、第三制御部23は、三相ブリッジ回路40のアーム群のスイッチ素子(ハイサイドスイッチ)S1、S2及びS3、および、下側アーム群のスイッチ素子(ローサイドスイッチ)S4、S5およびS6のうち、一方のアーム群の各スイッチ素子が短絡し、他方のアーム群の各スイッチ素子が開放する制御(三相短絡制御ともいう)をする。なお、第三制御部23は、論理回路によって実現されてもよいし、マイコンによって実現されてもよい。また、第三制御部23は、必須の構成ではない。 The third control unit 23 is an inverter 10 so that one of the high-side switch and the low-side switch in the U-phase switching circuit, the V-phase switching circuit, and the W-phase switching circuit is in a conductive state and the other is in a non-conducting state. To control. In other words, the third control unit 23 includes the switch elements (high side switches) S1, S2 and S3 of the arm group of the three-phase bridge circuit 40, and the switch elements (low side switches) S4, S5 and S6 of the lower arm group. Of these, each switch element of one arm group is short-circuited, and each switch element of the other arm group is opened (also referred to as three-phase short-circuit control). The third control unit 23 may be realized by a logic circuit or a microcomputer. Further, the third control unit 23 is not an essential configuration.

切替部24は、インバータ10の駆動の制御を切り替える。具体的には、切替部24は、インバータ10の駆動の制御をする制御部として、第一制御部21と第二制御部22とを切替える。例えば、切替部24は、所定の異常を検出した場合に、第一制御部21と第二制御部22とを切替える。所定の異常は、例えば、インバータ10の直流母線部に電気的に接続された遮断器32が非導通となったこと、直流母線部に電気的に接続された過電圧検出回路から過電圧検出信号が出力されたこと、または、電気車両1に搭載された各種マイコンの異常動作が検出されたことを示す信号が出力されたこと、などを含む。なお、切替部24は、インバータ10の直流母線部に電気的に接続された遮断器32が非導通となったことが検出された場合に出力される信号を受信することで、遮断器32が非導通となったことを知ることができる。 The switching unit 24 switches the control of driving the inverter 10. Specifically, the switching unit 24 switches between the first control unit 21 and the second control unit 22 as a control unit that controls the drive of the inverter 10. For example, the switching unit 24 switches between the first control unit 21 and the second control unit 22 when a predetermined abnormality is detected. The predetermined abnormality is, for example, that the circuit breaker 32 electrically connected to the DC bus portion of the inverter 10 has become non-conducting, and the overvoltage detection signal is output from the overvoltage detection circuit electrically connected to the DC bus portion. This includes the fact that the signal has been output, or that a signal indicating that an abnormal operation of various microcomputers mounted on the electric vehicle 1 has been detected has been output. The switching unit 24 receives a signal output when it is detected that the circuit breaker 32 electrically connected to the DC bus of the inverter 10 has become non-conducting, so that the circuit breaker 32 can be operated. It is possible to know that it has become non-conducting.

また、切替部24は、制御回路20が第三制御部23を備えている場合には、インバータ10の駆動の制御をする制御部として、第一制御部21と第二制御部22とに加えて、第三制御部23とも切替えしてもよい。例えば、切替部24は、直流母線部における電圧が所定電圧を超える場合に、インバータ10の駆動の制御をする制御部を、第二制御部22から第三制御部23に切り替える。 Further, when the control circuit 20 includes the third control unit 23, the switching unit 24 is added to the first control unit 21 and the second control unit 22 as control units for controlling the drive of the inverter 10. Alternatively, the third control unit 23 may be switched. For example, the switching unit 24 switches the control unit that controls the drive of the inverter 10 from the second control unit 22 to the third control unit 23 when the voltage in the DC bus unit exceeds a predetermined voltage.

切替部24は、論理回路によって実現されてもよいし、マイコンによって実現されてもよい。 The switching unit 24 may be realized by a logic circuit or may be realized by a microcomputer.

以降において、第二モードおよび第三モードにおけるスイッチングパターンについて詳しく説明する。 Hereinafter, the switching patterns in the second mode and the third mode will be described in detail.

(1)第二モード
図4は、本実施の形態におけるロータ角度の検出の方法を例示する概念図である。図5は、本実施の形態における回転機の座標軸とロータ角度とを示す説明図である。図6は、本実施の形態における第二モードにおけるスイッチングパターンを示す説明図である。図4、図5および図6を参照しながら、第二モードにおけるスイッチングパターンについて説明する。
(1) Second Mode FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a method of detecting a rotor angle in the present embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a coordinate axis and a rotor angle of the rotating machine according to the present embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a switching pattern in the second mode according to the present embodiment. The switching pattern in the second mode will be described with reference to FIGS. 4, 5 and 6.

図4に示されるように、モータM1には、モータM1の回転とともに回転する磁石Mと、磁石Mの位置を検出するためのホール素子Hu、Hv及びHwとが設けられている。磁石Mは、モータM1のロータと同じ角速度で回転するように構成されている。磁石Mの角度は、モータM1のロータ角度θと同じであってもよいし、異なっていてもよい。なお、磁石Mと、ホール素子Hu、Hv及びHwとは、ロータ角度θを検出するための回転位置センサRSに相当する。 As shown in FIG. 4, the motor M1 is provided with a magnet M that rotates with the rotation of the motor M1 and Hall elements Hu, Hv, and Hw for detecting the position of the magnet M. The magnet M is configured to rotate at the same angular velocity as the rotor of the motor M1. The angle of the magnet M may be the same as or different from the rotor angle θ of the motor M1. The magnet M and the Hall elements Hu, Hv, and Hw correspond to the rotation position sensor RS for detecting the rotor angle θ.

図5に示されるように、ロータ角度θは、モータM1が備えるロータRのN極の角度である。ロータ角度θの基準(θ=0)は、U相のコイルに正電流を流したときに生成されるU相電機子反作用磁束の方向である。ロータ角度θは、電気角である。 As shown in FIG. 5, the rotor angle θ is the angle of the north pole of the rotor R included in the motor M1. The reference (θ = 0) of the rotor angle θ is the direction of the U-phase armature reaction magnetic flux generated when a positive current is passed through the U-phase coil. The rotor angle θ is an electric angle.

次に、図6を参照しながら、第一制御部21による各スイッチ素子S1〜S6の駆動を説明する。以下の説明において、ロータ角度θが150度から210度までの区間をセクションIともいう。図6に示されるように、ロータ角度の6つの区間を、セクションI〜VIともいう。また、図6には、各セクションにおけるホール素子Hu、Hv及びHwの検出値も示されている。 Next, the driving of the switch elements S1 to S6 by the first control unit 21 will be described with reference to FIG. In the following description, the section where the rotor angle θ is from 150 degrees to 210 degrees is also referred to as section I. As shown in FIG. 6, the six sections of the rotor angle are also referred to as sections I to VI. In addition, FIG. 6 also shows the detected values of the Hall elements Hu, Hv, and Hw in each section.

図6に示されるUH及びULは、それぞれ、U相のハイサイドスイッチ(スイッチ素子S1)及びローサイドスイッチ(スイッチ素子S4)に対応している。VH及びVLは、それぞれ、V相のハイサイドスイッチ(スイッチ素子S2)及びローサイドスイッチ(スイッチ素子S5)にそれぞれに対応している。WH及びWLは、それぞれ、W相のハイサイドスイッチ(スイッチ素子S3)及びローサイドスイッチ(スイッチ素子S6)に対応している。 The UH and UL shown in FIG. 6 correspond to a U-phase high-side switch (switch element S1) and a low-side switch (switch element S4), respectively. VH and VL correspond to a V-phase high-side switch (switch element S2) and a low-side switch (switch element S5), respectively. WH and WL correspond to a W-phase high-side switch (switch element S3) and a low-side switch (switch element S6), respectively.

例えば、セクションIでは、スイッチ素子S1〜S6のうち、UHに相当するスイッチ素子S1をON(1)にし、他のスイッチ素子をOFF(0)とするように、第二制御部22が各スイッチ素子S1〜S6を駆動する。 For example, in section I, among the switch elements S1 to S6, the second control unit 22 switches each switch so that the switch element S1 corresponding to UH is turned ON (1) and the other switch elements are turned OFF (0). Drives elements S1 to S6.

例えば、セクションIIでは、スイッチ素子S1〜S6のうち、WLに相当するスイッチ素子S6をON(1)にし、他のスイッチ素子をOFF(0)とするように、第二制御部22が各スイッチ素子S1〜S6を駆動する。 For example, in section II, among the switch elements S1 to S6, the second control unit 22 switches each switch so that the switch element S6 corresponding to WL is turned ON (1) and the other switch elements are turned OFF (0). Drives elements S1 to S6.

セクションIII〜VIについても、図6に示されるスイッチングパターンで第二制御部22が各スイッチ素子S1〜S6を駆動する。 Also in sections III to VI, the second control unit 22 drives the switch elements S1 to S6 in the switching pattern shown in FIG.

(2)第三モード
図7は、本実施の形態における第三モードにおけるスイッチングパターンを示す説明図である。図7の(a)及び(b)は、いずれも、第三モードにおけるスイッチングパターンを示している。
(2) Third Mode FIG. 7 is an explanatory diagram showing a switching pattern in the third mode according to the present embodiment. Both (a) and (b) of FIG. 7 show a switching pattern in the third mode.

図7の(a)のスイッチングパターンでは、スイッチ素子S1〜S6のうち、UP、VP及びWPに相当するスイッチ(つまりハイサイドスイッチ)であるスイッチ素子S1、S2及びS3をON(1)にし、他をOFF(0)とするように、第三制御部23が各スイッチ素子S1〜S6を駆動する。 In the switching pattern of FIG. 7A, among the switch elements S1 to S6, the switch elements S1, S2, and S3, which are switches corresponding to UP, VP, and WP (that is, high-side switches), are turned ON (1). The third control unit 23 drives the switch elements S1 to S6 so that the other is turned off (0).

図7の(b)のスイッチングパターンでは、スイッチ素子S1〜S6のうち、UN、VN及びWNに相当するスイッチ(つまりローサイドスイッチ)であるスイッチ素子S4、S5及びS6をON(1)にし、他をOFF(0)とするように、第三制御部23が各スイッチ素子S1〜S6を駆動する。 In the switching pattern of FIG. 7B, among the switch elements S1 to S6, the switch elements S4, S5 and S6, which are switches corresponding to UN, VN and WN (that is, low-side switches), are turned ON (1), and the like. The third control unit 23 drives the switch elements S1 to S6 so as to turn OFF (0).

図8は、本実施の形態における第一モードおよび第二モードにおけるスイッチングパターンを示すタイミング図である。図8において、各スイッチ素子S1〜S6は、時刻0.3秒より前の区間には第一モードで駆動され、時刻0.3秒より後の区間には第二モードで駆動される。また、図8には、ロータ角度θの時間的変化も示されている。 FIG. 8 is a timing diagram showing switching patterns in the first mode and the second mode in the present embodiment. In FIG. 8, each switch element S1 to S6 is driven in the first mode in the section before the time 0.3 seconds, and is driven in the second mode in the section after the time 0.3 seconds. FIG. 8 also shows the temporal change of the rotor angle θ.

図8の時刻0.3秒より前の区間においては、各スイッチ素子S1〜S6は、ロータ角度θを用いて第一モードつまり三相PWM制御によって駆動されている。 In the section before the time 0.3 seconds in FIG. 8, each switch element S1 to S6 is driven by the first mode, that is, the three-phase PWM control using the rotor angle θ.

図8の時刻0.3秒より後の区間においては、各スイッチ素子S1〜S6は、ロータ角度θを用いて第二モードで駆動されている。具体的には、時刻0.3秒の時点でのロータ角度(約270度)に基づいてセクションIIIの制御から開始され、その後、順に、セクションIV、VおよびVIの制御が順次になされる。 In the section after the time of 0.3 seconds in FIG. 8, each switch element S1 to S6 is driven in the second mode using the rotor angle θ. Specifically, the control of section III is started based on the rotor angle (about 270 degrees) at time 0.3 seconds, and then the controls of sections IV, V and VI are sequentially performed.

次に、制御回路20の構成について2つの例を説明する。具体的には、(1)第一制御部21と第二制御部22とを切り替える制御回路20の一例と、(2)第一制御部21と第二制御部22と第三制御部23とを切り替える制御回路20の一例とを説明する。 Next, two examples of the configuration of the control circuit 20 will be described. Specifically, (1) an example of a control circuit 20 for switching between the first control unit 21 and the second control unit 22, and (2) the first control unit 21, the second control unit 22, and the third control unit 23. An example of the control circuit 20 for switching the above will be described.

(1)第一制御部21と第二制御部22とを切り替える制御回路20の一例
図9は、本実施の形態における制御回路20の第一例を示す回路図である。図9は、第一制御部21と第二制御部22とを切り替える制御回路20の一例を示している。
(1) An Example of a Control Circuit 20 for Switching Between the First Control Unit 21 and the Second Control Unit 22 FIG. 9 is a circuit diagram showing a first example of the control circuit 20 according to the present embodiment. FIG. 9 shows an example of a control circuit 20 that switches between the first control unit 21 and the second control unit 22.

