JP4224965B2 - 放電制御装置、放電制御方法及びプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電制御装置、放電制御方法及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両においては、回転自在に配設され、磁極対を備えたロータ、及び該ロータより径方向外方に配設され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイルを備えたステータから成る駆動モータが使用される。そして、駆動モータ制御装置によって発生させられたＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流を前記ステータコイルに供給し、かつ、所定の電圧を印加することにより、前記駆動モータを駆動し、駆動モータのトルク、すなわち、駆動モータトルクを発生させ、該駆動モータトルクを駆動輪に伝達して電動車両を走行させるようになっている。そのために、バッテリとインバータとが接続され、バッテリから直流の電流がインバータに供給され、前記駆動モータ制御装置によって、前記インバータを構成するスイッチング素子が適宜オン・オフさせられ、前記各相の電流が発生させられる。
【０００３】
ところで、前記電動車両の走行が終了し、イグニッションキーがオフにされると、それに連動して、バッテリからインバータへの電流の供給が遮断され、駆動モータの駆動が停止させられる。このとき、前記バッテリとインバータとの間に配設されたコンデンサに、静電容量に対応する電荷が蓄積されている。そして、前記コンデンサに電荷が蓄積されたままで、前記駆動モータ制御装置の電源がオフになると、スイッチング素子に送られる駆動信号が過渡的に無制御状態になってしまう。その結果、スイッチング素子が、オンになり、短絡電流が流れて破損してしまうことがある。
【０００４】
そこで、コンデンサに蓄積された電荷を放電させるためのスイッチ手段を配設し、イグニッションキーがオフにされるのに伴って、駆動モータの位相に対して非同期でスイッチ手段をオン・オフさせ、駆動モータに定電流を供給することによって、フリーラン状態を形成し、コンデンサに蓄積された電荷を消費し、コンデンサに蓄積された電荷を放電させるようにしている（特開平９−２１５１０２号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動車両においては、スイッチ手段をオン・オフさせられるのに伴って騒音、振動等が発生する可能性がある。したがって、駆動モータトルクの目標値を表す駆動モータ目標トルク、スイッチ手段をオン・オフさせるためのクロック信号の周波数等を、特定の値に設定することによって騒音、振動等が発生するのを抑制する必要があり、コンデンサに蓄積された電荷を放電させるための作業が煩わしい。
【０００６】
本発明は、前記従来の電動車両の問題点を解決して、騒音、振動等を発生させることなく容易にコンデンサに蓄積された電荷を放電させることができる放電制御装置、放電制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の放電制御装置においては、ロータ及びステータを備えた電動機械と、直流電源から直流の電流を受け、前記電動機械に供給される交流の電流を発生させるインバータと、前記直流電源とインバータとの間に配設されたコンデンサと、前記電動機械の運転周波数と異なる任意の複数の周波数で磁極位置を順次疑似的に発生させる疑似磁極位置発生手段と、前記コンデンサに蓄積された電荷を電動機械によって放電させる際に、前記ロータが順次疑似的に発生させられた磁極位置にあると仮定して前記交流の電流を発生させる電流制御処理手段とを有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明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。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態における放電制御装置の機能ブロック図である。
【００２０】
図において、３１は図示されないロータ及びステータを備えた電動機械としての駆動モータ、４０は直流電源としてのバッテリ１４から直流の電流を受け、前記駆動モータ３１に供給される交流の電流を発生させるインバータ、１７は前記バッテリ１４とインバータ４０との間に配設されたコンデンサ、９２は任意の複数の周波数で磁極位置を順次疑似的に発生させる疑似磁極位置発生手段、９０は、前記コンデンサ１７に蓄積された電荷を駆動モータ３１によって放電させる際に、前記ロータが順次疑似的に発生させられた磁極位置にあると仮定して前記交流の電流を発生させる電流制御処理手段である。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態における電動車両の制御装置の概略図、図３は本発明の実施の形態におけるモータ制御部のブロック図、図４は本発明の実施の形態における電流の波形図、図５は本発明の実施の形態における磁極位置の波形図、図６は本発明の実施の形態における電流指令値を説明する図、図７は本発明の実施の形態における駆動モータの停止状態における電流の例を示す波形図、図８は本発明の実施の形態における駆動モータの停止状態における磁極位置の例を示す波形図である。
【００２２】
図において、１０は各種のプログラム、データ等に従ってコンピュータとして機能する駆動モータ制御装置であり、該駆動モータ制御装置１０はモータ制御部４５及びドライブ回路５１を備える。また、３１は電動機械としての駆動モータであり、該駆動モータ３１としてＤＣブラシレス駆動モータが使用される。前記駆動モータ３１は、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設されたステータを備える。前記ロータは、前記駆動モータ３１の図示されないシャフトに取り付けられたロータコア、及び該ロータコアの円周方向における複数箇所に配設された永久磁石を備える。本実施の形態においては、前記ロータコアの円周方向における１２箇所にＮ極及びＳ極を交互に外周面に向けて永久磁石が配設され、６個の磁極対が形成される。
【００２３】
また、前記ステータは、図示されないステータコア、及び該ステータコアに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイル１１〜１３を備え、前記ステータコアの円周方向における複数箇所には、径方向内方に向けて突出させてステータポールが形成される。
【００２４】
そして、前記駆動モータ３１を駆動して電動車両を走行させるために、直流電源としてのバッテリ１４、及び該バッテリ１４から直流の電流が供給され、該直流の電流を交流の電流としてのＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに変換するインバータ４０が配設され、図４に示されるような、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが駆動モータ３１に、すなわち、それぞれ各ステータコイル１１〜１３に供給される。
【００２５】
そのために、前記インバータ４０は、６個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が選択的にオン・オフさせられることによって、前記各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが発生させられる。なお、インバータ４０とバッテリ１４との間に平滑用のコンデンサ１７が配設され、コンデンサ１７には、静電容量に対応する電荷が蓄積されている。
【００２６】
また、前記シャフトに磁極位置検出部としてのレゾルバ４３が取り付けられ、該レゾルバ４３によって、図５に示されるような波形で表されるロータの磁極位置θが検出される。なお、本実施の形態においては、前記磁極位置検出部としてレゾルバ４３が使用されるようになっているが、該レゾルバ４３に代えて図示されないホール素子を使用することもできる。その場合、該ホール素子は、前記ロータの回動に伴って、所定の角度ごとに位置検出信号を発生させ、図示されない磁極位置検出回路は、前記位置検出信号を受けると、位置検出信号の信号レベルの組合せに基づいて磁極位置θを検出する。
【００２７】
