JP4459532B2

JP4459532B2 - Motor control device

Info

Publication number: JP4459532B2
Application number: JP2003004797A
Authority: JP
Inventors: 圭輔漆原; 信幸今井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: JP2004248335A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータと、モータに電源の電力を供給するためのインバータ回路とを備えたモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、互いに分離独立したＮ個（Ｎは３以上の整数）の独立結線のコイルを備えるモータを駆動する場合、スイッチング素子をＨブリッジ構成に接続したインバータ回路、及び該インバータ回路を制御する制御装置によって、Ｎ個のコイルの中から２個選択したコイルに独立して電流を流す。そして、対象となるコイルを一定順序で切り換えながら、Ｎ個のコイルのそれぞれに電流を流すことで、モータの回転子を回転させる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−２４２５９６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＥＶ（Electric Vehicles ）やＨＥＶ（Hybrid Electric Vehicles）等、モータを利用して走行する自動車では、走行用モータを駆動するための高電位のバッテリと、ヘッドライトやワイパー等その他の車両用補機を駆動するための低電位バッテリを備えている。
このような自動車では、高電位バッテリを用いて低電位バッテリを充電したり、その逆に低電位バッテリを用いて高電位バッテリを充電したりすることで、例えば走行中等に外部から電力を供給されなくても、車両内の各バッテリに蓄えられた電力を利用して、車両用補機を動作させながら車両を走行させることができる。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されているような従来のモータ及び制御装置を利用している場合、高電位バッテリと低電位バッテリとの間で電力を供給しあうためには、各バッテリ間の電圧を変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータを別に設ける必要があり、自動車のシステム重量の増加や、容積の増加を招き、自動車の燃費の悪化を招くと共に自動車自体のコストを上昇させてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、システム重量の増加や、容積の増加を最小限に抑えつつ、複数のバッテリ間の電力の交換が可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るモータ制御装置は、互いに分離独立した３個のコイル（例えば実施の形態のコイル１２ｕ、１２ｖ、１２ｗ）を備えたモータ（例えば実施の形態のモータ１２）と、前記モータを駆動するための第１の直流電源（例えば実施の形態の高電位バッテリ５）と、前記第１の直流電源とお互いの負極側端子を共通に接続された第２の直流電源（例えば実施の形態の低電位バッテリ１０）と、前記第１の直流電源に接続されると共に、前記３個のコイルに対して前記第１の直流電源から独立に電流を供給可能な、４個を１組としてＨブリッジ構成にてスイッチング素子（例えば実施の形態のスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）を接続した３組のインバータ回路（例えば実施の形態のインバータ２、３、４）と、前記３組のインバータ回路と前記３個のコイルとを１対１で接続する接続経路のいずれかに挿入されると共に、該コイルを該インバータ回路へ接続するか、該コイルを前記第２の直流電源の正極側端子へ接続するかの切り換えが可能な切換回路（例えば実施の形態のスイッチ１３）とを備え、該コイルが前記第２の直流電源の正極側端子へ接続している場合に、前記インバータ回路のスイッチング素子をオンオフ制御し、前記第１の直流電源の電力を、電圧を降圧して前記第２の直流電源へ供給することを特徴とする。
【００１０】
以上の構成を備えた制御装置は、第１の直流電源に接続されたインバータ回路の３組のスイッチング素子とモータを構成する３個のコイルとを１対１で接続する接続経路に挿入された切換回路を介して、３個のコイルの内のいずれかを第２の直流電源に接続する。これにより、この接続されたコイルをチョークコイルとし、変換制御回路が制御するインバータ回路のスイッチング動作によって、チョークコイルに発生した起電力として、第１の直流電源と第２の直流電源のいずれか一方の電力を、もう一方へ供給することができる。
【００１１】
また、第１の直流電源の電圧より低電位の第２の直流電源を、第１の直流電源の電力によって充電することができる。
【００１２】
請求項２の発明に係るモータ制御装置は、前記変換制御回路が、前記インバータ回路のスイッチング動作を制御し、前記第２の直流電源の電力を、電圧を昇圧して前記第１の直流電源へ供給することを特徴とする。
以上の構成を備えたモータ制御装置は、第２の直流電源の電圧より高電位の第１の直流電源を、第２の直流電源の電力によって充電することができる。
請求項３の発明にかかるモータ制御装置は、請求項１に記載のモータ制御装置において、前記スイッチング素子のオンオフ制御において、第１の直流電源の電力を、電圧を降圧している間、モータを２相給電により駆動することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（参考例）
図１は、参考例のモータ制御装置を示す回路図である。
