JP3812299B2 - 電気自動車用モータ制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車のモータを制御する電気自動車用モータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直流電源で交流モータを駆動する場合にはインバータなどの電力変換装置が必要である。電気自動車用モータでは、インバータなどの電力変換装置において、高周波でのスイッチングにより大電力を対象とする電力変換が行なわれるため、パワートランジスタが過熱するおそれがある。
したがって、電気自動車用モータの制御を行なうに際しては、パワートランジスタの過熱を防止する対策が必要である。
【０００３】
従来技術としては、モータの回転数が十分低い場合に、例えば坂道発進の際サイドブレーキをオンしたままアクセルを踏んだときや、車止めに車輪が当たっている状態でアクセルを踏んだときのように、外力によりロックされているとみなし、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号のキャリア周波数、すなわちパワートランジスタのスイッチング周波数を低減させて、インバータやモータの巻線などが熱により破壊するのを防止する技術がある（特開平９−７０１９５）。
また、パワートランジスタの温度を検出して、温度の高低変化に応じてキャリア周波数を低高変化させて過熱を抑制する技術がある（特開平５−１１５１０６）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気自動車用モータは回転数とトルクの使用範囲が広く、またこの範囲内の不特定の作動点で使用される。したがって、回転数が十分低い場合にのみキャリア周波数を低くするのでは、回転数やトルクが変化した場合にパワートランジスタが発熱したり、モータの制御が不安定になるおそれがある。
また、モータの回転数を考慮せず、パワートランジスタの温度に応じてキャリア周波数を変化させると、高回転時にキャリア周波数が低くなり過ぎることがありモータの制御安定性が確保できない。
【０００５】
そこで、本発明は、パワートランジスタの発熱による損失や破壊、およびモータ回転数の制御不安定を防止する電気自動車用モータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、複数のパワートランジスタを有するインバータにパルス幅変調信号を供給しモータを駆動するモータ制御装置であって、モータの回転数とトルクとに応じて前記インバータに供給するパルス幅変調信号のキャリア周波数を変化させる周波数制御手段を設けたものとした。
【０００７】
そしてとくに、モータの回転数が低くトルクが大きいときはキャリア周波数を低くし、モータの回転数が高くトルクが小さいときはキャリア周波数を高くするように制御する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、複数のパワートランジスタを有するインバータにパルス幅変調信号を供給しモータを駆動するモータ制御装置であって、モータの回転数とトルクとに応じて前記インバータに供給するパルス幅変調信号のキャリア周波数を変化させる周波数制御手段と、前記パワートランジスタの温度を検出する温度検出手段と、前記検出した温度に応じて前記キャリア周波数の値を補正する温度補正手段とを設けたものとした。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記周波数制御手段は、モータの回転数およびトルクとキャリア周波数との関係を示すマップに基づいて、キャリア周波数を変化させるものとした。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、モータ回転数およびトルクに応じてキャリア周波数を変化させ、とくに、モータの回転数が低くトルクが大きいときはキャリア周波数を低くし、モータの回転数が高くトルクが小さいときはキャリア周波数を高くするように制御するので、高回転時での制御安定性を確保しつつパワートランジスタの発熱による損失を最低限にすることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、パワートランジスタの温度を検出し、モータの回転数とトルクとから求めたキャリア周波数に温度補正を行なうので、さらに精度良くパワートランジスタの発熱を防止することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、モータの回転数およびトルクとキャリア周波数との関係を示すマップに基づいて、キャリア周波数を演算するので、演算負荷が小さくて済む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例により説明する。
第１の実施例として本発明が適用される電気自動車の制御システムを図１に示す。
このシステムにおいては、車両走行のために用いる三相交流のモータ１１が、直流の電源１２の放電出力を三相交流に変換するインバータ１３に接続されている。インバータ１３はパワートランジスタ１４を有しており、モータ制御部１５からスイッチング信号（パルス幅変調信号）を受けてモータ１１に駆動電流を送る。
【００１４】
モータ制御部１５は、モータの回転数を検出する回転数センサ１６および車両制御装置１７に接続され、回転数センサ１６からモータの回転数、車両制御装置１７からトルク指令値（すなわちモータ１１から出力させるべきトルクの値）を入力してキャリア周波数を演算し、インバータ１３へスイッチング信号を出力する。なお、トルク指令値が大きければ、モータ１１に送る駆動電流も大きくなる。