ところで、前記ステータコイル１１〜１３はスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを制御するために、例えば、ステータコイル１１、１２のリード線にＵ相及びＶ相の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出する電流検出手段としての電流センサ３３、３４が配設され、該電流センサ３３、３４は、検出された電流Ｉｕ、Ｉｖをモータ制御部４５に送る。
【００２８】
そして、該モータ制御部４５は図示されないＣＰＵ、記録装置等から成り、モータ制御部４５の図示されない駆動モータ回転速度算出処理手段は、駆動モータ回転速度算出処理を行い、前記磁極位置θに基づいて駆動モータ３１の回転速度、すなわち、駆動モータ回転速度ＮＭを算出する。また、前記モータ制御部４５の図示されない車速検出処理手段は、車速検出処理を行い、前記駆動モータ回転速度ＮＭに対応する車速Ｖを検出し、検出された車速Ｖを、電動車両の全体の制御を行う図示されない車両制御回路に送る。
【００２９】
該車両制御回路の指令値発生部は、前記車速Ｖ、及び図示されないアクセルセンサによって検出されたアクセル開度αに基づいて車両要求トルクを算出し、該車両要求トルクに対応させて駆動モータトルクＴＭの目標値を表す駆動モータ目標トルクＴＭ* を発生させ、該駆動モータ目標トルクＴＭ* を前記モータ制御部４５に送る。
【００３０】
該モータ制御部４５の図示されない駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、前記駆動モータ目標トルクＴＭ* を読み込むと、前記記録装置に記録された図示されない電流指令値マップを参照し、図６に示されるように、ベクトル表示された電流指令値ｉｓのｄ軸成分を表すｄ軸電流指令値ｉｄｓ、及びｑ軸成分を表すｑ軸電流指令値ｉｑｓを決定するとともに、前記電流Ｉｕ、Ｉｖを読み込み、前記ｄ軸電流指令値ｉｄｓ及びｑ軸電流指令値ｉｑｓ並びに電流Ｉｕ、Ｉｖに基づいて、電圧指令値Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を算出し、該電圧指令値Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* に基づいて所定のパルス幅を有するＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを発生させ、該パルス幅変調信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷをドライブ回路５１に送る。該ドライブ回路５１は、前記パルス幅変調信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを受けて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するための６個の駆動信号をそれぞれ発生させ、該駆動信号をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記駆動信号がオンの間だけトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオンにして各相の電流Ｉｕ 、Ｉｖ 、ＩW を発生させ、該電流Ｉｕ 、Ｉｖ 、ＩW を前記各ステータコイル１１〜１３に供給する。このように、駆動モータ３１を駆動することによって電動車両を走行させることができる。
【００３１】
ところで、前記モータ制御部４５においては、ロータの磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
【００３２】
そのために、前記モータ制御部４５内において、前記電流センサ３３、３４によって検出された電流Ｉｕ、Ｉｖが、レゾルバ４３によって検出された磁極位置θがＵＶ−ｄｑ変換器６１に送られる。該ＵＶ−ｄｑ変換器６１は、電流Ｉｕ、Ｉｖ及び前記磁極位置θに基づいて三相／二相変換を行い、電流Ｉｕ、Ｉｖをｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換する。
【００３３】
そして、ｄ軸電流ｉｄは減算器６２に送られ、該減算器６２において前記ｄ軸電流ｉｄと前記ｄ軸電流指令値ｉｄｓとのｄ軸電流偏差Δｉｄが算出され、該ｄ軸電流偏差Δｉｄがｄ軸電圧指令値発生部６４に送られる。一方、ｑ軸電流ｉｑは減算器６３に送られ、該減算器６３において前記ｑ軸電流ｉｑと前記ｑ軸電流指令値ｉｑｓとのｑ軸電流偏差Δｉｑが算出され、該ｑ軸電流偏差Δｉｑがｑ軸電圧指令値発生部６５に送られる。なお、ｄ軸電圧指令値発生部６４及びｑ軸電圧指令値発生部６５によって電圧指令値発生処理手段が構成される。
【００３４】
そして、前記ｄ軸電圧指令値発生部６４及びｑ軸電圧指令値発生部６５は、パラメータ演算部７１から送られたｑ軸インダクタンスＬｑ及びｄ軸インダクタンスＬｄ、並びに前記ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑに基づいて、ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑが零（０）になるように、２軸上のインバータ出力としてのｄ軸電圧指令値Ｖｄ* 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ* を発生させ、該ｄ軸電圧指令値Ｖｄ* 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ* をｄｑ−ＵＶ変換器６７に送る。
【００３５】
続いて、該ｄｑ−ＵＶ変換器６７は、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ* 、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ* 及び磁極位置θに基づいて二相／三相変換を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ* 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ* をＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* に変換し、該電圧指令値Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* をＰＷＭ発生器６８に送る。該ＰＷＭ発生器６８は、前記各相の電圧指令値Ｖｕ *、Ｖｖ *、Ｖｗ* 及び前記コンデンサ１７の端子間に印加され、図示されない直流電圧検出回路によって検出されたバッテリ１４の電圧ＶＢに基づいて各相のパルス幅変調信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを発生させ、ドライブ回路５１に送る。なお、前記ＵＶ−ｄｑ変換器６１、減算器６２、６３、ｄ軸電圧指令値発生部６４、ｑ軸電圧指令値発生部６５、ｄｑ−ＵＶ変換器６７、ＰＷＭ発生器６８、パラメータ演算部７１、ドライブ回路５１等によって電流制御処理手段９０（図１）が構成される。
【００３６】
ところで、前記電動車両の走行が終了し、図示されないイグニッションキーがオフにされると、それに連動して、バッテリ１４からインバータ４０への電流の供給が遮断され、駆動モータ３１の駆動が停止させられる。それに伴って、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、図７に示されるように一定になる。また、磁極位置θは、図８に示されるように所定の値になる。
【００３７】
このとき、前記コンデンサ１７に、静電容量に対応する電荷が蓄積されている。そして、前記コンデンサ１７に電荷が蓄積されたままで、前記駆動モータ制御装置１０の図示されない電源がオフになると、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に送られる駆動信号が過渡的に無制御状態になってしまう。その結果、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がオンになり、短絡電流が流れて破損してしまうことがある。
【００３８】