図１において、モータ１は互いに分離独立した例えば３個のコイル（巻き線）１ｕ、１ｖ、１ｗを備えたモータであって、モータ１には、コイル１ｕに電流を流すために、スイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ２と、コイル１ｖに電流を流すために、スイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ３と、コイル１ｗに電流を流すために、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ４とが接続されている。
また、モータ１が接続された端子の反対側のインバータ２、３、４の両端には、モータ１を駆動するための高電位バッテリ５と、高電位バッテリ５の電圧を平滑化する平滑化コンデンサ６とが接続されている。
【００１４】
なお、Ｈブリッジ構成のインバータとは、接続されたコイルに流す電流の向きを、４個のスイッチング素子により制御する構造のインバータのことで、コイル１ｕとインバータ２とを例に挙げて説明すると、スイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｄをＯＮ、スイッチング素子２ｂとスイッチング素子２ｃをＯＦＦした状態では、高電位バッテリ５の正極側端子により供給される電流は、スイッチング素子２ａを通り、図１におけるコイル１ｕの上から下へ流れ、スイッチング素子２ｄを通って高電位バッテリ５の負極側端子へ戻る。同様に、スイッチング素子２ａとスイッチング素子２ｄをＯＦＦ、スイッチング素子２ｂとスイッチング素子２ｃをＯＮした状態では、電流は、図１におけるコイル１ｕの下から上へ流れる。
【００１５】
インバータ３、４についても、コイル１ｖ、１ｗに対して、インバータ２と同様に両方向の電流を流すことができる。
従って、インバータ２、３、４によりコイル１ｕ、１ｖ、１ｗに流れる電流の向きを制御することにより、正負両方向の磁界を発生させて、モータ１の回転子に回転力を与えることができる。
【００１６】
一方、コイル１ｗには、コイル１ｗと共に電力変換用コイル７が巻き込まれており、電力変換用コイル７の両端には、電力変換用コイル７にアノード端子がそれぞれ接続された整流用ダイオード８ａ、８ｂが接続されている。
また、整流用ダイオード８ａ、８ｂのカソード端子には、共通に設けられた出力チョークコイル９の一方の端子が接続されており、出力チョークコイル９のもう一方の端子は低電位バッテリ１０の正極側端子に接続されている。
【００１７】
また、低電位バッテリ１０の負極側端子は、電力変換用コイル７の中間タップに接続されており、低電位バッテリ１０の正極側端子と負極側端子との間には、低電位バッテリ１０に印加される電圧を平滑化する出力平滑化コンデンサ１１が接続されている。
なお、低電位バッテリ１０は、ヘッドライトやワイパー等その他の車両用補機を駆動するための低電位バッテリであって、低電位バッテリ１０の正極側端子、及び負極側端子は、それぞれ車両に搭載された各車両用補機類に、車両用補機類を作動させるためのスイッチ等を介して接続されている。
【００１８】
このように接続された本参考例のモータ制御装置は、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１ｕ、１ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００１９】
従って、インバータ４に接続されたコイル１ｗと、コイル１ｗと共に巻き込まれた電力変換用コイル７とをＤＣ−ＤＣコンバータのトランスとして用いると、それぞれの巻線比に従ってコイル１ｗにより電力変換用コイル７に誘起した電圧が発生する。これを、整流用ダイオード８ａ、８ｂにより整流し、出力チョークコイル９と出力平滑化コンデンサ１１とにより平滑化して取り出すと、高電位バッテリ５の電力を降圧した、低電位バッテリ１０を充電するための電力を得ることができる。
【００２０】
なお、この時、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをスイッチングするスイッチングキャリアは、２相給電により駆動及び回生しているモータ１にトルク変動が発生しないように、インバータ２、３を構成するスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのスイッチングキャリアに対して十分速くする。
【００２１】
以上説明したように、本参考例のモータ制御装置は、モータ１をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３により２相給電により駆動しながら、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを備えたインバータ４と、モータ１のコイル１ｗ、コイル１ｗと共に巻き込まれた電力変換用コイル７、更には整流用ダイオード８ａ、８ｂと、出力チョークコイル９と、出力平滑化コンデンサ１１とにより絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータを構成することで、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ１０を充電することができる。
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態）
図２は、本発明の実施の形態のモータ制御装置を示す回路図である。なお、参考例と同一の符号を付与した構成要素は、参考例で説明した構成要素と同一のものとする。
図２において、モータ１２は、参考例と同様に、互いに分離独立した例えば３個のコイル１２ｕ、１２ｖ、１２ｗを備えたモータであって、モータ１２には、コイル１２ｕに電流を流すために、参考例で説明したスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ２と、コイル１２ｖに電流を流すために、スイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ３とが接続されている。
【００２３】
また、モータ１２には、コイル１２ｗに電流を流すために、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをＨブリッジ構成に接続したインバータ４が、スイッチ１３を介して接続されている。