図9には、第一制御部21と、第二制御部22と、切替部24とが図示されている。 FIG. 9 shows a first control unit 21, a second control unit 22, and a switching unit 24.

第一制御部21は、切替信号と、信号UH、UL、VH、VL、WHおよびWL(「信号UH等」ともいう)とを出力する。 The first control unit 21 outputs a switching signal and signals UH, UL, VH, VL, WH and WL (also referred to as “signal UH or the like”).

第一制御部21が出力する切替信号は、第一制御部21による処理に基づいて、第二モードによる制御に切り替えるために第一制御部21が出力する信号である。切替信号は、例えば、電気車両1に搭載された各種マイコンの異常動作が検出されたときに出力される信号である。 The switching signal output by the first control unit 21 is a signal output by the first control unit 21 in order to switch to the control by the second mode based on the processing by the first control unit 21. The switching signal is, for example, a signal output when an abnormal operation of various microcomputers mounted on the electric vehicle 1 is detected.

第一制御部21が出力する信号UH等は、各スイッチ素子S1〜S6を駆動するためのPWM信号であり、図8の0.3秒より前の区間に相当する。第一制御部21が出力する信号UH等は、切替部24に伝達される。 The signal UH or the like output by the first control unit 21 is a PWM signal for driving the switch elements S1 to S6, and corresponds to a section before 0.3 seconds in FIG. The signal UH or the like output by the first control unit 21 is transmitted to the switching unit 24.

第二制御部22は、ホール素子Hu、HvおよびHwによる検出値に基づいて信号UH等を出力する。第二制御部22は、論理回路、より具体的には、NOR回路41、43及び45と、AND回路42、44および46とを備える。NOR回路41は、ホール素子HuおよびHvそれぞれの検出値のNOR演算結果を信号UHとして出力する。AND回路42は、ホール素子HuおよびHvそれぞれの検出値のAND演算結果を信号ULとして出力する。その他の論理回路についても、図8に示されるように論理演算結果を信号VH、VL、WH及びWLとして出力する。第二制御部22が出力する信号UH等は、切替部24に伝達される。図9に示される第二制御部22は、論理回路で構成された場合の一例である。 The second control unit 22 outputs a signal UH or the like based on the detected values by the Hall elements Hu, Hv and Hw. The second control unit 22 includes logic circuits, more specifically, NOR circuits 41, 43 and 45, and AND circuits 42, 44 and 46. The NOR circuit 41 outputs the NOR calculation result of the detected values of the Hall elements Hu and Hv as a signal UH. The AND circuit 42 outputs the AND calculation result of the detected values of the Hall elements Hu and Hv as a signal UL. For other logic circuits, as shown in FIG. 8, the logic operation results are output as signals VH, VL, WH and WL. The signal UH or the like output by the second control unit 22 is transmitted to the switching unit 24. The second control unit 22 shown in FIG. 9 is an example in the case of being configured by a logic circuit.

切替部24は、OR回路51と、マルチプレクサ52とを有する。 The switching unit 24 has an OR circuit 51 and a multiplexer 52.

切替部24は、第一制御部21が出力した信号UH等と、第二制御部22が出力した信号UH等とを取得し、第一制御部21及び第二制御部22のいずれかが出力した信号UH等をマルチプレクサ52により選択して出力する。また、切替部24は、第一制御部21が出力した切替信号と、異常検出信号とを取得できる。マルチプレクサ52は、切替信号又は異常検出信号を受信した場合にOR回路51により出力される信号を受けて、第二制御部22が出力した信号UH等を選択して出力する。例えば、マルチプレクサ52は、OR回路51からロー電位を受信しているときには、紙面上の上側に各スイッチを切り替え、OR回路51からハイ電位を受信すると、紙面上の下側に各スイッチを切り替えることで上記選択を行う。 The switching unit 24 acquires the signal UH or the like output by the first control unit 21 and the signal UH or the like output by the second control unit 22, and either the first control unit 21 or the second control unit 22 outputs the signal UH or the like. The signal UH or the like is selected by the multiplexer 52 and output. Further, the switching unit 24 can acquire the switching signal output by the first control unit 21 and the abnormality detection signal. The multiplexer 52 receives a signal output by the OR circuit 51 when receiving a switching signal or an abnormality detection signal, and selects and outputs a signal UH or the like output by the second control unit 22. For example, the multiplexer 52 switches each switch to the upper side on the paper surface when receiving the low potential from the OR circuit 51, and switches each switch to the lower side on the paper surface when receiving the high potential from the OR circuit 51. Make the above selection with.

なお、第二制御部22がマイコンによって実現される場合、第二制御部22は、ホール素子Hu、HvおよびHwから検出値を受信し、受信した検出値に基づいて図6に示される対応を用いてセクションを特定する処理を実行する。そして、第二制御部22は、特定したセクションにおけるスイッチングパターンになるように、各スイッチ素子S1〜S6をON又はOFFとするための信号UH等を決定して出力する処理を実行する。 When the second control unit 22 is realized by the microcomputer, the second control unit 22 receives the detected values from the Hall elements Hu, Hv and Hw, and takes the correspondence shown in FIG. 6 based on the received detected values. Use to perform the process of identifying the section. Then, the second control unit 22 executes a process of determining and outputting a signal UH or the like for turning each switch element S1 to S6 ON or OFF so as to have a switching pattern in the specified section.

図10は、本実施の形態における制御回路20の第一例の処理を示すフロー図である。図10に示される処理は、所定時間ごとに繰り返し実行されることが想定される。 FIG. 10 is a flow chart showing processing of a first example of the control circuit 20 in the present embodiment. It is assumed that the process shown in FIG. 10 is repeatedly executed at predetermined time intervals.

ステップS101において、切替部24は、第一制御部21が切替信号または異常検出信号を出力している場合、出力している信号を取得する。異常検出信号は、所定の異常が検出されたときに出力される信号である。 In step S101, when the first control unit 21 outputs a switching signal or an abnormality detection signal, the switching unit 24 acquires the output signal. The abnormality detection signal is a signal output when a predetermined abnormality is detected.

ステップS102において、切替部24は、ステップS101で取得した信号に基づいて、異常を検出したか否かを判定する。例えば、切替部24は、ステップS101で切替信号または異常検出信号を取得した場合に、異常を検出したと判定する。異常を検出したと判定した場合(ステップS102でYes)には、ステップS104に進み、そうでない場合(ステップS102でNo)には、ステップS103に進む。 In step S102, the switching unit 24 determines whether or not an abnormality has been detected based on the signal acquired in step S101. For example, when the switching unit 24 acquires the switching signal or the abnormality detection signal in step S101, it determines that the abnormality has been detected. If it is determined that an abnormality has been detected (Yes in step S102), the process proceeds to step S104, and if not (No in step S102), the process proceeds to step S103.

ステップS103において、切替部24は、第一制御部21による制御がなされるようにマルチプレクサ52を制御する。具体的には、マルチプレクサ52が紙面上の上側に各スイッチを切り替える(図9参照)。なお、切替部24は、すでに第一制御部21による制御がなされている場合にはその状態を維持し、第二制御部22による制御がなされている場合には、第一制御部21による制御に切り替える。 In step S103, the switching unit 24 controls the multiplexer 52 so that the first control unit 21 controls the multiplexer 52. Specifically, the multiplexer 52 switches each switch on the upper side of the paper (see FIG. 9). The switching unit 24 maintains that state when it has already been controlled by the first control unit 21, and when it is controlled by the second control unit 22, it is controlled by the first control unit 21. Switch to.

ステップS104において、切替部24は、第二制御部22による制御がなされるようにマルチプレクサ52を制御する。具体的には、マルチプレクサ52が紙面上の下側に各スイッチを切り替える(図9参照)。なお、切替部24は、すでに第二制御部22による制御がなされている場合にはその状態を維持し、第一制御部21による制御がなされている場合には、第二制御部22による制御に切り替える。 In step S104, the switching unit 24 controls the multiplexer 52 so that the second control unit 22 controls it. Specifically, the multiplexer 52 switches each switch to the lower side on the paper (see FIG. 9). The switching unit 24 maintains that state when the control by the second control unit 22 has already been performed, and the control by the second control unit 22 when the control by the first control unit 21 has already been performed. Switch to.

ステップS103またはS104を終えたら図10に示される一連の処理を終了する。 When the steps S103 or S104 are completed, the series of processes shown in FIG. 10 is completed.

これにより、回転機制御装置5は、第一制御部21による第一制御に基づいてインバータ10がモータM1を駆動している状態(第一モード)において異常を検出した場合に、第二制御部22による第二制御に基づいてインバータ10がモータM1を駆動している状態(第二モード)に遷移することができる。これにより、回転機制御装置5は、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータ10の素子の破壊を回避することができる。 As a result, when the rotary machine control device 5 detects an abnormality in the state where the inverter 10 is driving the motor M1 (first mode) based on the first control by the first control unit 21, the second control unit 5 Based on the second control by 22, the inverter 10 can transition to the state in which the motor M1 is being driven (second mode). As a result, the rotary machine control device 5 can avoid the destruction of the elements of the inverter 10 while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque.

図11は、本実施の形態における制御回路20の第二例を示す回路図である。図11は、第一制御部21と第二制御部22と第三制御部23とを切り替える制御回路20の一例である。なお、図11に示される構成のうち、図9に示されるものと同じものは、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。 FIG. 11 is a circuit diagram showing a second example of the control circuit 20 according to the present embodiment. FIG. 11 is an example of a control circuit 20 that switches between the first control unit 21, the second control unit 22, and the third control unit 23. Of the configurations shown in FIG. 11, the same configurations as those shown in FIG. 9 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図11には、第一制御部21と、第二制御部22と、第三制御部23と、切替部24Aとが図示されている。切替部24Aは、切替部24と切替部24Bとを含む。 FIG. 11 shows a first control unit 21, a second control unit 22, a third control unit 23, and a switching unit 24A. The switching unit 24A includes a switching unit 24 and a switching unit 24B.

第一制御部21と、第二制御部22と、切替部24とは、図9に示されるものと同じである。 The first control unit 21, the second control unit 22, and the switching unit 24 are the same as those shown in FIG.

第三制御部23は、ロー電位を信号UH、VHおよびWHとして出力し、ハイ電位を信号UL、VLおよびWLとして出力する回路である。なお、例えば、ロー電位はグランド電位であり、ハイ電位は制御回路20の電源電圧(一例として5V)である。 The third control unit 23 is a circuit that outputs the low potential as signals UH, VH and WH, and outputs the high potential as signals UL, VL and WL. For example, the low potential is the ground potential, and the high potential is the power supply voltage of the control circuit 20 (5 V as an example).

切替部24Bは、AND回路53と、マルチプレクサ54とを有する。 The switching unit 24B includes an AND circuit 53 and a multiplexer 54.

切替部24Bは、切替部24が出力した信号UH等と、第三制御部23が出力した信号UH等とを取得し、切替部24及び第三制御部23のいずれかが出力した信号UH等をマルチプレクサ54により選択して出力する。また、切替部24Bは、切替部24のOR回路51の出力信号と、所定電圧超過検出信号とを取得できる。マルチプレクサ54は、上記出力信号及び所定電圧超過検出信号を受信した場合にAND回路53により出力する信号を受けて、第三制御部23が出力した信号UH等を選択して出力する。例えば、マルチプレクサ54は、AND回路53からロー電位を受信しているときには、紙面上の上側に各スイッチを切り替え、AND回路53からハイ電位を受信すると、紙面上の下側に各スイッチを切り替えることで上記選択を行う。 The switching unit 24B acquires the signal UH or the like output by the switching unit 24 and the signal UH or the like output by the third control unit 23, and the signal UH or the like output by either the switching unit 24 or the third control unit 23. Is selected by the multiplexer 54 and output. Further, the switching unit 24B can acquire the output signal of the OR circuit 51 of the switching unit 24 and the predetermined voltage excess detection signal. The multiplexer 54 receives the signal output by the AND circuit 53 when the output signal and the predetermined voltage excess detection signal are received, and selects and outputs the signal UH or the like output by the third control unit 23. For example, the multiplexer 54 switches each switch to the upper side on the paper when receiving the low potential from the AND circuit 53, and switches each switch to the lower side on the paper when receiving the high potential from the AND circuit 53. Make the above selection with.

このように、切替部24Aは、切替部24および24Bによって、第一制御部21による制御と、第二制御部22による制御と、第三制御部23による制御とを切り替えること
ができる。
In this way, the switching unit 24A can switch between the control by the first control unit 21, the control by the second control unit 22, and the control by the third control unit 23 by the switching units 24 and 24B.