そこで、前記モータ制御部４５の図示されない放電制御処理手段は、放電制御処理を行い、駆動モータ３１を高速脱調させることによって、駆動モータトルクＴＭを発生させることなく、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを駆動モータ３１に供給し、コンデンサ１７の電荷を消費し、コンデンサ１７に蓄積された電荷を放電させるようにしている。
【００３９】
そのために、前記放電制御処理手段の図示されない放電電流指令値発生処理手段は、放電電流指令値発生処理を行い、放電電流指令値ｉαを発生させるようにしている。また、前記放電制御処理手段の疑似磁極位置発生処理手段９２は、疑似磁極位置発生処理を行い、疑似磁極位置θαを発生させるようにしている。
【００４０】
図９は本発明の実施の形態における電動車両の動作を示すメインフローチャート、図１０は本発明の実施の形態における放電電流指令値発生処理のサブルーチンを示す図、図１１は本発明の実施の形態における疑似磁極位置発生処理のサブルーチンを示す図、図１２は本発明の実施の形態における放電電流指令値の概念図、図１３は本発明の実施の形態における疑似磁極位置の波形図である。
【００４１】
本実施の形態においては、前記放電電流指令値発生処理手段は、図１２に示されるように、ｄ軸電流指令値ｉｄｓを表す放電電流指令値ｉαをｄ軸上で発生させ、離散的（段階的）に変更し、任意の可変の値にするとともに、ｑ軸電流指令値ｉｑｓを表すｑ軸上の放電電流指令値を一定、又は零にする。この場合、放電電流指令値発生処理手段は、駆動モータ制御装置１０（図２）の記録装置に記録された乱数列（例えば、３、６、３、２、７、１、８、４、６、…）からＭ（Ｍ：０、１、…、Ｍｍａｘ）番目の乱数ｆｍ（Ｍ）を読み出し、前記記録装置の放電電流マップを参照し、前記乱数ｆｍ（Ｍ）に対応する放電電流指令値ｉαを読み出す。このようにして放電電流指令値ｉαを変更することができる。
【００４２】
なお、放電電流指令値ｉαを変更する周期は、変更に伴って駆動モータ３１が回転させられることがないように、疑似磁極位置θαの周期の整数倍にされる。
【００４３】
また、放電電流指令値ｉαの大きさは、必要放電エネルギー（コンデンサ１７の端子間の電圧Ｖｃｏｎの二剰に比例する。）、電圧Ｖｃｏｎ、コンデンサ１７に蓄積された電荷を放電させるのに必要な放電時間等に基づいて決定される。そして、放電電流指令値ｉαの最大値（各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの最大値）を、騒音、振動等を発生させない範囲で大きく設定することによって、放電時間を短くすることができる。また、コンデンサ１７の放電を開始する際には、放電電流指令値ｉαを小さくすることによって、コンデンサ１７にラッシュ電流（突出電流）が流れないようにする。したがって、初期振動が発生するのを抑制することができるだけでなく、コンデンサ１７の寿命を長くすることができる。
【００４４】
また、前記疑似磁極位置発生処理手段９２は、実際の駆動モータ３１の運転周波数（回転速度）と異なる非同期の任意の複数の周波数ｆｃで疑似磁極位置θαを発生させる。そのために、前記疑似磁極位置発生処理手段９２の図示されない周波数変更処理手段は、周波数変更処理を行い、周波数ｆｃを任意に変更する。該周波数ｆｃは、駆動モータ３１のロータの可動（共振）周波数以上、ステータの共振周波数以下の範囲で適宜設定され、駆動モータ３１の電気角の１周の整数倍、及び機械角の整数倍のうちのいずれか一方で変更される。
【００４５】
ところで、１周期の疑似磁極位置θαを、値ｎ（ｎ：１、２、…）の関数で表したとき、疑似磁極位置θα（ｎ）は、
θα（ｎ）＝θα（ｎ−１）＋Δθ
にされ、図１３に示されるように変化させられる。なお、Δθは疑似磁極位置θαの微小変化量を表す加算値である。この場合、疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕を超えて、
θα（ｎ）≧３６０〔°〕
になると、疑似磁極位置θα（ｎ）は、
θα（ｎ）＝θα（ｎ）−３６０〔°〕
にされる。また、前記疑似磁極位置発生処理手段９２は、前記疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕を超えるたびに、駆動モータ制御装置１０の記録装置に記録された乱数列からＮ（Ｎ：０、１、…、Ｎｍａｘ）番目の乱数ｆｎ（Ｎ）を読み出し、前記記録装置の加算値マップを参照し、該乱数ｆｎ（Ｎ）に対応する加算値Δθを読み出し、現在の磁極位置θに加算値Δθを加算する。このようにして周波数ｆｃを変更することができる。なお、値Ｎの最大値Ｎｍａｘを設定し、前記乱数列の所定の個数の乱数ｆｎ（Ｎ）を繰り返し読み出すことができる。また、一般的な乱数発生ロジックを使用して乱数列を発生させることもできる。
【００４６】
このように、放電電流指令値ｉαを任意の可変の値にするとともに、駆動モータ３１の運転周波数（回転速度）と異なる非同期の任意の複数の周波数ｆｃで疑似磁極位置θαを可変させることによって発生させることにより、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが、前記ロータが疑似磁極位置θαにあると仮定されて発生させられ、駆動モータ３１に供給されるようになっているので、駆動モータトルクＴＭを発生させることなく、容易にコンデンサ１７に蓄積された電荷を放電させることができる。しかも、放電電流指令値ｉαが任意の可変の値にされ、疑似磁極位置θαが任意の複数の周波数ｆｃで発生させられるので、騒音、振動等が発生させられることがない。したがって、騒音、振動等を発生させるのを防止するために、駆動モータ目標トルクＴＭ* 、クロック信号の周波数等を特定の値に設定する必要がなくなるので、コンデンサ１７に蓄積された電荷を放電させるための作業を簡素化することができる。
【００４７】
また、放電電流指令値ｉαはｄ軸及びｑ軸のうちの一つの軸上で変更され、しかも、他の軸上の放電電流指令値が一定、又は零にされるので、電流制御処理手段９０における各種の計算処理を簡素化することができる。
【００４８】
次に、図９のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 放電電流指令値発生処理を行う。
ステップＳ２ 疑似磁極位置発生処理を行い、処理を終了する。
【００４９】
次に、図１０のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１−１ 値Ｍが最大値Ｍｍａｘより大きいかどうかを判断する。値Ｍが最大値Ｍｍａｘより大きい場合はステップＳ１−２に、値Ｍが最大値Ｍｍａｘ以下である場合はステップＳ１−３に進む。
ステップＳ１−２ 値Ｍに零をセットする。
ステップＳ１−３ 乱数ｆｍ（Ｍ）に対応する放電電流指令値ｉαを読み出す。
ステップＳ１−４ ｑ軸電流指令値ｉｑｓに０をセットし、リターンする。
【００５０】
次に、図１１のフローチャートについて説明する。
ステップＳ２−１ 疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕以上であるかどうかを判断する。疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕以上である場合はステップＳ２−２に、疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕より小さい場合はステップＳ２−３に進む。
ステップＳ２−２ 疑似磁極位置θα（ｎ）から３６０〔°〕を減算した値を疑似磁極位置θα（ｎ）にセットする。
ステップＳ２−３ 値Ｎが最大値Ｎｍａｘより大きいかどうかを判断する。値Ｎが最大値Ｎｍａｘより大きい場合はステップＳ２−５に、値Ｎが最大値Ｎｍａｘ以下である場合はステップＳ２−４に進む。
ステップＳ２−４ 値Ｎに零をセットする。
ステップＳ２−５ 乱数ｆｎ（Ｎ）に対応する加算値Δθを読み出す。
ステップＳ２−６ 実際の磁極位置θに加算値Δθを加算した値を実際の磁極位置θにセットし、リターンする。
【００５１】
次に、放電電流指令値ｉα及び疑似磁極位置θαを変更する手法の例について説明する。
【００５２】
図１４は本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第１の手法を説明する図、図１５は本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第２の手法を説明する図、図１６は本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第３の手法を説明する図、図１７は本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第４の手法を説明する図である。
