JP4710367B2 - Motor drive system - Google Patents
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Description
この発明は、モータ駆動システムに関し、より特定的には、電流センサ(電流検出器)の零点調整機能を有するモータ駆動システムに関する。 The present invention relates to a motor drive system, and more particularly to a motor drive system having a zero point adjustment function of a current sensor (current detector).
電動機(モータ)の制御においては、モータ駆動電流を高精度に検出することが必要である。このため、電流センサの電流オフセットを適切に検出して、検出したオフセットを補正することにより電流センサの零点(電流=0における電流センサ出力値)を経時的に学習するような構成として、電流センサの測定精度が高められる。 In controlling an electric motor (motor), it is necessary to detect a motor driving current with high accuracy. For this reason, the current sensor is configured so that the current sensor zero point (current sensor output value at current = 0) is learned over time by appropriately detecting the current offset of the current sensor and correcting the detected offset. The measurement accuracy is improved.
たとえば、特開平10−80172号公報(特許文献1)には、電動機の駆動電流を検出する電流センサ(電流検出器)について、電流センサの検出電流が最大となる時点と最小となる時点との時間間隔を逐次算出し、逐次求められた最大点と最小点との間の時間間隔の変化に基づいて電流センサに発生する電流オフセットを検出する構成が開示される。 For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 10-80172 (Patent Document 1), regarding a current sensor (current detector) for detecting a drive current of an electric motor, a time point at which the detected current of the current sensor is maximized and a time point at which the detected current is minimized A configuration is disclosed in which a time interval is sequentially calculated, and a current offset generated in the current sensor is detected based on a change in the time interval between the maximum point and the minimum point obtained sequentially.
特許文献1に開示された構成によれば、電動機の状態に関わらず電流センサで発生する電流オフセットを適切に検出してオフセット補正を行なうことができる。 According to the configuration disclosed in Patent Document 1, the offset correction can be performed by appropriately detecting the current offset generated by the current sensor regardless of the state of the electric motor.
また、特開平2004−191301号公報(特許文献2)には、電気自動車などに搭載される電流センサとして一般的に用いられる半導体磁気センサについての電流オフセット値算出装置が開示される。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-191301 (Patent Document 2) discloses a current offset value calculation apparatus for a semiconductor magnetic sensor generally used as a current sensor mounted on an electric vehicle or the like.
特許文献2に開示された電流センサオフセット値算出装置によれば、二次電池への入出力電流測定用として設けられた磁束検知型の電流計(電流センサ)について、検知された電流の正負が切換わり、かつ電流センサが無通電状態を判断されたときに電流センサによる検知電流値をオフセット値として算出する構成を提案している。特に、特許文献2に開示される電流センサ値オフセット算出装置では、イグニッションスイッチがオフされたことを検知して、電流センサの無通電状態を判断している。
一般に、モータ駆動装置は、二次電池からの直流電力を交流モータ駆動用の交流電力に変換するインバータ等の電力変換回路を含んで構成される。電力変換回路では、電力用半導体素子による高周波でのスイッチング動作が行なわれるので、スイッチング動作に伴って電磁波ノイズが発生される。このため、特許文献2に開示された外部磁界の空間的、時間的な変化のみならず、これらの電力用半導体素子のスイッチング動作に伴う電磁波についても、電流センサに対するノイズとなり得る。特に、電流センサを制御するための集積回路(IC)等が搭載された制御基板に対して、これらの電磁波ノイズが作用してオフセット補正(零点調整)の精度を低下させる可能性がある。 In general, a motor drive device includes a power conversion circuit such as an inverter that converts DC power from a secondary battery into AC power for driving an AC motor. In the power conversion circuit, a switching operation at a high frequency is performed by the power semiconductor element, so that electromagnetic wave noise is generated along with the switching operation. For this reason, not only the spatial and temporal changes of the external magnetic field disclosed in Patent Document 2, but also electromagnetic waves associated with the switching operation of these power semiconductor elements can be noise for the current sensor. In particular, these electromagnetic wave noises may act on a control board on which an integrated circuit (IC) or the like for controlling a current sensor is mounted, thereby reducing the accuracy of offset correction (zero point adjustment).
ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される車両駆動用モータは、車両内での乗員スペースや収納スペース確保の観点から、そのレイアウト制約が厳しいものとなり易い。また、車両駆動用モータは、比較的大電流による駆動が必要であるので、電力変換回路でのスイッチング動作に伴う電磁波ノイズの強度も比較的大きくなる。 A vehicle drive motor mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle is likely to have severe layout restrictions from the viewpoint of securing passenger space and storage space in the vehicle. Further, since the vehicle driving motor needs to be driven by a relatively large current, the intensity of electromagnetic wave noise accompanying the switching operation in the power conversion circuit is also relatively large.