図12は、本実施の形態における制御回路20の第二例の処理を示すフロー図である。 FIG. 12 is a flow chart showing processing of a second example of the control circuit 20 in the present embodiment.

ステップS201において、切替部24および24Bは、信号を取得する。切替部24が取得し得る信号は、第一制御部21が出力する切替信号、および、異常検出信号を含む。切替部24Bが取得し得る信号は、OR回路51の出力信号、および、所定電圧超過検出信号を含む。 In step S201, the switching units 24 and 24B acquire a signal. The signal that can be acquired by the switching unit 24 includes a switching signal output by the first control unit 21 and an abnormality detection signal. The signal that can be acquired by the switching unit 24B includes the output signal of the OR circuit 51 and the predetermined voltage excess detection signal.

ステップS202において、切替部24は、ステップS201で受信した信号に基づいて、異常を検出したか否かを判定する。異常を検出したと判定した場合(ステップS202でYes)には、ステップS211に進み、異常を検出しないと判定した場合(ステップS202でNo)には、ステップS203に進む。なお、異常を検出した場合、OR回路51の出力信号がハイ電位となる。 In step S202, the switching unit 24 determines whether or not an abnormality has been detected based on the signal received in step S201. If it is determined that an abnormality has been detected (Yes in step S202), the process proceeds to step S211. If it is determined that no abnormality is detected (No in step S202), the process proceeds to step S203. When an abnormality is detected, the output signal of the OR circuit 51 becomes a high potential.

ステップS203において、切替部24は、第一制御部21による制御がなされるようにマルチプレクサ52を制御する。ステップS203は、図10のステップS103と同様である。 In step S203, the switching unit 24 controls the multiplexer 52 so that the first control unit 21 controls the multiplexer 52. Step S203 is the same as step S103 of FIG.

ステップS211において、切替部24Bは、ステップS201で所定電圧超過検出信号を受信したか否か、つまり、直流母線部の電圧Vdcが所定電圧Vlimit未満であるか否かを判定する。所定電圧超過検出信号を受信していない(電圧Vdcが所定電圧Vlimit未満である)と判定した場合(ステップS211でYes)には、ステップS212に進み、所定電圧超過検出信号を受信した(電圧Vdcが所定電圧Vlimit以上である)と判定した場合(ステップS211でNo)には、ステップS213に進む。 In step S211 the switching unit 24B determines whether or not the predetermined voltage excess detection signal has been received in step S201, that is, whether or not the voltage Vdc of the DC bus unit is less than the predetermined voltage Vlimit. If it is determined that the predetermined voltage excess detection signal has not been received (the voltage Vdc is less than the predetermined voltage Vlimit) (Yes in step S211), the process proceeds to step S212 and the predetermined voltage excess detection signal is received (voltage Vdc). Is equal to or higher than the predetermined voltage voltage) (No in step S211), the process proceeds to step S213.

ステップS212において、切替部24Bは、第二制御部22による制御がなされるようにマルチプレクサ52及び54を制御する。具体的には、マルチプレクサ52が紙面上の下側に各スイッチを切り替え、マルチプレクサ54が紙面上の上側に各スイッチを切り替える(図11参照)。なお、切替部24Bは、すでに第二制御部22による制御がなされている場合にはその状態を維持し、第一制御部21又は第三制御部23による制御がなされている場合には、第二制御部22による制御に切り替える。 In step S212, the switching unit 24B controls the multiplexers 52 and 54 so as to be controlled by the second control unit 22. Specifically, the multiplexer 52 switches each switch to the lower side on the paper surface, and the multiplexer 54 switches each switch to the upper side on the paper surface (see FIG. 11). The switching unit 24B maintains the state when the control by the second control unit 22 has already been performed, and when the control is already performed by the first control unit 21 or the third control unit 23, the switching unit 24B is the first. (Ii) Switch to control by the control unit 22.

ステップS213において、切替部24Bは、第三制御部23による制御がなされるようにマルチプレクサ52及び54を制御する。具体的には、マルチプレクサ52及び54の両方が紙面上の下側に各スイッチを切り替える(図11参照)。なお、すでに第三制御部23による制御がなされている場合にはその状態を維持し、第一制御部21又は第二制御部22による制御がなされている場合には、第三制御部23による制御に切り替える。 In step S213, the switching unit 24B controls the multiplexers 52 and 54 so as to be controlled by the third control unit 23. Specifically, both the multiplexers 52 and 54 switch each switch to the lower side on the paper (see FIG. 11). If the control is already performed by the third control unit 23, the state is maintained, and if the control is already performed by the first control unit 21 or the second control unit 22, the third control unit 23 is used. Switch to control.

ステップS203、S212またはS213を終えたら図12に示される一連の処理を終了する。 After completing steps S203, S212 or S213, the series of processes shown in FIG. 12 is completed.

これにより、回転機制御装置5は、図10に示される処理により第一モードから第二モードに遷移した後に、直流母線部の電圧が上昇した時には、さらに第二モードから第三モードに遷移することができる。よって、回転機制御装置5は、第一モードから第二モードを経て第三モードに遷移する際に、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータ10の素子の破壊を回避することができる。 As a result, the rotary machine control device 5 further transitions from the second mode to the third mode when the voltage of the DC bus portion rises after the transition from the first mode to the second mode by the process shown in FIG. be able to. Therefore, the rotary machine control device 5 can avoid the destruction of the elements of the inverter 10 while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque when transitioning from the first mode to the third mode via the second mode. ..

以降において、第一モード、第二モードおよび第三モードを切り替えてモータM1を制御する場合のモータM1のトルク、電圧および電流の時間的変化について説明する。 Hereinafter, changes in torque, voltage, and current of the motor M1 when the motor M1 is controlled by switching between the first mode, the second mode, and the third mode will be described.

図13は、本実施の形態における回転機制御装置5により制御されたモータM1のトルク、電圧および電流の時間的変化の一例を示す説明図である。 FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example of temporal changes in torque, voltage, and current of the motor M1 controlled by the rotary machine control device 5 in the present embodiment.

図13の(a)の上段、中段および下段の図は、それぞれ、第一制御から第三制御に切り替える場合のモータM1のトルク、電圧および電流を示している。横軸は時刻を示しており、縦軸は、それぞれ、モータM1のトルク、電圧および電流を任意単位(AU)で示している。以降でも同様とする。なお、図13の(a)における第一制御から第三制御に切り替える構成は、従来の特許文献1の構成に相当する。 The upper, middle, and lower views of FIG. 13A show the torque, voltage, and current of the motor M1 when switching from the first control to the third control, respectively. The horizontal axis shows the time, and the vertical axis shows the torque, voltage, and current of the motor M1 in arbitrary units (AU), respectively. The same shall apply hereinafter. The configuration for switching from the first control to the third control in FIG. 13A corresponds to the conventional configuration of Patent Document 1.

第一制御から第三制御への切り替えは、時刻t1の時点になされている。 The switching from the first control to the third control is performed at the time t1.

図13の(a)の上段に示されるように、第一制御においてトルクはほぼ一定値a(ただしa>0)をとり、第三制御においてトルクはほぼ一定値b(ただしb<0)をとる。また、トルクは、第一制御から第三制御への切り替えの後にオーバーシュートが生じた後、振動しながら値bに収束する。 As shown in the upper part of FIG. 13A, the torque takes a substantially constant value a (however a> 0) in the first control, and the torque takes a substantially constant value b (however b <0) in the third control. Take. Further, the torque converges to the value b while vibrating after an overshoot occurs after switching from the first control to the third control.

図13の(a)の中段に示されるように、電圧Vdcは、第一制御から第三制御への切替の前後を通じてほぼ一定となる。なお、第三制御(三相短絡制御)により、電圧Vdcは少なくとも上昇することは無い。 As shown in the middle stage of FIG. 13A, the voltage Vdc becomes substantially constant before and after the switching from the first control to the third control. The voltage Vdc does not rise at least by the third control (three-phase short-circuit control).

図13の(a)の下段に示されるように、電流iqおよびidは、第一制御から第三制御への切替の前後において、オーバーシュートのあとに振動しながら一定値に収束する振る舞いを示す。この電流iqおよびidの振る舞いに基づいて、図13の(a)の上段に示したように、トルクが振動しながら一定値に収束する。 As shown in the lower part of FIG. 13 (a), the currents iq and id show the behavior of oscillating and converging to a constant value after the overshoot before and after the switching from the first control to the third control. .. Based on the behavior of the currents iq and id, as shown in the upper part of FIG. 13 (a), the torque converges to a constant value while oscillating.

図13の(b)の上段、中段および下段の図は、それぞれ、第一制御から第二制御に切り替える場合のモータM1のトルク、電圧および電流を示している。 The upper, middle, and lower views of FIG. 13B show the torque, voltage, and current of the motor M1 when switching from the first control to the second control, respectively.

第一制御から第二制御への切り替えは、時刻t1の時点になされている。 The switching from the first control to the second control is performed at the time t1.

図13の(b)の上段に示されるように、第一制御においてトルクはほぼ一定値aをとり、第二制御においてトルクは値bを中心として比較的小さな幅で振動している。そして、第一制御から第二制御へ切り替えた後のオーバーシュートの幅は、図13の(a)に示されるオーバーシュートの幅と比較して大きく減少している。 図13の(b)の中段に示されるように、電圧Vdcは、第二制御において若干の上昇を示している。 As shown in the upper part of FIG. 13B, the torque takes a substantially constant value a in the first control, and the torque oscillates in a relatively small width around the value b in the second control. The width of the overshoot after switching from the first control to the second control is significantly reduced as compared with the width of the overshoot shown in FIG. 13 (a). As shown in the middle stage of FIG. 13 (b), the voltage Vdc shows a slight increase in the second control.

図13の(b)の下段に示されるように、電流iqおよびidは、第一制御から第二制御への切替の前後においてトルクと似たような振る舞いを示す。 As shown in the lower part of FIG. 13B, the currents iq and id exhibit behavior similar to torque before and after switching from the first control to the second control.

図13の(c)の上段、中段および下段の図は、それぞれ、第一制御から第二制御に切り替え、その後に、第二制御から第三制御に切り替える場合のモータM1のトルク、電圧および電流を示している。 The upper, middle, and lower views of FIG. 13C show the torque, voltage, and current of the motor M1 when switching from the first control to the second control and then from the second control to the third control, respectively. Is shown.

第一制御から第二制御への切り替えは、時刻t1の時点になされている。第二制御から第三制御への切り替えは、電圧Vdcが所定電圧Vlimitを超えた時点(時刻t2)になされている。 The switching from the first control to the second control is performed at the time t1. The switching from the second control to the third control is performed at the time when the voltage Vdc exceeds the predetermined voltage Vlimit (time t2).

時刻t0の時点から、電圧Vdcが所定電圧Vlimitを超える時点(時刻t2)までのトルク、電圧および電流の振る舞いは、それぞれ、図13の(b)に示されるものと同じである。 The behaviors of the torque, voltage, and current from the time t0 to the time when the voltage Vdc exceeds the predetermined voltage Vlimit (time t2) are the same as those shown in FIG. 13 (b), respectively.

図13の(c)の上段に示されるように、第三制御においてトルクはほぼ一定値bをとる。第二制御から第三制御への切り替えの後には、トルクは、ほとんどオーバーシュートを生じることなく、振動しながら値bに収束する。収束後の振動の振幅は、図13の(a)における場合と同等である。 As shown in the upper part of (c) of FIG. 13, the torque takes a substantially constant value b in the third control. After switching from the second control to the third control, the torque converges to the value b while oscillating with little overshoot. The amplitude of the vibration after convergence is the same as in the case of FIG. 13 (a).

図13の(c)の中段に示されるように、第三制御において電圧Vdcは、所定電圧Vlimitでほぼ一定値をとる。 As shown in the middle stage of (c) of FIG. 13, in the third control, the voltage Vdc takes a substantially constant value at a predetermined voltage Vlimit.

図13の(c)の下段に示されるように、第三制御において電流iqおよびidは、トルクと似たような振る舞い、つまり、ほとんどオーバーシュートを生じることなく、振動しながら一定値に収束する振る舞いを示す。収束後の振動の振幅は、図13の(a)における場合と同等である。 As shown in the lower part of (c) of FIG. 13, in the third control, the currents iq and id converge to a constant value while oscillating with behavior similar to torque, that is, with almost no overshoot. Show behavior. The amplitude of the vibration after convergence is the same as in the case of FIG. 13 (a).

このように、第一制御から第二制御に切り替える場合、第一制御から第三制御に切り替える従来の場合と比較して、トルクおよび電流のオーバーシュートおよび振動を抑制することができる。また、第一制御から第二制御に切り替えた後に第二制御から第三制御に切り替えることにより、電圧Vdcの上昇を抑制することができる。 In this way, when switching from the first control to the second control, overshoot and vibration of torque and current can be suppressed as compared with the conventional case of switching from the first control to the third control. Further, by switching from the first control to the second control and then switching from the second control to the third control, an increase in the voltage Vdc can be suppressed.

