JP2022048448A - vehicle - Google Patents

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JP2022048448A JP2020154272A JP2020154272A JP2022048448A JP 2022048448 A JP2022048448 A JP 2022048448A JP 2020154272 A JP2020154272 A JP 2020154272A JP 2020154272 A JP2020154272 A JP 2020154272A JP 2022048448 A JP2022048448 A JP 2022048448A
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勇人 馬場
Hayato Baba
寛史 吉田
Hiroshi Yoshida
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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    • Y02T10/72Electric energy management in electromobility

Abstract

To provide a vehicle having a resolver for detecting a rotation angle of a rotor of a motor generator which more surely protects a storage battery.SOLUTION: A vehicle 1 includes: a resolver 66 for detecting a rotation angle of a motor generator 50; and an ECU 70 having a plurality of control modes for feedback controlling an inverter 40 using a detection value of the resolver 66. The plurality of control modes include a rectangular wave control mode of performing torque feedback control, and a PWM control mode of performing current feedback control. When charging of a battery 10 is inhibited and the rectangular wave control mode is selected, the ECU 70 switches a control mode of the inverter 40 from the rectangular wave control mode to the PWM control mode when a temperature of the battery 10 increases higher than a predetermined amount.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本開示は、車両に関し、より特定的には、モータジェネレータの回転角を検出するレゾルバを備えた車両に関する。 The present disclosure relates to a vehicle, and more specifically to a vehicle provided with a resolver that detects the angle of rotation of the motor generator.

ハイブリッド車または電気自動車などの車両には、走行用のモータジェネレータが搭載されている。モータジェネレータにはレゾルバ(回転角センサ)が設けられている。レゾルバにより検出される回転角(モータジェネレータの回転子の位置情報)は、車両のトルク指令および速度指令の生成に用いられる。 Vehicles such as hybrid vehicles or electric vehicles are equipped with motor generators for driving. The motor generator is provided with a resolver (rotation angle sensor). The angle of rotation (position information of the rotor of the motor generator) detected by the resolver is used to generate torque commands and speed commands for the vehicle.

レゾルバからの出力には、製造工程での組み付け誤差等に起因するオフセットが含まれ得る。そのため、レゾルバのオフセットを測定したり補正したりする技術が提案されている。たとえば特開2017-108599号公報(特許文献1)は、レゾルバのオフセット測定方法を開示する。この方法は、車両の走行中に積極的にモータのゼロ電流制御を行って頻繁にレゾルバのオフセットを測定するものである。 The output from the resolver may include an offset due to an assembly error or the like in the manufacturing process. Therefore, a technique for measuring or correcting the offset of the resolver has been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-108599 (Patent Document 1) discloses a method for measuring an offset of a resolver. In this method, the offset of the resolver is frequently measured by actively controlling the zero current of the motor while the vehicle is running.

特開2017-108599号公報JP-A-2017-108599

モータジェネレータは、車両の降坂走行時などに回生発電を行う。車両には、モータジェネレータによる発電電力を直流電力に変換するインバータと、インバータからの直流電力により充電される蓄電池とがさらに搭載されている。 The motor generator regenerates power when the vehicle is traveling downhill. The vehicle is further equipped with an inverter that converts the power generated by the motor generator into DC power, and a storage battery that is charged by the DC power from the inverter.

車両の退避走行時には、モータジェネレータによる発電電力をゼロにする制御(すなわち、回生発電を禁止する制御)が実行される場合がある。この制御の実行中に車両の速度が所定速度よりも速くなると、モータジェネレータは、矩形波制御モードに従って制御される。矩形波制御モードとは、位相制御された矩形波電圧がモータジェネレータに印加されるようにトルクフィードバック制御を行うモードである。 When the vehicle is evacuated, control to reduce the generated power generated by the motor generator to zero (that is, control to prohibit regenerative power generation) may be executed. If the speed of the vehicle becomes faster than a predetermined speed during the execution of this control, the motor generator is controlled according to the square wave control mode. The square wave control mode is a mode in which torque feedback control is performed so that a phase-controlled square wave voltage is applied to the motor generator.

矩形波制御モードが選択されている場合には、レゾルバのオフセットの影響が大きく、モータジェネレータの回生発電を禁止していたとしてもモータジェネレータによる発電が行われ得る(詳細は後述)。そうすると、その発電電力が蓄電池に充電され、蓄電池がダメージを受ける可能性(たとえば蓄電池が過充電に至る可能性)がある。 When the square wave control mode is selected, the influence of the offset of the resolver is large, and even if the regenerative power generation of the motor generator is prohibited, the power generation by the motor generator can be performed (details will be described later). Then, the generated power is charged to the storage battery, and the storage battery may be damaged (for example, the storage battery may be overcharged).

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、モータジェネレータの回転角を検出するレゾルバを備えた車両において、蓄電池をより確実に保護することである。 The present disclosure has been made to solve the above problems, and an object of the present disclosure is to more reliably protect a storage battery in a vehicle equipped with a resolver that detects the rotation angle of a motor generator.

本開示のある局面に従う車両は、走行用のモータジェネレータと、モータジェネレータの回転角を検出するレゾルバと、モータジェネレータを駆動するインバータと、モータジェネレータの発電電力によりインバータを通じて充電される蓄電池と、レゾルバの検出値を用いてインバータをフィードバック制御する複数の制御モードを有する制御装置とを備える。複数の制御モードは、位相制御された矩形波電圧がモータジェネレータに印加されるようにトルクフィードバック制御を行う矩形波制御モードと、パルス幅変調された電圧がモータジェネレータに印加されるように電流フィードバック制御を行うパルス幅変調制御モードとを含む。 Vehicles according to certain aspects of the present disclosure include a motor generator for driving, a resolver that detects the rotation angle of the motor generator, an inverter that drives the motor generator, a storage battery that is charged through the inverter by the generated power of the motor generator, and a resolver. It is provided with a control device having a plurality of control modes for feedback-controlling the inverter using the detected value of. Multiple control modes include a square wave control mode in which torque feedback control is performed so that a phase-controlled square wave voltage is applied to the motor generator, and current feedback so that a pulse width modulated voltage is applied to the motor generator. Includes a pulse width modulation control mode for control.

蓄電池の充電が禁止(それに伴いモータジェネレータの回生発電)され、かつ、矩形波制御モードが選択されている場合に、制御装置は、蓄電池の温度が所定量よりも上昇したときには、インバータの制御モードを矩形波制御モードからパルス幅変調制御モードへと切り替える。 When charging of the storage battery is prohibited (accordingly, regenerative power generation of the motor generator) and the square wave control mode is selected, the control device controls the inverter when the temperature of the storage battery rises above a predetermined amount. To switch from the square wave control mode to the pulse width modulation control mode.

矩形波制御モードとパルス幅変調制御モードとを比較すると、電流フィードバック制御を行うパルス幅変調制御モードの方がトルクフィードバック制御を行う矩形波制御モードと比べて、より確実に電流誤差を低減でき、レゾルバのオフセットに対する耐性が高い(詳細は後述)。したがって、制御モードをパルス幅変調制御モードへと切り替えることで、レゾルバのオフセットの影響を低減でき、それによりモータジェネレータの回生発電を禁止する制御を精確に実行できる。よって、上記構成によれば、蓄電池をより確実に保護できる。 Comparing the square wave control mode and the pulse width modulation control mode, the pulse width modulation control mode in which the current feedback control is performed can reduce the current error more reliably than the square wave control mode in which the torque feedback control is performed. High resistance to resolver offset (details below). Therefore, by switching the control mode to the pulse width modulation control mode, the influence of the offset of the resolver can be reduced, and thereby the control for prohibiting the regenerative power generation of the motor generator can be accurately executed. Therefore, according to the above configuration, the storage battery can be protected more reliably.

本開示によれば、モータジェネレータの回転角を検出するレゾルバを備えた車両において、蓄電池をより確実に保護できる。 According to the present disclosure, the storage battery can be more reliably protected in a vehicle provided with a resolver that detects the rotation angle of the motor generator.

本実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematic about the whole structure of the vehicle which concerns on this embodiment. インバータの制御モードの概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline of the control mode of an inverter. インバータの制御モードの使用領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the use area of the control mode of an inverter. モータジェネレータの制御に関するECUの機能構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the functional composition of the ECU regarding the control of a motor generator. PWM制御部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of a PWM control unit. 矩形波制御部の構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the structure of the rectangular wave control part. レゾルバのオフセットを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the offset of a resolver. 本実施の形態におけるモータジェネレータの制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control of the motor generator in this embodiment.

