JP3610844B2 - Electric motor control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機を制御する電動機の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動機の制御装置としては、特開平3−155322号公報に記載のものなどが知られている。これらの従来の制御装置は、電動機に供給される三相交流電流を検出して電動機を制御している。具体的には、電動機に供給されているU相,V相,W相の三相電流をそれぞれセンサによって検出し、この三相電流の検出結果からセンサの異常を判定したり、フィードバック制御を行ったりしている。そして、何れか一つセンサに異常があったときには、残りのセンサの検出結果から異常があったセンサによって検出されるはずであった電流値を推定して電動機を制御している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
一方、三相交流電源は、各相の電流和が0となるので、少なくとも二相についてセンサを設けておけば残りの相の状態は演算によって算出でき、異常検出やフィードバック制御が可能となることも知られている。しかし、上述したように三相全てについてセンサを設けると、二相についてのみセンサを設ける場合よりもセンサの設置数が増えるので、コストも高く、異常発生確率も高くなる。
【0004】
二相についてのみセンサを設けることによってこれらの問題を回避あるいは低減できるが、二つのうちの何れかのセンサについて異常が発生したときでも電動機を駆動させることができるようにしておきたい。即ち、二相についてのみセンサを設けた場合に何れか一方のセンサに異常が発生したときには実際に検出できる電流は三相のうちの一相のみとなるが、このような場合にも電動機を制御して駆動させたい。
【0005】
従って、本発明の目的は、三相交流電源によって駆動する電動機において二相の電流のみを検出する際に、一方の検出機構に異常が発生した場合でも電動機を制御して駆動させることのできる電動機の制御装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の電動機の制御装置は、電動機に供給する電流の指令値を生成する指令値生成部と、指令値生成部によって生成された指令値に基づいて電動機に三相交流電流を供給する供給部と、供給部によって各相に供給される電流のうちの二相の電流のみを検出する一対の検出部とを備え、検出部によって検出された電流を指令値生成部又は供給部にフィードバックさせつつ電動機を駆動するもので、検出部の何れか一方に異常が発生した場合には、異常が発生した検出部に対応する相に関しては、検出部によって検出される電流値に代えて、指令値に基づく指令電流値を指令値生成部又は供給部に対して与えるように構成されていることを特徴としている。
【0007】
本発明の電動機の制御装置によれば、検出部によって三相交流電源の二相についてのみ電流を検出するので、コストを低減することができると共に異常発生率を低減することができる。さらに、検出部によって検出する二相のうちの何れか一方に異常が発生した場合には、検出部によって検出される電流値に代えて、指令値生成部によって生成される指令値に基づく指令電流値を指令値生成部(又は供給部)に対して与えるので、上述した異常相が発生しても電動機を制御して駆動させることができる。なお、上述した指令電流値は、指令値生成部によって生成される指令値に基づいて算出される場合もあれば、指令値生成部によって生成される指令値自体が指令電流値である場合もある。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の電動機の制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【0009】
本実施形態の電動機の制御装置は、内燃機関であるエンジンと電動機であるモータとを備えたハイブリッド車のモータ(電動機)を制御するものであり、ここでのモータは三相交流電源によって駆動される同期モータである。モータ1は、エンジン2に直結されたり、変速機3やベルトを介して接続されている。モータ1は、ハイブリッド車の車輪を駆動すると共に制動時の車輪の回転を利用して回生発電を行う発電機としても機能し、エンジン2のスタータモータの役目も負っている。以下、モータをM/G(モータ・ジェネレータ)とも言うこととする。
【0010】
M/G1とエンジン2との配置は、図1(a)に示されるような、いわゆるパラレル方式の配置であってもよいし、図1(b)に示されるような、いわゆるシリーズ方式の配置であってもよい。あるいは、図示しないが、パラレル方式とシリーズ方式とを混成させたような配置であってもよい。
【0011】