したがって、ハイブリッド自動車等に複数の車両駆動用モータを搭載する場合を始めとして、複数のモータおよび複数のモータ駆動装置が近接して配置されるモータ駆動システムでは、各モータ駆動装置での電流センサのオフセット補正(零点調整)において、他のモータ駆動装置からのノイズによって零点調整に誤差が生じる可能性がある。この点について、特許文献1および2には何ら問題点が指摘されていない。 Therefore, in a motor drive system in which a plurality of motors and a plurality of motor drive devices are arranged close to each other, such as when a plurality of vehicle drive motors are mounted on a hybrid vehicle or the like, current sensors in each motor drive device In offset correction (zero point adjustment), an error may occur in zero point adjustment due to noise from another motor drive device. In this regard, Patent Documents 1 and 2 do not point out any problem.
特に、ハイブリッド自動車に搭載された車両駆動用モータは、運転者の要求に応じた運転性を確保するために、モータ出力を高精度に制御する必要がある。一般に、出力トルク制御を始めとするモータ駆動制御は、モータ駆動電流のフィードバック制御を伴って行なわれるので、電流センサの零点調整が適切に行なわれないと、モータ駆動電流の検出誤差の影響によってモータ出力に変動(代表的には、トルク脈動)が発生し、特に検出誤差が大きいと車両の振動発生につながるが生じる可能性がある。したがって、このような用途では、特に、電流センサの零点調整を適切に行なってモータ駆動電流の検出誤差を抑制する必要がある。 In particular, a vehicle drive motor mounted on a hybrid vehicle needs to control motor output with high accuracy in order to ensure drivability according to a driver's request. In general, motor drive control including output torque control is performed with feedback control of motor drive current. Therefore, if the zero adjustment of the current sensor is not performed properly, the motor drive current may be affected by the detection error of the motor drive current. If the output fluctuates (typically torque pulsation) and the detection error is particularly large, it may lead to the generation of vehicle vibration. Therefore, in such an application, it is particularly necessary to appropriately adjust the zero point of the current sensor to suppress the detection error of the motor drive current.
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、複数のモータと各モータに対応するモータ駆動装置とを備えたモータ駆動システムにおいて、モータ駆動電流を測定する電流センサの零点調整(オフセット補正)を高精度に実行することである。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a motor drive system including a plurality of motors and a motor drive device corresponding to each motor. The zero point adjustment (offset correction) of the current sensor for measuring the current is executed with high accuracy.
本発明によるモータ駆動システムは、複数のモータと、モータ駆動装置と、電流検出器と、制御回路とを備える。モータ駆動装置は、複数のモータの各々に対応して設けられ、電力用半導体素子のスイッチング動作によって対応のモータを駆動するためのモータ駆動電流を発生する。電流検出器は、各モータ駆動装置に対応して設けられ、対応のモータ駆動電流を検出するように構成される。制御回路は、少なくとも電流検出器による検出電流に基づいて各モータ駆動装置の動作を制御するように構成される。この制御回路は、各電流検出器における無通電状態を判断するための第1の判断手段と、第1の判断手段によって無通電状態と判断された電流検出器における、この電流検出器に対応するモータ駆動装置以外の他のモータ駆動装置からのノイズ状態を判断するための第2の判断手段と、第2の判断手段による判断に従って無通電状態と判断された電流検出器の零点調整を行なうための零点調整手段とを含む。 A motor drive system according to the present invention includes a plurality of motors, a motor drive device, a current detector, and a control circuit. The motor driving device is provided corresponding to each of the plurality of motors, and generates a motor driving current for driving the corresponding motor by the switching operation of the power semiconductor element. The current detector is provided corresponding to each motor drive device, and is configured to detect a corresponding motor drive current. The control circuit is configured to control the operation of each motor drive device based on at least the current detected by the current detector. This control circuit corresponds to the first detector for determining the non-energized state in each current detector and the current detector in the current detector determined to be in the non-conductive state by the first determining unit. A second determination means for determining a noise state from a motor drive apparatus other than the motor drive apparatus, and a zero point adjustment of the current detector determined to be in a non-energized state according to the determination by the second determination means Zero point adjusting means.
上記モータ駆動システムによれば、各電流検出器(電流センサ)について、対応のモータ駆動装置(インバータ回路)から電流が供給されていない無通電状態時に、他のモータ駆動装置からのノイズ状態をさらに判断した上で零点調整を実行できる。したがって、他のモータ駆動装置(インバータ回路)からのノイズの影響により、電流検出器の出力が正確に電流零状態に対応する値となっていない状態で零点調整を行なうことを防止できる。この結果、電流検出器(電流センサ)の零点調整を高精度に行なうことができるので、モータ駆動電流の検出精度を高めてモータ駆動制御を高精度化できる。 According to the motor drive system described above, each current detector (current sensor) is further subjected to a noise state from another motor drive device when no current is supplied from the corresponding motor drive device (inverter circuit). The zero adjustment can be executed after the judgment. Therefore, it is possible to prevent the zero point adjustment from being performed in a state where the output of the current detector does not accurately correspond to the zero current state due to the influence of noise from another motor drive device (inverter circuit). As a result, since the zero point adjustment of the current detector (current sensor) can be performed with high accuracy, the detection accuracy of the motor drive current can be increased and the motor drive control can be performed with high accuracy.