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The same or corresponding parts in the drawings are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

[実施の形態]
<車両構成>
図1は、本実施の形態に係る車両の全体構成を概略的に示す図である。図1を参照して、車両1は、電気自動車(EV:Electric Vehicle)である。車両1は、バッテリ10と、システムメインリレー(SMR:System Main Relay)20と、正極線PL1と、負極線NLと、コンデンサC1と、コンバータ30と、正極線PL2と、コンデンサC0と、インバータ40と、モータジェネレータ(MG:Motor Generator)50と、電池電圧センサ61と、電池電流センサ62と、電池温度センサ63と、システム電圧センサ64と、モータ電流センサ65と、レゾルバ66と、車速センサ67と、ECU(Electronic Control Unit)70とを備える。
[Embodiment]
<Vehicle configuration>
FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of a vehicle according to the present embodiment. With reference to FIG. 1, the vehicle 1 is an electric vehicle (EV). The vehicle 1 includes a battery 10, a system main relay (SMR) 20, a positive electrode line PL1, a negative voltage line NL, a capacitor C1, a converter 30, a positive electrode line PL2, a capacitor C0, and an inverter 40. , Motor Generator (MG) 50, battery voltage sensor 61, battery current sensor 62, battery temperature sensor 63, system voltage sensor 64, motor current sensor 65, resolver 66, and vehicle speed sensor 67. And an ECU (Electronic Control Unit) 70.

バッテリ10は、複数のセルを含む組電池である。各セルは、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池などの二次電池である。バッテリ10は、車両1の駆動力を発生させるための電力を供給する。また、バッテリ10は、モータジェネレータ50により発電された電力を蓄える。 The battery 10 is an assembled battery including a plurality of cells. Each cell is a secondary battery such as a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. The battery 10 supplies electric power for generating the driving force of the vehicle 1. Further, the battery 10 stores the electric power generated by the motor generator 50.

なお、リチウムイオン電池は、リチウムを電荷担体とする二次電池であり、電解質が液体の一般的なリチウムイオン電池のほか、固体電解質を用いた全固体電池も含み得る。バッテリ10に代えて電気二重層キャパシタなどのキャパシタを採用してもよい。 The lithium ion battery is a secondary battery using lithium as a charge carrier, and may include an all-solid-state battery using a solid electrolyte as well as a general lithium ion battery having a liquid electrolyte. A capacitor such as an electric double layer capacitor may be adopted instead of the battery 10.

電池電圧センサ61は、バッテリ10の電圧Vbを検出する。電池電流センサ62は、バッテリ10に入出力される電流Ibを検出する。電池温度センサ63は、バッテリ10の温度Tbを検出する。各センサは、その検出値をECU70に出力する。 The battery voltage sensor 61 detects the voltage Vb of the battery 10. The battery current sensor 62 detects the current Ib input / output to / from the battery 10. The battery temperature sensor 63 detects the temperature Tb of the battery 10. Each sensor outputs the detected value to the ECU 70.

SMR20は、バッテリ10とコンバータ30との間に電気的に接続されている。SMR20は、ECU70からの指令に従って閉成される。SMR20が閉成されることで、バッテリ10とコンバータ30との間での電力伝送が可能となる。 The SMR 20 is electrically connected between the battery 10 and the converter 30. The SMR 20 is closed according to a command from the ECU 70. By closing the SMR 20, power can be transmitted between the battery 10 and the converter 30.

正極線PL1は、バッテリ10の正極端とコンバータ30とを電気的に接続する。負極線NLは、バッテリ10の負極端とコンバータ30とを電気的に接続する。 The positive electrode line PL1 electrically connects the positive electrode end of the battery 10 and the converter 30. The negative electrode wire NL electrically connects the negative electrode end of the battery 10 and the converter 30.

コンデンサC1は、正極線PL1と負極線NLとの間に接続されている。 The capacitor C1 is connected between the positive electrode line PL1 and the negative electrode line NL.

コンバータ30は、リアクトルL1と、スイッチング素子Q1,Q2と、ダイオードD1,D2とを含む。スイッチング素子Q1,Q2は、正極線PL2と負極線NLの間に直列に接続されている。スイッチング素子Q1,Q2は、それぞれ、ECU70からのスイッチング指令S1,S2に従ってスイッチング動作(オン/オフ動作)を行う。スイッチング素子Q1,Q2および後述するスイッチング素子Q3~Q8としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用MOS(Metal Oxide Semiconductor)トランジスタ、電力用バイポーラトランジスタ等を用いることができる。ダイオードD1,D2は、スイッチング素子Q1,Q2にそれぞれ逆並列に接続されている。リアクトルL1は、スイッチング素子Q1,Q2の接続ノードと正極線PL1との間に接続されている。 The converter 30 includes a reactor L1, switching elements Q1 and Q2, and diodes D1 and D2. The switching elements Q1 and Q2 are connected in series between the positive electrode line PL2 and the negative electrode line NL. The switching elements Q1 and Q2 each perform a switching operation (on / off operation) according to the switching commands S1 and S2 from the ECU 70. As the switching elements Q1 and Q2 and the switching elements Q3 to Q8 described later, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, a power bipolar transistor and the like can be used. The diodes D1 and D2 are connected to the switching elements Q1 and Q2 in antiparallel, respectively. The reactor L1 is connected between the connection node of the switching elements Q1 and Q2 and the positive electrode line PL1.

コンバータ30は、基本的には各スイッチング周期内で、スイッチング素子Q1,Q2が相補的かつ交互にスイッチング動作するように制御される。コンバータ30は、バッテリ10の電圧Vbを昇圧し、昇圧した電圧(システム電圧)VHをインバータ40に出力する。この昇圧動作は、スイッチング素子Q2のオン期間にリアクトルL1に蓄積される電磁エネルギーを、スイッチング素子Q1およびダイオードD1を介して正極線PL2へ供給することによって実現される。昇圧動作における電圧変換比(VHとVbとの比率)は、スイッチング周期に対するスイッチング素子Q1,Q2のオン期間比(デューティ比)により制御される。なお、スイッチング素子Q1をオンに固定し、かつ、スイッチング素子Q2をオフに固定すれば、VH=Vb(電圧変換比=1.0)とすることもできる。 The converter 30 is basically controlled so that the switching elements Q1 and Q2 perform complementary and alternating switching operations within each switching cycle. The converter 30 boosts the voltage Vb of the battery 10 and outputs the boosted voltage (system voltage) VH to the inverter 40. This boosting operation is realized by supplying the electromagnetic energy stored in the reactor L1 during the ON period of the switching element Q2 to the positive electrode line PL2 via the switching element Q1 and the diode D1. The voltage conversion ratio (ratio of VH and Vb) in the boosting operation is controlled by the on-period ratio (duty ratio) of the switching elements Q1 and Q2 with respect to the switching cycle. If the switching element Q1 is fixed on and the switching element Q2 is fixed off, VH = Vb (voltage conversion ratio = 1.0) can be set.

正極線PL2は、コンバータ30の高電位端とインバータ40の高電位端とを電気的に接続する。負極線NLは、コンバータ30の低電位端とインバータ40の低電位端とを電気的に接続する。 The positive electrode line PL2 electrically connects the high potential end of the converter 30 and the high potential end of the inverter 40. The negative electrode wire NL electrically connects the low potential end of the converter 30 and the low potential end of the inverter 40.

コンデンサC0は、正極線PL2と負極線NLとの間に接続されている。コンデンサC0は、コンバータ30からの直流電圧を平滑化し、平滑化した直流電圧をインバータ40へ供給する。 The capacitor C0 is connected between the positive electrode line PL2 and the negative electrode line NL. The capacitor C0 smoothes the DC voltage from the converter 30 and supplies the smoothed DC voltage to the inverter 40.

システム電圧センサ64は、コンデンサC0の両端の電圧(以下、「システム電圧」とも記載する)VHを検出し、その検出値をECU70に出力する。 The system voltage sensor 64 detects the voltage across the capacitor C0 (hereinafter, also referred to as “system voltage”) VH, and outputs the detected value to the ECU 70.