ここで、トルク指令値は、車両制御装置１７が、運転者によるアクセルペダルの踏込量を示すアクセル信号、運転者によるブレーキペダルの踏込量を示すブレーキ信号、運転者が投入したシフト位置を示すシフトポジション信号などを入力して演算する。
【００１５】
また、キャリア周波数は、モータ回転数の制御安定性を確保しつつパワートランジスタ１４の発熱を防止するために低回転でトルク大のときは低く、高回転でトルク小のときは高くなるように演算される。
このキャリア周波数の演算には、図２に示すキャリア周波数マップが用いられる。このキャリア周波数マップは、モータの回転数およびトルクとキャリア周波数との関係を定めているマップで、このマップを用いることによりキャリア周波数の演算における負荷を小さくすることができる。
【００１６】
以下、キャリア周波数マップの特性について説明する。
回転数が低い場合でトルクが大きいときは、パワートランジスタ１４およびモータ１１の発熱を防ぐためにキャリア周波数を低くするような特性を示している。キャリア周波数、すなわちパワートランジスタ１４のスイッチング周波数を低下させることは、パワートランジスタ１４のスイッチング損失の低減につながり、ひいては発熱を防止することができるからである。なお、モータの回転数が低いときは、キャリア周波数を低くしても制御は不安定にならない。
【００１７】
一方、回転数が高い場合は、制御を安定させるためにキャリア周波数を高くするような特性を示している。モータが高回転のときは、低いキャリア周波数でモータを駆動すると回転が滑らかでなくなり制御が不安定になるからである。但し、回転数が低くない場合でもトルクが高いときはパワートランジスタ１４の発熱が大きいので、ジャンクション温度（接合部温度）を規定の値以下にするために、キャリア周波数を低くするような特性を示している。なお、ジャンクション温度は、パワートランジスタ１４の温度制限の基準となるものである。
第１の実施例は以上のように構成され、モータの回転数とトルクとに応じてキャリア周波数を演算するので、高回転時での制御安定性を確保しつつパワートランジスタ１４の発熱による損失を最低限にすることができる。
【００１８】
次に第２の実施例について説明する。
図３に示す電気自動車の制御システムは、第１の実施例と同様に、モータ１１、インバータ１３、電源１２、モータ制御部１５’、回転数センサ１６、車両制御装置１７を備えている。第１の実施例と異なる点は、本実施例がインバータ１３内のパワートランジスタ１４の温度を検出する温度センサ１８を有しており、検出した温度をモータ制御部１５’に入力して、演算したキャリア周波数に温度補正を行なう点である。
【００１９】
具体的に説明すると、ジャンクション温度は通常測定できないため、パワートランジスタ１４のケース温度（すなわち、パワートランジスタ１４を収納するケースの温度）を温度センサ１８で測定する。そして、モータ制御部１５’は、該測定温度とキャリア周波数、ジャンクション温度との関係を用いて、ジャンクション温度が規定値を超えないようにキャリア周波数を補正する。
第２の実施例は以上のように構成され、キャリア周波数の値を温度補正することによって、より精度良くの発熱による損失や破壊を防止することができる。
【００２０】
なお、本発明に係る電気自動車用モータ制御装置は、上記の各実施例に示される形態に限られるものではない。
例えば、温度センサはケース温度を測定することとしたが、ヒートシンクの温度などパワートランジスタの温度を検出するために必要ないずれかの部位の温度を測定すればよい。
また、モータは三相交流のモータとしたが、相数は何ら限定を要するものではない。
さらに、モータの回転数とトルク指令値とからキャリア周波数を演算するために用いられるキャリア周波数マップは、それに相当する関係式で置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における電気自動車の制御システムを示す図である。
【図２】キャリア周波数マップを示す図である。
【図３】第２の実施例における電気自動車の制御システムを示す図である。
【符号の説明】
１１ モータ
１２ 電源
１３ インバータ
１４ パワートランジスタ
１５、１５’ モータ制御部
１６ 回転数センサ
１７ 車両制御装置
１８ 温度センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車のモータを制御する電気自動車用モータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直流電源で交流モータを駆動する場合にはインバータなどの電力変換装置が必要である。電気自動車用モータでは、インバータなどの電力変換装置において、高周波でのスイッチングにより大電力を対象とする電力変換が行なわれるため、パワートランジスタが過熱するおそれがある。
したがって、電気自動車用モータの制御を行なうに際しては、パワートランジスタの過熱を防止する対策が必要である。
【０００３】
従来技術としては、モータの回転数が十分低い場合に、例えば坂道発進の際サイドブレーキをオンしたままアクセルを踏んだときや、車止めに車輪が当たっている状態でアクセルを踏んだときのように、外力によりロックされているとみなし、ＰＷＭ（パルス幅変調）信号のキャリア周波数、すなわちパワートランジスタのスイッチング周波数を低減させて、インバータやモータの巻線などが熱により破壊するのを防止する技術がある（特開平９−７０１９５）。
また、パワートランジスタの温度を検出して、温度の高低変化に応じてキャリア周波数を低高変化させて過熱を抑制する技術がある（特開平５−１１５１０６）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気自動車用モータは回転数とトルクの使用範囲が広く、またこの範囲内の不特定の作動点で使用される。したがって、回転数が十分低い場合にのみキャリア周波数を低くするのでは、回転数やトルクが変化した場合にパワートランジスタが発熱したり、モータの制御が不安定になるおそれがある。