【００５３】
第１の手法においては、放電時間における前半と後半とで放電量が変化させられ、図１１に示されるように、放電時間の前半で放電電流指令値ｉαが大きく、疑似磁極位置θαを発生させるための周波数ｆｃが低くされ、放電時間の後半で放電電流指令値ｉαが小さく、前記周波数ｆｃが高くされる。
【００５４】
したがって、放電時間の前半でコンデンサ１７（図２）の電圧Ｖｃｏｎを５０〔Ｖ〕位まで急激に低くすることができる。
【００５５】
なお、この場合、電圧Ｖｃｏｎが低くなりすぎると、放電時間の後半で、放電電流指令値ｉα及び電流センサ３３、３４によって検出される電流Ｉｕ、Ｉｖによるフィードバック制御が破綻してしまうので、放電電流指令値ｉαが大きくなりすぎないように、かつ、周波数ｆｃが低くなりすぎないようにされる。
【００５６】
また、放電時間の前半で放電電流指令値ｉαを小さく、周波数ｆｃを高くし、放電時間の後半で放電電流指令値ｉαを大きく、周波数ｆｃを低くすることもできる。
【００５７】
この場合、放電が開始されたときの放電量が多く、その後、放電量が少なくされるので、騒音、振動等による違和感を少なくすることができる。また、騒音の音域を分散させることによって、可聴ノイズの官能値を小さくすることができる。
【００５８】
なお、電圧Ｖｃｏｎが低くなるのに伴って、放電電流指令値ｉαを小さくしないと、コンデンサ１７から流れる電流の値が大きくなりすぎてしまうので、放電電流指令値ｉαを小さくするのが好ましい。
【００５９】
また、第２の手法においては、図１５に示されるように、疑似磁極位置θαの周期ごとに放電電流指令値ｉα及び周波数ｆｃが変更される。
【００６０】
この場合、ロータ、ステータ等の共振による騒音、振動等が発生するのを防止することができる。
【００６１】
そして、第３の手法においては、図１６に示されるように、放電電流指令値ｉα及び周波数ｆｃをランダムに変更することができる。
【００６２】
この場合も、ロータ、ステータ等の共振による騒音、振動等が発生するのを防止することができる。
【００６３】
また、第４の手法においては、図１７に示されるように、放電電流指令値ｉαが最初に緩やかに大きくされ、続いて緩やかに小さくされる。この場合、放電時間の前半の放電量を多くすることができる。
【００６４】
本実施の形態においては、放電電流指令値ｉαをｄ軸上で発生させるようにしているが、放電電流指令値をｑ軸上で発生させ、かつ、時間の経過と共に離散的に変更し、ｄ軸上の放電電流指令値を一定、又は零にすることもできる。また、放電電流指令値をｄ−ｑ軸上で発生させることもできる。さらに、放電電流指令値及び周波数を連続的に変更することもできる。
【００６５】
そして、駆動モータ目標トルクＴＭ* を時間の経過と共に離散的又は連続的に変更することによって放電電流指令値を変更し、該放電電流指令値に基づいて各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させることもできる。この場合、駆動モータ３１に印加される電圧が変化するので、放電電流指令値を固定する方が好ましい。
【００６６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、放電制御装置においては、ロータ及びステータを備えた電動機械と、直流電源から直流の電流を受け、前記電動機械に供給される交流の電流を発生させるインバータと、前記直流電源とインバータとの間に配設されたコンデンサと、前記電動機械の運転周波数と異なる任意の複数の周波数で磁極位置を順次疑似的に発生させる疑似磁極位置発生手段と、前記コンデンサに蓄積された電荷を電動機械によって放電させる際に、前記ロータが順次疑似的に発生させられた磁極位置にあると仮定して前記交流の電流を発生させる電流制御処理手段とを有する。
【００６８】
この場合、電動機械の運転周波数（回転速度）と異なる任意の複数の周波数で疑似磁極位置を発生させることによって、交流の電流が電動機械に供給されるので、電動機械のトルクを発生させることなく、容易にコンデンサに蓄積された電荷を放電させることができる。しかも、疑似磁極位置が任意の複数の周波数で発生させられるので、騒音、振動等が発生させられることがない。したがって、騒音、振動等を発生させるのを防止するために、電動機械の目標値を表すトルク、クロック信号の周波数等を特定の値に設定する必要がなくなるので、コンデンサに蓄積された電荷を放電させるための作業を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における放電制御装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における電動車両の制御装置の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるモータ制御部のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態における電流の波形図である。
【図５】本発明の実施の形態における磁極位置の波形図である。
【図６】本発明の実施の形態における電流指令値を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態における駆動モータの停止状態における電流の例を示す波形図である。
【図８】本発明の実施の形態における駆動モータの停止状態における磁極位置の例を示す波形図である。
【図９】本発明の実施の形態における電動車両の動作を示すメインフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態における放電電流指令値発生処理のサブルーチンを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における疑似磁極位置発生処理のサブルーチンを示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態における放電電流指令値の概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態における疑似磁極位置の波形図である。
【図１４】本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第１の手法を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第２の手法を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第３の手法を説明する図である。
【図１７】本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第４の手法を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 駆動モータ制御装置
１４ バッテリ
１７ コンデンサ
３１ 駆動モータ
４０ インバータ
９０ 電流制御処理手段
９２ 疑似磁極位置発生処理手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電制御装置、放電制御方法及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両においては、回転自在に配設され、磁極対を備えたロータ、及び該ロータより径方向外方に配設され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のコイルを備えたステータから成る駆動モータが使用される。そして、駆動モータ制御装置によって発生させられたＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流を前記ステータコイルに供給し、かつ、所定の電圧を印加することにより、前記駆動モータを駆動し、駆動モータのトルク、すなわち、駆動モータトルクを発生させ、該駆動モータトルクを駆動輪に伝達して電動車両を走行させるようになっている。そのために、バッテリとインバータとが接続され、バッテリから直流の電流がインバータに供給され、前記駆動モータ制御装置によって、前記インバータを構成するスイッチング素子が適宜オン・オフさせられ、前記各相の電流が発生させられる。