インバータ40は、U相アーム41と、V相アーム42と、W相アーム43とを含む。U相アーム41とV相アーム42とW相アーム43とは、正極線PL2と負極線NLとの間に並列に接続されている。各相アームは、正極線PL2と負極線NLとの間に直列接続されたスイッチング素子を含む。U相アーム41はスイッチング素子Q3,Q4を含み、V相アーム42はスイッチング素子Q5,Q6を含み、W相アーム43はスイッチング素子Q7,Q8を含む。スイッチング素子Q3~Q8は、それぞれ、ECU70からのスイッチング指令S3~S8によってスイッチング動作を行う。スイッチング素子Q3~Q8にはダイオードD3~D8がそれぞれ逆並列に接続されている。 The inverter 40 includes a U-phase arm 41, a V-phase arm 42, and a W-phase arm 43. The U-phase arm 41, the V-phase arm 42, and the W-phase arm 43 are connected in parallel between the positive electrode line PL2 and the negative electrode line NL. Each phase arm includes a switching element connected in series between the positive electrode line PL2 and the negative electrode line NL. The U-phase arm 41 includes switching elements Q3 and Q4, the V-phase arm 42 includes switching elements Q5 and Q6, and the W-phase arm 43 includes switching elements Q7 and Q8. The switching elements Q3 to Q8 each perform a switching operation according to the switching commands S3 to S8 from the ECU 70. Diodes D3 to D8 are connected to the switching elements Q3 to Q8 in antiparallel.

インバータ40は、スイッチング素子Q3~Q8をスイッチング動作させることでコンバータ30からの直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力をモータジェネレータ50に供給する。インバータ40は、モータジェネレータ50のトルク指令値が正または0(Trqcom≧0)である場合には、インバータ40からの交流電力によりモータジェネレータ50が正のトルクを出力するようにモータジェネレータ50を駆動する。車両1の回生制動時には、モータジェネレータ50のトルク指令値が負に設定される(Trqcom<0)。この場合には、インバータ40は、モータジェネレータ50が発電した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をコンバータ30に供給する。 The inverter 40 converts the DC power from the converter 30 into AC power by switching the switching elements Q3 to Q8, and supplies the converted AC power to the motor generator 50. When the torque command value of the motor generator 50 is positive or 0 (Trqcom ≧ 0), the inverter 40 drives the motor generator 50 so that the motor generator 50 outputs a positive torque by the AC power from the inverter 40. do. At the time of regenerative braking of the vehicle 1, the torque command value of the motor generator 50 is set to a negative value (Trqcom <0). In this case, the inverter 40 converts the AC power generated by the motor generator 50 into DC power, and supplies the DC power to the converter 30.

モータジェネレータ50は交流回転電機である。モータジェネレータ50の出力トルクは、動力伝達ギヤを通じて駆動輪(いずれも図示せず)に伝達され、車両1を走行させる。また、モータジェネレータ50は、車両1の回生制動時には駆動輪の回転力によって発電する(回生発電)。 The motor generator 50 is an AC rotary electric machine. The output torque of the motor generator 50 is transmitted to the drive wheels (none of which are shown) through the power transmission gear to drive the vehicle 1. Further, the motor generator 50 generates electricity by the rotational force of the drive wheels during the regenerative braking of the vehicle 1 (regenerative power generation).

モータジェネレータ50は、代表的には3相の永久磁石型同期電動機であり、U相、V相およびW相の3つのコイルの一端が中性点に共通接続されて構成されている。U相、V相およびW相のコイルの他端は、U相アーム41、V相アーム42、W相アーム43のスイッチング素子の中間点にそれぞれ接続されている。 The motor generator 50 is typically a three-phase permanent magnet type synchronous motor, and is configured such that one end of three coils of U-phase, V-phase, and W-phase is commonly connected to a neutral point. The other ends of the U-phase, V-phase, and W-phase coils are connected to the intermediate points of the switching elements of the U-phase arm 41, the V-phase arm 42, and the W-phase arm 43, respectively.

モータ電流センサ65は、モータジェネレータ50を流れる電流(以下、「モータ電流」とも記載する)を検出し、その検出値をECU70に出力する。より詳細には、三相のモータ電流(U相電流iu、V相電流iv、W相電流iw)の瞬時値の和はゼロであるので、モータ電流センサ65は、2相分のモータ電流(この例ではV相電流ivおよびW相電流iw)を検出するように配置されている。 The motor current sensor 65 detects a current flowing through the motor generator 50 (hereinafter, also referred to as “motor current”), and outputs the detected value to the ECU 70. More specifically, since the sum of the instantaneous values of the three-phase motor currents (U-phase current iu, V-phase current iv, W-phase current iw) is zero, the motor current sensor 65 has a motor current for two phases (U-phase current iv, W-phase current iv). In this example, the V-phase current iv and the W-phase current if) are arranged to be detected.

レゾルバ(回転角センサ)66は、モータジェネレータ50のロータの回転角θを検出し、その検出値をECU70に出力する。ECU70は、回転角θに基づいて、モータジェネレータ50の回転速度および角速度ωを算出できる。 The resolver (rotation angle sensor) 66 detects the rotation angle θ of the rotor of the motor generator 50 and outputs the detected value to the ECU 70. The ECU 70 can calculate the rotation speed and the angular velocity ω of the motor generator 50 based on the rotation angle θ.

車速センサ67は、車両1の速度(以下、「車速V」とも記載する)を検出し、その検出値をECU80に出力する。 The vehicle speed sensor 67 detects the speed of the vehicle 1 (hereinafter, also referred to as “vehicle speed V”), and outputs the detected value to the ECU 80.

ECU70は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサと、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)などのメモリと、各種信号を入出力するためのI/Oポートとを含む(いずれも図示せず)。ECU70は、各センサから受ける信号ならびにメモリに記憶されたプログラムおよびマップ等に基づいて、車両1の走行状態およびバッテリ10の充放電などの各種制御を実行する。 The ECU 70 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a memory such as a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory), and an I / O port for inputting / outputting various signals (both). Not shown). The ECU 70 executes various controls such as the running state of the vehicle 1 and the charging / discharging of the battery 10 based on the signal received from each sensor, the program stored in the memory, the map, and the like.

なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理することも可能である。また、ECU70は、機能毎に複数のECU(電池ECU、MGECUなど)に分割して構成されていてもよい。 Note that these controls are not limited to software processing, but it is also possible to construct and process dedicated hardware (electronic circuits). Further, the ECU 70 may be divided into a plurality of ECUs (battery ECU, MG ECU, etc.) for each function.

本実施の形態におけるECU70の代表的な機能として、インバータ40のフィードバック制御が挙げられる。ECU70は、トルク指令値Trqcom、バッテリ10の電圧Vb、電流Ibおよび温度Tb、システム電圧VH、モータ電流(V相電流ivおよびW相電流iw)ならびに回転角θ等に基づいて、インバータ40の動作を制御する。これにより、トルク指令値Trqcomによって指定されたトルク(ゼロまたは正トルク)を発生するようにモータジェネレータ50が駆動される。 A typical function of the ECU 70 in this embodiment is feedback control of the inverter 40. The ECU 70 operates the inverter 40 based on the torque command value Trqcom, the voltage Vb of the battery 10, the current Ib and the temperature Tb, the system voltage VH, the motor current (V-phase current iv and the W-phase current if), the rotation angle θ, and the like. To control. As a result, the motor generator 50 is driven so as to generate the torque (zero or positive torque) specified by the torque command value Trqcom.

<インバータの制御モード>
ECU70は、以下に説明する各種制御モードを従ってインバータ40を制御することで、モータジェネレータ50を駆動するように構成されている。これらの制御モードは選択的(択一的)に実行される。
<Inverter control mode>
The ECU 70 is configured to drive the motor generator 50 by controlling the inverter 40 according to various control modes described below. These control modes are selectively (alternatively) executed.

図2は、インバータ40の制御モードの概要を説明するための図である。図2を参照して、ECU70は、パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)制御モードと、矩形波制御モードとを有する。PWM制御モードは、正弦波PWM制御モードと、過変調PWM制御モードとを含む。 FIG. 2 is a diagram for explaining an outline of the control mode of the inverter 40. With reference to FIG. 2, the ECU 70 has a pulse width modulation (PWM) control mode and a square wave control mode. The PWM control mode includes a sinusoidal PWM control mode and an overmodulation PWM control mode.

正弦波PWM制御では、正弦波状の電圧指令と搬送波との大小比較結果に基づき生成されるパルス幅変調された信号に従って、インバータ40の各相の上下アームがスイッチング制御される。その結果、ハイレベル期間(上アームのオン期間)とローレベル期間(下アームのオン期間)との集合について、一定期間内でその基本波成分が正弦波となるように上下アームのデューティ比が制御される。 In the sinusoidal PWM control, the upper and lower arms of each phase of the inverter 40 are switched and controlled according to the pulse width modulated signal generated based on the magnitude comparison result between the sinusoidal voltage command and the carrier wave. As a result, for the set of the high level period (upper arm on period) and the low level period (lower arm on period), the duty ratio of the upper and lower arms is changed so that the fundamental wave component becomes a sine wave within a certain period. Be controlled.