また、第一制御から第二制御を経て第三制御に切り替える場合、第一制御から直接に第三制御に切り替える従来の場合と比較して、トルクおよび電流のオーバーシュートおよび振動を抑制することができる。 Further, when switching from the first control to the third control via the second control, it is possible to suppress torque and current overshoot and vibration as compared with the conventional case of switching directly from the first control to the third control. it can.

以上のように、本実施の形態の回転機制御装置は、第一制御部から第二制御部へ切り替えることにより、トルクの急峻な変動を抑制することができる。第二制御部は、三相回転機が発生させる電力の少なくとも一部が無効電力となるようにインバータを駆動することにより、インバータの直流母線部の電圧の上昇を抑制しながら、制動力を生じさせる。また、第一制御部から第二制御部への切り替えの際にトルクの急峻な変動の発生が抑制されている。これにより、回転機制御装置は、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 As described above, the rotary machine control device of the present embodiment can suppress abrupt fluctuations in torque by switching from the first control unit to the second control unit. The second control unit drives the inverter so that at least a part of the power generated by the three-phase rotating machine becomes reactive power, thereby generating braking force while suppressing an increase in the voltage of the DC bus part of the inverter. Let me. Further, the occurrence of abrupt fluctuations in torque is suppressed when switching from the first control unit to the second control unit. As a result, the rotary machine control device can avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque.

また、回転機制御装置は、第二制御部および切替部の少なくとも一方が論理回路で構成されているので、演算装置又はプロセッサで構成される場合に比べて、故障に対する耐性が高い。よって、回転機制御装置は、故障に対する耐性を向上させ、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 Further, since at least one of the second control unit and the switching unit of the rotary machine control device is composed of a logic circuit, the rotor control device has higher resistance to failure than the case where it is composed of an arithmetic unit or a processor. Therefore, the rotary machine control device can improve the resistance to failure and avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque.

また、回転機制御装置は、原則として第一制御部により三相回転機を制御するとともに、上記遮断器の切断、又は、上記直流母線部の過電圧を実際に検出した場合に第二制御部への切り替えを行うことができる。これにより、回転機制御装置は、通常時には第一制御部による制御を行うとともに、必要に応じて第二制御部による制御を行うことで、三相回転機を適切に制御することができる。これにより、回転機制御装置は、第二制御部による制御が必要であるときに第二制御部による制御を行うことにより、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 Further, in principle, the rotary machine control device controls the three-phase rotary machine by the first control unit, and when the circuit breaker is disconnected or the overvoltage of the DC bus portion is actually detected, the rotary machine control device is sent to the second control unit. Can be switched. As a result, the rotary machine control device can appropriately control the three-phase rotary machine by performing control by the first control unit at normal times and controlling by the second control unit as needed. As a result, the rotary machine control device performs control by the second control unit when control by the second control unit is required, thereby avoiding destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of sudden fluctuations in torque. can do.

また、回転機制御装置は、第三制御つまり三相短絡制御により三相回転機を制御することでインバータに過電圧がかかることを抑制することができる。また、上記の三相短絡制御は、インバータの直流母線部の過電圧を実際に検出した場合になされる。これにより、回転機制御装置は、第一制御部又は第二制御部による制御を行っているときであっても、必要に応じて第三制御部による制御を行うことで、インバータに過電圧がかかることを抑制できる。これにより、回転機制御装置は、三相短絡制御をさらに用いることにより、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 Further, the rotary machine control device can suppress the overvoltage from being applied to the inverter by controlling the three-phase rotary machine by the third control, that is, the three-phase short-circuit control. Further, the above-mentioned three-phase short-circuit control is performed when the overvoltage of the DC bus portion of the inverter is actually detected. As a result, even when the rotary machine control device is being controlled by the first control unit or the second control unit, the inverter is overvoltageed by being controlled by the third control unit as necessary. Can be suppressed. As a result, the rotary machine control device can avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque by further using the three-phase short-circuit control.

また、回転機制御装置は、第三制御部が論理回路で構成されているので、演算装置又はプロセッサで構成される場合に比べて、故障に対する耐性が高い。よって、回転機制御装置は、故障に対する耐性を向上させ、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 Further, since the third control unit of the rotary machine control device is composed of a logic circuit, the resistance to failure is higher than that of the case where the rotary machine control device is composed of an arithmetic unit or a processor. Therefore, the rotary machine control device can improve the resistance to failure and avoid the destruction of the inverter element while suppressing the occurrence of abrupt fluctuations in torque.

(実施の形態2)
本実施の形態において、トルクの急峻な変動の発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避し得る回転機制御装置について、負荷トルクの発生を抑制し得る技術について説明する。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, a technique capable of suppressing the generation of load torque will be described for a rotary machine control device capable of avoiding destruction of inverter elements while suppressing the occurrence of sudden fluctuations in torque.

本実施の形態における回転機制御装置5の構成について、実施の形態1における回転機制御装置5と異なる部分を主に説明し、実施の形態1における回転機制御装置5と同じ部分については同じ符号を付し説明を省略する。 Regarding the configuration of the rotary machine control device 5 in the present embodiment, mainly the parts different from the rotary machine control device 5 in the first embodiment will be described, and the same parts as the rotary machine control device 5 in the first embodiment will have the same reference numerals. Is added and the description is omitted.

本実施の形態2に係る回転機制御装置5の構成は、実施の形態1に係る回転機制御装置5の構成(図2参照)と同じ回路図として示される。 The configuration of the rotary machine control device 5 according to the second embodiment is shown as the same circuit diagram as the configuration of the rotary machine control device 5 according to the first embodiment (see FIG. 2).

本実施の形態2に係る回転機制御装置5は、制御回路20の機能が、実施の形態1における制御回路20と異なる。より具体的には、本実施の形態2に係る回転機制御装置5は、切替部24の機能が、実施の形態1における切替部24と異なる。 In the rotary machine control device 5 according to the second embodiment, the function of the control circuit 20 is different from that of the control circuit 20 in the first embodiment. More specifically, in the rotary machine control device 5 according to the second embodiment, the function of the switching unit 24 is different from that of the switching unit 24 in the first embodiment.

切替部24は、インバータ10の駆動の制御を切り替える。具体的には、切替部24は、インバータ10の駆動の制御をする制御部として、第一制御部21と第二制御部22と第三制御部23とを切替える。例えば、切替部24は、第三制御部23がインバータ10を駆動しているときに、回転位置センサRSからの出力に基づいてモータM1の回転数を算出し、算出した回転数が所定回転数以下になれば、第三制御部23から第二制御部22に切替える。 The switching unit 24 switches the control of driving the inverter 10. Specifically, the switching unit 24 switches between the first control unit 21, the second control unit 22, and the third control unit 23 as a control unit that controls the drive of the inverter 10. For example, the switching unit 24 calculates the rotation speed of the motor M1 based on the output from the rotation position sensor RS when the third control unit 23 is driving the inverter 10, and the calculated rotation speed is the predetermined rotation speed. If the following occurs, the third control unit 23 is switched to the second control unit 22.

また、切替部24は、例えば、所定の異常を検出した場合に、インバータ10の駆動の制御をする制御部として、第一制御部21から第三制御部22に切替える。所定の異常は、例えば、インバータ10の直流母線部に電気的に接続された遮断器32が非導通となったこと、直流母線部に電気的に接続された過電圧検出回路から過電圧検出信号が出力されたこと、または、電気車両1に搭載された各種マイコンの異常動作が検出されたことを示す信号が出力されたこと、などを含む。なお、切替部24は、インバータ10の直流母線部に電気的に接続された遮断器32が非導通となったことが検出された場合に出力される信号を受信することで、遮断器32が非導通となったことを知ることができる。 Further, the switching unit 24 switches from the first control unit 21 to the third control unit 22 as a control unit that controls the drive of the inverter 10 when, for example, a predetermined abnormality is detected. The predetermined abnormality is, for example, that the circuit breaker 32 electrically connected to the DC bus portion of the inverter 10 has become non-conducting, and the overvoltage detection signal is output from the overvoltage detection circuit electrically connected to the DC bus portion. This includes the fact that the signal has been output, or that a signal indicating that an abnormal operation of various microcomputers mounted on the electric vehicle 1 has been detected has been output. The switching unit 24 receives a signal output when it is detected that the circuit breaker 32 electrically connected to the DC bus of the inverter 10 has become non-conducting, so that the circuit breaker 32 can be operated. It is possible to know that it has become non-conducting.

切替部24は、論理回路によって実現されてもよいし、マイコンによって実現されてもよい。 The switching unit 24 may be realized by a logic circuit or may be realized by a microcomputer.

図14は、本実施の形態における第二モードおよび第三モードにおけるスイッチングパターンを示すタイミング図である。図14において、各スイッチ素子S1〜S6は、時刻0.3秒より前の区間には第三モードで駆動され、時刻0.3秒より後の区間には第二モードで駆動される。また、図14には、ロータ角度θの時間的変化も示されている。 FIG. 14 is a timing diagram showing switching patterns in the second mode and the third mode in the present embodiment. In FIG. 14, each switch element S1 to S6 is driven in the third mode in the section before the time 0.3 seconds, and is driven in the second mode in the section after the time 0.3 seconds. In addition, FIG. 14 also shows the temporal change of the rotor angle θ.

図14の時刻0.3秒より前の区間においては、各スイッチ素子S1〜S6は、ロータ角度θを用いて第三モードつまり三相短絡制御によって駆動されている。 In the section before the time 0.3 seconds in FIG. 14, each switch element S1 to S6 is driven by the third mode, that is, the three-phase short-circuit control using the rotor angle θ.

図14の時刻0.3秒より後の区間においては、各スイッチ素子S1〜S6は、ロータ角度θを用いて第二モードで駆動されている。具体的には、時刻0.3秒の時点でのロータ角度(約270度)に基づいてセクションIIIの制御から開始され、その後、順に、セクションIV、VおよびVIの制御が順次になされる。 In the section after the time of 0.3 seconds in FIG. 14, each switch element S1 to S6 is driven in the second mode using the rotor angle θ. Specifically, the control of section III is started based on the rotor angle (about 270 degrees) at time 0.3 seconds, and then the controls of sections IV, V and VI are sequentially performed.

次に、制御回路20の構成の例を説明する。 Next, an example of the configuration of the control circuit 20 will be described.

図15は、本実施の形態における制御回路20の例を示す回路図である。なお、図15の回路図は、電圧Vdcが所定電圧Vlimitを超えない範囲における制御の考え方を示す回路図である。 FIG. 15 is a circuit diagram showing an example of the control circuit 20 according to the present embodiment. The circuit diagram of FIG. 15 is a circuit diagram showing a concept of control in a range in which the voltage Vdc does not exceed a predetermined voltage Vlimit.

図15には、第一制御部21と、第二制御部22と、第三制御部23と、切替部24Aとが図示されている。 FIG. 15 shows a first control unit 21, a second control unit 22, a third control unit 23, and a switching unit 24A.

第一制御部21は、切替信号と、信号UH、UL、VH、VL、WHおよびWL(「信号UH等」ともいう)とを出力する。 The first control unit 21 outputs a switching signal and signals UH, UL, VH, VL, WH and WL (also referred to as “signal UH or the like”).

第一制御部21が出力する切替信号は、第一制御部21による処理に基づいて、第二モードによる制御に切り替えるために第一制御部21が出力する信号である。切替信号は、例えば、電気車両1に搭載された各種マイコンの異常動作が検出されたときに出力される信号である。 The switching signal output by the first control unit 21 is a signal output by the first control unit 21 in order to switch to the control by the second mode based on the processing by the first control unit 21. The switching signal is, for example, a signal output when an abnormal operation of various microcomputers mounted on the electric vehicle 1 is detected.

第一制御部21が出力する信号UH等は、各スイッチ素子S1〜S6を駆動するためのPWM信号である。第一制御部21が出力する信号UH等は、切替部24に伝達される。 The signal UH or the like output by the first control unit 21 is a PWM signal for driving the switch elements S1 to S6. The signal UH or the like output by the first control unit 21 is transmitted to the switching unit 24.

第二制御部22は、ホール素子Hu、HvおよびHwによる検出値に基づいて信号UH等を出力する。第二制御部22は、論理回路、より具体的には、NOR回路41、43及び45と、AND回路42、44および46とを備える。NOR回路41は、ホール素子HuおよびHvそれぞれの検出値のNOR演算結果を信号UHとして出力する。AND回路42は、ホール素子HuおよびHvそれぞれの検出値のAND演算結果を信号ULとして出力する。その他の論理回路についても、図8に示されるように論理演算結果を信号VH、VL、WH及びWLとして出力する。第二制御部22が出力する信号UH等は、切替部24に伝達される。図9に示される第二制御部22は、論理回路で構成された場合の一例である。 The second control unit 22 outputs a signal UH or the like based on the detected values by the Hall elements Hu, Hv and Hw. The second control unit 22 includes logic circuits, more specifically, NOR circuits 41, 43 and 45, and AND circuits 42, 44 and 46. The NOR circuit 41 outputs the NOR calculation result of the detected values of the Hall elements Hu and Hv as a signal UH. The AND circuit 42 outputs the AND calculation result of the detected values of the Hall elements Hu and Hv as a signal UL. For other logic circuits, as shown in FIG. 8, the logic operation results are output as signals VH, VL, WH and WL. The signal UH or the like output by the second control unit 22 is transmitted to the switching unit 24. The second control unit 22 shown in FIG. 9 is an example in the case of being configured by a logic circuit.