本実施形態の制御装置は、いわゆるベクトル制御によってM/G1を制御している。図2に、本実施形態の制御装置の構成図を示す。図2に示されるように、本実施形態の制御装置は、M/G1に供給する電流の指令値を生成する指令値生成部10と、この指令値生成部10によって生成された指令値に基づいてM/G1に三相交流電流を供給する供給部11と、M/G1に供給される三相交流電流のうちの二相の電流のみを検出する検出部12とを備えている。また、指令値生成部10の一部は、上述した指令値を指令電流値から指令電圧値に変換し、さらに、d−q二軸座標系(回転座標系)からU,V,W三相座標系(固定座標系)に変換する第一変換部13とされている。
【0012】
また、検出部12によって検出された電流値を指令値生成部10にフィードバックさせる際にU,V,W三相座標系(固定座標系)からd−q二軸座標系(回転座標系)に変換する第二変換部14も備えている。さらに、検出部12に異常があったときに指令値をd−q二軸座標系(回転座標系)からU,V,W三相座標系(固定座標系)に変換する第三変換部15も備えている。本実施形態においては、フィードバック制御においてU,V,W三相座標系(固定座標系)のうち、U相及びV相の電流値を検出部12において検出している。
【0013】
上述したd−q二軸座標系(回転座標系)からU,V,W三相座標系(固定座標系)への変換時、あるいは、この逆方向への変換時には、d軸位置(磁極位置)が必要となるので、これを検出する位置センサ16がM/G1に取り付けられている。上述した指令値生成部10(第一変換部13)と、供給部11の一部とは、M/G1を総合的に制御するM/GコントロールECU17によって実現されている。また、供給部11は、上述したM/GコントロールECU17と、これに接続されたインバータ18とによって実現されている。
【0014】
指令値生成部10→供給部11→検出部12→M/G1にかけての、制御指令及びこれに基づく電力供給について簡単に説明する。指令値生成部10では、エンジンECU(図示せず)からのトルク指令に基づいて、d−q軸座標系からなる二相の指令値(指令電流値)Id*,Iq*が生成される。生成された指令電流値Id*,Iq*は、第一変換部13において、指令電圧値Vd,Vqに変換される。その後、指令電圧値Vd,Vqは、位置センサ16の検出結果(回転角θ)を用いて、d−q二軸座標系(回転座標系)からU,V,W三相座標系(固定座標系)に変換され、指令電圧値Vu,Vv,Vwが生成される。
【0015】
d−q二軸座標系(回転座標系)からU,V,W三相座標系(固定座標系)への変換は、よく知られている以下の関係式(I)によって変換する。
【数1】
生成された指令電圧値Vu,Vv,Vwは、さらに、PWM(Pulse Width Modulation)制御用の信号Su,Sv,Swに変換された後、供給部11に送出される。
【0016】
供給部11では、PWM信号Su,Sv,Swに基づいてパルス幅変調制御によって、インバータ18を介してM/G1に電力を供給する。そして、供給部11とM/G1との間に配された検出部12では、U相及びV相の電力供給路上に配置された電流センサ12aによって、U相及びV相に供給されている電流を検出している。上述したように、三相交流電源を用いているので、U相及びV相を検出すれば、W相については算出によって求めることができる。
【0017】
ここで、M/G1に供給している電流を検出するのは、電力供給系の異常検出のみならず、M/G1の制御に高信頼性と高応答性が求められるからであり、検出した電流によってフィードバック制御を行うためである。このため、図3に示されるように、正常時には、電流センサ12aによって検出された電流値Iu,Ivは第二変換部14に送出され、U,V,W三相座標系(固定座標系)からd−q二軸座標系(回転座標系)に変換されて電流値Id,Iqとされる。このときも、位置センサ16の検出結果(回転角θ)が用いられており、変換後の電流値Id,Iqは、指令値生成部10にフィードバックされる。即ち、上述した指令値生成部10での処理には、この電流値Id,Iqがフィードバックされている。
【0018】
ここでのU,V,W三相座標系(固定座標系)からd−q二軸座標系(回転座標系)への変換は、よく知られている以下の関係式(II)によって変換する。
【数2】
ただし、ここでは、Iw=−Iv−Iuであるから、上式(II)は以下の式(III)となる。
【数3】
【0019】
また、本実施形態においては、図4に示されるように、一対の電流センサ12aのうちの何れか一方に異常が発生した場合でも、上述したフィードバック制御を補完してM/G1を運転することができるように第三変換部15を含む制御系が構築されている。図4には、V相の電流センサ12aに異常が発生した場合を例にして示してある。
【0020】
M/G1には三相交流電源から電力が供給されるので、電流センサ12aからの出力は常に変動しているはずであるが、これが一定の値となって変動していない場合や出力自体が全くないというような場合は、電流センサ12a、即ち、検出部12に異常が発生したと考えられる。このような場合は、異常のあった何れかの相についての電流の検出が行えないのであるから、第二変換部14に対して電流値を送出することはできない。
【0021】