以下では、モータジェネレータ50への印加電圧(線間電圧)を単に「モータ電圧」とも称する。モータ電圧は、d軸成分Vdと、q軸成分Vqとを含む。また、インバータ40への入力電圧(=システム電圧VH)に対するインバータ40からの出力電圧(=モータ電圧)の基本波成分(実効値)の比を「変調率」とも称する。変調率は下記式(1)のように定義できる。
変調率=√(Vd+Vq)/VH ・・・(1)
Hereinafter, the voltage applied to the motor generator 50 (line voltage) is also simply referred to as “motor voltage”. The motor voltage includes a d-axis component Vd and a q-axis component Vq. Further, the ratio of the fundamental wave component (effective value) of the output voltage (= motor voltage) from the inverter 40 to the input voltage (= system voltage VH) to the inverter 40 is also referred to as “modulation rate”. The modulation factor can be defined by the following equation (1).
Modulation rate = √ (Vd 2 + Vq 2 ) / VH ・ ・ ・ (1)

正弦波PWM制御では、正弦波状の電圧指令の振幅が搬送波振幅以下の範囲に制限される。そのため、変調率を最高でも0.61程度までしか高めることができない。 In the sinusoidal PWM control, the amplitude of the sinusoidal voltage command is limited to the range below the carrier wave amplitude. Therefore, the modulation factor can be increased only to about 0.61 at the maximum.

過変調PWM制御は、正弦波PWM制御と同様のPWM制御であるが、電圧指令の振幅が搬送波振幅よりも大きい範囲である点において、正弦波PWM制御と異なる。過変調PWM制御では、電圧指令を本来の正弦波波形から歪ませること(振幅補正)によって基本波成分を高めることができ、それにより、変調率を正弦波PWM制御での最高変調率(≒0.61)から0.78程度まで高めることができる。 The overmodulated PWM control is the same PWM control as the sinusoidal PWM control, but differs from the sinusoidal PWM control in that the amplitude of the voltage command is in a range larger than the carrier wave amplitude. In overmodulation PWM control, the fundamental wave component can be increased by distorting the voltage command from the original sinusoidal waveform (amplitude correction), thereby changing the modulation factor to the maximum modulation factor in sinusoidal PWM control (≈0). It can be increased from .61) to about 0.78.

矩形波制御では、位相制御された矩形波電圧がモータジェネレータ50に印加される。より詳細には、一定期間内で、ハイレベル期間とローレベル期間との比が1:1になるように矩形波の1パルス分の電圧がモータジェネレータ50に印加される。これにより、矩形波制御では変調率を0.78程度まで高めることができる。 In the square wave control, a phase-controlled square wave voltage is applied to the motor generator 50. More specifically, within a certain period, a voltage corresponding to one pulse of a square wave is applied to the motor generator 50 so that the ratio of the high level period to the low level period becomes 1: 1. As a result, the modulation factor can be increased to about 0.78 in the rectangular wave control.

図3は、インバータ40の制御モードの使用領域を説明するための図である。図3において、横軸は、モータジェネレータ50の回転速度を表す。縦軸は、モータジェネレータ50の出力トルクを表す。なお、車両1において、モータジェネレータ50の回転速度は車速Vに依存する。 FIG. 3 is a diagram for explaining a usage area of the control mode of the inverter 40. In FIG. 3, the horizontal axis represents the rotation speed of the motor generator 50. The vertical axis represents the output torque of the motor generator 50. In the vehicle 1, the rotation speed of the motor generator 50 depends on the vehicle speed V.

図3を参照して、ECU70は、どの制御モードを使用するかを変調率に基づいて選択する。具体的には、ECU70は、モータ電圧が低く変調率が低い低回転速度領域では、正弦波PWM制御モードを選択する。ECU70は、モータ電圧が高くなることで変調率が高くなる中回転速度域では、過変調PWM制御モードを選択する。ECU70は、変調率がさらに高くなる高回転速度域では、矩形波制御モードを選択する。 With reference to FIG. 3, the ECU 70 selects which control mode to use based on the modulation factor. Specifically, the ECU 70 selects the sinusoidal PWM control mode in the low rotation speed region where the motor voltage is low and the modulation factor is low. The ECU 70 selects the overmodulation PWM control mode in the medium rotation speed range in which the modulation factor increases as the motor voltage increases. The ECU 70 selects the square wave control mode in the high rotation speed range where the modulation factor is further higher.

<制御モードの切替>
図4は、インバータ40の制御モードに関するECU70の機能構成を示す機能ブロック図である。図4を参照して、ECU70は、PWM制御部71と、矩形波制御部72と、制御モード切替部73とを含む。
<Switching control mode>
FIG. 4 is a functional block diagram showing a functional configuration of the ECU 70 regarding the control mode of the inverter 40. With reference to FIG. 4, the ECU 70 includes a PWM control unit 71, a square wave control unit 72, and a control mode switching unit 73.

PWM制御部71は、トルク指令値Trqcomと、モータ電流センサ65によって検出されるモータ電流iv,iwと、レゾルバ66により検出される回転角θとを受ける。PWM制御部71は、これらの検出値に基づいて、インバータ40に印加する電圧指令値(d軸電圧指令値Vd#およびq軸電圧指令値Vq#)を電流フィードバック制御により生成する。そして、PWM制御部71は、生成した電圧指令値Vd#,Vq#に基づいて、インバータ40を駆動するためのスイッチング指令S3~S8を生成して制御モード切替部73に出力する。PWM制御部71の構成については図5にて、より詳細に説明する。 The PWM control unit 71 receives the torque command value Trqcom, the motor currents iv and iwa detected by the motor current sensor 65, and the rotation angle θ detected by the resolver 66. Based on these detected values, the PWM control unit 71 generates voltage command values (d-axis voltage command value Vd # and q-axis voltage command value Vq #) applied to the inverter 40 by current feedback control. Then, the PWM control unit 71 generates switching commands S3 to S8 for driving the inverter 40 based on the generated voltage command values Vd # and Vq #, and outputs them to the control mode switching unit 73. The configuration of the PWM control unit 71 will be described in more detail with reference to FIG.

矩形波制御部72は、PWM制御部71と同様に、トルク指令値Trqcomと、モータ電流iv,iwと、回転角θとを受ける。矩形波制御部72は、これらの検出値に基づいて、インバータ40に印加する矩形波電圧の位相(電圧位相φv)をトルクフィードバック制御により設定する。そして、矩形波制御部72は、設定した位相に基づいて、インバータ40を駆動するためのスイッチング指令S3~S8を生成して制御モード切替部73に出力する。矩形波制御部72の構成については図6にて、より詳細に説明する。 Similar to the PWM control unit 71, the rectangular wave control unit 72 receives the torque command value Trqcom, the motor currents iv and iwa, and the rotation angle θ. The square wave control unit 72 sets the phase (voltage phase φv) of the square wave voltage applied to the inverter 40 by torque feedback control based on these detected values. Then, the rectangular wave control unit 72 generates switching commands S3 to S8 for driving the inverter 40 based on the set phase, and outputs the switching commands to the control mode switching unit 73. The configuration of the rectangular wave control unit 72 will be described in more detail with reference to FIG.

制御モード切替部73は、PWM制御部71から電圧指令値Vd#,Vq#を受け、システム電圧センサ64からシステム電圧VHを受ける。制御モード切替部73は、電圧指令値Vd#,Vq#とシステム電圧VHとから算出される変調率に基づいて、PWM制御と矩形波制御とを切り替える。詳細には、変調率が第1所定値M1まで上昇すると、制御モード切替部73は、制御モードをPWM制御モードから矩形波制御モードへ切り替える。一方、変調率が第2所定値M2(ただし、M2<M1)まで低下すると、制御モード切替部73は、制御モードを矩形波制御モードからPWM制御モードへ切り替える。なお、M2<M1としているのはチャタリング防止のためである。 The control mode switching unit 73 receives voltage command values Vd # and Vq # from the PWM control unit 71, and receives a system voltage VH from the system voltage sensor 64. The control mode switching unit 73 switches between PWM control and square wave control based on the modulation factor calculated from the voltage command values Vd # and Vq # and the system voltage VH. Specifically, when the modulation factor rises to the first predetermined value M1, the control mode switching unit 73 switches the control mode from the PWM control mode to the rectangular wave control mode. On the other hand, when the modulation factor drops to the second predetermined value M2 (however, M2 <M1), the control mode switching unit 73 switches the control mode from the rectangular wave control mode to the PWM control mode. The reason why M2 <M1 is set is to prevent chattering.

