JP4948329B2 - Motor drive device and control method of motor drive device - Google Patents
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Description
この発明は、モータ駆動装置およびモータ駆動装置の制御方法に関し、特にモータを駆動するインバータに与える電圧を電圧コンバータで可変としたモータ駆動装置およびモータ駆動装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a motor drive device and a motor drive device control method, and more particularly to a motor drive device and a motor drive device control method in which a voltage applied to an inverter for driving a motor is variable by a voltage converter.
近年、環境に配慮した自動車として、従来のエンジンに加え、直流電源とインバータとインバータによって駆動されるモータとを動力源とするハイブリッド自動車が普及してきている。 In recent years, hybrid vehicles using a DC power source, an inverter, and a motor driven by the inverter as a power source have become widespread as environmentally friendly vehicles in addition to conventional engines.
モータを高速回転させるためには、モータで発生する逆起電力よりも高い電源電圧をモータのインバータに供給する必要がある。したがって通常は、高い電源電圧を供給するために高圧のバッテリを搭載する。しかし、効率向上のため、このような構成のハイブリッド自動車では、直流電源であるバッテリの電圧をあまり高くせず、バッテリの電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータを搭載するものもある。昇圧コンバータは、逆起電圧が高くなるモータの高速回転時にモータを駆動するインバータに逆起電圧を超える高電圧を供給する。 In order to rotate the motor at high speed, it is necessary to supply a power supply voltage higher than the counter electromotive force generated by the motor to the inverter of the motor. Therefore, a high-voltage battery is usually mounted to supply a high power supply voltage. However, in order to improve efficiency, some hybrid vehicles having such a configuration are equipped with a boost converter that boosts the voltage of the battery and supplies it to the inverter without increasing the voltage of the battery that is the DC power supply. The step-up converter supplies a high voltage exceeding the counter electromotive voltage to an inverter that drives the motor when the motor rotates at high speed when the counter electromotive voltage increases.
特開2006−246653号公報(特許文献1)は、昇圧コンバータの過電圧復帰時に、昇圧電圧が昇圧コンバータの低圧機器側の部品耐圧よりも低くなってから昇圧コンバータの動作を許可する旨開示する。
しかしながら、部品耐圧は部品の状態(たとえば、部品自体の温度等の特性や部品が置かれている環境等)に依存して変化する。したがって、最悪の状態すなわち部品耐圧が一番低くなる状態に合わせて昇圧コンバータの動作許可をするのでは、部品保護の観点からは好ましいが、昇圧コンバータの動作復帰するのが時間的に遅くなってしまう。 However, the component withstand voltage changes depending on the state of the component (for example, characteristics such as the temperature of the component itself and the environment in which the component is placed). Therefore, it is preferable from the viewpoint of component protection to permit the operation of the boost converter in accordance with the worst state, that is, the state where the component breakdown voltage is the lowest, but the recovery of the boost converter operation is delayed in time. End up.
このため、過電圧から昇圧コンバータの動作を復帰させるときの許可電圧もそれに応じて変えることが望ましいが、特開2006−246653号公報に開示された技術はこの点においてまだ改良の余地がある。 For this reason, it is desirable to change the permission voltage when returning the operation of the boost converter from the overvoltage, but the technique disclosed in JP-A-2006-246653 still has room for improvement in this respect.
この発明の目的は、部品の保護を図るとともに速やかな動作復帰が可能なモータ駆動装置およびモータ駆動装置の制御方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a motor drive device and a motor drive device control method capable of protecting parts and quickly returning to operation.
この発明は、要約すると、モータ駆動装置であって、車輪を駆動するためのモータと、モータを駆動するインバータと、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに第1の電圧を供給する電圧コンバータと、電圧コンバータからインバータに供給される第1の電圧を検出する電圧センサと、モータ駆動装置の状態を表わす値を検出する状態検出センサと、電圧センサの出力に応じてインバータおよび電圧コンバータの制御を行なう制御装置とを備える。制御装置は、第1の電圧が第1の閾値電圧を超えた場合には、電圧コンバータの動作を禁止し、その後第1の電圧が第1の閾値電圧より低い第2の閾値電圧以下に下がったときに電圧コンバータに対する動作の禁止を解除し、制御装置は、状態検出センサの出力に応じて第2の閾値電圧を変化させる。 In summary, the present invention provides a motor drive device, a motor for driving a wheel, an inverter for driving the motor, a power storage device, and a voltage of the power storage device is boosted to supply a first voltage to the inverter. A voltage converter that detects a first voltage supplied from the voltage converter to the inverter, a state detection sensor that detects a value representing the state of the motor drive device, and an inverter and a voltage according to the output of the voltage sensor And a control device for controlling the converter. The control device prohibits the operation of the voltage converter when the first voltage exceeds the first threshold voltage, and then the first voltage drops below the second threshold voltage lower than the first threshold voltage. When the operation of the voltage converter is canceled, the control device changes the second threshold voltage according to the output of the state detection sensor.
好ましくは、状態検出センサは、気圧を検出するセンサを含む。
好ましくは、状態検出センサは、温度を検出するセンサを含む。
Preferably, the state detection sensor includes a sensor that detects atmospheric pressure.
Preferably, the state detection sensor includes a sensor that detects temperature.
好ましくは、制御装置は、電圧コンバータの目標電圧を状態検出センサの出力に応じて変化させる。電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、目標電圧と第2の閾値電圧とは等しい値に設定される。 Preferably, the control device changes the target voltage of the voltage converter according to the output of the state detection sensor. When the prohibition on the operation of the voltage converter is canceled, the target voltage and the second threshold voltage are set to the same value.