更に、モータ１２が接続された端子の反対側のインバータ２、３、４の両端には、参考例と同様に、モータ１２を駆動するための高電位バッテリ５と、高電位バッテリ５の電圧を平滑化する平滑化コンデンサ６とが接続されている。
【００２４】
一方、スイッチ１３は、１個の共通端子１３ａと２個の切り換え端子１３ｂ、１３ｃを持つ１回路２接点のスイッチであって、共通端子１３ａがコイル１２ｗの一端に接続されると共に、一方の切り換え端子１３ｂがスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点（インバータ４の出力）に接続されている。また、スイッチ１３のもう一方の切り換え端子１３ｃは、低電位バッテリ１０の正極側端子に接続されている。
【００２５】
従って、スイッチ１３を切り換えて、コイル１２ｗをスイッチング素子４ｃ、４ｄの接点に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂを、同様にインバータ４を構成するスイッチング素子４ｃ、４ｄと共に、コイル１２ｗに電流を流してモータ１２を駆動するためのインバータとして利用することもできるし、スイッチ１３を切り換えて、コイル１２ｗを低電位バッテリ１０の正極側端子に接続することにより、インバータ４を構成するスイッチング素子４ａ、４ｂを、コイル１２ｗを介して低電位バッテリ１０の正極側端子に接続することもできる。
【００２６】
また、低電位バッテリ１０の負極側端子は、高電位バッテリ５の負極側端子と共通に接続されており、低電位バッテリ１０の正極側端子と負極側端子との間には、低電位バッテリ１０に印加される電圧を平滑化する出力平滑化コンデンサ１１が接続されている。
【００２７】
このように接続された本実施の形態のモータ制御装置は、参考例と同様に、インバータ２、３、４を完全に独立して動作させることが可能であって、例えばモータ１２の回転子の駆動は、インバータ２、３から電流が供給されたコイル１２ｕ、１２ｖにより駆動する２相給電とし、インバータ４は休止、またはモータ１２の回転子の駆動には関係のない動作を行わせることができる。
【００２８】
従って、スイッチ１３を切り換えて、コイル１２ｗを低電位バッテリ１０の正極側端子に接続することにより、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂと、モータ１２のコイル１２ｗと、更には出力平滑化コンデンサ１１とによりＤＣ−ＤＣコンバータを構成し、コイル１２ｗを、スイッチング素子４ａ、４ｂを介して供給された電力を蓄えるチョークコイルとして用いると、高電位バッテリ５から供給された電力によって、コイル１２ｗを充放電することができる。そして、コイル１２ｗに蓄えられた電力を、出力平滑化コンデンサ１１により平滑化して取り出すと、高電位バッテリ５の電力を降圧した、低電位バッテリ１０を充電するための電力を得ることができる。
【００２９】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチング素子４ａを所定の通電率Ｄｕｔｙ＿Ａでスイッチングしてオンオフ動作させることにより、下記（１）式に基づく電圧がコイル１２ｗに発生し、低電位バッテリ１０が充電される。Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝Ｄｕｔｙ＿Ａ・・・（１）
なお、ここで、Ｖｏｕｔをコイル１２ｗに発生する電圧、Ｖｉｎを高電位バッテリ５の電圧とする。
【００３０】
なお、この時、スイッチング素子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをスイッチングするスイッチングキャリアは、２相給電により駆動及び回生しているモータ１２にトルク変動が発生しないように、インバータ２、３を構成するスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのスイッチングキャリアに対して十分速くする。
【００３１】
一方、このスイッチング素子４ａ、４ｂと、コイル１２ｗと、出力平滑化コンデンサ１１とにより構成されたＤＣ−ＤＣコンバータは双方向性を有しており、低電位バッテリ１０の電力を昇圧して、高電位バッテリ５を充電したり、インバータ２、３へ電力を供給して、モータ１２の駆動力を得ることもできる。また、インバータの平滑化コンデンサ６への充電（プリチャージ）も行うことができる。
【００３２】
具体的には、変換制御回路（図示せず）が、スイッチング素子４ｂを所定の通電率Ｄｕｔｙ＿Ｂでスイッチングしてオンオフ動作させることにより、下記（２）式に基づく電圧がコイル１２ｗに発生し、高電位バッテリ５が充電される。なお、この時、インバータ２、３を利用してモータ１２を駆動しても良い。
Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝１／（１−Ｄｕｔｙ＿Ｂ）・・・（２）
なお、ここで、Ｖｏｕｔをコイル１２ｗに発生する電圧、Ｖｉｎを低電位バッテリ１０の電圧とする。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態のモータ制御装置は、モータ１２をスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄやスイッチング素子３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを備えたインバータ２、３により２相給電により駆動しながら、インバータ４に含まれるスイッチング素子４ａ、４ｂと、モータ１２のコイル１２ｗと、更には出力平滑化コンデンサ１１とによりＤＣ−ＤＣコンバータを構成することで、高電位バッテリ５の電力を降圧して低電位バッテリ１０を充電することができる。
【００３４】
一方、高電位バッテリ５の電力が放電され、インバータ２、３を利用してモータ１２を駆動することができない場合は、スイッチング素子４ａ、４ｂと、コイル１２ｗと、出力平滑化コンデンサ１１とにより構成されたＤＣ−ＤＣコンバータを上述の場合とは逆に用いて、低電位バッテリ１０の電力を昇圧して高電位バッテリ５を充電することも、更には低電位バッテリ１０の電力を昇圧すると共にインバータ２、３を利用してモータ１２を駆動することもできる。また、インバータの平滑化コンデンサ６への充電（プリチャージ）も行うことができる。