<PWM制御>
図5は、PWM制御部71の構成を示す機能ブロック図である。図5を参照して、PWM制御部71は、電流指令生成部711と、座標変換部712と、比例積分(PI:Proportional Integral)演算部713,714と、座標変換部715と、PWM変調部716とを含む。
<PWM control>
FIG. 5 is a functional block diagram showing the configuration of the PWM control unit 71. With reference to FIG. 5, the PWM control unit 71 includes a current command generation unit 711, a coordinate conversion unit 712, a proportional integration (PI: Proportional Integral) calculation unit 713, 714, a coordinate conversion unit 715, and a PWM modulation unit. 716 and included.

電流指令生成部711は、トルクとd軸電流およびq軸電流との間の関係を示す予め準備されたマップ(またはテーブル)を用いて、モータジェネレータ50のトルク指令値Trqcomに対応するd軸電流指令値Idcomおよびq軸電流指令値Iqcomを生成する。d軸電流指令値IdcomはPI演算部713に出力され、q軸電流指令値IqcomはPI演算部714に出力される。 The current command generator 711 uses a prepared map (or table) showing the relationship between the torque and the d-axis current and the q-axis current, and the d-axis current corresponding to the torque command value Trqcom of the motor generator 50. The command value Idcom and the q-axis current command value Iqcom are generated. The d-axis current command value Idcom is output to the PI calculation unit 713, and the q-axis current command value Iqcom is output to the PI calculation unit 714.

座標変換部712は、モータジェネレータ50の回転角θを用いた座標変換(uvw3相→dq2相)により、モータ電流センサ65によって検出されるV相電流ivおよびW相電流iwをd軸電流Idおよびq軸電流Iqに変換する。この座標変換は制御簡素化を目的に行われる。d軸電流IdはPI演算部713に出力され、q軸電流IqはPI演算部714に出力される。 The coordinate conversion unit 712 converts the V-phase current iv and the W-phase current iv detected by the motor current sensor 65 into the d-axis current Id and the coordinate conversion (uvw3 phase → dq2 phase) using the rotation angle θ of the motor generator 50. Convert to q-axis current Iq. This coordinate transformation is performed for the purpose of simplifying control. The d-axis current Id is output to the PI calculation unit 713, and the q-axis current Iq is output to the PI calculation unit 714.

PI演算部713は、d軸電流指令値Idcomに対するd軸電流Idの偏差ΔId(ΔId=Idcom-Id)について、下記式(2)に従ってPI演算を行うことによってd軸電圧指令値Vd♯を算出する。d軸電圧指令値Vd♯は、座標変換部715に出力される。
Vd♯=Kdp×ΔId+Kdi×ΣΔId ・・・(2)
The PI calculation unit 713 calculates the d-axis voltage command value Vd # by performing a PI calculation according to the following equation (2) for the deviation ΔId (ΔId = Idcom-Id) of the d-axis current Id with respect to the d-axis current command value Idcom. do. The d-axis voltage command value Vd # is output to the coordinate conversion unit 715.
Vd # = Kdp × ΔId + Kdi × ΣΔId ・ ・ ・ (2)

PI演算部714は、q軸電流指令値Iqcomに対するq軸電流の偏差ΔIq(ΔIq=Iqcom-Iq)について、下記式(3)に従ってPI演算を行うことによてq軸電圧指令値Vq♯を算出する。q軸電圧指令値Vq♯は、座標変換部715に出力される。
Vq♯=Kdq×ΔIq+Kqi×ΣΔIq ・・・(3)
The PI calculation unit 714 calculates the q-axis voltage command value Vq # by performing a PI calculation according to the following equation (3) for the deviation ΔIq (ΔIq = Iqcom-Iq) of the q-axis current with respect to the q-axis current command value Iqcom. calculate. The q-axis voltage command value Vq # is output to the coordinate conversion unit 715.
Vq # = Kdq × ΔIq + Kqi × ΣΔIq ・ ・ ・ (3)

なお、式(2),(3)において、Kdp,Kdqは比例ゲインであり、Kdi,Kqiは積分ゲインである。 In the equations (2) and (3), Kdp and Kdq are proportional gains, and Kdi and Kqi are integral gains.

座標変換部715は、モータジェネレータ50の回転角θを用いた座標変換(dq2相→uvw3相)によって、d軸電圧指令値Vd♯およびq軸電圧指令値Vq♯をU相,V相,W相の各相電圧指令値Vu,Vv,Vwに変換する。各相電圧指令値Vu,Vv,Vwは、PWM変調部716に出力される。 The coordinate conversion unit 715 converts the d-axis voltage command value Vd # and the q-axis voltage command value Vq # into U-phase, V-phase, and W by coordinate conversion (dq2 phase → uvw3 phase) using the rotation angle θ of the motor generator 50. Each phase is converted into voltage command values Vu, Vv, Vw. Each phase voltage command value Vu, Vv, Vw is output to the PWM modulation unit 716.

PWM変調部716は、各相電圧指令値Vu,Vv,Vwと搬送波との比較に基づいてスイッチング指令S3~S8(PWM信号)を生成する。なお、搬送波は、代表的には三角波またはのこぎり波である。 The PWM modulation unit 716 generates switching commands S3 to S8 (PWM signals) based on the comparison between each phase voltage command value Vu, Vv, Vw and the carrier wave. The carrier wave is typically a triangular wave or a sawtooth wave.

<矩形波制御>
図6は、矩形波制御部72の構成を示す機能ブロック図である。図6を参照して、矩形波制御部72は、座標変換部721と、トルク推定部722と、PI演算部723と、スイッチング指令演算部724とを含む。
<Square wave control>
FIG. 6 is a functional block diagram showing the configuration of the rectangular wave control unit 72. With reference to FIG. 6, the square wave control unit 72 includes a coordinate conversion unit 721, a torque estimation unit 722, a PI calculation unit 723, and a switching command calculation unit 724.

座標変換部721は、モータジェネレータ50の回転角θを用いた座標変換(uvw3相→dq2相)により、モータ電流センサ65によって検出されるV相電流ivおよびW相電流iwをd軸電流Idおよびq軸電流Iqに変換する。d軸電流Idおよびq軸電流Iqは、トルク推定部722に出力される。 The coordinate conversion unit 721 converts the V-phase current iv and the W-phase current iv detected by the motor current sensor 65 into the d-axis current Id and the coordinate conversion (uvw3 phase → dq2 phase) using the rotation angle θ of the motor generator 50. Convert to q-axis current Iq. The d-axis current Id and the q-axis current Iq are output to the torque estimation unit 722.

トルク推定部722は、d軸電流およびq軸電流とトルクとの間の関係を示す予め準備されたマップ(またはテーブル)を用いて、d軸電流Idおよびq軸電流Iqからモータジェネレータ50のトルク推定値Trqを算出する。トルク推定値Trqは、PI演算部723に出力される。 The torque estimation unit 722 uses a pre-prepared map (or table) showing the d-axis current and the relationship between the q-axis current and the torque, and the torque of the motor generator 50 from the d-axis current Id and the q-axis current Iq. The estimated value Trq is calculated. The torque estimation value Trq is output to the PI calculation unit 723.

PI演算部723は、トルク指令値Trqcomに対するトルク推定値Trqの偏差ΔTrq(ΔTrq=Trqcom-Trq)について、下記式(4)に従ってPI演算を行うことによって矩形波電圧の電圧位相φvを算出する。電圧位相φvは、スイッチング指令演算部724に出力される。なお、Kp,Kiは、それぞれ比例ゲインおよび積分ゲインであり、いずれも正値である。
φv=Kp×ΔTrq+Ki×ΣΔTrq ・・・(4)
The PI calculation unit 723 calculates the voltage phase φv of the rectangular wave voltage by performing the PI calculation according to the following equation (4) for the deviation ΔTrq (ΔTrq = Trqcom−Trq) of the torque estimation value Trq with respect to the torque command value Trqcom. The voltage phase φv is output to the switching command calculation unit 724. Note that Kp and Ki are proportional gain and integral gain, respectively, and both are positive values.
φv = Kp × ΔTrq + Ki × ΣΔTrq ・ ・ ・ (4)

このトルクフィードバック制御において、正トルク発生を発生させる場合(Trqcom>0)、トルク不足時(ΔTrq>0)には電圧位相φvを進める(φv>0)一方で、トルク過剰時(ΔTrq<0)には電圧位相φvを遅らせる(φv<0)。負トルクを発生させる場合(Trqcom<0)には、トルク不足時には電圧位相φvを遅らせる一方で、トルク過剰時には電圧位相φvを進める。 In this torque feedback control, when positive torque is generated (Trqcom> 0), the voltage phase φv is advanced (φv> 0) when the torque is insufficient (ΔTrq> 0), while when the torque is excessive (ΔTrq <0). Delays the voltage phase φv (φv <0). When a negative torque is generated (Trqcom <0), the voltage phase φv is delayed when the torque is insufficient, while the voltage phase φv is advanced when the torque is excessive.