好ましくは、本発明によるモータ駆動システムでは、第1の判断手段は、電流検出器に対応するモータ駆動装置でのスイッチング動作が停止されているときに、この電流検出器が無通電状態であると判断する。 Preferably, in the motor drive system according to the present invention, the first determination means is that when the switching operation in the motor drive device corresponding to the current detector is stopped, the current detector is in a non-energized state. to decide.
上記モータ駆動システムによれば、各電流検出器(電流センサ)について、対応のモータ駆動装置(インバータ回路)でのスイッチング動作が停止されているときにこの電流検出器が無通電状態であると判断するので、各電流検出器の無通電状態を簡易かつ正確に検知することができる。 According to the motor drive system, for each current detector (current sensor), when the switching operation in the corresponding motor drive device (inverter circuit) is stopped, it is determined that the current detector is in a non-energized state. Therefore, the non-energized state of each current detector can be detected easily and accurately.
また好ましくは、本発明によるモータ駆動システムでは、第2の判断手段は、他のモータ駆動装置でのスイッチング動作が停止されているときに、この電流検出器について零点調整手段による零点調整の実行を許可する。 Preferably, in the motor drive system according to the present invention, the second determination means executes the zero point adjustment by the zero point adjustment means for the current detector when the switching operation in the other motor drive device is stopped. to approve.
上記モータ駆動システムでは、無通電状態と判断された電流検出器に対応するモータ駆動装置以外の他のモータ駆動装置(インバータ回路)でのスイッチング動作が停止されているときに、当該他のモータ駆動装置からのノイズ影響が小さいと判断して、零点調整の実行が許可される。このため、無通電状態と判断された電流検出器に対して、他のモータ駆動装置でのスイッチング動作による電磁波ノイズが悪影響を及ぼすような状況で零点調整を行なうことがないので、正確な零点調整を行なうことができる。 In the motor drive system, when the switching operation is stopped in another motor drive device (inverter circuit) other than the motor drive device corresponding to the current detector determined to be in the non-energized state, the other motor drive It is determined that the influence of noise from the apparatus is small, and execution of zero adjustment is permitted. For this reason, the zero point adjustment is not performed on the current detector that is determined to be in the non-energized state in a situation where electromagnetic noise due to the switching operation in other motor drive devices has an adverse effect. Can be performed.
あるいは好ましくは、本発明によるモータ駆動システムでは、他のモータ駆動装置は、無通電状態と判断された電流検出器と同一の筐体内に格納される。 Alternatively, preferably, in the motor drive system according to the present invention, the other motor drive device is stored in the same housing as the current detector determined to be in the non-energized state.
上記モータ駆動装置によれば、無通電状態と判断された電流検出器と同一筐体内に格納された他のモータ駆動装置(インバータ回路)でのスイッチング動作が停止されているときに、この電流検出器の零点調整が行なわれる。したがって、電磁波シールドあるいは磁気シールド機能をこの筐体に持たせることによって筐体外からのノイズ影響を低減すれば、電流検出器と同一筐体内に格納された他のモータ駆動装置でのスイッチング動作停止時に零点調整を行なうことにより、モータ駆動電流の検出精度を高めることができる。 According to the motor drive device described above, when the switching operation in another motor drive device (inverter circuit) stored in the same housing as the current detector determined to be in a non-energized state is stopped, this current detection is performed. The zero of the instrument is adjusted. Therefore, if the effect of noise from the outside of the housing is reduced by providing the housing with an electromagnetic wave shielding or magnetic shielding function, when switching operation is stopped in another motor drive device housed in the same housing as the current detector. By performing the zero point adjustment, the detection accuracy of the motor drive current can be increased.
さらに好ましくは、本発明によるモータ駆動システムは車両に搭載される。複数のモータの各々は、車両の駆動力を発生するように構成された交流モータであり、かつ、各モータ駆動装置は、直流電力を交流モータの駆動電力に変換するように構成されたインバータ回路である。 More preferably, the motor drive system according to the present invention is mounted on a vehicle. Each of the plurality of motors is an AC motor configured to generate a driving force of the vehicle, and each motor driving device is an inverter circuit configured to convert DC power into driving power of the AC motor. It is.
上記モータ駆動システムによれば、ハイブリッド自動車または電気自動車等の車両駆動力を発生するように構成された交流モータを駆動制御する制御系において、モータ駆動電流を検出する電流センサの零点調整を高精度に実行できる。この結果、高精度の出力制御が必要とされる一方で、レイアウト制約が厳しく、かつ、駆動時のスイッチング動作に伴う電磁波ノイズの強度も比較的大きい車両駆動力発生用モータの出力制御について、モータ駆動電流の検出精度の向上による高精度化が実現される。この結果、車両の運転性を向上できる。 According to the motor drive system described above, the zero adjustment of the current sensor that detects the motor drive current is highly accurate in the control system that controls the drive of an AC motor configured to generate a vehicle drive force such as a hybrid vehicle or an electric vehicle. Can be executed. As a result, the output control of the motor for generating vehicle driving force, which requires high-accuracy output control, has a strict layout constraint, and has a relatively large electromagnetic noise intensity associated with switching operation during driving. High accuracy is realized by improving the detection accuracy of the drive current. As a result, the drivability of the vehicle can be improved.