【００３５】
なお、上述の実施の形態におけるスイッチング素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄには、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）やＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ電界効果トランジスタ）等のスイッチング素子を用いれば良い。
【００３６】
また、参考例において電力変換用コイル７を巻き込むコイルは、コイル１ｕ、１ｖ、１ｗのいずれでも良い。同様に、上述の実施の形態において、スイッチ１３を介して低電位バッテリ１０に接続するコイルは、コイル１２ｕ、１２ｖ、１２ｗのいずれでも良い。このような場合、高電位バッテリ５による低電位バッテリ１０の充電、あるいは低電位バッテリ１０による高電位バッテリ５の充電には、電力変換用コイル７が巻き込まれたコイル、あるいは低電位バッテリ１０に接続されたコイルに対応するインバータ２、３、４のいずれかを用いるものとする。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１，２に記載のモータ制御装置によれば、第１の直流電源に接続されたインバータ回路の３組のスイッチング素子とモータを構成する３個のコイルとを１対１で接続する接続経路に挿入された切換回路を介して、３個のコイルの内のいずれかを第２の直流電源に接続することで、接続されたコイルをチョークコイルとし、変換制御回路が制御するインバータ回路のスイッチング動作によって、第１の直流電源の電圧より低電位の第２の直流電源を、第１の直流電源の電力によって充電したり、また、それとは逆に、第２の直流電源の電圧より高電位の第１の直流電源を、第２の直流電源の電力によって充電することができる。
【００４０】
従って、車両内の各直流電源に蓄えられた電力を利用して、車両用補機を動作させながら車両を走行させるだけでなく、車両用補機を駆動するための第２の直流電源の電圧より高電位の車両駆動用の第１の直流電源を、第２の直流電源の電力によって充電することや、第２の直流電源からインバータ回路へ電力を供給して車両の駆動力を得ることもできるモータ制御装置を、各直流電源間の電圧を変換するためのＤＣ−ＤＣコンバータを別に設けることなく実現し、自動車のシステム重量の増加や、容積の増加による燃費の悪化やコストの上昇を抑えることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例におけるモータ制御装置を示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態のモータ制御装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１、１２・・・モータ
１ｕ、１ｖ、１ｗ、１２ｕ、１２ｖ、１２ｗ・・・コイル
２、３、４・・・インバータ（インバータ回路）
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ・・・スイッチング素子
５・・・高電位バッテリ（第１の直流電源）
６・・・平滑化コンデンサ
７・・・電力変換用コイル
８ａ、８ｂ・・・整流用ダイオード（整流回路）
９・・・出力チョークコイル
１０・・・低電位バッテリ（第２の直流電源）
１１・・・出力平滑化コンデンサ
１３・・・スイッチ（切換回路）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device including a motor and an inverter circuit for supplying electric power to the motor.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when driving a motor having N coils (N is an integer of 3 or more) that are separated and independent from each other, an inverter circuit in which switching elements are connected in an H-bridge configuration, and a control device that controls the inverter circuit Thus, a current is allowed to flow independently through two coils selected from the N coils. And the rotor of a motor is rotated by supplying an electric current to each of N coils, switching the coil used as object in a fixed order (for example, refer patent document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 08-242596
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in an automobile that uses a motor such as EV (Electric Vehicles) and HEV (Hybrid Electric Vehicles), a high-potential battery for driving the driving motor, and other vehicle supplements such as a headlight and a wiper. A low potential battery for driving the machine.