この発明は他の局面に従うと、車輪を駆動するためのモータと、モータを駆動するインバータと、蓄電装置と、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに第1の電圧を供給する電圧コンバータと、電圧コンバータからインバータに供給される第1の電圧を検出する電圧センサと、モータ駆動装置の状態を表わす値を検出する状態検出センサとを含むモータ駆動装置の制御方法であって、第1の電圧が第1の閾値電圧を超えた場合には、電圧コンバータの動作を禁止するステップと、第1の電圧が第1の閾値電圧を超えた後、第1の電圧が第1の閾値電圧より低い第2の閾値電圧以下に下がったときに電圧コンバータに対する動作の禁止を解除するステップと、状態検出センサの出力に応じて第2の閾値電圧を変化させるステップとを備える。 According to another aspect of the present invention, a motor for driving a wheel, an inverter for driving the motor, a power storage device, a voltage converter for boosting a voltage of the power storage device and supplying a first voltage to the inverter, A method for controlling a motor drive device, comprising: a voltage sensor that detects a first voltage supplied from a voltage converter to an inverter; and a state detection sensor that detects a value representing a state of the motor drive device. When the voltage exceeds the first threshold voltage, the step of prohibiting the operation of the voltage converter and the first voltage is lower than the first threshold voltage after the first voltage exceeds the first threshold voltage A step of releasing the prohibition of the operation on the voltage converter when the voltage falls below the second threshold voltage, and a step of changing the second threshold voltage according to the output of the state detection sensor.
好ましくは、状態検出センサは、気圧を検出するセンサを含む。
好ましくは、状態検出センサは、温度を検出するセンサを含む。
Preferably, the state detection sensor includes a sensor that detects atmospheric pressure.
Preferably, the state detection sensor includes a sensor that detects temperature.
好ましくは、制御方法は、電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、電圧コンバータの目標電圧を状態検出センサの出力に応じて変化させ、かつ目標電圧と第2の閾値電圧とを等しい値に設定するステップをさらに備える。 Preferably, the control method changes the target voltage of the voltage converter according to the output of the state detection sensor and sets the target voltage and the second threshold voltage to the same value when the prohibition of the operation on the voltage converter is canceled. The method further includes a step.
本発明によれば、部品保護と速やかな昇圧コンバータの動作復帰の両立が可能となる。 According to the present invention, it is possible to achieve both protection of components and quick operation recovery of the boost converter.
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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の実施の形態の車両100の主たる構成を示す図である。なお車両100は、モータとエンジンとを車両の駆動に併用するハイブリッド自動車であるが、本発明は、コンバータから供給される電力を用いインバータでモータ駆動、且つ、そのモータの駆動力で走行する車両であれば、どんな車両であっても適用することができる。
FIG. 1 is a diagram showing a main configuration of a
図1を参照して、車両100は、バッテリBと、接続部40と、昇圧コンバータ12と、平滑用コンデンサC1、C2と、放電用抵抗R2と、電圧センサ13,21と、負荷回路23と、エンジン4と、モータジェネレータMG1,MG2と、動力分割機構3と、車輪2と、制御装置30とを含む。
Referring to FIG. 1,
車両100は、さらに、電源ラインPL1,PL2と、接地ラインSLと、バッテリBの端子間の電圧VBを検出する電圧センサ10と、バッテリBに流れる電流IBを検出する電流センサ11とを含む。バッテリBとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。
接続部40は、バッテリBの負極と接地ラインSLとの間に接続されるシステムメインリレーSMR3と、バッテリBの正極と電源ラインPL1との間に接続されるシステムメインリレーSMR2と、システムメインリレーSMR2と並列接続される直列に接続された抵抗R1およびシステムメインリレーSMR1とを含む。システムメインリレーSMR1〜SMR3は、制御装置30から与えられる制御信号CONT1〜CONT3にそれぞれ応じて導通/非導通状態が制御される。
コンデンサC1は、システムメインリレーSMR1〜SMR3オン時において、バッテリBの端子間電圧を平滑化する。コンデンサC1は、電源ラインPL1と接地ラインSL間に接続される。また、電源ラインPL1と接地ラインSL間には、電気負荷回路である電動エアコン42とDC/DCコンバータ44とが並列に接続されている。DC/DCコンバータ44は、補機バッテリ46を充電したり、図示しない補機負荷に電力を供給したりする。
Capacitor C1 smoothes the voltage across terminals of battery B when system main relays SMR1 to SMR3 are on. Capacitor C1 is connected between power supply line PL1 and ground line SL. An
電圧センサ21は、コンデンサC1の両端間の電圧VLを検知して制御装置30に対して出力する。昇圧コンバータ12は、コンデンサC1の端子間電圧を昇圧する。コンデンサC2は、昇圧コンバータ12によって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ13は、平滑用コンデンサC2の端子間電圧VHを検知して制御装置30に出力する。放電用抵抗R2は、システム停止後に電圧VHが確実にゼロに下げるために入れられている。
The
負荷回路23は、インバータ14および22を含む。なお、負荷回路23のインバータ14、22の耐圧(例えば900V)に比べて電気負荷である電動エアコン42、DC/DCコンバータ44の耐圧(たとえば600V)は低い。インバータ14は、昇圧コンバータ12から与えられる直流電圧を三相交流に変換してモータジェネレータMG1に出力する。
動力分割機構3は、エンジン4とモータジェネレータMG1,MG2に結合されて、これらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの3つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。この3つの回転軸がエンジン4、モータジェネレータMG1,MG2の各回転軸にそれぞれ接続される。
なおモータジェネレータMG2の回転軸は、図示しない減速ギヤおよび差動ギヤによって車輪2に結合されている。また動力分割機構3の内部にモータジェネレータMG2の回転軸に対する減速機をさらに組み込んでもよい。また、この減速機の減速比を切り替え可能に構成した変速機を組み込んでも良い。
The rotating shaft of motor generator MG2 is coupled to
昇圧コンバータ12は、一方端が電源ラインPL1に接続されるリアクトルL1と、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列に接続されるIGBT素子Q1,Q2と、IGBT素子Q1,Q2にそれぞれ並列に接続されるダイオードD1,D2とを含む。
リアクトルL1の他方端はIGBT素子Q1のエミッタおよびIGBT素子Q2のコレクタに接続される。ダイオードD1のカソードはIGBT素子Q1のコレクタと接続され、ダイオードD1のアノードはIGBT素子Q1のエミッタと接続される。ダイオードD2のカソードはIGBT素子Q2のコレクタと接続され、ダイオードD2のアノードはIGBT素子Q2のエミッタと接続される。 Reactor L1 has the other end connected to the emitter of IGBT element Q1 and the collector of IGBT element Q2. The cathode of diode D1 is connected to the collector of IGBT element Q1, and the anode of diode D1 is connected to the emitter of IGBT element Q1. The cathode of diode D2 is connected to the collector of IGBT element Q2, and the anode of diode D2 is connected to the emitter of IGBT element Q2.