第三制御部23は、ロー電位を信号UH、VHおよびWHとして出力し、ハイ電位を信号UL、VLおよびWLとして出力する回路である。なお、例えば、ロー電位はグランド電位であり、ハイ電位は制御回路20の電源電圧(一例として5V)である。 The third control unit 23 is a circuit that outputs the low potential as signals UH, VH and WH, and outputs the high potential as signals UL, VL and WL. For example, the low potential is the ground potential, and the high potential is the power supply voltage of the control circuit 20 (5 V as an example).

切替部24Aは、切替部24と、切替部24Bとを有する。 The switching unit 24A has a switching unit 24 and a switching unit 24B.

切替部24は、OR回路51と、マルチプレクサ52とを有する。 The switching unit 24 has an OR circuit 51 and a multiplexer 52.

切替部24は、第一制御部21が出力した信号UH等と、第二制御部22が出力した信号UH等とを取得し、第一制御部21及び第二制御部22のいずれかが出力した信号UH等をマルチプレクサ52により選択して出力する。また、切替部24は、第一制御部21が出力した切替信号と、異常検出信号とを取得できる。マルチプレクサ52は、切替信号又は異常検出信号を受信した場合にOR回路51により出力される信号を受けて、第二制御部22が出力した信号UH等を選択して出力する。例えば、マルチプレクサ52は、OR回路51からロー電位を受信しているときには、紙面上の上側に各スイッチを切り替え、OR回路51からハイ電位を受信すると、紙面上の下側に各スイッチを切り替えることで上記選択を行う。 The switching unit 24 acquires the signal UH or the like output by the first control unit 21 and the signal UH or the like output by the second control unit 22, and either the first control unit 21 or the second control unit 22 outputs the signal UH or the like. The signal UH or the like is selected by the multiplexer 52 and output. Further, the switching unit 24 can acquire the switching signal output by the first control unit 21 and the abnormality detection signal. The multiplexer 52 receives a signal output by the OR circuit 51 when receiving a switching signal or an abnormality detection signal, and selects and outputs a signal UH or the like output by the second control unit 22. For example, the multiplexer 52 switches each switch to the upper side on the paper surface when receiving the low potential from the OR circuit 51, and switches each switch to the lower side on the paper surface when receiving the high potential from the OR circuit 51. Make the above selection with.

切替部24Bは、AND回路53と、マルチプレクサ54と、回転数算出部55とを有する。 The switching unit 24B includes an AND circuit 53, a multiplexer 54, and a rotation speed calculation unit 55.

切替部24Bは、切替部24が出力した信号UH等と、第三制御部23が出力した信号UH等とを取得し、切替部24及び第三制御部23のいずれかが出力した信号UH等をマルチプレクサ54により選択して出力する。また、切替部24Bは、切替部24のOR回路51の出力信号と、高速回転検出信号とを取得する。高速回転数検出信号は、例えば回転数算出部55により生成され得る。 The switching unit 24B acquires the signal UH or the like output by the switching unit 24 and the signal UH or the like output by the third control unit 23, and the signal UH or the like output by either the switching unit 24 or the third control unit 23. Is selected by the multiplexer 54 and output. Further, the switching unit 24B acquires the output signal of the OR circuit 51 of the switching unit 24 and the high-speed rotation detection signal. The high-speed rotation speed detection signal can be generated, for example, by the rotation speed calculation unit 55.

回転数算出部55は、モータM1の速度を回転数として算出する。具体的には、回転数算出部55は、ホール素子Hu、HvおよびHwの検出値を用いてモータM1の回転数を算出し、算出した回転数が、所定回転数以上であるか否かを判定する。そして、算出した回転数が所定回転数以上であると判定した場合に、高速回転検出信号を出力する。ここで、高速回転検出信号は、所定回転数以上である場合にハイ電位、所定回転数未満である場合にロー電位である。回転数算出部55による回転数の算出に用いられるホール素子Hu、HvおよびHwの検出値は、第二制御部22に入力されるホール素子Hu、HvおよびHwの検出値を兼用できる。なお、所定回転数とは、第三制御部23による制御を行っている際に、モータM1の回転数が低下して急峻な負荷トルクを発生するよりも手前の回転数である。 The rotation speed calculation unit 55 calculates the speed of the motor M1 as the rotation speed. Specifically, the rotation speed calculation unit 55 calculates the rotation speed of the motor M1 using the detected values of the Hall elements Hu, Hv, and Hw, and determines whether or not the calculated rotation speed is equal to or higher than the predetermined rotation speed. judge. Then, when it is determined that the calculated rotation speed is equal to or higher than the predetermined rotation speed, a high-speed rotation detection signal is output. Here, the high-speed rotation detection signal has a high potential when the rotation speed is equal to or higher than the predetermined rotation speed, and a low potential when the rotation speed is less than the predetermined rotation speed. The detection values of the Hall elements Hu, Hv and Hw used for calculating the rotation speed by the rotation speed calculation unit 55 can also be the detection values of the Hall elements Hu, Hv and Hw input to the second control unit 22. The predetermined rotation speed is a rotation speed before the rotation speed of the motor M1 decreases to generate a steep load torque during control by the third control unit 23.

マルチプレクサ54は、切替部24のOR回路51の出力信号及び高速回転検出信号を受信した場合にAND回路53により出力される信号を受けて、第三制御部23が出力した信号UH等を選択して出力する。例えば、マルチプレクサ54は、AND回路53からロー電位を受信しているときには、紙面上の上側に各スイッチを切り替え、AND回路53からハイ電位を受信すると、紙面上の下側に各スイッチを切り替えることで上記選択を行う。 The multiplexer 54 receives the signal output by the AND circuit 53 when receiving the output signal of the OR circuit 51 of the switching unit 24 and the high-speed rotation detection signal, and selects the signal UH or the like output by the third control unit 23. And output. For example, the multiplexer 54 switches each switch to the upper side on the paper when receiving the low potential from the AND circuit 53, and switches each switch to the lower side on the paper when receiving the high potential from the AND circuit 53. Make the above selection with.

このように、切替部24Aは、切替部24および24Bによって、第一制御部21による制御と、第二制御部22による制御と、第三制御部23による制御とを切り替えることができる。 In this way, the switching unit 24A can switch between the control by the first control unit 21, the control by the second control unit 22, and the control by the third control unit 23 by the switching units 24 and 24B.

なお、第二制御部22がマイコンによって実現される場合、第二制御部22は、ホール素子Hu、HvおよびHwから検出値を受信し、受信した検出値に基づいて図6に示される対応を用いてセクションを特定する処理を実行する。そして、第二制御部22は、特定したセクションにおけるスイッチングパターンになるように、各スイッチ素子S1〜S6をON又はOFFとするための信号UH等を決定して出力する処理を実行する。 When the second control unit 22 is realized by the microcomputer, the second control unit 22 receives the detected values from the Hall elements Hu, Hv and Hw, and takes the correspondence shown in FIG. 6 based on the received detected values. Use to perform the process of identifying the section. Then, the second control unit 22 executes a process of determining and outputting a signal UH or the like for turning each switch element S1 to S6 ON or OFF so as to have a switching pattern in the specified section.

図16は、本実施の形態における制御回路20の処理を示すフロー図である。図16に示される処理は、所定時間ごとに繰り返し実行されることが想定される。 FIG. 16 is a flow chart showing the processing of the control circuit 20 in the present embodiment. It is assumed that the process shown in FIG. 16 is repeatedly executed at predetermined time intervals.

ステップS301において、切替部24は、第一制御部21が切替信号または異常検出信号を出力している場合、出力している信号を取得する。異常検出信号は、所定の異常が検出されたときに出力される信号である。また、切替部24B(回転数算出部55)は、モータM1の回転数を取得する。 In step S301, when the first control unit 21 outputs a switching signal or an abnormality detection signal, the switching unit 24 acquires the output signal. The abnormality detection signal is a signal output when a predetermined abnormality is detected. Further, the switching unit 24B (rotation speed calculation unit 55) acquires the rotation speed of the motor M1.

ステップS302において、切替部24及び24Bは、ステップS301で取得した信号及び回転数に基づいて、異常を検出し、かつ、取得した回転数が所定回転数以下であるか否かを判定する。例えば、切替部24は、ステップS301で切替信号または異常検出信号を取得した場合に、異常を検出したと判定する。異常を検出し、かつ、回転数が所定回転数以下であることを検出したと判定した場合(ステップS302でYes)には、ステップS303に進み、そうでない場合(ステップS302でNo)には、ステップS304に進む。 In step S302, the switching units 24 and 24B detect an abnormality based on the signal and the rotation speed acquired in step S301, and determine whether or not the acquired rotation speed is equal to or less than the predetermined rotation speed. For example, when the switching unit 24 acquires the switching signal or the abnormality detection signal in step S301, it determines that the abnormality has been detected. If an abnormality is detected and it is determined that the rotation speed is less than or equal to the predetermined rotation speed (Yes in step S302), the process proceeds to step S303, and if not (No in step S302), the process proceeds to step S303. The process proceeds to step S304.

ステップS303において、切替部24は、第二制御部22による制御がなされるようにマルチプレクサ52及び54を制御する。具体的には、マルチプレクサ52が紙面上の下側に各スイッチを切り替え、マルチプレクサ54が紙面上の上側に各スイッチを切り替える(図15参照)。なお、切替部24は、すでに第二制御部22による制御がなされている場合にはその状態を維持し、第一制御部21又は第三制御部23による制御がなされている場合には、第二制御部22による制御に切り替える。 In step S303, the switching unit 24 controls the multiplexers 52 and 54 so that the second control unit 22 controls them. Specifically, the multiplexer 52 switches each switch to the lower side on the paper surface, and the multiplexer 54 switches each switch to the upper side on the paper surface (see FIG. 15). The switching unit 24 maintains that state when it has already been controlled by the second control unit 22, and when it is controlled by the first control unit 21 or the third control unit 23, the switching unit 24 has a second position. (Ii) Switch to control by the control unit 22.

ステップS304において、切替部24は、第三制御部23による制御がなされるようにマルチプレクサ52及び54が制御される。具体的には、マルチプレクサ52及び54の両方が紙面上の下側に各スイッチを切り替える(図15参照)。なお、切替部24は、すでに第三制御部23による制御がなされている場合にはその状態を維持し、第一制御部21又は第二制御部22による制御がなされている場合には、第三制御部23による制御に切り替える。 In step S304, the switching unit 24 controls the multiplexers 52 and 54 so as to be controlled by the third control unit 23. Specifically, both the multiplexers 52 and 54 toggle each switch down on the paper (see FIG. 15). The switching unit 24 maintains that state when the control is already performed by the third control unit 23, and when the control is performed by the first control unit 21 or the second control unit 22, the switching unit 24 is the first. (3) Switch to control by the control unit 23.

ステップS303またはS304を終えたら図16に示される一連の処理を終了する。 When step S303 or S304 is completed, the series of processes shown in FIG. 16 is completed.

これにより、回転機制御装置5は、第三制御部23による第三制御に基づいてインバータ10がモータM1を駆動している状態(第三モード)において回転数が所定回転数以下であることを検出した場合に、第二制御部22による第二制御に基づいてインバータ10がモータM1を駆動している状態(第二モード)に遷移することができる。これにより、回転機制御装置5は、負荷トルクの発生を抑制しながらインバータ10の素子の破壊を回避することができる。 As a result, the rotary machine control device 5 determines that the rotation speed is equal to or less than the predetermined rotation speed in the state where the inverter 10 is driving the motor M1 (third mode) based on the third control by the third control unit 23. When detected, the inverter 10 can transition to the state of driving the motor M1 (second mode) based on the second control by the second control unit 22. As a result, the rotary machine control device 5 can avoid the destruction of the element of the inverter 10 while suppressing the generation of the load torque.

(変形例1)
以降において、上記各実施の形態の変形例について説明する。
(Modification example 1)
Hereinafter, modifications of each of the above embodiments will be described.

具体的には、本変形例において、第一制御モード、第二制御モード、および、第三制御モードをこの順に遷移(実施の形態1参照)した後に、第三モードから第二モードに遷移する(実施の形態2参照)例を説明する。 Specifically, in this modification, the first control mode, the second control mode, and the third control mode are transitioned in this order (see the first embodiment), and then the third mode is transitioned to the second mode. (See Embodiment 2) An example will be described.