このようなときには、上述した指令値Id*,Iq*を、第三変換部15によってd−q二軸座標系(回転座標系)からU,V,W三相座標系(固定座標系)に変換して指令電流値Iu*,Iv*,Iw*を算出する。そして、検出できなかった電流値Iu,Ivの何れかに代えて、算出した指令電流値Iu*,Iv*のうちの何れか対応する方を第二変換部に14に送出し、フィードバック制御を補完する。このようにすることによって、検出部12に異常があった場合でもM/G1を運転することができる。
【0022】
ここでのd−q二軸座標系(回転座標系)からU,V,W三相座標系(固定座標系)への変換は、上述した式(III)の逆変換と同様に、以下の関係式(IV)によって変換する。
【数4】
【0023】
本実施形態のM/G1は車輌の駆動源として用いられており、このようにしておけば、万が一、検出部12に異常があったとしても、M/G1を停止させることなく、その運転を継続することができるので、サービスステーションなどまでは自走することが可能となる。
【0024】
上述したM/G1の制御ルーチンを図5に示す。まず、電流センサ12aに異常が発生しているか否か(電流センサ12aがフェイルしているか否か)を検出する検出処理を行う(ステップ100)。次いで、電流センサ12aに異常があるか否かを判定する(ステップ110)。異常がある場合は、異常相がU相であるかV相であるかも判別される。二つの電流センサ12aの双方に異常がない時は、図3に示されるように、通常時のベクトル制御が行われる(ステップ120)。
【0025】
即ち、一対の電流センサ12aによって検出された電流値Iu,Ivを、第二変換部14で電流値Id,Iqに座標変換した後、指令値生成部10に対してフィードバックする。一方、二つの電流センサ12aのうちの何れか一方に異常がある場合(ここでは、V相に異常がある場合で説明する)は、まず運転者に対して警告を表示する(ステップ130)。警告は、インストルメントパネルのメーター内にインジケータを設置しておき、これを点灯又は点滅させることによって運転者に知らせれるなどすればよい。次いで、図4に示されるように、異常時のベクトル制御が行われる(ステップ140)。
【0026】
即ち、正常な電流センサ12aによって検出された電流値Iuはそのまま第二変換部14に入力され、異常相(ここではV相)についての電流値は、指令値Id*,Iq*を第三変換部15で変換した後の指令電流値Iv*を第二変換部14に対して入力する。第二変換部14においては、入力された電流値Iu、Iv*に基づいて座標変換を行い、変換後の指令電流値Id,Iqを指令値生成部10に対してフィードバックする。このようにすることによって、フィードバック制御を補完してM/G1の運転を維持することができ、車輌の運転者は、インジケータによって異常が生じていることを確認しつつ、サービスステーションなどの修理拠点まで車輌を走行させることができる。
【0027】
なお、本発明の電動機の制御装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態例は、同期モータの制御装置として構成されたが、本発明の制御装置は、誘導モータに対しても適用が可能である。また、上述した実施形態の制御装置はハイブリッド車のモータを制御するものであったが、本発明の制御装置は、車輌駆動用電動機の制御装置にその用途を限定されるものではなく、三相交流電動機を用いたシステム全般に適用可能である。また、上述した実施形態においては、指令値生成部10に対してフィードバックが行われたが、供給部11に対してフィードバックが行われてもよい。
【0028】
【発明の効果】
本発明は、二つの検出部の何れか一方に異常が発生した場合には、異常が発生した検出部に対応する相に関しては、検出部によって検出される電流値に代えて、指令値に基づく指令電流値を指令値生成部又は供給部に対して与えるように構成されているので、二つの検出部の何れか一方の検出部に異常が発生した場合でも電動機を制御して駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ハイブリッド車におけるモータ・ジェネレータ(M/G:電動機)とエンジンとの配置例を示す説明図である。
【図2】本発明の電動機の制御装置の実施形態の構成を示す構成図である。
【図3】通常のベクトル制御時の図2相当図である。
【図4】検出部に異常が発生した時のベクトル制御時の図2相当図である。
【図5】本実施形態における制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…モータ・ジェネレータ(M/G:電動機)、10…指令値生成部、11…供給部、12…検出部、12a…電流センサ、13…第一変換部、14…第二変換部、15…第三変換部、16…位置センサ、17…M/GコントロールECU、18…インバータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric motor control device that controls an electric motor.