本発明によれば、複数のモータと各モータに対応するモータ駆動装置とを備えたモータ駆動システムにおいて、モータ駆動電流を測定する電流センサの零点調整(オフセット補正)を高精度に実行できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the motor drive system provided with the several motor and the motor drive device corresponding to each motor, the zero point adjustment (offset correction) of the current sensor which measures a motor drive current can be performed with high precision.
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して、詳細に説明する。なお以下では、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その詳細な説明は原則として繰返さないものとする。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will not be repeated in principle.
図1は、本発明の実施の形態に従うモータ駆動システム100の構成を示す回路図である。モータ駆動システム100は、代表的には、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a
図1を参照して、本発明の実施の形態に従うモータ駆動システム100は、直流電源10と、制御回路15と、放電用抵抗21と、平滑コンデンサ22と、駆動対象である複数のモータジェネレータMG1,MG2,MGRと、モータジェネレータMG1,MG2,MGRへそれぞれモータ駆動電流を供給するためのインバータ回路40,50,60とを備える。インバータ回路40には、モータジェネレータMG1のモータ駆動電流を検出するための電流センサ41,42が設けられる。同様に、インバータ回路50にはモータジェネレータMG2のモータ駆動電流を検出するための電流センサ51,52が設けられ、インバータ回路60にはモータジェネレータMGRのモータ駆動電流を検出するための電流センサ61,62が設けられる。インバータ回路40,50,60および電流センサ41,42、51,52,61,62は、配置性を向上させるために、同一の筐体105内に格納されて1ユニット化される。
Referring to FIG. 1,
直流電源10は、電源ライン20およびアースライン30の間に直流電圧を出力する。
直流電源10は充電可能な二次電池を含んで構成される。あるいは、直流電源10を二次電池および昇降圧コンバータの組合わせにより、二次電池の出力電圧を変換して電源ライン20およびアースライン30の間に出力する構成とすることも可能である。この場合には、昇降圧コンバータを双方向の電力変換可能なように構成して、電源ライン20およびアースライン30間の直流電圧を二次電池の充電電圧に変換することも可能である。
The
The
電源ライン20およびアースライン30の間には、放電用抵抗21および平滑コンデンサ22が並列に接続されている。放電用抵抗21は、図示しないリレーによって直流電源10が電源ライン20およびアースライン30から切り離された場合に、平滑コンデンサ22に保持された電荷を放電するために設けられる。
A
インバータ回路40は、一般的な3相インバータの構成を有し、U相アームを構成する電力用半導体スイッチング素子(以下、単にスイッチング素子とも称する)Q11,Q12と、V相アームを構成するスイッチング素子Q13,Q14と、W相アームを構成するスイッチング素子Q15,Q16とを含む。また、各スイッチング素子Q11〜Q16のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流す逆並列ダイオードD11〜D16がそれぞれ接続されている。この実施の形態におけるスイッチング素子としては、たとえばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が適用される。
スイッチング素子Q11〜Q16は、対応の駆動回路T11〜T16によって、制御回路15からのスイッチング制御信号SG11〜SG16にそれぞれ対応してオン・オフ制御、すなわちスイッチング制御される。
The switching elements Q11 to Q16 are subjected to on / off control, that is, switching control, corresponding to the switching control signals SG11 to SG16 from the
スイッチング制御によりU相電圧が発生される、スイッチング素子Q11,Q12の中間点は、U相コイル70Uと電気的に接続される。同様に、V相電圧が発生される、スイッチング素子Q13,Q14の中間点は、V相コイル70Vと電気的に接続され、W相電圧が発生される。さらに、W相電圧が発生される、スイッチング素子Q15,Q16の中間点は、W相コイル70Wと電気的に接続される。モータジェネレータMG1は、U相コイル70U、V相コイル70VおよびW相コイル70Wが中性点N1に共通接続されて構成された3相永久磁石モータである。
An intermediate point of switching elements Q11 and Q12 where a U-phase voltage is generated by switching control is electrically connected to