インバータ14は、昇圧コンバータ12から昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン4を始動させるために、モータジェネレータMG1を駆動する。また、インバータ14は、エンジン4から伝達される動力によってモータジェネレータMG1で発電された電力を昇圧コンバータ12に戻す。このとき昇圧コンバータ12は、降圧回路として動作するように制御装置30によって制御される。
インバータ14は、U相アーム15と、V相アーム16と、W相アーム17とを含む。U相アーム15,V相アーム16,およびW相アーム17は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に並列に接続される。
U相アーム15は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列接続されたIGBT素子Q3,Q4と、IGBT素子Q3,Q4とそれぞれ並列に接続されるダイオードD3,D4とを含む。ダイオードD3のカソードはIGBT素子Q3のコレクタと接続され、ダイオードD3のアノードはIGBT素子Q3のエミッタと接続される。ダイオードD4のカソードはIGBT素子Q4のコレクタと接続され、ダイオードD4のアノードはIGBT素子Q4のエミッタと接続される。
V相アーム16は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列接続されたIGBT素子Q5,Q6と、IGBT素子Q5,Q6とそれぞれ並列に接続されるダイオードD5,D6とを含む。ダイオードD5のカソードはIGBT素子Q5のコレクタと接続され、ダイオードD5のアノードはIGBT素子Q5のエミッタと接続される。ダイオードD6のカソードはIGBT素子Q6のコレクタと接続され、ダイオードD6のアノードはIGBT素子Q6のエミッタと接続される。
V-
W相アーム17は、電源ラインPL2と接地ラインSLとの間に直列接続されたIGBT素子Q7,Q8と、IGBT素子Q7,Q8とそれぞれ並列に接続されるダイオードD7,D8とを含む。ダイオードD7のカソードはIGBT素子Q7のコレクタと接続され、ダイオードD7のアノードはIGBT素子Q7のエミッタと接続される。ダイオードD8のカソードはIGBT素子Q8のコレクタと接続され、ダイオードD8のアノードはIGBT素子Q8のエミッタと接続される。 W-phase arm 17 includes IGBT elements Q7 and Q8 connected in series between power supply line PL2 and ground line SL, and diodes D7 and D8 connected in parallel with IGBT elements Q7 and Q8, respectively. The cathode of diode D7 is connected to the collector of IGBT element Q7, and the anode of diode D7 is connected to the emitter of IGBT element Q7. The cathode of diode D8 is connected to the collector of IGBT element Q8, and the anode of diode D8 is connected to the emitter of IGBT element Q8.
各相のアームの中間点は、モータジェネレータMG1の各相のコイルの一端に接続されている。すなわち、モータジェネレータMG1は、三相の永久磁石同期モータであり、U,V,W相の3つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、U相コイルの他方端がIGBT素子Q3,Q4の接続ノードに接続される。またV相コイルの他方端がIGBT素子Q5,Q6の接続ノードに接続される。またW相コイルの他方端がIGBT素子Q7,Q8の接続ノードに接続される。 The intermediate point of each phase arm is connected to one end of each phase coil of motor generator MG1. That is, motor generator MG1 is a three-phase permanent magnet synchronous motor, and one end of each of three coils of U, V, and W phases is connected to the midpoint. The other end of the U-phase coil is connected to the connection node of IGBT elements Q3 and Q4. The other end of the V-phase coil is connected to a connection node of IGBT elements Q5 and Q6. The other end of the W-phase coil is connected to a connection node of IGBT elements Q7 and Q8.
なお、以上のIGBT素子Q1〜Q8に代えてパワーMOSFET等の他の電力スイッチング素子を用いても良い。 Other power switching elements such as power MOSFETs may be used in place of the above IGBT elements Q1 to Q8.