本実施の形態において、回転機制御装置5の制御回路20として、第三モードから第二モードに遷移する際に、実施の形態2の制御回路20の考え方が用いられ得る(図15参照)。 In the present embodiment, as the control circuit 20 of the rotary machine control device 5, the concept of the control circuit 20 of the second embodiment can be used when transitioning from the third mode to the second mode (see FIG. 15).

まず、制御回路20は、実施の形態1と同様に、第一モード、第二モード、および、第三モードをこの順に遷移して制御をする。 First, the control circuit 20 controls by transitioning between the first mode, the second mode, and the third mode in this order, as in the first embodiment.

そして、上記遷移のあと、第三モードにおいて、実施の形態2と同様に、回転数算出部55から取得したモータM1の回転数が所定回転数以下であると判定した場合に、第二モードに遷移する。第二モードに遷移するタイミングは、モータM1に固有のタイミングに基づいて定められる。 Then, after the above transition, in the third mode, when it is determined that the rotation speed of the motor M1 acquired from the rotation speed calculation unit 55 is equal to or less than the predetermined rotation speed, the second mode is set. Transition. The timing of transitioning to the second mode is determined based on the timing peculiar to the motor M1.

図17は、本変形例における回転機制御装置5により制御されたモータのトルク、電圧および電流の時間的変化の第一例を示す説明図である。 FIG. 17 is an explanatory diagram showing a first example of temporal changes in torque, voltage, and current of a motor controlled by the rotary machine control device 5 in this modified example.

図17の上段、中段および下段の図は、それぞれ、第一モード61、第二モード62、第三モード63、および、第二モード64をこの順に遷移する場合のモータM1のトルク、電圧および電流を示している。横軸および縦軸の表示は、図13の(a)等と同様である。 The upper, middle, and lower views of FIG. 17 show the torque, voltage, and current of the motor M1 when transitioning between the first mode 61, the second mode 62, the third mode 63, and the second mode 64 in this order, respectively. Is shown. The display on the horizontal axis and the vertical axis is the same as in FIG. 13A and the like.

第一モード61、第二モード62、および第三モード63の遷移は、実施の形態1における遷移と同様である。ここで、仮に第三モード63をしばらく維持すると、モータM1の回転数が減少し、モータM1の回転数がある回転数に至ったタイミングにおいてマイナスのトルク66が発生することが知られている。マイナスのトルク66は、モータの回転数を低下させる負荷トルク(ブレーキトルク)であり、車両の急減速の要因になり得る。 The transitions of the first mode 61, the second mode 62, and the third mode 63 are the same as the transitions in the first embodiment. Here, it is known that if the third mode 63 is maintained for a while, the rotation speed of the motor M1 decreases, and a negative torque 66 is generated at the timing when the rotation speed of the motor M1 reaches a certain rotation speed. The negative torque 66 is a load torque (brake torque) that lowers the rotation speed of the motor, and can be a factor for sudden deceleration of the vehicle.

なお、上記「ある回転数」は、モータに固有の回転数であり、モータの回転数の変化を観測していれば、モータの回転数が上記「ある回転数」に到達するタイミングを事前に知ることができる。 The above "certain rotation speed" is a rotation speed peculiar to the motor, and if a change in the rotation speed of the motor is observed, the timing at which the rotation speed of the motor reaches the above "certain rotation speed" is determined in advance. You can know.

そこで、本変形例に示されるように、回転機制御装置5は、マイナスのトルク66が発生するタイミングよりも前のタイミングt3において第三モード63から第二モード64に遷移する。第二モード64に遷移するタイミングは、モータM1の回転数から推定され得る。つまり、回転機制御装置5は、モータM1の回転数を継続的に取得し、取得したモータM1の回転数が、トルク66が発生する回転数より少し大きい回転数に至ると推定されるタイミングを、タイミングt3として決定する。トルク66が発生する回転数より少し大きい回転数は、例えば、トルク66が発生する回転数に定数を加えた回転数としてもよいし、トルク66が発生する回転数の定数倍(例えば1.1倍など)としてもよい。 Therefore, as shown in this modification, the rotary machine control device 5 transitions from the third mode 63 to the second mode 64 at the timing t3 before the timing when the negative torque 66 is generated. The timing of transitioning to the second mode 64 can be estimated from the rotation speed of the motor M1. That is, the rotary machine control device 5 continuously acquires the rotation speed of the motor M1, and the timing at which the acquired rotation speed of the motor M1 is estimated to reach a rotation speed slightly higher than the rotation speed at which the torque 66 is generated is determined. , Determined as timing t3. The rotation speed slightly larger than the rotation speed at which the torque 66 is generated may be, for example, the rotation speed obtained by adding a constant to the rotation speed at which the torque 66 is generated, or a constant multiple of the rotation speed at which the torque 66 is generated (for example, 1.1). (Double, etc.) may be used.

このようにすることで、マイナスのトルク66を発生させることを回避しながらモータM1の回転数を減少させ、モータM1を停止に向かわせることができる。 By doing so, the rotation speed of the motor M1 can be reduced while avoiding the generation of the negative torque 66, and the motor M1 can be directed to stop.

(変形例2)
本変形例において、上記変形例1の遷移の後にさらに、第二モードから第三モードに遷移する例を説明する。
(Modification 2)
In this modification, an example of transitioning from the second mode to the third mode after the transition of the modification 1 will be described.

変形例1のように第三モード63から遷移した後の第二モード64では、電圧Vdcが徐々に増加する。電圧Vdcが増加するとき、所定電圧Vlimitを超えないように制御されることが望ましい。 In the second mode 64 after the transition from the third mode 63 as in the first modification, the voltage Vdc gradually increases. When the voltage Vdc increases, it is desirable that the voltage Vdc is controlled so as not to exceed a predetermined voltage Vlimit.

そこで、本変形例において、回転機制御装置5は、電圧Vdcが所定電圧Vlimitを超えないタイミングt4において、第二モード64から第三モード65に遷移する。 Therefore, in the present modification, the rotary machine control device 5 transitions from the second mode 64 to the third mode 65 at the timing t4 where the voltage Vdc does not exceed the predetermined voltage Vlimit.

図18は、本変形例における制御回路20の処理を示すフロー図である。図18に示される処理は、図17の時刻t2以降で所定時間ごとに繰り返し実行されることが想定される。したがって、既に異常を検出している状態である。 FIG. 18 is a flow chart showing the processing of the control circuit 20 in this modification. It is assumed that the process shown in FIG. 18 is repeatedly executed at predetermined time intervals after the time t2 in FIG. Therefore, the abnormality has already been detected.

なお、ステップS401を実行する前に、切替部24B(回転数算出部55)は、モータM1の回転数(図15参照)、および、所定電圧超過検出信号(図11参照)を取得する。 Before executing step S401, the switching unit 24B (rotation speed calculation unit 55) acquires the rotation speed of the motor M1 (see FIG. 15) and the predetermined voltage excess detection signal (see FIG. 11).

ステップS401において、切替部24Bは、所定電圧超過検出信号を受信したか否か、つまり、直流母線部の電圧Vdcが所定電圧Vlimit未満であるか否かを判定する。所定電圧超過検出信号を受信していない(電圧Vdcが所定電圧Vlimit未満である)と判定した場合(ステップS401でYes)には、ステップS402に進み、所定電圧超過検出信号を受信した(電圧Vdcが所定電圧Vlimit以上である)と判定した場合(ステップS401でNo)には、ステップS404に進む。 In step S401, the switching unit 24B determines whether or not a predetermined voltage excess detection signal has been received, that is, whether or not the voltage Vdc of the DC bus unit is less than the predetermined voltage Vlimit. If it is determined that the predetermined voltage excess detection signal has not been received (the voltage Vdc is less than the predetermined voltage Vlimit) (Yes in step S401), the process proceeds to step S402 and the predetermined voltage excess detection signal is received (voltage Vdc). Is equal to or higher than the predetermined voltage voltage) (No in step S401), the process proceeds to step S404.

ステップS402において、切替部24Bは、あらかじめ取得した信号及び回転数に基づいて、取得した回転数が所定回転数以下であるか否かを判定する。回転数が所定回転数以下であることを検出したと判定した場合(ステップS402でYes)には、ステップS404に進み、そうでない場合(ステップS402でNo)には、ステップS403に進む。 In step S402, the switching unit 24B determines whether or not the acquired rotation speed is equal to or less than the predetermined rotation speed based on the signal and the rotation speed acquired in advance. If it is determined that it is detected that the rotation speed is equal to or less than the predetermined rotation speed (Yes in step S402), the process proceeds to step S404, and if not (No in step S402), the process proceeds to step S403.

ステップS403において、切替部24Bは、第二制御部22による制御がなされるようにマルチプレクサ52及び54を制御する。具体的には、マルチプレクサ52が紙面上の下側に各スイッチを切り替え、マルチプレクサ54が紙面上の上側に各スイッチを切り替える(図15参照)。なお、切替部24Bは、すでに第二制御部22による制御がなされている場合にはその状態を維持し、第三制御部23による制御がなされている場合には、第二制御部22による制御に切り替える。 In step S403, the switching unit 24B controls the multiplexers 52 and 54 so as to be controlled by the second control unit 22. Specifically, the multiplexer 52 switches each switch to the lower side on the paper surface, and the multiplexer 54 switches each switch to the upper side on the paper surface (see FIG. 15). The switching unit 24B maintains that state when it has already been controlled by the second control unit 22, and when it is controlled by the third control unit 23, it is controlled by the second control unit 22. Switch to.

ステップS404において、切替部24Bは、第三制御部22による制御がなされるようにマルチプレクサ54を制御する。具体的には、マルチプレクサ54が紙面上の下側に各スイッチを切り替える(図15参照)。なお、切替部24Bは、すでに第三制御部23による制御がなされている場合にはその状態を維持し、第二制御部22による制御がなされている場合には、第三制御部23による制御に切り替える。 In step S404, the switching unit 24B controls the multiplexer 54 so that the third control unit 22 controls it. Specifically, the multiplexer 54 switches each switch to the lower side on the paper (see FIG. 15). The switching unit 24B maintains that state when it has already been controlled by the third control unit 23, and when it is controlled by the second control unit 22, it is controlled by the third control unit 23. Switch to.

ステップS403またはS404を終えたら図18に示される一連の処理を終了する。 When step S403 or S404 is completed, the series of processes shown in FIG. 18 is completed.

図19は、各実施の形態の変形例2における回転機制御装置により制御されたモータのトルク、電圧および電流の時間的変化の第二例を示す説明図である。 FIG. 19 is an explanatory diagram showing a second example of temporal changes in torque, voltage, and current of a motor controlled by a rotary machine control device in Modification 2 of each embodiment.

上記のとおり、第二モード64において、電圧Vdcが徐々に増加する。 As described above, in the second mode 64, the voltage Vdc gradually increases.

回転機制御装置5は、電圧Vdcが所定電圧Vlimitに至ったタイミングである時刻t4において、第二モード64から第三モード65に遷移する。第三モード65では電圧Vdcが一定値を維持し、言い換えれば、所定電圧Vlimitを超えないように制御される。 The rotary machine control device 5 transitions from the second mode 64 to the third mode 65 at the time t4, which is the timing when the voltage Vdc reaches the predetermined voltage Vlimit. In the third mode 65, the voltage Vdc is maintained at a constant value, in other words, is controlled so as not to exceed a predetermined voltage Vlimit.

これにより、回転機制御装置5は、第2制御部22による第二制御に基づいてインバータ10がモータM1を駆動している状態(第二モード)において電圧Vdcが所定電圧Vlimitに至ったことを検出した場合に、第三制御部23による第三制御に基づいてインバータ10がモータM1を駆動している状態(第三モード)に遷移することができる。これにより、回転機制御装置5は、電圧Vdcが所定電圧Vlimitを超えないようにモータM1の回転数を減少させ、モータM1を停止に向かわせることができる。 As a result, in the rotary machine control device 5, the voltage Vdc reaches the predetermined voltage Vlimit in the state where the inverter 10 is driving the motor M1 (second mode) based on the second control by the second control unit 22. When detected, the inverter 10 can transition to the state of driving the motor M1 (third mode) based on the third control by the third control unit 23. As a result, the rotary machine control device 5 can reduce the rotation speed of the motor M1 so that the voltage Vdc does not exceed the predetermined voltage Vlimit, and cause the motor M1 to stop.

このような図19の動作をまとめると、次のようになる。 The operation of FIG. 19 can be summarized as follows.

まず、時刻t0から時刻t1までは、異常が発生しておらず、第一モード61により正常にモータM1が駆動されている。 First, from time t0 to time t1, no abnormality has occurred, and the motor M1 is normally driven by the first mode 61.