【０００３】
ところで、前記電動車両の走行が終了し、イグニッションキーがオフにされると、それに連動して、バッテリからインバータへの電流の供給が遮断され、駆動モータの駆動が停止させられる。このとき、前記バッテリとインバータとの間に配設されたコンデンサに、静電容量に対応する電荷が蓄積されている。そして、前記コンデンサに電荷が蓄積されたままで、前記駆動モータ制御装置の電源がオフになると、スイッチング素子に送られる駆動信号が過渡的に無制御状態になってしまう。その結果、スイッチング素子が、オンになり、短絡電流が流れて破損してしまうことがある。
【０００４】
そこで、コンデンサに蓄積された電荷を放電させるためのスイッチ手段を配設し、イグニッションキーがオフにされるのに伴って、駆動モータの位相に対して非同期でスイッチ手段をオン・オフさせ、駆動モータに定電流を供給することによって、フリーラン状態を形成し、コンデンサに蓄積された電荷を消費し、コンデンサに蓄積された電荷を放電させるようにしている（特開平９−２１５１０２号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の電動車両においては、スイッチ手段をオン・オフさせられるのに伴って騒音、振動等が発生する可能性がある。したがって、駆動モータトルクの目標値を表す駆動モータ目標トルク、スイッチ手段をオン・オフさせるためのクロック信号の周波数等を、特定の値に設定することによって騒音、振動等が発生するのを抑制する必要があり、コンデンサに蓄積された電荷を放電させるための作業が煩わしい。
【０００６】
本発明は、前記従来の電動車両の問題点を解決して、騒音、振動等を発生させることなく容易にコンデンサに蓄積された電荷を放電させることができる放電制御装置、放電制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の放電制御装置においては、ロータ及びステータを備えた電動機械と、直流電源から直流の電流を受け、前記電動機械に供給される交流の電流を発生させるインバータと、前記直流電源とインバータとの間に配設されたコンデンサと、前記電動機械の運転周波数と異なる任意の複数の周波数で磁極位置を順次疑似的に発生させる疑似磁極位置発生手段と、前記コンデンサに蓄積された電荷を電動機械によって放電させる際に、前記ロータが順次疑似的に発生させられた磁極位置にあると仮定して前記交流の電流を発生させる電流制御処理手段とを有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明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。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態における放電制御装置の機能ブロック図である。
【００２０】
図において、３１は図示されないロータ及びステータを備えた電動機械としての駆動モータ、４０は直流電源としてのバッテリ１４から直流の電流を受け、前記駆動モータ３１に供給される交流の電流を発生させるインバータ、１７は前記バッテリ１４とインバータ４０との間に配設されたコンデンサ、９２は任意の複数の周波数で磁極位置を順次疑似的に発生させる疑似磁極位置発生手段、９０は、前記コンデンサ１７に蓄積された電荷を駆動モータ３１によって放電させる際に、前記ロータが順次疑似的に発生させられた磁極位置にあると仮定して前記交流の電流を発生させる電流制御処理手段である。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態における電動車両の制御装置の概略図、図３は本発明の実施の形態におけるモータ制御部のブロック図、図４は本発明の実施の形態における電流の波形図、図５は本発明の実施の形態における磁極位置の波形図、図６は本発明の実施の形態における電流指令値を説明する図、図７は本発明の実施の形態における駆動モータの停止状態における電流の例を示す波形図、図８は本発明の実施の形態における駆動モータの停止状態における磁極位置の例を示す波形図である。
【００２２】
図において、１０は各種のプログラム、データ等に従ってコンピュータとして機能する駆動モータ制御装置であり、該駆動モータ制御装置１０はモータ制御部４５及びドライブ回路５１を備える。また、３１は電動機械としての駆動モータであり、該駆動モータ３１としてＤＣブラシレス駆動モータが使用される。前記駆動モータ３１は、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設されたステータを備える。前記ロータは、前記駆動モータ３１の図示されないシャフトに取り付けられたロータコア、及び該ロータコアの円周方向における複数箇所に配設された永久磁石を備える。本実施の形態においては、前記ロータコアの円周方向における１２箇所にＮ極及びＳ極を交互に外周面に向けて永久磁石が配設され、６個の磁極対が形成される。
【００２３】
また、前記ステータは、図示されないステータコア、及び該ステータコアに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイル１１〜１３を備え、前記ステータコアの円周方向における複数箇所には、径方向内方に向けて突出させてステータポールが形成される。
【００２４】
そして、前記駆動モータ３１を駆動して電動車両を走行させるために、直流電源としてのバッテリ１４、及び該バッテリ１４から直流の電流が供給され、該直流の電流を交流の電流としてのＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに変換するインバータ４０が配設され、図４に示されるような、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが駆動モータ３１に、すなわち、それぞれ各ステータコイル１１〜１３に供給される。
【００２５】
そのために、前記インバータ４０は、６個のスイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６が選択的にオン・オフさせられることによって、前記各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが発生させられる。なお、インバータ４０とバッテリ１４との間に平滑用のコンデンサ１７が配設され、コンデンサ１７には、静電容量に対応する電荷が蓄積されている。
【００２６】
また、前記シャフトに磁極位置検出部としてのレゾルバ４３が取り付けられ、該レゾルバ４３によって、図５に示されるような波形で表されるロータの磁極位置θが検出される。なお、本実施の形態においては、前記磁極位置検出部としてレゾルバ４３が使用されるようになっているが、該レゾルバ４３に代えて図示されないホール素子を使用することもできる。その場合、該ホール素子は、前記ロータの回動に伴って、所定の角度ごとに位置検出信号を発生させ、図示されない磁極位置検出回路は、前記位置検出信号を受けると、位置検出信号の信号レベルの組合せに基づいて磁極位置θを検出する。
【００２７】
ところで、前記ステータコイル１１〜１３はスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを制御するために、例えば、ステータコイル１１、１２のリード線にＵ相及びＶ相の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出する電流検出手段としての電流センサ３３、３４が配設され、該電流センサ３３、３４は、検出された電流Ｉｕ、Ｉｖをモータ制御部４５に送る。
【００２８】
そして、該モータ制御部４５は図示されないＣＰＵ、記録装置等から成り、モータ制御部４５の図示されない駆動モータ回転速度算出処理手段は、駆動モータ回転速度算出処理を行い、前記磁極位置θに基づいて駆動モータ３１の回転速度、すなわち、駆動モータ回転速度ＮＭを算出する。また、前記モータ制御部４５の図示されない車速検出処理手段は、車速検出処理を行い、前記駆動モータ回転速度ＮＭに対応する車速Ｖを検出し、検出された車速Ｖを、電動車両の全体の制御を行う図示されない車両制御回路に送る。
【００２９】
該車両制御回路の指令値発生部は、前記車速Ｖ、及び図示されないアクセルセンサによって検出されたアクセル開度αに基づいて車両要求トルクを算出し、該車両要求トルクに対応させて駆動モータトルクＴＭの目標値を表す駆動モータ目標トルクＴＭ* を発生させ、該駆動モータ目標トルクＴＭ* を前記モータ制御部４５に送る。