In such an automobile, a low potential battery is charged using a high potential battery, or vice versa, and the high potential battery is charged using a low potential battery. Even without this, the vehicle can be run while operating the auxiliary equipment for the vehicle by using the electric power stored in each battery in the vehicle.
[0005]
However, when using a conventional motor and control device as described in Patent Document 1, in order to supply power between a high-potential battery and a low-potential battery, the voltage between each battery It is necessary to provide a separate DC-DC converter for converting the power consumption of the vehicle, resulting in an increase in the system weight of the vehicle and an increase in volume, leading to a deterioration in the fuel consumption of the vehicle and an increase in the cost of the vehicle itself. there were.
[0006]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a motor control device capable of exchanging electric power among a plurality of batteries while minimizing an increase in system weight and volume. And
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A motor control device according to a first aspect of the present invention includes a motor (for example, the motor 12 of the embodiment) including three coils (for example, the coils 12u, 12v, and 12w of the embodiment) that are separated and independent from each other, and the motor A first DC power source (for example, the high-potential battery 5 of the embodiment) for driving the first DC power source and a second DC power source (for example, the embodiment) form a low potential battery 10) of which is connected to said first DC power source, capable of supplying an electric current independently from the first DC power supply to the three coils, and four one set And three sets of inverter circuits (for example, switching elements 2a, 2b, 2c, 2d, 3a, 3b, 3c, 3d, 4a, 4b, 4c, 4d) connected in an H-bridge configuration ( example The inverters 2, 3 , 4) according to the embodiment, the three sets of inverter circuits and the three coils are inserted into one of the connection paths, and the coils are connected to the inverter. connecting to the circuit or, with or switching capable switching circuit and (e.g. the embodiment of the switch 13) connecting the coil to the positive terminal of the second DC power supply, the coil is the second When connected to the positive terminal of the DC power supply, the switching element of the inverter circuit is controlled to be turned on and off, and the power of the first DC power supply is stepped down and supplied to the second DC power supply. It is characterized by.
[0010]
The control device having the above configuration is inserted into a connection path that connects the three switching elements of the inverter circuit connected to the first DC power source and the three coils constituting the motor on a one-to-one basis. One of the three coils is connected to the second DC power source via the switching circuit. Thus, the connected coil is used as a choke coil, and either one of the first DC power supply and the second DC power supply is generated as an electromotive force generated in the choke coil by the switching operation of the inverter circuit controlled by the conversion control circuit. Can be supplied to the other.
[0011]
In addition, the second DC power supply having a lower potential than the voltage of the first DC power supply can be charged with the electric power of the first DC power supply.
[0012]
In the motor control device according to the second aspect of the present invention, the conversion control circuit controls the switching operation of the inverter circuit, boosts the voltage of the second DC power supply to the first DC power supply. It is characterized by supplying.
The motor control device having the above-described configuration can charge the first DC power source having a higher potential than the voltage of the second DC power source with the power of the second DC power source.
According to a third aspect of the present invention, the motor control device according to the first aspect is the motor control device according to the first aspect, wherein the power of the first DC power supply is reduced while the voltage is stepped down in the on / off control of the switching element. It is characterized by being driven by two-phase power feeding.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
( Reference example )
FIG. 1 is a circuit diagram showing a motor control device of a reference example .
In FIG. 1, a motor 1 is a motor having, for example, three coils (windings) 1u, 1v, 1w that are separated and independent from each other. The motor 1 has a switching element 2a in order to pass a current through the coil 1u. 2b, 2c, 2d are connected to the H-bridge configuration, and in order to pass current through the coil 1v, the switching element 3a, 3b, 3c, 3d is connected to the H-bridge configuration, and the coil 1w is supplied with current. Is connected to an inverter 4 in which switching elements 4a, 4b, 4c, and 4d are connected in an H-bridge configuration.
A high-potential battery 5 for driving the motor 1 and a smoothing capacitor for smoothing the voltage of the high-potential battery 5 are connected to both ends of the inverters 2, 3, and 4 on the opposite side of the terminal to which the motor 1 is connected. 6 is connected.
[0014]
The H-bridge inverter is an inverter having a structure in which the direction of the current flowing through the connected coils is controlled by four switching elements. The coil 1u and the inverter 2 are described as examples. When the switching element 2a and the switching element 2d are turned on and the switching element 2b and the switching element 2c are turned off, the current supplied from the positive terminal of the high potential battery 5 passes through the switching element 2a and passes through the coil 1u in FIG. It flows from top to bottom, returns to the negative terminal of the high potential battery 5 through the switching element 2d. Similarly, when the switching element 2a and the switching element 2d are turned off and the switching element 2b and the switching element 2c are turned on, the current flows from the bottom to the top of the coil 1u in FIG.