電流センサ24は、モータジェネレータMG1に流れる電流をモータ電流値MCRT1として検出し、モータ電流値MCRT1を制御装置30へ出力する。
インバータ22は、電源ラインPL2と接地ラインSLに接続されている。インバータ22は、車輪2を駆動するモータジェネレータMG2に対して昇圧コンバータ12の出力する直流電圧を三相交流に変換して出力する。またインバータ22は、回生制動に伴い、モータジェネレータMG2において発電された電力を昇圧コンバータ12に戻す。このとき昇圧コンバータ12は、降圧回路として動作するように制御装置30によって制御される。なお、インバータ22の内部の構成は、図示しないがインバータ14と同様であり、詳細な説明は繰返さない。
制御装置30は、トルク指令値TR1,TR2、モータ回転数MRN1,MRN2、電圧VB,VH、電流IBの各値、モータ電流値MCRT1,MCRT2および起動指示IGONを受ける。そして制御装置30は、昇圧コンバータ12に対して昇圧指示、降圧指示および動作禁止等を含む指示を与える信号PWCを出力する。
さらに、制御装置30は、インバータ14に対して、駆動指示、回生指示および動作禁止指示等を含む指示を与える信号PWM1を出力する。駆動指示は、昇圧コンバータ12の出力である直流電圧をモータジェネレータMG1を駆動するための交流電圧に変換させる指示である。また、回生指示は、モータジェネレータMG1で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ12側に戻すための指示である。
Furthermore,
同様に制御装置30は、インバータ22に対して、駆動指示、回生指示および動作禁止指示等を含む指示を与える信号PWM2を出力する。駆動指示は、昇圧コンバータ12の出力である直流電圧をモータジェネレータMG2を駆動するための交流電圧に変換させる指示である。また、回生指示は、モータジェネレータMG2で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ12側に戻すための指示である。
Similarly,
図2は、図1の制御装置30の機能ブロック図である。なお、この制御装置30は、ソフトウエアでもハードウエアでも実現が可能である。
FIG. 2 is a functional block diagram of the
図1、図2を参照して、制御装置30は、ハイブリッド制御部31と、モータジェネレータ制御部32とを含む。
Referring to FIGS. 1 and 2,
ハイブリッド制御部31は、アクセルペダルの位置を検出するアクセルポジションセンサ26からアクセル開度Accを受け、車速センサ28から車速に比例する車輪速Nwを受け、水温センサ27から冷却水の水温Twを受け、気圧センサから大気圧Pを受け、電圧センサ13から信号VHを受ける。
The
ハイブリッド制御部31は、アクセル開度Acc、車輪速Nwおよび他の各種センサの出力に基づいて運転者の要求出力を算出し、図示しないバッテリBを監視する電池監視ユニットから送られてくるバッテリの充電状態SOCを考慮し、トータルの出力を算出する。そして、ハイブリッド制御部31は、ブレーキ要求も考慮しつつエンジン4、モータジェネレータMG1,MG2への駆動力の配分の演算を行ない、モータジェネレータMG1を駆動する指令GI、モータジェネレータMG2を駆動する指令MIを出力する。
The
ハイブリッド制御部31は、モータジェネレータMG1、MG2の回転数が高いほうにあわせて昇圧目標値を決定し、昇圧コンバータ12を駆動する指令CIを出力する。ハイブリッド制御部31は、その高いほうの逆起電圧を超える電圧が発生可能な場合は、昇圧目標値を逆起電圧よりも高く設定し、逆起電圧よりも昇圧電圧上限値が低ければ、昇圧目標値を昇圧電圧上限値に設定するとともにモータジェネレータに対して弱め界磁制御を実行させて逆起電圧が昇圧電圧を超えないように制御する。
駆動指令を出す一方で、ハイブリッド制御部31は、電圧センサ13から送られてくる信号VHをA/D変換器34を用いて一定時間毎にディジタル値に変換し、レジスタ35に保持する。そしてそのディジタル値を監視することにより、動作禁止信号CSDN,MSDN,GSDNをモータジェネレータ制御部32に送信する。
While issuing a drive command, the
モータジェネレータ制御部32は、駆動指令GIを受けてPWM処理を行ないインバータ14中のIGBT素子Q3〜Q8の駆動信号の元となる信号を発生させるジェネレータ制御部54と、駆動指令MIを受けてPWM処理を行ないインバータ22中のIGBT素子の駆動信号の元となる信号を発生させるモータ制御部55と、昇圧指令CIを受けてPWM処理を行ない昇圧コンバータ12中のIGBT素子Q1,Q2の駆動信号の元となる信号を発生させる昇圧コンバータ制御部56とを含む。
The motor
モータジェネレータ制御部32は、さらに、ジェネレータ制御部54の出力を禁止信号GSDNによって遮断するゲート遮断部57と、モータ制御部55の出力を禁止信号MSDNによって遮断するゲート遮断部58と、昇圧コンバータ制御部56の出力を禁止信号CSDNによって遮断するゲート遮断部59とを含む。
The motor
ハイブリッド制御部31は、冷却水の水温Twに基づいてVH過電圧検出閾値VHovを算出する。電圧センサ13において検出される電圧VHがVH過電圧検出閾値VHovを超えると、過電圧と判定され、ハイブリッド制御部31がこれを検出して禁止信号GSDN、MSDN、CSDNを活性化させて昇圧コンバータ12、インバータ14およびインバータ22をシャットダウンする。
The
電圧VHが所定の過電圧より下がってきた場合、前述の所定の過電圧より電圧VHが低下してもシャットダウンは直ちには解除されず、それぞれ禁止信号GSDN、MSDN、CSDNの活性化(ゲート遮断状態)は維持される。 When the voltage VH falls below a predetermined overvoltage, the shutdown is not immediately released even if the voltage VH falls below the predetermined overvoltage, and the activation (gate cut-off state) of the inhibition signals GSDN, MSDN, and CSDN is Maintained.