次に、時刻t1で遮断器32の切断、又は、直流母線部の過電圧を検出すると、切替部24は、第一制御部21から第二制御部22に切り替えて、第二モード62により切替時のモータM1のトルク変動を抑制しつつ、電圧Vdcが過電圧(所定電圧Vlimitを超える)とならないように制御して、インバータ10の素子の破壊を回避する。 Next, when the circuit breaker 32 is disconnected or the overvoltage of the DC bus is detected at time t1, the switching unit 24 switches from the first control unit 21 to the second control unit 22 and switches by the second mode 62. While suppressing the torque fluctuation of the motor M1 of the above, the voltage Vdc is controlled so as not to become an overvoltage (exceeding a predetermined voltage Vlimit), and the destruction of the element of the inverter 10 is avoided.

次に、時刻t2では、第三制御部23に切り替えてもモータM1のトルク変動が発生しない期間(時刻t1から時刻t2までの期間)が経過すると、切替部24Bは、第二制御部22から第三制御部23に切り替える。その結果、第三モード63により、徐々に上昇していた電圧Vdcを、安定化させることができる。 Next, at time t2, when a period (a period from time t1 to time t2) in which torque fluctuation of the motor M1 does not occur even when switching to the third control unit 23 elapses, the switching unit 24B starts from the second control unit 22. Switch to the third control unit 23. As a result, the voltage Vdc that has gradually increased can be stabilized by the third mode 63.

次に、時刻t3で、モータM1の回転数が、低速時(低回転数時)の負荷トルクを発生する手前の所定回転数未満になると、切替部24Bは、第三制御部23から第二制御部22に切り替える。その結果、再度の第二モード64により、モータM1の不要な負荷トルクの発生を抑制する。 Next, at time t3, when the rotation speed of the motor M1 becomes less than the predetermined rotation speed before generating the load torque at low speed (at low rotation speed), the switching unit 24B moves from the third control unit 23 to the second. Switch to the control unit 22. As a result, the generation of unnecessary load torque of the motor M1 is suppressed by the second mode 64 again.

次に、時刻t4で、電圧Vdcが所定電圧Vlimitに至ると、切替部24Bは、第二制御部22から第三制御部23に切り替える。その結果、再度の第三モード65により、電圧Vdcが所定電圧Vlimitを超えないように制御することができる。 Next, at time t4, when the voltage Vdc reaches the predetermined voltage Vlimit, the switching unit 24B switches from the second control unit 22 to the third control unit 23. As a result, the third mode 65 can be controlled so that the voltage Vdc does not exceed the predetermined voltage Vlimit.

上記したように、切替部24,24Bが、時刻t1以降で、第二制御部22と第三制御部23とを交互に繰り返すように、第二モード62、64と第三モード63,65を遷移させて切り替えることで、モータM1の不要な負荷トルクの発生を抑制することができ、かつ、電圧Vdcが過電圧に至ることを抑制することができる。 As described above, the second mode 62, 64 and the third mode 63, 65 are set so that the switching units 24 and 24B alternately repeat the second control unit 22 and the third control unit 23 after the time t1. By transitioning and switching, it is possible to suppress the generation of unnecessary load torque of the motor M1 and to prevent the voltage Vdc from reaching an overvoltage.

以上のように、本実施の形態および変形例の回転機制御装置は、第三制御部と第二制御部とを切り替えることができるので、第三制御部でインバータを駆動する際に、回転機の低速度域で第二制御部へ切り替えることにより、回転機の低速時の負荷トルクの発生を抑制することができる。また、第二制御部は、三相回転機が発生させる電力の少なくとも一部が無効電力となるようにインバータを駆動するので、インバータの直流母線部の電圧の上昇を抑制することができる。これにより、回転機制御装置は、負荷トルクの発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 As described above, the rotary machine control device of the present embodiment and the modified example can switch between the third control unit and the second control unit. Therefore, when the third control unit drives the inverter, the rotary machine is used. By switching to the second control unit in the low speed range of, it is possible to suppress the generation of load torque at low speed of the rotating machine. Further, since the second control unit drives the inverter so that at least a part of the electric power generated by the three-phase rotating machine becomes reactive power, it is possible to suppress an increase in the voltage of the DC bus portion of the inverter. As a result, the rotary machine control device can avoid the destruction of the inverter element while suppressing the generation of the load torque.

また、回転機制御装置は、直流母線部の電圧Vdcが所定電圧Vlimitに至ったときに第二制御部から第三制御部へ切り替えるので、第三制御つまり三相短絡制御において電圧Vdcが所定電圧Vlimitを超えないように制御する。したがって、インバータの素子の破壊を回避することができる。 Further, since the rotary machine control device switches from the second control unit to the third control unit when the voltage Vdc of the DC bus unit reaches the predetermined voltage voltage, the voltage Vdc is the predetermined voltage in the third control, that is, the three-phase short circuit control. Control so that the voltage is not exceeded. Therefore, it is possible to avoid the destruction of the inverter element.

また、回転機制御装置は、原則として第一制御部により三相回転機を制御するとともに、上記遮断器の切断、又は、上記直流母線部の過電圧を実際に検出した場合に第三制御部への切り替えを行うことができる。これにより、回転機制御装置は、通常時には第一制御部による制御を行うとともに、必要に応じて第三制御部による制御を行うことで、三相回転機を適切に制御することができる。これにより、回転機制御装置は、第三制御部による制御が必要であるときに第三制御部による制御を行うことにより、インバータの素子の破壊を回避することができる。 Further, in principle, the rotary machine control device controls the three-phase rotary machine by the first control unit, and when the circuit breaker is disconnected or the overvoltage of the DC bus portion is actually detected, the rotary machine control device is sent to the third control unit. Can be switched. As a result, the rotary machine control device can appropriately control the three-phase rotary machine by performing control by the first control unit at normal times and controlling by the third control unit as needed. As a result, the rotary machine control device can avoid the destruction of the inverter element by performing the control by the third control unit when the control by the third control unit is required.

また、回転機制御装置は、第二制御部、第三制御部および切替部の少なくとも1つが論理回路で構成されているので、演算装置又はプロセッサで構成される場合に比べて、故障に対する耐性が高い。よって、回転機制御装置は、故障に対する耐性を向上させ、回転機の低速時に発生する負荷トルクの発生を抑制しながらインバータの素子の破壊を回避することができる。 Further, since at least one of the second control unit, the third control unit, and the switching unit of the rotary machine control device is composed of a logic circuit, it is more resistant to failure than the case where it is composed of an arithmetic unit or a processor. high. Therefore, the rotary machine control device can improve the resistance to failure and avoid the destruction of the inverter element while suppressing the generation of the load torque generated at the low speed of the rotary machine.

なお、本実施の形態では、回転機(モータM1)の速度を回転数として回転数算出部55により算出しているが、この構成に限定されるものではなく、例えば電気車両1の上位ECUから制御回路20が車速情報を取り込み、車速情報に基づいて回転機の速度を求めてもよい。 In the present embodiment, the speed of the rotating machine (motor M1) is calculated by the rotation speed calculation unit 55 as the rotation speed, but the present invention is not limited to this configuration, and for example, from the upper ECU of the electric vehicle 1. The control circuit 20 may take in the vehicle speed information and obtain the speed of the rotating machine based on the vehicle speed information.

以上、一つまたは複数の態様に係る回転機制御装置などについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。 Although the rotary machine control device and the like according to one or more aspects have been described above based on the embodiment, the present invention is not limited to this embodiment. As long as the gist of the present invention is not deviated, various modifications that can be conceived by those skilled in the art are applied to the present embodiment, and a form constructed by combining components in different embodiments is also within the scope of one or more embodiments. May be included within.

本発明は、電気車両を駆動する車両駆動装置に利用可能である。 The present invention can be used in a vehicle drive device for driving an electric vehicle.

1 電気車両
2 駆動輪
3 動力伝達機構
5 回転機制御装置
10 インバータ
20 制御回路
21 第一制御部
22 第二制御部
23 第三制御部
24、24A、24B 切替部
30 ドライブ回路
32 遮断器
40 三相ブリッジ回路
41、43、45 NOR回路
42、44、46、53 AND回路
52、54 マルチプレクサ
61 第一モード
62、64 第二モード
63、65 第三モード
C1 平滑コンデンサ
CSu、CSv、CSw 電流センサ
Hu、Hv、Hw ホール素子
Lg 接地線
Lp 電源線
M 磁石
M1 モータ
P1 電池
R ロータ
RS 回転位置センサ
S1、S2、S3、S4、S5、S6 スイッチ素子
1 Electric vehicle 2 Drive wheels 3 Power transmission mechanism 5 Rotating machine control device 10 Inverter 20 Control circuit 21 1st control unit 22 2nd control unit 23 3rd control unit 24, 24A, 24B Switching unit 30 Drive circuit 32 Circuit breaker 40 3 Phase bridge circuit 41, 43, 45 NOR circuit 42, 44, 46, 53 AND circuit 52, 54 multiplexer 61 1st mode 62, 64 2nd mode 63, 65 3rd mode C1 smoothing capacitor CSu, CSv, CSw Current sensor Hu , Hv, Hw Hall element Lg Grounding wire Lp Power supply line M Magnet M1 Motor P1 Battery R Rotor RS Rotational position sensor S1, S2, S3, S4, S5, S6 Switch element

Claims (12)