【００３０】
該モータ制御部４５の図示されない駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、前記駆動モータ目標トルクＴＭ* を読み込むと、前記記録装置に記録された図示されない電流指令値マップを参照し、図６に示されるように、ベクトル表示された電流指令値ｉｓのｄ軸成分を表すｄ軸電流指令値ｉｄｓ、及びｑ軸成分を表すｑ軸電流指令値ｉｑｓを決定するとともに、前記電流Ｉｕ、Ｉｖを読み込み、前記ｄ軸電流指令値ｉｄｓ及びｑ軸電流指令値ｉｑｓ並びに電流Ｉｕ、Ｉｖに基づいて、電圧指令値Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* を算出し、該電圧指令値Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* に基づいて所定のパルス幅を有するＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを発生させ、該パルス幅変調信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷをドライブ回路５１に送る。該ドライブ回路５１は、前記パルス幅変調信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを受けて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するための６個の駆動信号をそれぞれ発生させ、該駆動信号をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記駆動信号がオンの間だけトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオンにして各相の電流Ｉｕ 、Ｉｖ 、ＩW を発生させ、該電流Ｉｕ 、Ｉｖ 、ＩW を前記各ステータコイル１１〜１３に供給する。このように、駆動モータ３１を駆動することによって電動車両を走行させることができる。
【００３１】
ところで、前記モータ制御部４５においては、ロータの磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
【００３２】
そのために、前記モータ制御部４５内において、前記電流センサ３３、３４によって検出された電流Ｉｕ、Ｉｖが、レゾルバ４３によって検出された磁極位置θがＵＶ−ｄｑ変換器６１に送られる。該ＵＶ−ｄｑ変換器６１は、電流Ｉｕ、Ｉｖ及び前記磁極位置θに基づいて三相／二相変換を行い、電流Ｉｕ、Ｉｖをｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換する。
【００３３】
そして、ｄ軸電流ｉｄは減算器６２に送られ、該減算器６２において前記ｄ軸電流ｉｄと前記ｄ軸電流指令値ｉｄｓとのｄ軸電流偏差Δｉｄが算出され、該ｄ軸電流偏差Δｉｄがｄ軸電圧指令値発生部６４に送られる。一方、ｑ軸電流ｉｑは減算器６３に送られ、該減算器６３において前記ｑ軸電流ｉｑと前記ｑ軸電流指令値ｉｑｓとのｑ軸電流偏差Δｉｑが算出され、該ｑ軸電流偏差Δｉｑがｑ軸電圧指令値発生部６５に送られる。なお、ｄ軸電圧指令値発生部６４及びｑ軸電圧指令値発生部６５によって電圧指令値発生処理手段が構成される。
【００３４】
そして、前記ｄ軸電圧指令値発生部６４及びｑ軸電圧指令値発生部６５は、パラメータ演算部７１から送られたｑ軸インダクタンスＬｑ及びｄ軸インダクタンスＬｄ、並びに前記ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑに基づいて、ｄ軸電流偏差Δｉｄ及びｑ軸電流偏差Δｉｑが零（０）になるように、２軸上のインバータ出力としてのｄ軸電圧指令値Ｖｄ* 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ* を発生させ、該ｄ軸電圧指令値Ｖｄ* 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ* をｄｑ−ＵＶ変換器６７に送る。
【００３５】
続いて、該ｄｑ−ＵＶ変換器６７は、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ* 、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ* 及び磁極位置θに基づいて二相／三相変換を行い、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ* 及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ* をＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* に変換し、該電圧指令値Ｖｕ* 、Ｖｖ* 、Ｖｗ* をＰＷＭ発生器６８に送る。該ＰＷＭ発生器６８は、前記各相の電圧指令値Ｖｕ *、Ｖｖ *、Ｖｗ* 及び前記コンデンサ１７の端子間に印加され、図示されない直流電圧検出回路によって検出されたバッテリ１４の電圧ＶＢに基づいて各相のパルス幅変調信号ＳＵ、ＳＶ、ＳＷを発生させ、ドライブ回路５１に送る。なお、前記ＵＶ−ｄｑ変換器６１、減算器６２、６３、ｄ軸電圧指令値発生部６４、ｑ軸電圧指令値発生部６５、ｄｑ−ＵＶ変換器６７、ＰＷＭ発生器６８、パラメータ演算部７１、ドライブ回路５１等によって電流制御処理手段９０（図１）が構成される。
【００３６】
ところで、前記電動車両の走行が終了し、図示されないイグニッションキーがオフにされると、それに連動して、バッテリ１４からインバータ４０への電流の供給が遮断され、駆動モータ３１の駆動が停止させられる。それに伴って、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗは、図７に示されるように一定になる。また、磁極位置θは、図８に示されるように所定の値になる。
【００３７】
このとき、前記コンデンサ１７に、静電容量に対応する電荷が蓄積されている。そして、前記コンデンサ１７に電荷が蓄積されたままで、前記駆動モータ制御装置１０の図示されない電源がオフになると、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に送られる駆動信号が過渡的に無制御状態になってしまう。その結果、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がオンになり、短絡電流が流れて破損してしまうことがある。
【００３８】
そこで、前記モータ制御部４５の図示されない放電制御処理手段は、放電制御処理を行い、駆動モータ３１を高速脱調させることによって、駆動モータトルクＴＭを発生させることなく、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを駆動モータ３１に供給し、コンデンサ１７の電荷を消費し、コンデンサ１７に蓄積された電荷を放電させるようにしている。
【００３９】
そのために、前記放電制御処理手段の図示されない放電電流指令値発生処理手段は、放電電流指令値発生処理を行い、放電電流指令値ｉαを発生させるようにしている。また、前記放電制御処理手段の疑似磁極位置発生処理手段９２は、疑似磁極位置発生処理を行い、疑似磁極位置θαを発生させるようにしている。
【００４０】
図９は本発明の実施の形態における電動車両の動作を示すメインフローチャート、図１０は本発明の実施の形態における放電電流指令値発生処理のサブルーチンを示す図、図１１は本発明の実施の形態における疑似磁極位置発生処理のサブルーチンを示す図、図１２は本発明の実施の形態における放電電流指令値の概念図、図１３は本発明の実施の形態における疑似磁極位置の波形図である。
【００４１】
本実施の形態においては、前記放電電流指令値発生処理手段は、図１２に示されるように、ｄ軸電流指令値ｉｄｓを表す放電電流指令値ｉαをｄ軸上で発生させ、離散的（段階的）に変更し、任意の可変の値にするとともに、ｑ軸電流指令値ｉｑｓを表すｑ軸上の放電電流指令値を一定、又は零にする。この場合、放電電流指令値発生処理手段は、駆動モータ制御装置１０（図２）の記録装置に記録された乱数列（例えば、３、６、３、２、７、１、８、４、６、…）からＭ（Ｍ：０、１、…、Ｍｍａｘ）番目の乱数ｆｍ（Ｍ）を読み出し、前記記録装置の放電電流マップを参照し、前記乱数ｆｍ（Ｍ）に対応する放電電流指令値ｉαを読み出す。このようにして放電電流指令値ｉαを変更することができる。