そして、ハイブリッド制御部31は、水温センサ27の出力する水温Twおよび気圧センサ29の出力する大気圧Pに基づいて、電圧VHが低下したときに昇圧コンバータ12の動作を復帰させる閾値電圧を定める。またこの閾値電圧は、動作復帰後の電圧VHの目標電圧と一致させる。これにより、昇圧コンバータに対する動作の禁止の解除時に電圧が急変することが避けられ、昇圧コンバータの過電流やバッテリへの過充電を防止することができる。また、電圧VHの目標電圧および復帰閾値電圧を温度および大気圧に基づいて可変としたので、部品耐圧に一致した昇圧コンバータの性能を発揮できる。
Then,
以上図2で説明した制御装置30は、コンピュータを用いてソフトウエアで実現することも可能である。
The
図3は、制御装置30としてコンピュータ180を用いた場合の一般的な構成を示した図である。
FIG. 3 is a diagram showing a general configuration when a
図3を参照して、コンピュータ180は、CPU185と、A/D変換器181と、ROM182と、RAM183と、インターフェース部184とを含む。
With reference to FIG. 3, a
A/D変換器181は、各種センサの出力等のアナログ信号AINをディジタル信号に変換してCPU185に出力する。またCPU185はデータバスやアドレスバス等のバス186でROM182と、RAM183と、インターフェース部184に接続されデータ授受を行なう。
The A /
ROM182は、たとえばCPU185で実行されるプログラムや参照されるマップ等のデータが格納されている。RAM183は、たとえばCPU185がデータ処理を行なう場合の作業領域であり、各種変数を一時的に記憶する。
The
インターフェース部184は、たとえば他のECUとの通信を行なったり、ROM182として電気的に書換可能なフラッシュメモリ等を使用した場合の書換データの入力などを行なったり、メモリカードやCD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体からのデータ信号SIGの読込みを行なったりする。
The
なお、CPU185は、入出力ポートからデータ入力信号DINやデータ出力信号DOUTを授受する。
Note that the
制御装置30は、このような構成に限られるものでなく、複数のCPUを含んで実現されるものであっても良い。
The
図4は、制御装置30が実行する処理の制御構造を示すフローチャートである。
図1、図4を参照して、まずステップS1において制御装置30は、冷却水の水温Twに基づいてVH過電圧検出閾値VHovを算出する。たとえば、実験に基づいて水温Twと閾値VHovとを対応付けたマップを予め用意しておく。そして、ステップS1において図2の水温センサの出力に基づいてマップを参照して閾値VHovを求めればよい。
FIG. 4 is a flowchart showing a control structure of processing executed by the
Referring to FIGS. 1 and 4, first, in step S <b> 1,
図5は、VH過電圧検出閾値のマップの一例を示した図である。
図5において、横軸がインバータや電圧コンバータを冷却する冷却水の水温であり、縦軸がVH過電圧検出閾値VHovである。そして、図5に示した冷却水の水温が上昇するにつれて電圧VHovが階段状に増加し、水温が上昇しているときと下降しているときでヒステリシスを2箇所で設けているが、単純な階段状の線としても良い。また、特に階段状でなくても電圧VHovは、直線的または曲線的に変化しても良い。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a VH overvoltage detection threshold map.
In FIG. 5, the horizontal axis represents the temperature of the cooling water that cools the inverter and the voltage converter, and the vertical axis represents the VH overvoltage detection threshold VHov. Then, as the coolant temperature shown in FIG. 5 rises, the voltage VHov increases stepwise, and hysteresis is provided at two locations when the coolant temperature is rising and when the coolant temperature is falling. It may be a stepped line. Further, the voltage VHov may change linearly or in a curved line even if it is not particularly stepped.
図4のステップS1に続いて、ステップS2において、電圧センサ13によって測定された電圧VHがVH過電圧検出閾値VHovより大きいか否かが判断される。VH>VHovが成立しなければ、電圧VHが過電圧ではないのでステップS7においてこのフローチャートの処理は終了する。一方、ステップS2においてVH>VHovが成立した場合には、ステップS3に処理が進む。
Subsequent to step S1 in FIG. 4, in step S2, it is determined whether or not the voltage VH measured by the
ステップS3では、インバータや電圧コンバータのIPM(Intelligent Power Module)が耐圧を超えて破損するのを防止するため、インバータや電圧コンバータのゲート遮断を行なう。ゲート遮断とは、たとえば、IGBT素子等のゲートを非活性化状態に固定し活性化を禁止することなどが該当する。 In step S3, the inverter or voltage converter is shut off in order to prevent the IPM (Intelligent Power Module) of the inverter or voltage converter from being damaged beyond its withstand voltage. The gate cutoff corresponds to, for example, fixing the gate of an IGBT element or the like to an inactivated state and prohibiting activation.
続いて、ステップS4において、水温センサ27で測定された水温Twと気圧センサ29で測定された大気圧Pとに基づいて、ゲート許可判定閾値VHaを算出する。そして、ステップS5において電圧VHがゲート許可判定閾値VHaより低くなったか否かが判断される。なお、ゲート許可判定閾値VHaは、ゲート遮断が解除されたときの電圧VHの目標電圧VH*として採用される。
Subsequently, in step S4, the gate permission determination threshold value VHa is calculated based on the water temperature Tw measured by the
図6は、図4のステップS4で定められるゲート許可判定閾値について設定する処理を示したブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram illustrating processing for setting the gate permission determination threshold value determined in step S4 of FIG.