スイッチング指令演算部724は、電圧位相φvに従って各相電圧指令値(矩形波パルス)Vu,Vv,Vwを生成し、生成した各相電圧指令値Vu,Vv,Vwに基づいてスイッチング指令S3~S8を生成する。そして、インバータ40がスイッチング指令S3~S8に従ったスイッチング動作を行うことにより、電圧位相φvに従った矩形波パルスがモータジェネレータ50の各相電圧として印加される。 The switching command calculation unit 724 generates each phase voltage command value (square wave pulse) Vu, Vv, Vw according to the voltage phase φv, and the switching command S3 to S8 based on the generated phase voltage command values Vu, Vv, Vw. To generate. Then, the inverter 40 performs a switching operation according to the switching commands S3 to S8, so that a square wave pulse according to the voltage phase φv is applied as each phase voltage of the motor generator 50.

<レゾルバオフセット>
図7は、レゾルバ66のオフセットを説明するための図である。図7を参照して、車両1の製造工程での組み付け誤差、レゾルバ66の内部コイルの位置不確定性などの要因により、レゾルバ66からの出力には誤差が含まれ得る。この誤差を「レゾルバオフセット」と呼び、図中Δθで示す。
<Resolver offset>
FIG. 7 is a diagram for explaining the offset of the resolver 66. With reference to FIG. 7, the output from the resolver 66 may include an error due to factors such as an assembly error in the manufacturing process of the vehicle 1 and the position uncertainty of the internal coil of the resolver 66. This error is called "resolver offset" and is indicated by Δθ in the figure.

レゾルバオフセットΔθを測定し、レゾルバオフセットΔθを補正する(言い換えると学習する)ことも考えられる。たとえば車両1の走行中、トルク指令時にq軸のみに電流を流し、q軸電流指令値Iqcomとq軸電流Iqとの乖離を測定することができる。しかし、フィードバック制御の座標変換にはモータ電流センサ65の検出値(V相電流ivおよびW相電流iw)も用いられ、モータ電流センサ65の検出値にも誤差が含まれ得る。そのため、レゾルバオフセットΔθを学習したとしても、フィードバック制御からレゾルバオフセットΔθの影響を完全に除去することは困難である。 It is also conceivable to measure the resolver offset Δθ and correct (in other words, learn) the resolver offset Δθ. For example, while the vehicle 1 is traveling, a current can be passed only on the q-axis at the time of torque command, and the deviation between the q-axis current command value Iqcom and the q-axis current Iq can be measured. However, the detection values of the motor current sensor 65 (V-phase current iv and W-phase current iw) are also used for the coordinate conversion of the feedback control, and the detection values of the motor current sensor 65 may also include an error. Therefore, even if the resolver offset Δθ is learned, it is difficult to completely remove the influence of the resolver offset Δθ from the feedback control.

たとえばバッテリ10に設けられた電池電流センサ62が故障した場合、車両1は退避走行に移行する。本実施の形態のように車両1が電気自動車である場合、車両1は動力源としてのエンジンを備えていないので、バッテリ10およびモータジェネレータ50を用いて退避走行が実現される。 For example, when the battery current sensor 62 provided in the battery 10 fails, the vehicle 1 shifts to the evacuation run. When the vehicle 1 is an electric vehicle as in the present embodiment, since the vehicle 1 does not have an engine as a power source, evacuation running is realized by using the battery 10 and the motor generator 50.

車両1の退避走行時には、バッテリ10を保護するため、通常走行時(退避走行の非実行時)と比べて、バッテリ10からの放電電力(放電電力の制御上限値Wout)が抑制されるとともに、バッテリ10への充電電力(充電電力の制御上限値Win)が抑制される。特に、充電に関してはバッテリ10の過充電防止のために、バッテリ10の充電が禁止(Win=0に設定)される。これにより、モータジェネレータ50の回生発電が禁止される。 In order to protect the battery 10 when the vehicle 1 is retracted, the discharge power from the battery 10 (discharge power control upper limit value Wout) is suppressed as compared with the normal travel (when the retracted travel is not executed), and the discharge power is suppressed. The charging power to the battery 10 (the control upper limit value Win of the charging power) is suppressed. In particular, regarding charging, charging of the battery 10 is prohibited (Win = 0 is set) in order to prevent overcharging of the battery 10. As a result, regenerative power generation of the motor generator 50 is prohibited.

このような車両1の退避走行中に、降坂途中に車速Vが閾値速度よりも速くなるなどして変調率が第1所定値M1を超過すると、ECU70は、矩形波制御モードを選択する(図3参照)。無視できない大きさのレゾルバオフセットΔθが存在する場合(特にレゾルバ66の出力が負にオフセットしている場合)、矩形波制御モードでは、たとえWin=0に設定してモータジェネレータ50による発電電力をゼロに制御しようとしても、モータジェネレータ50が断続的に回生発電を行い得る。そうすると、その発電電力がバッテリ10に充電されてバッテリ10が過充電に至るなど、バッテリ10がダメージを受ける可能性がある。 If the modulation factor exceeds the first predetermined value M1 such that the vehicle speed V becomes faster than the threshold speed during the evacuation of the vehicle 1 during the evacuation of the vehicle 1, the ECU 70 selects the rectangular wave control mode (the rectangular wave control mode). See Figure 3). When there is a resolver offset Δθ of a size that cannot be ignored (especially when the output of the resolver 66 is negatively offset), in the square wave control mode, even if Win = 0 is set, the power generated by the motor generator 50 is zero. Even if it is attempted to control the power generation, the motor generator 50 may intermittently generate regenerative power generation. Then, the generated power may be charged to the battery 10 and the battery 10 may be overcharged, resulting in damage to the battery 10.

本実施の形態においては、車両1の退避走行中、バッテリ10の温度Tbを監視する。バッテリ10の温度Tbが所定量よりも上昇した場合(ΔTb>基準量REF)、バッテリ10の充電を禁止しているにもかかわらず、モータジェネレータ50の発電電力がバッテリ10に充電されることでバッテリ10が発熱した可能性がある。これはレゾルバオフセットΔθの影響によるものと考えられる。そこで、ECU70は、インバータ40の制御モードを矩形波制御モードからPWM制御モード(正弦波PWM制御モードまたは過変調PWM制御モード)へと切り替える。 In the present embodiment, the temperature Tb of the battery 10 is monitored during the evacuation running of the vehicle 1. When the temperature Tb of the battery 10 rises above a predetermined amount (ΔTb> reference amount REF), the generated power of the motor generator 50 is charged to the battery 10 even though charging of the battery 10 is prohibited. The battery 10 may have generated heat. This is considered to be due to the influence of the resolver offset Δθ. Therefore, the ECU 70 switches the control mode of the inverter 40 from the square wave control mode to the PWM control mode (sine wave PWM control mode or overmodulation PWM control mode).

図5にて説明したように、PWM制御モードは、電流フィードバック制御を行うモードである。PWM制御モードでは、座標変換部712からPI演算部713へとフィードバックされるd軸電流Idとd軸電流指令値Idcomとを比較することにより、d軸電流Id(推定値)をd軸電流指令値Idcomに近付ける。q軸電流Iqについても同様である。d軸電流Idおよびq軸電流Iqの各々の推定値は、レゾルバ66からの回転角θの検出値(およびモータ電流センサ65からの電流iv,iwの検出値)を用いて算出される。バッテリ10に充電電流が流れないようにする指令値(Iqcom,Iqcom)と推定値との間に誤差が生じていた場合には、その電流誤差を低減する方向にd軸電流Idおよびq軸電流Iqが調整される。よって、PWM制御モードでは、レゾルバオフセットΔθが存在してもバッテリ10への充電電流が過度に大きくなることは基本的にないと言える。 As described with reference to FIG. 5, the PWM control mode is a mode for performing current feedback control. In the PWM control mode, the d-axis current Id (estimated value) is commanded by comparing the d-axis current Id fed back from the coordinate conversion unit 712 to the PI calculation unit 713 with the d-axis current command value Idcom. Close to the value Idcom. The same applies to the q-axis current Iq. The estimated values of the d-axis current Id and the q-axis current Iq are calculated using the detected values of the rotation angle θ from the resolver 66 (and the detected values of the currents iv and iwa from the motor current sensor 65). If there is an error between the command value (Iqcom, Iqcom) that prevents the charging current from flowing in the battery 10 and the estimated value, the d-axis current Id and the q-axis current are in the direction of reducing the current error. Iq is adjusted. Therefore, in the PWM control mode, it can be said that the charging current to the battery 10 does not become excessively large even if the resolver offset Δθ is present.