インバータ回路40の各相アームとモータジェネレータMG1の各相コイルとを結ぶ配線には、少なくとも2相において電流センサ41,42がそれぞれ設けられる。U相、V相、W相のモータ駆動電流(瞬時値)の和はゼロであることから、2相に電流センサ41,42を配置することによって各相のモータ駆動電流を検出することができる。電流センサ41,42は、代表的にはホール素子を用いた半導体磁気センサで構成され、対応の配線の通過電流に応じた出力電圧を発生する。電流センサ41,42による出力電圧(電流検出値)は、制御回路15へ送出される。
インバータ回路50は、インバータ回路40と同様に構成された3相インバータであり、スイッチング素子Q21〜Q26と、逆並列ダイオードD21〜D26とを含む。スイッチング素子Q21〜Q26は、対応の駆動回路T21〜T26によって、制御回路15からのスイッチング制御信号SG21〜SG26にそれぞれ対応してオン・オフ制御(すなわちスイッチング制御)される。
インバータ回路50の各相アームの中間点は、モータジェネレータMG2のU相コイル80U、V相コイル80VおよびW相コイル80Wとそれぞれ電気的に接続される。モータジェネレータMG2は、モータジェネレータMG1と同様に、U相コイル80U、V相コイル80VおよびW相コイル80Wが中性点N2に共通接続されて構成された3相永久磁石モータである。
An intermediate point of each phase arm of
インバータ回路50の各相アームとモータジェネレータMG2の各相コイルとを結ぶ配線には、少なくとも2相において電流センサ51,52がそれぞれ設けられる。電流センサ51,52も代表的には半導体磁気センサで構成され、その出力電圧(電流検出値)は、制御回路15へ送出される
インバータ回路60も、インバータ回路40,50と同様に構成されて、スイッチング素子Q31〜Q36と、逆並列ダイオードD31〜D36とを含む。スイッチング素子Q31〜Q36は、対応の駆動回路T31〜T36によって、制御回路15からのスイッチング制御信号SG31〜SG36にそれぞれ対応してオン・オフ制御(すなわちスイッチング制御)される。
インバータ回路60の各相アームの中間点は、モータジェネレータMGRのU相コイル90U、V相コイル90VおよびW相コイル90Wとそれぞれ電気的に接続される。モータジェネレータMGRは、モータジェネレータMG1,MG2と同様に、U相コイル90U、V相コイル90VおよびW相コイル90Wが中性点Nrに共通接続されて構成された3相永久磁石モータである。
An intermediate point of each phase arm of
インバータ回路60の各相アームとモータジェネレータMGRの各相コイルとを結ぶ配線には、少なくとも2相において電流センサ61,62がそれぞれ設けられる。電流センサ61,62も代表的には半導体磁気センサで構成され、その出力電圧(電流検出値)は、制御回路15へ送出される
モータジェネレータMG1,MG2は、力行制御時にはモータ駆動システム100が搭載された車両の前輪の駆動力を発生する一方で、回生制動制御時には発電して、直流電源10に含まれる二次電池の充電電圧の源となる交流電圧を発生する。なお、ここでいう回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両減速(または加速の中止)させることを含む。なお、モータジェネレータMGRは、力行制御時にはモータ駆動システム100が搭載された車両の後輪の駆動力を発生する。モータジェネレータMGRも回生制動制御時には発電して、直流電源10に含まれる二次電池の充電電圧の源となる交流電圧を発生する。
制御回路15は、モータジェネレータMG1,MG2,MGRの駆動指令(トルク指令、回転数指令)に従ったモータ駆動制御が行なわれるように、モータ駆動システム100の動作を制御する。制御回路15へは、電流センサ41,41,51,52,61,62による電流検出値の他にも、適宜設けられたセンサ(図示せず)によって検出された、各インバータ回路40,50,60への入力電圧、モータジェネレータMG1,MG2,MGRの回転数やコイル端子電圧等が入力されてモータ駆動制御に用いられる。
制御回路15は、モータジェネレータMG1のトルク指令値に応じたモータ駆動電流が供給されるように、電源ライン20およびアースライン30間の直流電圧をモータジェネレータMG1の各相コイルに印加される交流電圧に変換するためのスイッチング制御信号SG11〜SG16を発生する。なお、モータジェネレータMG1の回生制動制御時には、制御回路15は、モータジェネレータMG1によって発電された交流電圧を電源ライン20およびアースライン30間の直流電圧に変換するように、スイッチング制御信号SG11〜SG16を発生する。
The
さらに、制御回路15は、モータジェネレータMG2,MGRを駆動制御するためのスイッチング制御信号SG21〜SG26,SG31〜SG36についても、スイッチング制御信号SG11〜SG16と同様に発生する。
Further,
制御回路15は、上記のようなモータ駆動制御のために、モータ駆動電流の実際値をモータジェネレータのトルク指令値に応じた電流目標値に追従させるフィードバック制御を行なう。このフィードバック制御に用いられるモータ駆動電流の実際値Iactは、対応の電流センサによる測定値をIdetとすると、下記(1)式に従って算出される。
For the motor drive control as described above, the
Iact=Idet−Iz …(1)
式(1)中のIzは、電流オフセットを反映した零点値であり、実際の電流が零(Iact=0)のときの電流センサ検出値に相当する。すなわち、電流センサによるモータ駆動電流の検出精度を高めて、モータ駆動システム100によるモータ駆動制御を高精度に行なうためには、各電流センサの零点調整を適切に行なう必要がある。
Iact = Idet−Iz (1)