U相スイッチング回路、V相スイッチング回路及びW相スイッチング回路を有する、三相回転機を駆動するインバータと、
前記三相回転機のロータ位置を検出するロータ位置検出器と、
前記ロータ位置検出器、および、前記インバータと電気的に接続される制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記三相回転機の電流またはトルクが指令電流または指令トルクに追従するように、前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第一制御部と、
前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第二制御部と、
前記第一制御部と前記第二制御部とを切り替える切替部とを有し、
前記第二制御部は、
(a)前記ロータ位置検出器が検出した前記ロータ位置から得られるロータ角度が、前記三相回転機のU相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をU相の第二期間とし、隣接する前記U相の第二期間に挟まれた期間をU相の第一期間と定義し、
(b)前記ロータ角度が、前記三相回転機のV相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をV相の第二期間とし、隣接する前記V相の第二期間に挟まれた期間をV相の第一期間と定義し、
(c)前記ロータ角度が、前記三相回転機のW相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をW相の第二期間とし、隣接する前記W相の第二期間に挟まれた期間をW相の第一期間と定義したときに、
前記ロータ角度に基づいて前記インバータを駆動することにより前記三相回転機に電圧を印加し、
前記インバータの駆動では、
(i)前記U相の第一期間の全期間において前記U相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記V相の第一期間の全期間において前記V相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記W相の第一期間の全期間において前記W相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となるように前記インバータを駆動し、かつ、
(ii)前記U相の第二期間の一部期間又は全期間において前記U相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記V相の第二期間の一部期間又は全期間において前記V相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記W相の第二期間の一部期間又は全期間において前記W相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となるように前記インバータを駆動する
回転機制御装置。
An inverter that drives a three-phase rotator and has a U-phase switching circuit, a V-phase switching circuit, and a W-phase switching circuit.
A rotor position detector that detects the rotor position of the three-phase rotary machine, and
The rotor position detector and a control circuit electrically connected to the inverter are provided.
The control circuit
A first control unit that applies a voltage to the three-phase rotor using the inverter so that the current or torque of the three-phase rotor follows the command current or command torque.
A second control unit that applies a voltage to the three-phase rotary machine using the inverter,
It has a switching unit for switching between the first control unit and the second control unit.
The second control unit
(A) The period in which the rotor angle obtained from the rotor position detected by the rotor position detector is ± 30 ° about the zero cross point of the induced voltage in the U phase of the three-phase rotating machine is the U-phase th. Two periods are defined, and the period between the second period of the adjacent U phase is defined as the first period of the U phase.
(B) The period in which the rotor angle is ± 30 ° around the zero cross point of the induced voltage in the V phase of the three-phase rotating machine is defined as the second period of the V phase, and the second period of the adjacent V phase. The period between the two is defined as the first period of the V phase,
(C) The period in which the rotor angle is ± 30 ° around the zero cross point of the induced voltage in the W phase of the three-phase rotating machine is defined as the second period of the W phase, and the second period of the adjacent W phase. When the period between the two is defined as the first period of the W phase,
A voltage is applied to the three-phase rotary machine by driving the inverter based on the rotor angle.
In driving the inverter,
(I) The high-side switch and the low-side switch of the U-phase switching circuit are in a non-conducting state during the entire period of the first period of the U-phase, and the high-side switch of the V-phase switching circuit is high during the entire period of the first period of the V-phase. The inverter is driven so that the side switch and the low side switch are in the non-conducting state, and the high side switch and the low side switch of the W phase switching circuit are in the non-conducting state during the entire first period of the W phase.
(Ii) Either the high-side switch or the low-side switch of the U-phase switching circuit becomes conductive during a part or the whole period of the second period of the U-phase, and a part of the second period of the V-phase. Either the high-side switch or the low-side switch of the V-phase switching circuit becomes conductive during a period or the entire period, and the high of the W-phase switching circuit during a part or the whole period of the second period of the W phase. A rotary machine control device that drives the inverter so that either the side switch or the low side switch is in a conductive state.
前記第二制御部および前記切替部の少なくとも一方は、論理回路で構成されている
請求項1に記載の回転機制御装置。
The rotary machine control device according to claim 1, wherein at least one of the second control unit and the switching unit is composed of a logic circuit.
前記切替部は、前記インバータの直流母線部に電気的に接続された遮断器が非導通となるか、または、前記直流母線部に電気的に接続された過電圧検出回路から過電圧検出信号が出力された場合に、前記第一制御部から前記第二制御部に切替える
請求項1または2に記載の回転機制御装置。
In the switching unit, the circuit breaker electrically connected to the DC bus portion of the inverter becomes non-conducting, or an overvoltage detection signal is output from the overvoltage detection circuit electrically connected to the DC bus portion. The rotary machine control device according to claim 1 or 2, wherein the first control unit is switched to the second control unit in the case of
前記制御回路は、
前記U相スイッチング回路、前記V相スイッチング回路及び前記W相スイッチング回路における、それぞれの前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチの一方が導通状態になり、他方が非導通状態になるように前記インバータを制御する第三制御部を、さらに備え、
前記切替部は、前記第一制御部と前記第二制御部とに加えて、前記第三制御部とも切替え、
前記切替部は、前記直流母線部における電圧が所定電圧以上である場合に、前記第二制御部から前記第三制御部に切り替える
請求項3に記載の回転機制御装置。
The control circuit
The inverter is controlled so that one of the high-side switch and the low-side switch in the U-phase switching circuit, the V-phase switching circuit, and the W-phase switching circuit is in a conductive state and the other is in a non-conducting state. Further equipped with a third control unit
In addition to the first control unit and the second control unit, the switching unit also switches the third control unit.
The rotary machine control device according to claim 3, wherein the switching unit switches from the second control unit to the third control unit when the voltage in the DC bus unit is equal to or higher than a predetermined voltage.
前記切替部は、
前記第三制御部が前記インバータを駆動しているときに、前記ロータ位置検出器からの出力に基づいて前記三相回転機の回転数を算出し、
算出した前記回転数が所定回転数以下になれば、前記第三制御部から前記第二制御部に切替える
請求項4に記載の回転機制御装置。
The switching unit is
When the third control unit is driving the inverter, the rotation speed of the three-phase rotary machine is calculated based on the output from the rotor position detector.
The rotary machine control device according to claim 4, wherein when the calculated rotation speed becomes equal to or less than a predetermined rotation speed, the third control unit is switched to the second control unit.
前記制御回路は、
前記U相スイッチング回路、前記V相スイッチング回路及び前記W相スイッチング回路における、それぞれの前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチの一方が導通状態になり、他方が非導通状態になるように前記インバータを制御する第三制御部を、さらに備え、
前記切替部は、前記第一制御部と前記第二制御部とに加えて、前記第三制御部とも切替え、
前記切替部は、前記インバータの直流母線部に電気的に接続された遮断器が非導通となるか、または、前記直流母線部に電気的に接続された過電圧検出回路から過電圧検出信号が出力された場合に、前記第一制御部から前記第三制御部に切替える
請求項1に記載の回転機制御装置。
The control circuit
The inverter is controlled so that one of the high-side switch and the low-side switch in the U-phase switching circuit, the V-phase switching circuit, and the W-phase switching circuit is in a conductive state and the other is in a non-conducting state. Further equipped with a third control unit
In addition to the first control unit and the second control unit, the switching unit also switches the third control unit.
In the switching unit, the circuit breaker electrically connected to the DC bus portion of the inverter becomes non-conducting, or an overvoltage detection signal is output from the overvoltage detection circuit electrically connected to the DC bus portion. The rotary machine control device according to claim 1, wherein the first control unit is switched to the third control unit.
前記切替部は、
前記第三制御部が前記インバータを駆動しているときに、前記ロータ位置検出器からの出力に基づいて前記三相回転機の回転数を算出し、
算出した前記回転数が所定回転数以下になれば、前記第三制御部から前記第二制御部に切替える
請求項6に記載の回転機制御装置。
The switching unit is
When the third control unit is driving the inverter, the rotation speed of the three-phase rotary machine is calculated based on the output from the rotor position detector.
The rotary machine control device according to claim 6, wherein when the calculated rotation speed becomes equal to or less than a predetermined rotation speed, the third control unit is switched to the second control unit.
前記第三制御部は、論理回路で構成されている
請求項4または6に記載の回転機制御装置。
The rotary machine control device according to claim 4 or 6, wherein the third control unit is composed of a logic circuit.
前記切替部は、前記回転数が前記所定回転数以下であり、かつ、前記直流母線部における電圧が前記所定電圧以上である場合に、前記第二制御部から前記第三制御部に切替える
請求項5に記載の回転機制御装置。
A claim that the switching unit switches from the second control unit to the third control unit when the rotation speed is equal to or less than the predetermined rotation speed and the voltage in the DC bus unit is equal to or higher than the predetermined voltage. 5. The rotary machine control device according to 5.
前記切替部は、前記回転数が前記所定回転数以下であり、かつ、前記直流母線部における電圧が所定電圧以上である場合に、前記第二制御部から前記第三制御部に切替える
請求項7に記載の回転機制御装置。
7. The switching unit switches from the second control unit to the third control unit when the rotation speed is equal to or lower than the predetermined rotation speed and the voltage in the DC bus portion is equal to or higher than the predetermined voltage. The rotary machine control device described in 1.
回転機制御装置の制御方法であって、
前記回転機制御装置は、
U相スイッチング回路、V相スイッチング回路及びW相スイッチング回路を有する、三相回転機を駆動するインバータと、
前記三相回転機のロータ位置を検出するロータ位置検出器と、
前記ロータ位置検出器、および、前記インバータと電気的に接続される制御回路と、を備え、
前記制御方法は、
前記三相回転機の電流またはトルクが指令電流または指令トルクに追従するように、前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第一制御ステップと、
前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第二制御ステップと、
前記第一制御ステップと前記第二制御ステップとを切り替える切替ステップとを有し、
前記第二制御ステップは、
(a)前記ロータ位置検出器が検出した前記ロータ位置から得られるロータ角度が、前記三相回転機のU相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をU相の第二期間とし、隣接する前記U相の第二期間に挟まれた期間をU相の第一期間と定義し、
(b)前記ロータ角度が、前記三相回転機のV相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をV相の第二期間とし、隣接する前記V相の第二期間に挟まれた期間をV相の第一期間と定義し、
(c)前記ロータ角度が、前記三相回転機のW相における誘起電圧のゼロクロスポイントを中心とした±30°である期間をW相の第二期間とし、隣接する前記W相の第二期間に挟まれた期間をW相の第一期間と定義したときに、
前記ロータ角度に基づいて前記インバータを駆動することにより前記三相回転機に電圧を印加し、
前記インバータの駆動では、
(i)前記U相の第一期間の全期間において前記U相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記V相の第一期間の全期間において前記V相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となり、前記W相の第一期間の全期間において前記W相スイッチング回路のハイサイドスイッチ及びローサイドスイッチが非導通状態となるように前記インバータを駆動し、かつ、
(ii)前記U相の第二期間の一部期間又は全期間において前記U相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記V相の第二期間の一部期間又は全期間において前記V相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となり、前記W相の第二期間の一部期間又は全期間において前記W相スイッチング回路の前記ハイサイドスイッチおよび前記ローサイドスイッチのいずれかが導通状態となるように前記インバータを駆動する
制御方法。
It is a control method of the rotary machine control device.
The rotary machine control device is
An inverter that drives a three-phase rotator and has a U-phase switching circuit, a V-phase switching circuit, and a W-phase switching circuit.
A rotor position detector that detects the rotor position of the three-phase rotary machine, and
The rotor position detector and a control circuit electrically connected to the inverter are provided.
The control method is
A first control step of applying a voltage to the three-phase rotor using the inverter so that the current or torque of the three-phase rotor follows the command current or command torque.
A second control step of applying a voltage to the three-phase rotary machine using the inverter, and
It has a switching step for switching between the first control step and the second control step.
The second control step is
(A) The period in which the rotor angle obtained from the rotor position detected by the rotor position detector is ± 30 ° about the zero cross point of the induced voltage in the U phase of the three-phase rotating machine is the U-phase th. Two periods are defined, and the period between the second period of the adjacent U phase is defined as the first period of the U phase.
(B) The period in which the rotor angle is ± 30 ° around the zero cross point of the induced voltage in the V phase of the three-phase rotating machine is defined as the second period of the V phase, and the second period of the adjacent V phase. The period between the two is defined as the first period of the V phase,
(C) The period in which the rotor angle is ± 30 ° around the zero cross point of the induced voltage in the W phase of the three-phase rotating machine is defined as the second period of the W phase, and the second period of the adjacent W phase. When the period between the two is defined as the first period of the W phase,
A voltage is applied to the three-phase rotary machine by driving the inverter based on the rotor angle.
In driving the inverter,
(I) The high-side switch and the low-side switch of the U-phase switching circuit are in a non-conducting state during the entire period of the first period of the U-phase, and the high-side switch of the V-phase switching circuit is high during the entire period of the first period of the V-phase. The inverter is driven so that the side switch and the low side switch are in the non-conducting state, and the high side switch and the low side switch of the W phase switching circuit are in the non-conducting state during the entire first period of the W phase.
(Ii) Either the high-side switch or the low-side switch of the U-phase switching circuit becomes conductive during a part or the whole period of the second period of the U-phase, and a part of the second period of the V-phase. Either the high-side switch or the low-side switch of the V-phase switching circuit becomes conductive during a period or the entire period, and the high of the W-phase switching circuit during a part or the whole period of the second period of the W phase. A control method for driving the inverter so that either the side switch or the low side switch is in a conductive state.
前記制御方法は、
前記インバータを用いて前記三相回転機に電圧を印加する第三制御ステップを、さらに有し、
前記第三制御ステップは、
前記U相スイッチング回路、前記V相スイッチング回路および前記W相スイッチング回路における、それぞれの前記ハイサイドスイッチ及び前記ローサイドスイッチの一方が導通状態となり、他方が非導通状態となるように前記インバータを駆動する
請求項11に記載の制御方法。
The control method is
It further has a third control step of applying a voltage to the three-phase rotary machine using the inverter.
The third control step is
The inverter is driven so that one of the high-side switch and the low-side switch in the U-phase switching circuit, the V-phase switching circuit, and the W-phase switching circuit is in a conductive state and the other is in a non-conducting state. The control method according to claim 11.
JP2020097982A 2019-11-26 2020-06-04 Rotating machine control device and control method Active JP7162194B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011153117.5A CN112953350A (en) 2019-11-26 2020-10-26 Rotary machine control device and control method

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019213611 2019-11-26
JP2019213611 2019-11-26
JP2019213612 2019-11-26
JP2019213612 2019-11-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021090338A true JP2021090338A (en) 2021-06-10
JP7162194B2 JP7162194B2 (en) 2022-10-28

Family

ID=76220600

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020097982A Active JP7162194B2 (en) 2019-11-26 2020-06-04 Rotating machine control device and control method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7162194B2 (en)
CN (1) CN112953350A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014131411A (en) * 2012-12-28 2014-07-10 Panasonic Corp Motor controller and motor control method

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014131411A (en) * 2012-12-28 2014-07-10 Panasonic Corp Motor controller and motor control method

Also Published As

Publication number Publication date
CN112953350A (en) 2021-06-11
JP7162194B2 (en) 2022-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5760830B2 (en) Control device for three-phase rotating machine
JP5826292B2 (en) Motor control device and electric power steering device
US10097129B2 (en) Drive controller and drive control method for electric motor
JP4968698B2 (en) Electric motor control device
JP6173952B2 (en) Motor control device
JP6220696B2 (en) Electric motor drive control device
KR102066364B1 (en) Power converter and electric power steering
US10298165B2 (en) Rotary electric machine system
JP2015091168A (en) Ac motor control device
JP4032516B2 (en) Electric drive for automobile
CN111293955B (en) Vehicle drive device
JP2015192526A (en) Load drive device
Basler et al. Fault-tolerant strategies for double three-phase PMSM used in Electronic Power Steering systems
US20050078431A1 (en) Electric discharge controller, electric discharge control method and its program
WO2019163341A1 (en) Control device
JP7162194B2 (en) Rotating machine control device and control method
WO2022168868A1 (en) Rotary electric machine control system
JP6663368B2 (en) Motor control device
CN115516758A (en) Control device for AC rotating machine
WO2019054089A1 (en) Motor drive device, motor, and electric power steering device
JP2015006021A (en) Motor drive device and motor
JP6065816B2 (en) Inverter device
JP4140500B2 (en) Two-phase modulation control type inverter device
JP7081180B2 (en) Rotating electric machine control device
JP2021197890A (en) Rotary electric machine control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210831

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220509

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: 20220913

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221003

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7162194

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

SZ03 Written request for cancellation of trust registration

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313Z03