[0015]
Also in the inverters 3 and 4, currents in both directions can be supplied to the coils 1 v and 1 w in the same manner as the inverter 2.
Therefore, by controlling the direction of the current flowing through the coils 1 u, 1 v, 1 w by the inverters 2, 3, 4, it is possible to generate a magnetic field in both positive and negative directions and apply a rotational force to the rotor of the motor 1.
[0016]
On the other hand, a coil 1w and a power conversion coil 7 are wound around the coil 1w, and rectifier diodes 8a and 8b having anode terminals connected to the power conversion coil 7 at both ends of the power conversion coil 7, respectively. Is connected.
The cathode terminals of the rectifying diodes 8 a and 8 b are connected to one terminal of the output choke coil 9 provided in common, and the other terminal of the output choke coil 9 is connected to the positive electrode side of the low potential battery 10. Connected to the terminal.
[0017]
Further, the negative electrode side terminal of the low potential battery 10 is connected to the intermediate tap of the power conversion coil 7, and is applied to the low potential battery 10 between the positive electrode side terminal and the negative electrode side terminal of the low potential battery 10. An output smoothing capacitor 11 is connected to smooth the applied voltage.
The low potential battery 10 is a low potential battery for driving other vehicle auxiliary machines such as a headlight and a wiper, and the positive terminal and the negative terminal of the low potential battery 10 are mounted on the vehicle, respectively. Each vehicle accessory is connected via a switch or the like for operating the vehicle accessory.
[0018]
The motor control device of this reference example connected in this way can operate the inverters 2, 3 and 4 completely independently. For example, the rotor of the motor 1 is driven by the inverters 2, 3 and 4. Thus, the inverter 4 can be stopped or can be operated unrelated to the driving of the rotor of the motor 1.
[0019]
Therefore, when the coil 1w connected to the inverter 4 and the power conversion coil 7 wound together with the coil 1w are used as a transformer of the DC-DC converter, the coil 1w changes the power conversion coil 7 according to the respective winding ratios. An induced voltage is generated. When this is rectified by the rectifying diodes 8a and 8b, smoothed by the output choke coil 9 and the output smoothing capacitor 11, and taken out, the power of the high potential battery 5 is stepped down to charge the low potential battery 10 Electric power can be obtained.
[0020]
At this time, the switching carriers that switch the switching elements 4a, 4b, 4c, and 4d are switching circuits that constitute the inverters 2 and 3 so that torque fluctuation does not occur in the motor 1 that is driven and regenerated by two-phase power feeding. It is made sufficiently fast with respect to the switching carriers of the elements 2a, 2b, 2c and 2d and the switching elements 3a, 3b, 3c and 3d.
[0021]
As described above, the motor control device of this reference example drives the motor 1 by two-phase power feeding by the inverters 2 and 3 including the switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d and the switching elements 3a, 3b, 3c, and 3d. However, the inverter 4 having the switching elements 4a, 4b, 4c and 4d, the coil 1w of the motor 1, the power conversion coil 7 wound together with the coil 1w, the rectifying diodes 8a and 8b, and the output choke coil 9 and the output smoothing capacitor 11 constitute an insulated DC-DC converter, so that the power of the high potential battery 5 can be stepped down to charge the low potential battery 10.
[0022]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment)
Figure 2 is a circuit diagram showing a motor control device for implementation of the embodiment of the present invention. In addition, the component which attached | subjected the code | symbol same as a reference example shall be the same as the component demonstrated by the reference example .
In FIG. 2, the motor 12 is a motor including, for example, three coils 12u, 12v, and 12w that are separated and independent from each other, as in the reference example. In order to pass a current through the coil 12u, The switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d described in the reference example are connected to the inverter 2 in the H-bridge configuration, and the switching elements 3a, 3b, 3c, and 3d are connected to the H-bridge configuration in order to pass current through the coil 12v. The inverter 3 is connected.
[0023]
In addition, an inverter 4 in which switching elements 4 a, 4 b, 4 c, and 4 d are connected in an H-bridge configuration is connected to the motor 12 via a switch 13 in order to pass a current through the coil 12 w.
Further, similarly to the reference example , the high potential battery 5 for driving the motor 12 and the voltage of the high potential battery 5 are connected to both ends of the inverters 2, 3, 4 on the opposite side of the terminal to which the motor 12 is connected. A smoothing capacitor 6 for smoothing is connected.
[0024]
On the other hand, the switch 13 is a one-circuit / two-contact switch having one common terminal 13a and two switching terminals 13b and 13c, and the common terminal 13a is connected to one end of the coil 12w and one switching is performed. The terminal 13b is connected to the contact of the switching elements 4c and 4d (output of the inverter 4). The other switching terminal 13 c of the switch 13 is connected to the positive terminal of the low potential battery 10.