図6を参照して、マップ202には、横軸に冷却水の水温、縦軸に電圧が規定されている。そして、水温センサ27で測定された水温を入力することにより対応する昇圧電圧上限値がマップ202から出力される。たとえば、インバータや電圧コンバータのIPMの耐圧(耐電圧)は、温度によって変化する特性を有している。あるIPMの例では、低温において耐電圧が低くなる。
Referring to FIG. 6, a map 202 defines a coolant water temperature on the horizontal axis and a voltage on the vertical axis. Then, by inputting the water temperature measured by the
一方、マップ204には、横軸に大気圧が規定され、縦軸に電圧が規定されている。そして、気圧センサ29で測定した大気圧を入力することにより対応する昇圧電圧上限値がマップ204から出力される。たとえば、モータジェネレータの耐圧(耐電圧)は、大気圧によって変化する特性を有している。あるモータジェネレータの例では、大気圧が下がると耐電圧が低くなる。
On the other hand, in the
こうして、マップ202および204から2つの昇圧電圧上限値の候補が出力されると、ブロック206において、2つの昇圧電圧上限値の候補のうちの電圧が小さいほうをゲート許可判定閾値VHaとして決定する。
Thus, when two candidates for the boost voltage upper limit value are output from the
このようにして図4のステップS4においてゲート許可判定閾値VHaが設定されると、ステップS5では、電圧VHがゲート許可判定閾値VHaより小さくなったか否かが判断される。VH<VHaが成立しない場合には、再び処理はステップS3に戻り、ステップS3のゲート遮断状態のまま、ステップS4の閾値の算出とステップS5のVH電圧の判定が繰返される。 Thus, when the gate permission determination threshold value VHa is set in step S4 of FIG. 4, it is determined in step S5 whether or not the voltage VH is smaller than the gate permission determination threshold value VHa. If VH <VHa is not established, the process returns to step S3 again, and the calculation of the threshold value in step S4 and the determination of the VH voltage in step S5 are repeated while the gate is cut off in step S3.
電圧VHが降下し、VH<VHaが成立した場合には、ステップS5からステップS6に処理が進む。ステップS6では、ゲート許可、つまり図1の昇圧コンバータ12のスイッチング素子であるIGBT素子Q1,Q2のゲートのオン/オフのスイッチングが許可される。これにより、昇圧コンバータ12は昇圧動作が可能となる。このとき、昇圧コンバータ12の電圧VHの目標値VH*は当初VHaに設定される。こうすることにより、昇圧コンバータ12に過電流が流れたり、バッテリBに過充電が発生したりすることを避けることができる。
If the voltage VH drops and VH <VHa is established, the process proceeds from step S5 to step S6. In step S6, gate permission, that is, switching on / off of the gates of IGBT elements Q1 and Q2, which are switching elements of
ステップS6でゲート許可がなされると、ステップS7で処理が終了となる。
図7は、本実施の形態の過電圧保護とその解除について説明するための波形図である。
When gate permission is made in step S6, the process ends in step S7.
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining overvoltage protection and its release according to the present embodiment.
図7を参照して、VH過電圧検出閾値VHovは、この値を電圧VHが超えると電圧コンバータのゲートが遮断される閾値である。VH過電圧検出閾値VHovは、図4のステップS1で設定され、冷却水の水温によって変化する値である。 Referring to FIG. 7, VH overvoltage detection threshold value VHov is a threshold value at which the gate of the voltage converter is cut off when voltage VH exceeds this value. The VH overvoltage detection threshold value VHov is a value that is set in step S1 of FIG. 4 and changes depending on the coolant temperature.
昇圧電圧上限値VHmaxは、水温や大気圧の変化にかかわらず、この値を昇圧電圧目標値VH*が超えない電圧である。 The boost voltage upper limit value VHmax is a voltage at which the boost voltage target value VH * does not exceed this value regardless of changes in water temperature or atmospheric pressure.
ゲート許可判定閾値VHaは、電圧VHの過電圧が検出された後に、電圧VHが電圧コンバータやインバータのゲート遮断によって次第に降下した場合に、どのくらい電圧VHが降下したら再び電圧コンバータの運転を許可するかを示す閾値である。このゲート許可判定閾値VHaは、VHmaxよりも低く、かつ大気圧および水温によって変化するように図4のステップS4において定められている。 The gate permission determination threshold value VHa indicates how much the voltage VH drops after the overvoltage of the voltage VH is detected, and when the voltage VH drops, permits the operation of the voltage converter again. This is the threshold value shown. The gate permission determination threshold value VHa is set in step S4 of FIG. 4 so as to be lower than VHmax and change depending on the atmospheric pressure and the water temperature.
時刻t0では、昇圧目標電圧とゲート許可電圧は等しくVHaに設定されている。しかし、何らかの原因によって電圧VHが時刻t0〜t1の間上昇し、時刻t1にはVH過電圧検出閾値VHovを超えてしまう場合があったとする。 At time t0, the boost target voltage and the gate permission voltage are set equal to VHa. However, it is assumed that the voltage VH rises between time t0 and time t1 for some reason and exceeds the VH overvoltage detection threshold value VHov at time t1.