Iz in the equation (1) is a zero value reflecting the current offset, and corresponds to a current sensor detection value when the actual current is zero (Iact = 0). That is, in order to improve the detection accuracy of the motor drive current by the current sensor and perform the motor drive control by the
図2は、本発明の実施の形態に従うモータ駆動システムにおける電流センサの零点調整ルーチンを説明するフローチャートである。図2には、一例としてインバータ回路40に対応する電流センサ41,42の零点調整ルーチンが示される。
FIG. 2 is a flowchart illustrating a zero point adjustment routine of the current sensor in the motor drive system according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 shows a zero adjustment routine of
図2を参照して、制御回路15は、ステップS100において、電流センサ41,42に対応するインバータ回路40の動作が停止されているか、すなわちスイッチング素子Q11〜Q16のスイッチング動作が停止されているかどうかに基づいて、電流センサ41,42が無通電状態であるかどうかを判断する。
Referring to FIG. 2,
インバータ回路40の動作が停止されていないとき(ステップS100でのNO判定時)には、電流センサ41,42が通電状態であるので零点調整は実行不可である。このため、零点調整を行なうことなく零点調整ルーチンが終了される。
When the operation of the
一方、電流センサ41,42が無通電状態であると判断される、インバータ回路40の動作停止時(ステップS100でのYES判定時)には、電流センサ41,42のノイズ状態を判断するために、他のインバータ回路50,60についてもスイッチング動作が停止されているかどうかが判定される。
On the other hand, when it is determined that the
たとえば、他のインバータ回路50,60の動作が停止されていない場合(ステップS110でのNO判定時)には、電流センサ41,42が無通電状態であっても、インバータ回路50,60でのスイッチング動作によって発生した電磁波ノイズによって、電流センサ41,42の検出値が正確に電流零状態に対応する値となっていない可能性がある。したがって、このような場合には、制御回路15は零点調整を実行不可として、零点調整誤差が発生するのを防止する。
For example, when the operations of the
これに対して、他のインバータ回路50,60の動作が停止されている場合(ステップS110でのYES判定時)には、制御回路15は、電流センサ41,42が無通電状態であり、かつ他のインバータ回路からのノイズ影響も小さい状態であると判断して、零点調整の実行を許可する(ステップS120)。
On the other hand, when the operations of the
制御回路15は、零点調整の実行時には、無通電状態(電流=0)における各電流センサの測定データ(出力値)を所定回サンプリングする。このサンプリングが正常に実行されると、サンプリングされたデータの平均値によって零点値(オフセット値)を更新する(ステップS130)。一方、サンプリングデータ数不足やサンプリングデータが異常値を含む場合等、サンプリングが正常に実行されない場合には、零点値の更新は行なわれない。
When executing the zero adjustment, the
以降のモータ駆動システムの動作時には、零点値(オフセット値)用いた式(1)に従う演算により、電流センサ41,42による検出値に基いてモータジェネレータMG1のモータ駆動電流が検出される。
During the subsequent operation of the motor drive system, the motor drive current of the motor generator MG1 is detected based on the detection values of the
なお、インバータ回路50に対応して設けられた電流センサ51,52ならびに、インバータ回路60に対応して設けられた電流センサ61,62の電流センサ調整ルーチンについても、図2と同様に構成される。すなわち、各電流センサに対応するインバータ回路の動作停止によってステップS100における無通電状態が判断され、ステップS110では、対応のインバータ回路以外の他のインバータ回路の動作停止によって、零点調整対象の電流センサでのノイズ状態が判断される。
The
このような構成とすることにより、複数のモータおよびそれぞれに対応する複数のモータ駆動装置(インバータ)が搭載されたモータ駆動システムにおいて、各インバータ回路に対応する電流センサの零点調整を他のインバータ回路からのノイズ影響を排除して高精度に行なうことができる。 With such a configuration, in a motor drive system in which a plurality of motors and a plurality of motor drive devices (inverters) corresponding to the respective motors are mounted, the zero point adjustment of the current sensor corresponding to each inverter circuit is performed by another inverter circuit. Can be performed with high accuracy by eliminating the influence of noise.