[0025]
Therefore, by switching the switch 13 and connecting the coil 12w to the contacts of the switching elements 4c and 4d, the switching elements 4a and 4b constituting the inverter 4 are similarly switched together with the switching elements 4c and 4d constituting the inverter 4. The inverter 4 can be used as an inverter for driving the motor 12 by passing a current through the coil 12w, and the inverter 4 is configured by switching the switch 13 and connecting the coil 12w to the positive terminal of the low potential battery 10. The switching elements 4a and 4b to be connected can also be connected to the positive terminal of the low potential battery 10 via the coil 12w.
[0026]
Further, the negative electrode side terminal of the low potential battery 10 is connected in common with the negative electrode side terminal of the high potential battery 5, and the low potential battery 10 is interposed between the positive electrode side terminal and the negative electrode side terminal of the low potential battery 10. An output smoothing capacitor 11 is connected to smooth the voltage applied to.
[0027]
The motor control device of the present embodiment connected in this way can operate the inverters 2, 3, and 4 completely independently as in the reference example . For example, the rotor of the motor 12 The drive is two-phase power feeding driven by coils 12u and 12v supplied with current from the inverters 2 and 3, and the inverter 4 can be stopped or perform an operation unrelated to the driving of the rotor of the motor 12. .
[0028]
Accordingly, by switching the switch 13 and connecting the coil 12w to the positive terminal of the low potential battery 10, the switching elements 4a and 4b included in the inverter 4, the coil 12w of the motor 12, and the output smoothing capacitor. 11 constitutes a DC-DC converter, and the coil 12w is used as a choke coil for storing the power supplied via the switching elements 4a and 4b, the coil 12w is charged by the power supplied from the high potential battery 5. Can be discharged. When the electric power stored in the coil 12w is smoothed by the output smoothing capacitor 11 and taken out, electric power for charging the low-potential battery 10 obtained by reducing the power of the high-potential battery 5 can be obtained.
[0029]
Specifically, the conversion control circuit (not shown) switches the switching element 4a at a predetermined energization rate Duty_A to perform an on / off operation, so that a voltage based on the following equation (1) is generated in the coil 12w, and the low The potential battery 10 is charged. Vout / Vin = Duty_A (1)
Here, Vout is a voltage generated in the coil 12w, and Vin is a voltage of the high potential battery 5.
[0030]
At this time, the switching carriers that switch the switching elements 4a, 4b, 4c, and 4d are configured to configure the inverters 2 and 3 so that torque fluctuation does not occur in the motor 12 that is driven and regenerated by two-phase power feeding. It is made sufficiently fast with respect to the switching carriers of the elements 2a, 2b, 2c and 2d and the switching elements 3a, 3b, 3c and 3d.
[0031]
On the other hand, the DC-DC converter constituted by the switching elements 4a and 4b, the coil 12w, and the output smoothing capacitor 11 has bidirectionality, and boosts the power of the low potential battery 10 to increase the power. The driving power of the motor 12 can be obtained by charging the potential battery 5 or supplying power to the inverters 2 and 3. In addition, the smoothing capacitor 6 of the inverter can be charged (precharged).
[0032]
Specifically, the conversion control circuit (not shown) switches the switching element 4b at a predetermined energization rate Duty_B to perform an on / off operation, whereby a voltage based on the following equation (2) is generated in the coil 12w, The potential battery 5 is charged. At this time, the motor 12 may be driven using the inverters 2 and 3.
Vout / Vin = 1 / (1-Duty_B) (2)
Here, Vout is a voltage generated in the coil 12w, and Vin is a voltage of the low potential battery 10.
[0033]
As described above, in the motor control device of the present embodiment, the motor 12 is driven by two-phase power supply by the inverters 2 and 3 including the switching elements 2a, 2b, 2c, and 2d and the switching elements 3a, 3b, 3c, and 3d. While driving, the switching elements 4a and 4b included in the inverter 4, the coil 12w of the motor 12, and the output smoothing capacitor 11 constitute a DC-DC converter, so that the power of the high potential battery 5 is reduced. Thus, the low potential battery 10 can be charged.
[0034]
On the other hand, when the electric power of the high potential battery 5 is discharged and the motor 12 cannot be driven using the inverters 2 and 3, the switching element 4 a, 4 b, the coil 12 w, and the output smoothing capacitor 11 are configured. In contrast to the above case, the DC-DC converter is used to boost the power of the low-potential battery 10 to charge the high-potential battery 5, and further boost the power of the low-potential battery 10 and inverter. The motor 12 can also be driven using two or three. In addition, the smoothing capacitor 6 of the inverter can be charged (precharged).