また、モータの回転数を考慮せず、パワートランジスタの温度に応じてキャリア周波数を変化させると、高回転時にキャリア周波数が低くなり過ぎることがありモータの制御安定性が確保できない。
【０００５】
そこで、本発明は、パワートランジスタの発熱による損失や破壊、およびモータ回転数の制御不安定を防止する電気自動車用モータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１記載の発明は、複数のパワートランジスタを有するインバータにパルス幅変調信号を供給しモータを駆動するモータ制御装置であって、モータの回転数とトルクとに応じて前記インバータに供給するパルス幅変調信号のキャリア周波数を変化させる周波数制御手段を設けたものとした。
【０００７】
そしてとくに、モータの回転数が低くトルクが大きいときはキャリア周波数を低くし、モータの回転数が高くトルクが小さいときはキャリア周波数を高くするように制御する。
【０００８】
請求項２記載の発明は、複数のパワートランジスタを有するインバータにパルス幅変調信号を供給しモータを駆動するモータ制御装置であって、モータの回転数とトルクとに応じて前記インバータに供給するパルス幅変調信号のキャリア周波数を変化させる周波数制御手段と、前記パワートランジスタの温度を検出する温度検出手段と、前記検出した温度に応じて前記キャリア周波数の値を補正する温度補正手段とを設けたものとした。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記周波数制御手段は、モータの回転数およびトルクとキャリア周波数との関係を示すマップに基づいて、キャリア周波数を変化させるものとした。
【００１０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、モータ回転数およびトルクに応じてキャリア周波数を変化させ、とくに、モータの回転数が低くトルクが大きいときはキャリア周波数を低くし、モータの回転数が高くトルクが小さいときはキャリア周波数を高くするように制御するので、高回転時での制御安定性を確保しつつパワートランジスタの発熱による損失を最低限にすることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明では、パワートランジスタの温度を検出し、モータの回転数とトルクとから求めたキャリア周波数に温度補正を行なうので、さらに精度良くパワートランジスタの発熱を防止することができる。
【００１２】
請求項３記載の発明では、モータの回転数およびトルクとキャリア周波数との関係を示すマップに基づいて、キャリア周波数を演算するので、演算負荷が小さくて済む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例により説明する。
第１の実施例として本発明が適用される電気自動車の制御システムを図１に示す。
このシステムにおいては、車両走行のために用いる三相交流のモータ１１が、直流の電源１２の放電出力を三相交流に変換するインバータ１３に接続されている。インバータ１３はパワートランジスタ１４を有しており、モータ制御部１５からスイッチング信号（パルス幅変調信号）を受けてモータ１１に駆動電流を送る。
【００１４】
モータ制御部１５は、モータの回転数を検出する回転数センサ１６および車両制御装置１７に接続され、回転数センサ１６からモータの回転数、車両制御装置１７からトルク指令値（すなわちモータ１１から出力させるべきトルクの値）を入力してキャリア周波数を演算し、インバータ１３へスイッチング信号を出力する。なお、トルク指令値が大きければ、モータ１１に送る駆動電流も大きくなる。
ここで、トルク指令値は、車両制御装置１７が、運転者によるアクセルペダルの踏込量を示すアクセル信号、運転者によるブレーキペダルの踏込量を示すブレーキ信号、運転者が投入したシフト位置を示すシフトポジション信号などを入力して演算する。
【００１５】
また、キャリア周波数は、モータ回転数の制御安定性を確保しつつパワートランジスタ１４の発熱を防止するために低回転でトルク大のときは低く、高回転でトルク小のときは高くなるように演算される。
このキャリア周波数の演算には、図２に示すキャリア周波数マップが用いられる。このキャリア周波数マップは、モータの回転数およびトルクとキャリア周波数との関係を定めているマップで、このマップを用いることによりキャリア周波数の演算における負荷を小さくすることができる。
【００１６】
以下、キャリア周波数マップの特性について説明する。
回転数が低い場合でトルクが大きいときは、パワートランジスタ１４およびモータ１１の発熱を防ぐためにキャリア周波数を低くするような特性を示している。キャリア周波数、すなわちパワートランジスタ１４のスイッチング周波数を低下させることは、パワートランジスタ１４のスイッチング損失の低減につながり、ひいては発熱を防止することができるからである。なお、モータの回転数が低いときは、キャリア周波数を低くしても制御は不安定にならない。
【００１７】
一方、回転数が高い場合は、制御を安定させるためにキャリア周波数を高くするような特性を示している。モータが高回転のときは、低いキャリア周波数でモータを駆動すると回転が滑らかでなくなり制御が不安定になるからである。但し、回転数が低くない場合でもトルクが高いときはパワートランジスタ１４の発熱が大きいので、ジャンクション温度（接合部温度）を規定の値以下にするために、キャリア周波数を低くするような特性を示している。なお、ジャンクション温度は、パワートランジスタ１４の温度制限の基準となるものである。