[0002]
[Prior art]
As a motor control device, the one described in JP-A-3-155322 is known. These conventional control devices detect the three-phase alternating current supplied to the electric motor to control the electric motor. Specifically, the U-phase, V-phase, and W-phase currents supplied to the motor are detected by the sensors, and the abnormality of the sensor is determined from the detection results of the three-phase currents, and feedback control is performed. It is. When any one of the sensors is abnormal, the current value that should have been detected by the abnormal sensor is estimated from the detection results of the remaining sensors to control the motor.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, since the current sum of each phase is 0 for a three-phase AC power supply, if sensors are provided for at least two phases, the state of the remaining phases can be calculated by calculation, and abnormality detection and feedback control can be performed. Is also known. However, as described above, providing sensors for all three phases increases the number of sensors installed compared to providing sensors for only two phases, resulting in higher costs and a higher probability of occurrence of abnormality.
[0004]
By providing sensors for only two phases, these problems can be avoided or reduced. However, it is desirable to drive the motor even when an abnormality occurs in one of the two sensors. In other words, when a sensor is provided for only two phases, if any one of the sensors malfunctions, the current that can actually be detected is only one of the three phases. In such a case, the motor is controlled. I want to drive.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an electric motor that can be controlled and driven even when an abnormality occurs in one detection mechanism when detecting only two-phase current in an electric motor driven by a three-phase AC power source. It is to provide a control device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The motor control device of the present invention includes a command value generation unit that generates a command value of a current supplied to the motor, and a supply unit that supplies a three-phase alternating current to the motor based on the command value generated by the command value generation unit. And a pair of detection units that detect only two-phase currents of the current supplied to each phase by the supply unit, while feeding back the current detected by the detection unit to the command value generation unit or the supply unit When an abnormality occurs in one of the detection units for driving the motor, the phase corresponding to the detection unit in which the abnormality has occurred is replaced with the command value instead of the current value detected by the detection unit. A command current value based on the command value generation unit or the supply unit is provided.
[0007]
According to the motor control device of the present invention, since the current is detected only for the two phases of the three-phase AC power supply by the detector, the cost can be reduced and the abnormality occurrence rate can be reduced. Further, when an abnormality occurs in any one of the two phases detected by the detection unit, the command current based on the command value generated by the command value generation unit is used instead of the current value detected by the detection unit. Since the value is given to the command value generation unit (or supply unit), the electric motor can be controlled and driven even when the above-described abnormal phase occurs. The command current value described above may be calculated based on the command value generated by the command value generation unit, or the command value itself generated by the command value generation unit may be a command current value. .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a motor control device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
The motor control device of the present embodiment controls a motor (electric motor) of a hybrid vehicle including an engine that is an internal combustion engine and a motor that is an electric motor. The motor here is driven by a three-phase AC power source. It is a synchronous motor. The motor 1 is directly connected to the
[0010]
The arrangement of the M / G 1 and the
[0011]
The control device of this embodiment controls M / G1 by so-called vector control. FIG. 2 shows a configuration diagram of the control device of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the control device according to the present embodiment is based on a command
[0012]
Further, when the current value detected by the
[0013]
At the time of conversion from the above-described dq biaxial coordinate system (rotational coordinate system) to the U, V, W three-phase coordinate system (fixed coordinate system) or in the opposite direction, the d-axis position (magnetic pole position) ) Is required, the
[0014]
A control command and power supply based on the command
[0015]
Conversion from the dq biaxial coordinate system (rotating coordinate system) to the U, V, W three-phase coordinate system (fixed coordinate system) is performed by the well-known relational expression (I) below.
[Expression 1]
The generated command voltage values Vu, Vv, Vw are further converted into PWM (Pulse Width Modulation) control signals Su, Sv, Sw, and then sent to the
[0016]
The
[0017]
Here, the reason why the current supplied to M / G1 is detected is because not only the abnormality detection of the power supply system but also the control of M / G1 requires high reliability and high responsiveness. This is because feedback control is performed by current. For this reason, as shown in FIG. 3, at the normal time, the current values Iu and Iv detected by the
[0018]
The conversion from the U, V, W three-phase coordinate system (fixed coordinate system) to the dq biaxial coordinate system (rotational coordinate system) here is performed by the well-known relational expression (II) below. .