すると、時刻t1において図4のステップS2からステップS3に処理が進んだ結果、ゲート遮断指令CSDNが活性化される。これにより、昇圧コンバータ12のIGBT素子Q1,Q2はともにオフ状態に固定され昇圧動作は禁止される。
Then, as a result of the processing proceeding from step S2 to step S3 in FIG. 4 at time t1, the gate cutoff command CSDN is activated. As a result, IGBT elements Q1, Q2 of
電圧VHは、時刻t2の手前でVH過電圧検出閾値VHovよりも低くなるが、ゲート遮断指令CSDNの活性化は、時刻t1〜t2の間維持される。 The voltage VH becomes lower than the VH overvoltage detection threshold VHov before the time t2, but the activation of the gate cutoff command CSDN is maintained between the times t1 and t2.
そして時刻t2において、電圧VHがゲート許可判定閾値VHaよりも小さくなると、ゲート遮断指令CSDNは解除され、ゲート許可状態になる。ここで、ゲート許可直後の電圧VHが目標電圧VH*と離れていると、電圧コンバータに過電流が発生したり、バッテリに過充電が誘発されたりする恐れがある。しかし、本実施の形態では、ゲート許可直後には、昇圧目標電圧VH*は、ゲート許可判定閾値VHaに等しく設定される。これにより、電圧コンバータが電圧VHを目標電圧VH*に合わせるために過電流が流れることが防止される。 At time t2, when the voltage VH becomes smaller than the gate permission determination threshold value VHa, the gate cutoff command CSDN is canceled and the gate permission state is entered. Here, if the voltage VH immediately after gate permission is different from the target voltage VH *, an overcurrent may occur in the voltage converter or an overcharge may be induced in the battery. However, in the present embodiment, immediately after gate permission, boost target voltage VH * is set equal to gate permission determination threshold value VHa. This prevents an overcurrent from flowing in order for the voltage converter to adjust the voltage VH to the target voltage VH *.
最後に、再び図1等を参照して本実施の形態について総括的に説明する。本実施の形態に開示されるモータ駆動装置は、車輪を駆動するためのモータ(モータジェネレータMG2)と、モータを駆動するインバータ22と、蓄電装置であるバッテリBと、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータ22に第1の電圧VHを供給する電圧コンバータ(昇圧コンバータ12)と、電圧コンバータからインバータに供給される第1の電圧VHを検出する電圧センサ13と、モータ駆動装置の状態を表わす値を検出する状態検出センサ(図3:水温センサ27、気圧センサ29)と、電圧センサ13の出力に応じてインバータ22および電圧コンバータの制御を行なう制御装置30とを備える。なお、モータ駆動装置の状態を表わす値とは、たとえば、昇圧コンバータの昇圧電圧上限値に影響を与える値である。制御装置30は、第1の電圧VHが第1の閾値電圧(VHov)を超えた場合には、電圧コンバータの動作を禁止し、その後第1の電圧VHが第1の閾値電圧より低い第2の閾値電圧(VHa)以下に下がったときに電圧コンバータに対する動作の禁止を解除する。このとき制御装置30は、状態検出センサの出力に応じて第2の閾値電圧(VHa)を変化させる。
Finally, the present embodiment will be generally described with reference to FIG. 1 again. The motor drive device disclosed in the present embodiment boosts the voltage of the motor (motor generator MG2) for driving the wheels,
好ましくは、上記の状態検出センサは、大気圧を検出する気圧センサ29を含む。
好ましくは、状態検出センサは、温度を検出する水温センサ27を含む。
Preferably, the state detection sensor includes an
Preferably, the state detection sensor includes a
好ましくは、制御装置30は、電圧コンバータの目標電圧を状態検出センサの出力に応じて変化させる。電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、目標電圧VH*と第2の閾値電圧(VHa)とは等しい値に設定される。
Preferably,
図1および図4に示すように、この発明は他の局面に従うと、車輪を駆動するためのモータ(モータジェネレータMG2)と、モータを駆動するインバータ22と、蓄電装置であるバッテリBと、蓄電装置の電圧を昇圧してインバータに第1の電圧VHを供給する電圧コンバータ(昇圧コンバータ12)と、電圧コンバータからインバータ22に供給される第1の電圧VHを検出する電圧センサ13と、モータ駆動装置の状態を表わす値を検出する状態検出センサ(図3:水温センサ27、気圧センサ29)とを含むモータ駆動装置の制御方法であって、第1の電圧が第1の閾値電圧を超えた場合には、電圧コンバータの動作を禁止するステップ(ステップS2,S3)と、第1の電圧が第1の閾値電圧を超えた後、第1の電圧が第1の閾値電圧より低い第2の閾値電圧以下に下がったときに電圧コンバータに対する動作の禁止を解除するステップ(ステップS5)と、状態検出センサの出力に応じて第2の閾値電圧を変化させるステップ(ステップS4)とを備える。なお、モータ駆動装置の状態を表わす値とは、たとえば、昇圧コンバータの昇圧電圧上限値に影響を与える値である。
As shown in FIGS. 1 and 4, according to another aspect of the present invention, a motor (motor generator MG2) for driving wheels, an
好ましくは、制御方法は、電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、電圧コンバータの目標電圧を状態検出センサの出力に応じて変化させ、かつ目標電圧と第2の閾値電圧とを等しい値に設定するステップ(ステップS6)をさらに備える。 Preferably, the control method changes the target voltage of the voltage converter according to the output of the state detection sensor and sets the target voltage and the second threshold voltage to the same value when the prohibition of the operation on the voltage converter is canceled. A step (step S6) is further provided.
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.