【００４２】
なお、放電電流指令値ｉαを変更する周期は、変更に伴って駆動モータ３１が回転させられることがないように、疑似磁極位置θαの周期の整数倍にされる。
【００４３】
また、放電電流指令値ｉαの大きさは、必要放電エネルギー（コンデンサ１７の端子間の電圧Ｖｃｏｎの二剰に比例する。）、電圧Ｖｃｏｎ、コンデンサ１７に蓄積された電荷を放電させるのに必要な放電時間等に基づいて決定される。そして、放電電流指令値ｉαの最大値（各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗの最大値）を、騒音、振動等を発生させない範囲で大きく設定することによって、放電時間を短くすることができる。また、コンデンサ１７の放電を開始する際には、放電電流指令値ｉαを小さくすることによって、コンデンサ１７にラッシュ電流（突出電流）が流れないようにする。したがって、初期振動が発生するのを抑制することができるだけでなく、コンデンサ１７の寿命を長くすることができる。
【００４４】
また、前記疑似磁極位置発生処理手段９２は、実際の駆動モータ３１の運転周波数（回転速度）と異なる非同期の任意の複数の周波数ｆｃで疑似磁極位置θαを発生させる。そのために、前記疑似磁極位置発生処理手段９２の図示されない周波数変更処理手段は、周波数変更処理を行い、周波数ｆｃを任意に変更する。該周波数ｆｃは、駆動モータ３１のロータの可動（共振）周波数以上、ステータの共振周波数以下の範囲で適宜設定され、駆動モータ３１の電気角の１周の整数倍、及び機械角の整数倍のうちのいずれか一方で変更される。
【００４５】
ところで、１周期の疑似磁極位置θαを、値ｎ（ｎ：１、２、…）の関数で表したとき、疑似磁極位置θα（ｎ）は、
θα（ｎ）＝θα（ｎ−１）＋Δθ
にされ、図１３に示されるように変化させられる。なお、Δθは疑似磁極位置θαの微小変化量を表す加算値である。この場合、疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕を超えて、
θα（ｎ）≧３６０〔°〕
になると、疑似磁極位置θα（ｎ）は、
θα（ｎ）＝θα（ｎ）−３６０〔°〕
にされる。また、前記疑似磁極位置発生処理手段９２は、前記疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕を超えるたびに、駆動モータ制御装置１０の記録装置に記録された乱数列からＮ（Ｎ：０、１、…、Ｎｍａｘ）番目の乱数ｆｎ（Ｎ）を読み出し、前記記録装置の加算値マップを参照し、該乱数ｆｎ（Ｎ）に対応する加算値Δθを読み出し、現在の磁極位置θに加算値Δθを加算する。このようにして周波数ｆｃを変更することができる。なお、値Ｎの最大値Ｎｍａｘを設定し、前記乱数列の所定の個数の乱数ｆｎ（Ｎ）を繰り返し読み出すことができる。また、一般的な乱数発生ロジックを使用して乱数列を発生させることもできる。
【００４６】
このように、放電電流指令値ｉαを任意の可変の値にするとともに、駆動モータ３１の運転周波数（回転速度）と異なる非同期の任意の複数の周波数ｆｃで疑似磁極位置θαを可変させることによって発生させることにより、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗが、前記ロータが疑似磁極位置θαにあると仮定されて発生させられ、駆動モータ３１に供給されるようになっているので、駆動モータトルクＴＭを発生させることなく、容易にコンデンサ１７に蓄積された電荷を放電させることができる。しかも、放電電流指令値ｉαが任意の可変の値にされ、疑似磁極位置θαが任意の複数の周波数ｆｃで発生させられるので、騒音、振動等が発生させられることがない。したがって、騒音、振動等を発生させるのを防止するために、駆動モータ目標トルクＴＭ* 、クロック信号の周波数等を特定の値に設定する必要がなくなるので、コンデンサ１７に蓄積された電荷を放電させるための作業を簡素化することができる。
【００４７】
また、放電電流指令値ｉαはｄ軸及びｑ軸のうちの一つの軸上で変更され、しかも、他の軸上の放電電流指令値が一定、又は零にされるので、電流制御処理手段９０における各種の計算処理を簡素化することができる。
【００４８】
次に、図９のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 放電電流指令値発生処理を行う。
ステップＳ２ 疑似磁極位置発生処理を行い、処理を終了する。
【００４９】
次に、図１０のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１−１ 値Ｍが最大値Ｍｍａｘより大きいかどうかを判断する。値Ｍが最大値Ｍｍａｘより大きい場合はステップＳ１−２に、値Ｍが最大値Ｍｍａｘ以下である場合はステップＳ１−３に進む。
ステップＳ１−２ 値Ｍに零をセットする。
ステップＳ１−３ 乱数ｆｍ（Ｍ）に対応する放電電流指令値ｉαを読み出す。
ステップＳ１−４ ｑ軸電流指令値ｉｑｓに０をセットし、リターンする。
【００５０】
次に、図１１のフローチャートについて説明する。
ステップＳ２−１ 疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕以上であるかどうかを判断する。疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕以上である場合はステップＳ２−２に、疑似磁極位置θα（ｎ）が３６０〔°〕より小さい場合はステップＳ２−３に進む。
ステップＳ２−２ 疑似磁極位置θα（ｎ）から３６０〔°〕を減算した値を疑似磁極位置θα（ｎ）にセットする。
ステップＳ２−３ 値Ｎが最大値Ｎｍａｘより大きいかどうかを判断する。値Ｎが最大値Ｎｍａｘより大きい場合はステップＳ２−５に、値Ｎが最大値Ｎｍａｘ以下である場合はステップＳ２−４に進む。
ステップＳ２−４ 値Ｎに零をセットする。
ステップＳ２−５ 乱数ｆｎ（Ｎ）に対応する加算値Δθを読み出す。
ステップＳ２−６ 実際の磁極位置θに加算値Δθを加算した値を実際の磁極位置θにセットし、リターンする。
【００５１】
次に、放電電流指令値ｉα及び疑似磁極位置θαを変更する手法の例について説明する。
【００５２】
図１４は本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第１の手法を説明する図、図１５は本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第２の手法を説明する図、図１６は本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第３の手法を説明する図、図１７は本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第４の手法を説明する図である。
【００５３】
第１の手法においては、放電時間における前半と後半とで放電量が変化させられ、図１１に示されるように、放電時間の前半で放電電流指令値ｉαが大きく、疑似磁極位置θαを発生させるための周波数ｆｃが低くされ、放電時間の後半で放電電流指令値ｉαが小さく、前記周波数ｆｃが高くされる。
【００５４】
したがって、放電時間の前半でコンデンサ１７（図２）の電圧Ｖｃｏｎを５０〔Ｖ〕位まで急激に低くすることができる。
【００５５】
なお、この場合、電圧Ｖｃｏｎが低くなりすぎると、放電時間の後半で、放電電流指令値ｉα及び電流センサ３３、３４によって検出される電流Ｉｕ、Ｉｖによるフィードバック制御が破綻してしまうので、放電電流指令値ｉαが大きくなりすぎないように、かつ、周波数ｆｃが低くなりすぎないようにされる。
【００５６】
また、放電時間の前半で放電電流指令値ｉαを小さく、周波数ｆｃを高くし、放電時間の後半で放電電流指令値ｉαを大きく、周波数ｆｃを低くすることもできる。
【００５７】
この場合、放電が開始されたときの放電量が多く、その後、放電量が少なくされるので、騒音、振動等による違和感を少なくすることができる。また、騒音の音域を分散させることによって、可聴ノイズの官能値を小さくすることができる。
【００５８】
なお、電圧Ｖｃｏｎが低くなるのに伴って、放電電流指令値ｉαを小さくしないと、コンデンサ１７から流れる電流の値が大きくなりすぎてしまうので、放電電流指令値ｉαを小さくするのが好ましい。