第１の実施例は以上のように構成され、モータの回転数とトルクとに応じてキャリア周波数を演算するので、高回転時での制御安定性を確保しつつパワートランジスタ１４の発熱による損失を最低限にすることができる。
【００１８】
次に第２の実施例について説明する。
図３に示す電気自動車の制御システムは、第１の実施例と同様に、モータ１１、インバータ１３、電源１２、モータ制御部１５’、回転数センサ１６、車両制御装置１７を備えている。第１の実施例と異なる点は、本実施例がインバータ１３内のパワートランジスタ１４の温度を検出する温度センサ１８を有しており、検出した温度をモータ制御部１５’に入力して、演算したキャリア周波数に温度補正を行なう点である。
【００１９】
具体的に説明すると、ジャンクション温度は通常測定できないため、パワートランジスタ１４のケース温度（すなわち、パワートランジスタ１４を収納するケースの温度）を温度センサ１８で測定する。そして、モータ制御部１５’は、該測定温度とキャリア周波数、ジャンクション温度との関係を用いて、ジャンクション温度が規定値を超えないようにキャリア周波数を補正する。
第２の実施例は以上のように構成され、キャリア周波数の値を温度補正することによって、より精度良くの発熱による損失や破壊を防止することができる。
【００２０】
なお、本発明に係る電気自動車用モータ制御装置は、上記の各実施例に示される形態に限られるものではない。
例えば、温度センサはケース温度を測定することとしたが、ヒートシンクの温度などパワートランジスタの温度を検出するために必要ないずれかの部位の温度を測定すればよい。
また、モータは三相交流のモータとしたが、相数は何ら限定を要するものではない。
さらに、モータの回転数とトルク指令値とからキャリア周波数を演算するために用いられるキャリア周波数マップは、それに相当する関係式で置き換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における電気自動車の制御システムを示す図である。
【図２】キャリア周波数マップを示す図である。
【図３】第２の実施例における電気自動車の制御システムを示す図である。
【符号の説明】
１１ モータ
１２ 電源
１３ インバータ
１４ パワートランジスタ
１５、１５’ モータ制御部
１６ 回転数センサ
１７ 車両制御装置
１８ 温度センサ
Claims (3)
- 複数のパワートランジスタを有するインバータにパルス幅変調信号を供給しモータを駆動するモータ制御装置であって、
モータの回転数とトルクとに応じて前記インバータに供給するパルス幅変調信号のキャリア周波数を変化させる周波数制御手段を設け、
該周波数制御手段は、モータの回転数が低くトルクが大きいときはキャリア周波数を低くし、モータの回転数が高くトルクが小さいときはキャリア周波数を高くするように制御することを特徴とする電気自動車用モータ制御装置。 - 複数のパワートランジスタを有するインバータにパルス幅変調信号を供給しモータを駆動するモータ制御装置であって、
モータの回転数とトルクとに応じて前記インバータに供給するパルス幅変調信号のキャリア周波数を変化させる周波数制御手段と、
前記パワートランジスタの温度を検出する温度検出手段と、
前記検出した温度に応じて前記キャリア周波数の値を補正する温度補正手段とを設け、
前記周波数制御手段は、モータの回転数が低くトルクが大きいときはキャリア周波数を低くし、モータの回転数が高くトルクが小さいときはキャリア周波数を高くするように制御するたことを特徴とする電気自動車用モータ制御装置。 - 前記周波数制御手段は、モータの回転数およびトルクとキャリア周波数との関係を示すマップに基づいて、キャリア周波数を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の電気自動車用モータ制御装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193719A JP3812299B2 (ja) | 2000-06-28 | 2000-06-28 | 電気自動車用モータ制御装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193719A JP3812299B2 (ja) | 2000-06-28 | 2000-06-28 | 電気自動車用モータ制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002010668A JP2002010668A (ja) | 2002-01-11 |
| JP3812299B2 true JP3812299B2 (ja) | 2006-08-23 |
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ID=18692660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000193719A Expired - Lifetime JP3812299B2 (ja) | 2000-06-28 | 2000-06-28 | 電気自動車用モータ制御装置 |
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2000
- 2000-06-28 JP JP2000193719A patent/JP3812299B2/ja not_active Expired - Lifetime
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