また、ホール素子を用いた半導体磁気センサでは、温度に応じて電流センサの検出特性が変化する傾向にあるので、インバータ回路40〜60の動作停止時に逐次電流センサの零点調整を実行可能な構成とすることにより、モータ駆動電流の検出精度を高めてモータ駆動制御を高精度化できる。
In addition, in a semiconductor magnetic sensor using a Hall element, the detection characteristics of the current sensor tend to change depending on the temperature. Therefore, the zero point adjustment of the current sensor can be performed sequentially when the operation of the
特に、電磁波シールドあるいは磁気シールド機能を筐体105に持たせることによって筐体外からのノイズ影響を低減すれば、図2に示したフローチャートに従って同一筐体内の他のインバータ回路の動作停止時に高精度な零点調整を行なうことができる。
In particular, if the influence of noise from outside the casing is reduced by providing the
なお、図2のステップS100およびS110における各インバータ回路の動作停止については、運転状況に応じて対応のモータジェネレータの動作が不要となりインバータ回路がシャットダウンされるときに、このインバータ回路の動作停止が認識する構成とすることができる。上記のようなインバータ回路のシャットダウン状態は、たとえば、モータ駆動システム100が搭載された車両におけるシフトポジション選択に対応して設定される。
In addition, regarding the operation stop of each inverter circuit in steps S100 and S110 of FIG. 2, when the operation of the corresponding motor generator is not required depending on the operation situation and the inverter circuit is shut down, the operation stop of the inverter circuit is recognized. It can be set as the structure to do. The shutdown state of the inverter circuit as described above is set in response to, for example, shift position selection in a vehicle on which the
図3は、モータ駆動システム100が搭載された車両におけるシフトポジション選択の構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of shift position selection in a vehicle on which the
図3を参照して、シフトポジションセレクタ150は、シフトレバー(図示せず)の案内路155を含んで構成され、案内路155上におけるシフトレバーの位置に応答して、複数のシフトポジションから1つのシフトポジションを選択する。運転者は、付勢力に逆らってシフトレバーを移動させることにより、シフトポジションを変更することができる。
Referring to FIG. 3, shift
案内路155上には、定義されたシフトレバー位置161〜164のいずれにシフトレバーが位置しているかを検出するための位置センサ(図示せず)が設けられている。位置センサからの出力に従って、シフトレバー位置161〜164にそれぞれ対応する、車両停止時のパーキングポジション(Pポジション)、車両後進時のリバースポジション(Rポジション)、ニュートラルポジション(Nポジション)および車両前進時のドライブポジション(Dポジション)から1つのシフトポジションが選択される。
On the
たとえば、車両停止時のパーキングポジション(Pポジション)時には、バッテリ充電のためにモータジェネレータMG1,MG2に対応するインバータ回路40,50を動作可能とし、モータジェネレータMGRに対応するインバータ回路60をシャットダウン状態とする一方で、ニュートラルポジション(Nポジション)時には各インバータ回路40〜60の動作をシャットダウン状態とすることができる。
For example, at the parking position (P position) when the vehicle is stopped, the
この結果、車両の運転開始時に、シフトレバーをパーキングポジション(Pポジション)からニュートラルポジション(Nポジション)を介してドライブポジション(Dポジション)へ操作する際に、ニュートラルポジション(Nポジション)の通過時に図2のステップS130を正常に実行するための所定時間(一般的には数百[ms]程度)が確保されれば、車両運転開始前に電流センサの零点調整を実行可能な構成とすることができる。 As a result, when operating the shift lever from the parking position (P position) to the drive position (D position) via the neutral position (N position) when the vehicle starts to operate, the figure is shown when the neutral position (N position) passes. If a predetermined time (generally about several hundreds [ms]) for normally executing step S130 of step 2 is secured, the zero point adjustment of the current sensor can be performed before the vehicle operation is started. it can.
なお、図3において、ドライブポジション(Dポジション)の他に、変速可能な変速段数を制限する、細分化されたドライブポジション(たとえば4ポジション、3ポジション、2ポジション、Lポジション等)が設けられてもよい。この場合には、シフトポジションの数に合わせて、定義されるシフトレバー位置の数を増やすように、位置センサを配置すればよい。 In FIG. 3, in addition to the drive position (D position), there are provided subdivided drive positions (for example, 4 positions, 3 positions, 2 positions, L positions, etc.) that limit the number of shift speeds. Also good. In this case, the position sensor may be arranged so as to increase the number of defined shift lever positions according to the number of shift positions.
ここで、本実施の形態に示した構成と本発明の構成との対応関係を説明すると、モータジェネレータMG1、MG2,MGRは本発明の「複数のモータ」に対応し、インバータ回路40,50,60の各々は本発明での「モータ駆動装置」に対応する。また、図2におけるステップS100が本発明における「第1の判断手段」に対応し、ステップS110が本発明における「第2の判断手段」に対応し、ステップS120が本発明における「零点調整手段」に対応する。
Here, the correspondence between the configuration shown in the present embodiment and the configuration of the present invention will be described. Motor generators MG1, MG2, and MGR correspond to the “plurality of motors” of the present invention, and
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。本発明の範囲は上記した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 embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
10 直流電源、15 制御回路、20 電源ライン、21 放電用抵抗、22 平滑コンデンサ、30 アースライン、40,50,60 インバータ回路、41,41,51,52,61,62 電流センサ、70U,80U,90U U相コイル、70V,80V,90V V相コイル、70W,80W,90W W相コイル、100 モータ駆動システム、105 筐体、150 シフトポジションセレクタ、155 案内路、161〜164 シフトレバー位置、D11〜D16,D21〜D26,D31〜D36 逆並列ダイオード、MG1,MG2,MGR モータジェネレータ、N1,N2,Nr 中性点、Q11〜Q16,Q21〜Q26,Q31〜Q36 電力用半導体スイッチング素子、SG11〜SG13、SG21〜SG23,SG31〜SG33 スイッチング制御信号、T11〜T16,T21〜T26,T31〜T36 電力用半導体スイッチング素子。 10 DC power supply, 15 control circuit, 20 power supply line, 21 discharge resistor, 22 smoothing capacitor, 30 ground line, 40, 50, 60 inverter circuit, 41, 41, 51, 52, 61, 62 current sensor, 70U, 80U , 90U U-phase coil, 70V, 80V, 90V V-phase coil, 70W, 80W, 90W W-phase coil, 100 motor drive system, 105 housing, 150 shift position selector, 155 guide path, 161-164 shift lever position, D11 D16, D21-D26, D31-D36 Anti-parallel diode, MG1, MG2, MGR Motor generator, N1, N2, Nr Neutral point, Q11-Q16, Q21-Q26, Q31-Q36 Power semiconductor switching element, SG11- SG13, SG21 to SG23, SG31 to SG33 switching control signals, T11 to T16, T21 to T26, T31 to T36 Power semiconductor switching elements.