[0035]
Note that the switching element 2a in the implementation of embodiments described above, 2b, 2c, 2d, 3a , 3b, 3c, 3d, 4a, 4b, 4c, the 4d, IGBT (insulated gate bipolar transistor) or MOSFET (MOS A switching element such as a field effect transistor may be used.
[0036]
In the reference example , the coil into which the power conversion coil 7 is wound may be any of the coils 1u, 1v, and 1w. Similarly, in the above-described embodiment, the coil connected to the low potential battery 10 via the switch 13 may be any of the coils 12u, 12v, and 12w. In such a case, the charging of the low potential battery 10 by the high potential battery 5 or the charging of the high potential battery 5 by the low potential battery 10 is connected to the coil in which the power conversion coil 7 is wound or the low potential battery 10. Any one of inverters 2, 3, and 4 corresponding to the formed coils is used.
[0039]
【The invention's effect】
According to the motor control apparatus of Claim 1, 2 , the connection which connects three sets of switching elements of the inverter circuit connected to the 1st DC power supply, and the three coils which comprise a motor on a one-to-one basis. By connecting any one of the three coils to the second DC power source via the switching circuit inserted in the path, the connected coil becomes a choke coil and the conversion control circuit controls the inverter circuit. By the switching operation, the second DC power supply having a lower potential than the voltage of the first DC power supply is charged by the power of the first DC power supply, and conversely, the second DC power supply is higher than the voltage of the second DC power supply. The first DC power supply having the potential can be charged by the electric power of the second DC power supply.
[0040]
Therefore, the voltage of the second DC power source for driving the vehicle auxiliary machine as well as running the vehicle while operating the vehicle auxiliary machine using the electric power stored in each DC power supply in the vehicle. The first DC power source for driving the vehicle having a higher potential can be charged by the power of the second DC power source, or the driving power of the vehicle can be obtained by supplying power from the second DC power source to the inverter circuit. Motor controller that can convert the voltage between each DC power supply without a separate DC-DC converter to suppress the increase in automobile system weight, fuel consumption deterioration and cost increase due to volume increase The effect that it can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a motor control device in a reference example .
2 is a circuit diagram showing a motor control device for implementation of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,12 ... Motor 1u, 1v, 1w, 12u, 12v, 12w ... Coil 2, 3, 4 ... Inverter (inverter circuit)
2a, 2b, 2c, 2d, 3a, 3b, 3c, 3d, 4a, 4b, 4c, 4d ... switching element 5 ... high potential battery (first DC power supply)
6 ... smoothing capacitor 7 ... power conversion coil 8a, 8b ... rectifier diode (rectifier circuit)
9 ... Output choke coil 10 ... Low potential battery (second DC power supply)
11 ... Output smoothing capacitor 13 ... Switch (switching circuit)

Claims

A motor with three coils separated and independent from each other;
A first DC power source for driving the motor;
A second DC power source commonly connected to the first DC power source and the negative terminals of each other;
It is connected to the first DC power source, capable of supplying an electric current independently from the first DC power supply to the three coils, connected to the switching element in H-bridge configuration of four one set 3 sets of inverter circuits
The three sets of inverter circuits and the three coils are inserted into one of the connection paths that connect one to one, and the coils are connected to the inverter circuit, or the coils are connected to the second DC or switching to connect the power supply to the positive terminal of the provided with the switching circuit and possible,
When the coil is connected to the positive terminal of the second DC power supply, the switching element of the inverter circuit is controlled to turn on and off, and the power of the first DC power supply is stepped down to reduce the voltage of the second DC power supply. The motor control device is characterized by being supplied to a direct current power source .

A motor with three coils separated and independent from each other;
A first DC power source for driving the motor;
A second DC power source commonly connected to the first DC power source and the negative terminals of each other;
Connected to the first DC power source, and can supply current independently from the first DC power source to the three coils. A switching element is connected in an H-bridge configuration as a set of four coils. 3 sets of inverter circuits
The three sets of inverter circuits and the three coils are inserted into one of the connection paths that connect one to one, and the coils are connected to the inverter circuit, or the coils are connected to the second DC A switching circuit capable of switching whether to connect to the positive terminal of the power supply ,
When the coil is connected to the positive terminal of the second DC power source and the motor cannot be driven by the first DC power source , the switching element of the inverter circuit is controlled on and off , A motor control apparatus, wherein the electric power of the second DC power supply is boosted and supplied to the first DC power supply.

2. The motor control device according to claim 1, wherein in the on / off control of the switching element, the motor is driven by two-phase power feeding while the voltage of the first DC power supply is stepped down.