これに対し、矩形波制御モードは、トルクフィードバック制御を行うモードである(図6参照)。矩形波制御モードにおいては、トルク推定部722からPI演算部723にトルク推定値Trqがフィードバックされる。そして、トルク推定値Trqとトルク指令値Trqcomとを比較することにより、トルク推定値Trqをトルク指令値Trqcomに近付ける。レゾルバオフセットΔθが大きく、レゾルバ66からの回転角θを用いて算出されるd軸電流Idおよびq軸電流Iqに誤差が生じていた場合、トルクフィードバック制御は、電流誤差が低減する方向に作用するとは必ずしも限らない。トルクの推定値と指令値との間の誤差は低減されるものの、電流誤差については増大する可能性もある。よって、矩形波制御モードの結果、バッテリ10への充電電流が大きくなる可能性も否定できない。 On the other hand, the rectangular wave control mode is a mode in which torque feedback control is performed (see FIG. 6). In the square wave control mode, the torque estimation value Trq is fed back from the torque estimation unit 722 to the PI calculation unit 723. Then, by comparing the torque estimated value Trq and the torque command value Trqcom, the torque estimated value Trq is brought closer to the torque command value Trqcom. When the resolver offset Δθ is large and there is an error in the d-axis current Id and the q-axis current Iq calculated using the rotation angle θ from the resolver 66, the torque feedback control acts in the direction of reducing the current error. Is not always the case. Although the error between the torque estimate and the command value is reduced, the current error can be increased. Therefore, it cannot be denied that the charging current to the battery 10 may increase as a result of the rectangular wave control mode.

このように、PWM制御モードと矩形波制御モードとを比較した場合、電流フィードバック制御を行うPWM制御モードの方が矩形波制御モードと比べて、より確実に電流誤差を低減できる。よって、PWM制御モードの方がレゾルバオフセットΔθに対する耐性が高いとも表現できる。 As described above, when the PWM control mode and the rectangular wave control mode are compared, the PWM control mode in which the current feedback control is performed can more reliably reduce the current error than the rectangular wave control mode. Therefore, it can be expressed that the PWM control mode has higher resistance to the resolver offset Δθ.

本実施の形態においては、車両1の退避走行中にバッテリ10の充電(モータジェネレータ50の回生発電)が禁止されているにも拘わらずバッテリ10の温度Tbが上昇した場合には、PWM制御モードを選択する。PWM制御モードでは、レゾルバオフセットΔθの影響を低減できるので、モータジェネレータ50の回生発電禁止を精確に制御できる。これにより、バッテリ10の過充電を避け、バッテリ10をより確実に保護することが可能になる。 In the present embodiment, when the temperature Tb of the battery 10 rises even though the charging of the battery 10 (regenerative power generation of the motor generator 50) is prohibited during the retracted running of the vehicle 1, the PWM control mode Select. In the PWM control mode, the influence of the resolver offset Δθ can be reduced, so that the prohibition of regenerative power generation of the motor generator 50 can be accurately controlled. This makes it possible to avoid overcharging the battery 10 and more reliably protect the battery 10.

<制御フロー>
図8は、本実施の形態におけるモータジェネレータ50の制御を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定条件の成立時または演算周期毎にメインルーチンから(図示せず)呼び出されて実行される。各ステップは、ECU70によるソフトウェア処理により実現されるが、ECU70内に作製されたハードウェア(電気回路)により実現されてもよい。以下、ステップを「ST」と略す。
<Control flow>
FIG. 8 is a flowchart showing the control of the motor generator 50 in the present embodiment. This flowchart is called (not shown) from the main routine and executed when a predetermined condition is satisfied or every calculation cycle. Each step is realized by software processing by the ECU 70, but may be realized by hardware (electric circuit) manufactured in the ECU 70. Hereinafter, the step is abbreviated as "ST".

図8を参照して、ST1において、ECU70は、電池電流センサ62の故障等の異常を示すダイアグ(自動故障診断)が発生しているかどうかを判定する。なお、ダイアグの種類は、Win=0を要するものであればこれに限定されず、たとえば電池電圧センサ61の故障であってもよい。 With reference to FIG. 8, in ST1, the ECU 70 determines whether or not a diagnosis (automatic failure diagnosis) indicating an abnormality such as a failure of the battery current sensor 62 has occurred. The type of diagnostic is not limited to this as long as it requires Win = 0, and may be, for example, a failure of the battery voltage sensor 61.

ダイアグが発生していない場合(ST1においてNO)には、ECU70は、以降の処理を実行することなく、処理をメインルーチンに戻す。ダイアグが発生している場合(ST1においてYES)、ECU70は、車両1を退避走行させる(ST2)。この際、ECU70は、車両1の通常走行時と比べてバッテリ10の放電を抑制(Woutを小さく設定)するととにとともに、バッテリ10の充電を禁止(Win=0に設定)する。 When no diagnosis has occurred (NO in ST1), the ECU 70 returns the process to the main routine without executing the subsequent process. When the diagnosis is generated (YES in ST1), the ECU 70 evacuates the vehicle 1 (ST2). At this time, the ECU 70 suppresses the discharge of the battery 10 (sets Wout small) as compared with the normal running of the vehicle 1, and prohibits the charging of the battery 10 (sets Win = 0).

ST3において、ECU70は、車速Vが閾値速度よりも速いなどの理由により変調率が第1所定値M1を超過しているかどうかを判定する。変調率が第1所定値M1よりも高い場合(ST3においてYES)、ECU70は、インバータ40の制御モードとして矩形波制御モードを選択する(ST4)。 In ST3, the ECU 70 determines whether or not the modulation factor exceeds the first predetermined value M1 because the vehicle speed V is faster than the threshold speed or the like. When the modulation factor is higher than the first predetermined value M1 (YES in ST3), the ECU 70 selects the rectangular wave control mode as the control mode of the inverter 40 (ST4).

変調率が第1所定値M1を超過していない場合(ST3においてNO)、ECU70は、変調率が第2所定値M2(<M1)を下回っているかどうかを判定する(ST11)。変調率が第2所定値M2を下回っている場合(ST11においてYES)には、ECU70は、処理をST10に進め、インバータ40の制御モードを矩形波制御モードからPWM制御モードへと切り替える。 When the modulation factor does not exceed the first predetermined value M1 (NO in ST3), the ECU 70 determines whether the modulation factor is lower than the second predetermined value M2 (<M1) (ST11). When the modulation factor is lower than the second predetermined value M2 (YES in ST11), the ECU 70 advances the processing to ST10 and switches the control mode of the inverter 40 from the rectangular wave control mode to the PWM control mode.

なお、車両1の退避走行において、平坦な道または登り坂の走行中に矩形波制御モードが選択されることは少ない。バッテリ10からの放電電力(Wout)が抑制され、基本的には高速走行は行われないためである。矩形波制御モードが選択されるのは主に降坂に伴う高速走行時(つまり、バッテリ10の充電時)である。 In the evacuation running of the vehicle 1, the rectangular wave control mode is rarely selected while traveling on a flat road or an uphill. This is because the discharge power (Wout) from the battery 10 is suppressed, and high-speed running is basically not performed. The square wave control mode is selected mainly during high-speed traveling (that is, when the battery 10 is charged) accompanying a downhill.

ECU70は、矩形波制御モードの開始時(ST5においてYES)にバッテリ10の温度Tbを電池温度センサ63から取得し、取得した温度を初期温度T0とする(ST6)。 The ECU 70 acquires the temperature Tb of the battery 10 from the battery temperature sensor 63 at the start of the rectangular wave control mode (YES in ST5), and sets the acquired temperature as the initial temperature T0 (ST6).