2 車輪、3 動力分割機構、4 エンジン、10,13,21 電圧センサ、11,24 電流センサ、12 昇圧コンバータ、14,22 インバータ、15 U相アーム、16 V相アーム、17 W相アーム、23 負荷回路、26 アクセルポジションセンサ、27 水温センサ、28 車速センサ、29 気圧センサ、30 制御装置、31 ハイブリッド制御部、32 モータジェネレータ制御部、34,181 A/D変換器、35 レジスタ、40 接続部、42 電動エアコン、44 DC/DCコンバータ、46 補機バッテリ、54 ジェネレータ制御部、55 モータ制御部、56 昇圧コンバータ制御部、57〜59 ゲート遮断部、100 車両、180 コンピュータ、184 インターフェース部、186 バス、202,204 マップ、206 ブロック、B バッテリ、C1,C2 コンデンサ、D1〜D8 ダイオード、L1 リアクトル、MG1,MG2 モータジェネレータ、PL1,PL2 電源ライン、Q1〜Q8 IGBT素子、R1 抵抗、R2 放電用抵抗、SL 接地ライン、SMR1〜SMR3 システムメインリレー。 2 wheel, 3 power split mechanism, 4 engine, 10, 13, 21 voltage sensor, 11, 24 current sensor, 12 boost converter, 14, 22 inverter, 15 U phase arm, 16 V phase arm, 17 W phase arm, 23 Load circuit, 26 accelerator position sensor, 27 water temperature sensor, 28 vehicle speed sensor, 29 barometric pressure sensor, 30 control device, 31 hybrid control unit, 32 motor generator control unit, 34,181 A / D converter, 35 register, 40 connection unit , 42 Electric air conditioner, 44 DC / DC converter, 46 Auxiliary battery, 54 Generator control unit, 55 Motor control unit, 56 Boost converter control unit, 57-59 Gate cutoff unit, 100 vehicle, 180 computer, 184 interface unit, 186 Bus, 202, 20 4 maps, 206 blocks, B battery, C1, C2 capacitor, D1-D8 diode, L1 reactor, MG1, MG2 motor generator, PL1, PL2 power line, Q1-Q8 IGBT element, R1 resistor, R2 discharge resistor, SL ground Line, SMR1-SMR3 System main relay.
Claims (6)
車輪を駆動するためのモータと、
前記モータを駆動するインバータと、
蓄電装置と、
前記蓄電装置の電圧を昇圧して前記インバータに第1の電圧を供給する電圧コンバータと、
前記電圧コンバータから前記インバータに供給される前記第1の電圧を検出する電圧センサと、
前記モータ駆動装置の部品耐圧に影響を与える値を検出する状態検出センサと、
前記電圧センサの出力に応じて前記インバータおよび前記電圧コンバータの制御を行なう制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第1の電圧が第1の閾値電圧を超えた場合には、前記電圧コンバータの動作を禁止し、その後前記第1の電圧が前記第1の閾値電圧より低い第2の閾値電圧以下に下がったときに前記電圧コンバータに対する動作の禁止を解除し、
前記制御装置は、前記状態検出センサの出力に応じて、前記電圧コンバータの目標電圧と前記第2の閾値電圧とを変化させ、
前記電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、前記目標電圧と前記第2の閾値電圧とは等しい値に設定される、モータ駆動装置。 A motor drive device,
A motor for driving the wheels;
An inverter for driving the motor;
A power storage device;
A voltage converter that boosts a voltage of the power storage device and supplies a first voltage to the inverter;
A voltage sensor for detecting the first voltage supplied from the voltage converter to the inverter;
A state detection sensor for detecting a value affecting the component pressure resistance of the motor drive device;
A control device for controlling the inverter and the voltage converter according to the output of the voltage sensor;
The control device prohibits the operation of the voltage converter when the first voltage exceeds a first threshold voltage, and then the second voltage is lower than the first threshold voltage. Release the prohibition of the operation to the voltage converter when it falls below the threshold voltage,
Said controller, in response to an output of the state detection sensor, changing the target voltage and the second threshold voltage of said voltage converter,
The motor drive device , wherein the target voltage and the second threshold voltage are set equal to each other when the prohibition of the operation on the voltage converter is canceled .
前記第1の電圧が第1の閾値電圧を超えた場合には、前記電圧コンバータの動作を禁止するステップと、
前記第1の電圧が第1の閾値電圧を超えた後、前記第1の電圧が前記第1の閾値電圧より低い第2の閾値電圧以下に下がったときに前記電圧コンバータに対する動作の禁止を解除するステップと、
前記状態検出センサの出力に応じて前記第2の閾値電圧を変化させるステップと、
前記電圧コンバータに対する動作の禁止の解除時には、前記電圧コンバータの目標電圧を前記状態検出センサの出力に応じて変化させ、かつ前記目標電圧と前記第2の閾値電圧とを等しい値に設定するステップとを備える、モータ駆動装置の制御方法。 A method for controlling a motor drive device, the motor drive device comprising: a motor for driving a wheel; an inverter for driving the motor; a power storage device; and a voltage for the power storage device boosted to the inverter. A voltage converter that supplies a voltage of 1, a voltage sensor that detects the first voltage supplied from the voltage converter to the inverter, and a state detection sensor that detects a value that affects a component breakdown voltage of the motor drive device viewing including the door,
Prohibiting the operation of the voltage converter if the first voltage exceeds a first threshold voltage;
After the first voltage exceeds the first threshold voltage, the prohibition on the operation of the voltage converter is canceled when the first voltage falls below a second threshold voltage lower than the first threshold voltage. And steps to
Changing the second threshold voltage according to the output of the state detection sensor ;
Changing the target voltage of the voltage converter according to the output of the state detection sensor, and setting the target voltage and the second threshold voltage to be equal when releasing the prohibition of the operation of the voltage converter; A method for controlling a motor driving device.
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