[Expression 2]
However, since Iw = −Iv−Iu here, the above formula (II) becomes the following formula (III).
[Equation 3]
[0019]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, even when an abnormality occurs in any one of the pair of
[0020]
Since power is supplied to the M / G1 from the three-phase AC power supply, the output from the
[0021]
In such a case, the above-described command values Id * and Iq * are changed from the dq biaxial coordinate system (rotational coordinate system) to the U, V, W three-phase coordinate system (fixed coordinate system) by the
[0022]
Here, the conversion from the dq biaxial coordinate system (rotating coordinate system) to the U, V, W three-phase coordinate system (fixed coordinate system) is similar to the inverse transformation of the above-described formula (III) as follows: Conversion is performed according to relational expression (IV).
[Expression 4]
[0023]
The M / G1 of this embodiment is used as a vehicle drive source. If this is done, even if there is an abnormality in the
[0024]
FIG. 5 shows the M / G1 control routine described above. First, a detection process for detecting whether or not an abnormality has occurred in the
[0025]
That is, the current values Iu and Iv detected by the pair of
[0026]
That is, the current value Iu detected by the normal
[0027]
The motor control device of the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, although the embodiment described above is configured as a control device for a synchronous motor, the control device of the present invention can also be applied to an induction motor. In addition, the control device of the above-described embodiment controls the motor of the hybrid vehicle, but the control device of the present invention is not limited to the control device of the motor for driving the vehicle, and the three-phase control device. Applicable to all systems using AC motors. In the above-described embodiment, feedback is performed on the command
[0028]
【The invention's effect】
In the present invention, when an abnormality occurs in one of the two detection units, the phase corresponding to the detection unit in which the abnormality has occurred is based on a command value instead of the current value detected by the detection unit. Since the command current value is provided to the command value generation unit or the supply unit, the motor can be controlled and driven even when an abnormality occurs in one of the two detection units. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an arrangement example of a motor / generator (M / G: electric motor) and an engine in a hybrid vehicle.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of a motor control device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram corresponding to FIG. 2 during normal vector control.
FIG. 4 is a diagram corresponding to FIG. 2 at the time of vector control when an abnormality occurs in the detection unit;
FIG. 5 is a flowchart showing a control routine in the present embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motor generator (M / G: Electric motor), 10 ... Command value generation part, 11 ... Supply part, 12 ... Detection part, 12a ... Current sensor, 13 ... First conversion part, 14 ... Second conversion part, 15 ... 3rd conversion part, 16 ... Position sensor, 17 ... M / G control ECU, 18 ... Inverter.
Claims (2)
前記検出部の何れか一方に異常が発生した場合には、異常が発生した前記検出部に対応する相に関しては、前記検出部によって検出される電流値に代えて、前記指令値に基づく指令電流値を前記指令値生成部又は前記供給部に対して与えるように構成されていることを特徴とする電動機の制御装置。A command value generation unit that generates a command value of a current to be supplied to the electric motor, a supply unit that supplies a three-phase alternating current to the electric motor based on the command value generated by the command value generation unit, and the supply unit. A pair of detection units that detect only two-phase currents out of the currents supplied to each phase, and feeding back the current detected by the detection unit to the command value generation unit or the supply unit. In the control device of the electric motor that drives
When an abnormality has occurred in any one of the detection units, a command current based on the command value is substituted for the phase corresponding to the detection unit in which the abnormality has occurred, instead of the current value detected by the detection unit. An electric motor control device configured to provide a value to the command value generation unit or the supply unit.
前記検出部の何れかに異常が発生した場合には、異常が発生した前記検出部に対応する相に関しては、前記検出部によって検出される電流値に代えて、前記指令値生成部で生成された回転座標系の指令電流値を変換して得られる固定座標系の電流値を用い、検出部で正常に検出された相の固定座標系の電流値と共に回転座標系に変換した後に前記指令値生成部又は前記供給部にフィードバックすることを特徴とする請求項1に記載の電動機の制御装置。When an abnormality occurs in any of the detection units, the phase corresponding to the detection unit in which an abnormality has occurred is generated by the command value generation unit instead of the current value detected by the detection unit. Using the current value of the fixed coordinate system obtained by converting the command current value of the rotating coordinate system, the command value after converting to the rotating coordinate system together with the current value of the fixed coordinate system of the phase normally detected by the detection unit The motor control device according to claim 1, wherein feedback is provided to the generation unit or the supply unit.
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