ST7において、ECU70は、電池温度センサ63からバッテリ10の温度Tbを取得する。そして、ECU70は、矩形波制御モードの開始時から現在までの温度上昇量ΔTbを算出する。具体的には、ST6に取得した初期温度T0を基準とした、ST7にて取得した現在の温度Tbの差分を温度上昇量ΔTbとすることができる(ΔTb=Tb-T0)。 In ST7, the ECU 70 acquires the temperature Tb of the battery 10 from the battery temperature sensor 63. Then, the ECU 70 calculates the temperature rise amount ΔTb from the start of the rectangular wave control mode to the present. Specifically, the difference between the current temperature Tb acquired in ST7 and the initial temperature T0 acquired in ST6 can be set as the temperature rise amount ΔTb (ΔTb = Tb−T0).

なお、初期温度T0の取得タイミングは、矩形波制御モードの開始直後に限定されず、矩形波制御モードの開始直前(ST4の直前)であってもよいし、退避走行の開始直前または開始直後(ST2の直前/直後)であってもよい。ただし、退避走行の開始直前または開始直後とする場合には、退避走行の開始時から矩形波制御モードの選択時までの間の温度上昇量(バッテリ10の放電に伴う温度上昇量を含む)を考慮することが望ましい。 The acquisition timing of the initial temperature T0 is not limited to immediately after the start of the rectangular wave control mode, but may be immediately before the start of the rectangular wave control mode (immediately before ST4), or immediately before or immediately after the start of the evacuation run (immediately before the start of the evacuation run). It may be immediately before / immediately after ST2). However, in the case of immediately before or immediately after the start of the evacuation run, the temperature rise amount (including the temperature rise amount due to the discharge of the battery 10) from the start of the evacuation run to the selection of the rectangular wave control mode is used. It is desirable to consider.

ST8において、ECU70は、バッテリ10の温度上昇量ΔTbが基準量REFよりも大きいかどうかを判定する。温度上昇量ΔTbが基準量REF以下である間(ST8においてNO)は、ECU70は、処理をST3に戻し、ST3以降の処理を繰り返す。 In ST8, the ECU 70 determines whether the temperature rise amount ΔTb of the battery 10 is larger than the reference amount REF. While the temperature rise amount ΔTb is equal to or less than the reference amount REF (NO in ST8), the ECU 70 returns the processing to ST3 and repeats the processing after ST3.

一方、温度上昇量ΔTbが基準量REFよりも大きくなった場合(ST8においてYES)、モータジェネレータ50の発電電力(回生電力)がバッテリ10に充電され、その充電に伴う熱損失(ジュール熱)により温度Tbが上昇している可能性が高い。したがって、ECU70は、レゾルバオフセットΔθが大きいと判定する(ST9)。 On the other hand, when the temperature rise amount ΔTb becomes larger than the reference amount REF (YES in ST8), the generated power (regenerative power) of the motor generator 50 is charged to the battery 10, and the heat loss (Joule heat) accompanying the charging causes the battery 10. It is highly possible that the temperature Tb has risen. Therefore, the ECU 70 determines that the resolver offset Δθ is large (ST9).

さらに、ECU70は、インバータ40の制御モードを矩形波制御モードからPWM制御モードへと切り替える(ST10)。切替先のPWM制御モードは、正弦波PWM制御モードおよび過変調PWM制御モードのどちらであってもよいが、応答性が高い正弦波PWM制御モードに切り替える方がより好ましい。PWM制御モードへの切替により、バッテリ10のさらなる充電を抑制し、バッテリ10を過充電から保護できる。その後、処理がメインルーチンに戻される。 Further, the ECU 70 switches the control mode of the inverter 40 from the rectangular wave control mode to the PWM control mode (ST10). The switching destination PWM control mode may be either a sinusoidal PWM control mode or an overmodulation PWM control mode, but it is more preferable to switch to a sinusoidal PWM control mode having high responsiveness. By switching to the PWM control mode, further charging of the battery 10 can be suppressed and the battery 10 can be protected from overcharging. The process is then returned to the main routine.

以上のように、本実施の形態においては、車両1の退避走行に伴い、バッテリ10の充電(モータジェネレータ50の回生発電)が禁止されており、かつ、矩形波制御モードが選択されている場合に、バッテリ10の温度Tbを監視する。バッテリ10の温度Tbが基準量REF(所定量)よりも上昇したときには、インバータ40の制御モードを矩形波制御モードからPWM変調制御モードへと切り替える。PWM変調制御モードを選択することにより、矩形波制御モードを選択する場合と比べて、レゾルバオフセットの影響を低減し、より確実にモータジェネレータ50の発電電力をゼロに近付けることができる。よって、本実施の形態によれば、バッテリ10を確実に保護できる。 As described above, in the present embodiment, when the battery 10 is prohibited from being charged (regenerative power generation of the motor generator 50) and the square wave control mode is selected as the vehicle 1 is retracted. In addition, the temperature Tb of the battery 10 is monitored. When the temperature Tb of the battery 10 rises above the reference amount REF (predetermined amount), the control mode of the inverter 40 is switched from the rectangular wave control mode to the PWM modulation control mode. By selecting the PWM modulation control mode, the influence of the resolver offset can be reduced and the generated power of the motor generator 50 can be more reliably approached to zero as compared with the case of selecting the rectangular wave control mode. Therefore, according to the present embodiment, the battery 10 can be reliably protected.

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is set forth by the claims rather than the description of the embodiments described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

1 車両、10 バッテリ、20 SMR、30 コンバータ、40 インバータ、41 U相アーム、42 V相アーム、43 W相アーム、50 モータジェネレータ、61 電池電圧センサ、62 電池電流センサ、63 電池温度センサ、64 システム電圧センサ、65 モータ電流センサ、66 レゾルバ、67 車速センサ、70 ECU、71 PWM制御部、711 電流指令生成部、712,715 座標変換部、713,714 PI演算部、716 PWM変調部、72 矩形波制御部、721 座標変換部、723 PI演算部、722 トルク推定部、724 スイッチング指令演算部、73 制御モード切替部、C0,C1 コンデンサ、D1~D8 ダイオード、L1 リアクトル、PL1,PL2 正極線、NL 負極線、Q1~Q8 スイッチング素子。 1 vehicle, 10 batteries, 20 SMR, 30 converter, 40 inverter, 41 U-phase arm, 42 V-phase arm, 43 W-phase arm, 50 motor generator, 61 battery voltage sensor, 62 battery current sensor, 63 battery temperature sensor, 64 System voltage sensor, 65 motor current sensor, 66 resolver, 67 vehicle speed sensor, 70 ECU, 71 PWM control unit, 711 current command generation unit, 712,715 coordinate conversion unit, 713,714 PI calculation unit, 716 PWM modulation unit, 72 Rectangular wave control unit, 721 coordinate conversion unit, 723 PI calculation unit, 722 torque estimation unit, 724 switching command calculation unit, 73 control mode switching unit, C0, C1 capacitors, D1 to D8 diodes, L1 reactor, PL1, PL2 positive voltage line , NL negative voltage wire, Q1 to Q8 switching element.

Claims (1)

走行用のモータジェネレータと、
前記モータジェネレータの回転角を検出するレゾルバと、
前記モータジェネレータを駆動するインバータと、
前記モータジェネレータの発電電力により前記インバータを通じて充電される蓄電池と、
前記レゾルバの検出値を用いて前記インバータのフィードバック制御を行う複数の制御モードを有する制御装置とを備え、
前記複数の制御モードは、
位相制御された矩形波電圧が前記モータジェネレータに印加されるようにトルクフィードバック制御を行う矩形波制御モードと、
パルス幅変調された電圧が前記モータジェネレータに印加されるように電流フィードバック制御を行うパルス幅変調制御モードとを含み、
前記蓄電池の充電が禁止され、かつ、前記矩形波制御モードが選択されている場合に、前記制御装置は、前記蓄電池の温度が所定量よりも上昇したときには、前記インバータの制御モードを前記矩形波制御モードから前記パルス幅変調制御モードへと切り替える、車両。
With a motor generator for driving,
A resolver that detects the rotation angle of the motor generator,
The inverter that drives the motor generator and
A storage battery that is charged through the inverter by the generated power of the motor generator, and
A control device having a plurality of control modes for performing feedback control of the inverter using the detected value of the resolver is provided.
The plurality of control modes are
A square wave control mode that performs torque feedback control so that a phase-controlled square wave voltage is applied to the motor generator.
It includes a pulse width modulation control mode in which current feedback control is performed so that a pulse width modulated voltage is applied to the motor generator.
When charging of the storage battery is prohibited and the square wave control mode is selected, the control device sets the control mode of the inverter to the square wave when the temperature of the storage battery rises above a predetermined amount. A vehicle that switches from the control mode to the pulse width modulation control mode.
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