Claims (4)
前記複数のモータの各々に対応して設けられ、電力用半導体素子のスイッチング動作によって対応のモータを駆動するためのモータ駆動電流を発生するモータ駆動装置と、
各前記モータ駆動装置に対応して設けられ、対応の前記モータ駆動電流を検出するように構成された電流検出器と、
少なくとも前記電流検出器による検出電流に基づいて各前記モータ駆動装置の動作を制御するように構成された制御回路とを備え、
前記制御回路は、
各前記電流検出器における無通電状態を判断するための第1の判断手段と、
前記第1の判断手段によって前記無通電状態と判断された電流検出器における、該電流検出器に対応するモータ駆動装置以外の他のモータ駆動装置からのノイズ状態を判断するための第2の判断手段と、
前記第2の判断手段による判断に従って、前記無通電状態と判断された電流検出器の零点調整を行なうための零点調整手段とを含み、
前記第1の判断手段は、前記電流検出器に対応する前記モータ駆動装置でのスイッチング動作が停止されているときに、この電流検出器が前記無通電状態であると判断する、モータ駆動システム。 Multiple motors,
A motor driving device that is provided corresponding to each of the plurality of motors and generates a motor driving current for driving the corresponding motor by a switching operation of the power semiconductor element;
A current detector provided corresponding to each of the motor drive devices and configured to detect the corresponding motor drive current;
A control circuit configured to control the operation of each of the motor drive devices based on at least a current detected by the current detector;
The control circuit includes:
First determination means for determining a non-energized state in each of the current detectors;
Second determination for determining a noise state from a motor driving device other than the motor driving device corresponding to the current detector in the current detector determined to be in the non-energized state by the first determining means. Means,
Zero point adjusting means for performing zero point adjustment of the current detector determined to be in the non-energized state according to the determination by the second determining means,
It said first determining means, when the switching operation in the motor driving device corresponding to said current detector is stopped, it is determined that the current detector is the a non-energized state, motors drive system.
前記複数のモータの各々に対応して設けられ、電力用半導体素子のスイッチング動作によって対応のモータを駆動するためのモータ駆動電流を発生するモータ駆動装置と、
各前記モータ駆動装置に対応して設けられ、対応の前記モータ駆動電流を検出するように構成された電流検出器と、
少なくとも前記電流検出器による検出電流に基づいて各前記モータ駆動装置の動作を制御するように構成された制御回路とを備え、
前記制御回路は、
各前記電流検出器における無通電状態を判断するための第1の判断手段と、
前記第1の判断手段によって前記無通電状態と判断された電流検出器における、該電流検出器に対応するモータ駆動装置以外の他のモータ駆動装置からのノイズ状態を判断するための第2の判断手段と、
前記第2の判断手段による判断に従って、前記無通電状態と判断された電流検出器の零点調整を行なうための零点調整手段とを含み、
前記第2の判断手段は、前記他のモータ駆動装置でのスイッチング動作が停止されているときに、この電流検出器について前記零点調整手段による前記零点調整の実行を許可する、モータ駆動システム。 Multiple motors,
A motor driving device that is provided corresponding to each of the plurality of motors and generates a motor driving current for driving the corresponding motor by a switching operation of the power semiconductor element;
A current detector provided corresponding to each of the motor drive devices and configured to detect the corresponding motor drive current;
A control circuit configured to control the operation of each of the motor drive devices based on at least a current detected by the current detector;
The control circuit includes:
First determination means for determining a non-energized state in each of the current detectors;
Second determination for determining a noise state from a motor driving device other than the motor driving device corresponding to the current detector in the current detector determined to be in the non-energized state by the first determining means. Means,
Zero point adjusting means for performing zero point adjustment of the current detector determined to be in the non-energized state according to the determination by the second determining means,
Said second determination means, when the switching operation in the other motor driving device is stopped, to allow the execution of the zero point adjustment by the zero point adjustment means for the current detector, motors drive system .
前記複数のモータの各々は、前記車両の駆動力を発生するように構成された交流モータであり、
各前記モータ駆動装置は、直流電力を前記交流モータの駆動電力に変換するように構成されたインバータ回路である、請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ駆動システム。 The motor drive system is mounted on a vehicle,
Each of the plurality of motors is an AC motor configured to generate a driving force of the vehicle,
Each said motor driving device is an inverter circuit configured to convert the DC power to driving power of the AC motor, a motor drive system according to any one of claims 1 to 3.
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