【００５９】
また、第２の手法においては、図１５に示されるように、疑似磁極位置θαの周期ごとに放電電流指令値ｉα及び周波数ｆｃが変更される。
【００６０】
この場合、ロータ、ステータ等の共振による騒音、振動等が発生するのを防止することができる。
【００６１】
そして、第３の手法においては、図１６に示されるように、放電電流指令値ｉα及び周波数ｆｃをランダムに変更することができる。
【００６２】
この場合も、ロータ、ステータ等の共振による騒音、振動等が発生するのを防止することができる。
【００６３】
また、第４の手法においては、図１７に示されるように、放電電流指令値ｉαが最初に緩やかに大きくされ、続いて緩やかに小さくされる。この場合、放電時間の前半の放電量を多くすることができる。
【００６４】
本実施の形態においては、放電電流指令値ｉαをｄ軸上で発生させるようにしているが、放電電流指令値をｑ軸上で発生させ、かつ、時間の経過と共に離散的に変更し、ｄ軸上の放電電流指令値を一定、又は零にすることもできる。また、放電電流指令値をｄ−ｑ軸上で発生させることもできる。さらに、放電電流指令値及び周波数を連続的に変更することもできる。
【００６５】
そして、駆動モータ目標トルクＴＭ* を時間の経過と共に離散的又は連続的に変更することによって放電電流指令値を変更し、該放電電流指令値に基づいて各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させることもできる。この場合、駆動モータ３１に印加される電圧が変化するので、放電電流指令値を固定する方が好ましい。
【００６６】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、放電制御装置においては、ロータ及びステータを備えた電動機械と、直流電源から直流の電流を受け、前記電動機械に供給される交流の電流を発生させるインバータと、前記直流電源とインバータとの間に配設されたコンデンサと、前記電動機械の運転周波数と異なる任意の複数の周波数で磁極位置を順次疑似的に発生させる疑似磁極位置発生手段と、前記コンデンサに蓄積された電荷を電動機械によって放電させる際に、前記ロータが順次疑似的に発生させられた磁極位置にあると仮定して前記交流の電流を発生させる電流制御処理手段とを有する。
【００６８】
この場合、電動機械の運転周波数（回転速度）と異なる任意の複数の周波数で疑似磁極位置を発生させることによって、交流の電流が電動機械に供給されるので、電動機械のトルクを発生させることなく、容易にコンデンサに蓄積された電荷を放電させることができる。しかも、疑似磁極位置が任意の複数の周波数で発生させられるので、騒音、振動等が発生させられることがない。したがって、騒音、振動等を発生させるのを防止するために、電動機械の目標値を表すトルク、クロック信号の周波数等を特定の値に設定する必要がなくなるので、コンデンサに蓄積された電荷を放電させるための作業を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における放電制御装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態における電動車両の制御装置の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるモータ制御部のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態における電流の波形図である。
【図５】本発明の実施の形態における磁極位置の波形図である。
【図６】本発明の実施の形態における電流指令値を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態における駆動モータの停止状態における電流の例を示す波形図である。
【図８】本発明の実施の形態における駆動モータの停止状態における磁極位置の例を示す波形図である。
【図９】本発明の実施の形態における電動車両の動作を示すメインフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態における放電電流指令値発生処理のサブルーチンを示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態における疑似磁極位置発生処理のサブルーチンを示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態における放電電流指令値の概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態における疑似磁極位置の波形図である。
【図１４】本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第１の手法を説明する図である。
【図１５】本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第２の手法を説明する図である。
【図１６】本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第３の手法を説明する図である。
【図１７】本発明の実施の形態における放電電流指令値及び疑似磁極位置を変更する第４の手法を説明する図である。
【符号の説明】
１０ 駆動モータ制御装置
１４ バッテリ
１７ コンデンサ
３１ 駆動モータ
４０ インバータ
９０ 電流制御処理手段
９２ 疑似磁極位置発生処理手段
Claims (9)
- ロータ及びステータを備えた電動機械と、直流電源から直流の電流を受け、前記電動機械に供給される交流の電流を発生させるインバータと、前記直流電源とインバータとの間に配設されたコンデンサと、前記電動機械の運転周波数と異なる任意の複数の周波数で磁極位置を順次疑似的に発生させる疑似磁極位置発生手段と、前記コンデンサに蓄積された電荷を電動機械によって放電させる際に、前記ロータが順次疑似的に発生させられた磁極位置にあると仮定して前記交流の電流を発生させる電流制御処理手段とを有することを特徴とする放電制御装置。
- 前記コンデンサに蓄積された電荷を電動機械によって放電させるための放電電流指令値を任意の可変の値にする放電電流指令値発生処理手段を有するとともに、前記電流制御処理手段は、前記磁極位置及び放電電流指令値に基づいて交流の電流を発生させる請求項１に記載の放電制御装置。
- 前記放電電流指令値発生処理手段は、電荷が放電させられている間、連続的に放電電流指令値を変更する請求項２に記載の放電制御装置。
- 前記疑似磁極位置発生処理手段は、電荷が放電させられている間、連続的に周波数を変更する請求項１又は２に記載の放電制御装置。
- 前記放電電流指令値は、ｄ軸及びｑ軸のうちの一方の軸上で変更される請求項２又は３に記載の放電制御装置。
- 前記放電電流指令値発生処理手段は、前記疑似磁極位置の周期の整数倍の周期で放電電流指令値を変更する請求項２、３又は５のいずれか１項に記載の放電制御装置。
- 前記疑似磁極位置発生処理手段は、周波数を電動機械の電気角の１周の整数倍、及び機械角の整数倍のうちのいずれか一方で変更する周波数変更処理手段を備える請求項１〜６のいずれか１項に記載の放電制御装置。
- 直流電源とインバータとの間に配設されたコンデンサに蓄積された電荷を放電させる放電制御方法において、電動機械の運転周波数と異なる任意の複数の周波数で磁極位置を順次疑似的に発生させ、前記コンデンサに蓄積された電荷を前記電動機械によって放電させる際に、前記ロータが順次疑似的に発生させられた磁極位置にあると仮定して交流の電流を発生させることを特徴とする放電制御方法。
- ロータ及びステータを備えた電動機械、直流電源から直流の電流を受け、前記電動機械に供給される交流の電流を発生させるインバータ、並びに前記直流電源とインバータとの間に配設されたコンデンサを有する放電制御装置において、コンピュータを、前記電動機械の運転周波数と異なる任意の複数の周波数で磁極位置を順次疑似的に発生させる疑似磁極位置発生手段と、前記コンデンサに蓄積された電荷を電動機械によって放電させる際に、前記ロータが順次疑似的に発生させられた磁極位置にあると仮定して交流の電流を発生させる電流制御処理手段として機能させることを特徴とするプログラム。
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