JP5418416B2 - Motor control device - Google Patents
Motor control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5418416B2 JP5418416B2 JP2010130643A JP2010130643A JP5418416B2 JP 5418416 B2 JP5418416 B2 JP 5418416B2 JP 2010130643 A JP2010130643 A JP 2010130643A JP 2010130643 A JP2010130643 A JP 2010130643A JP 5418416 B2 JP5418416 B2 JP 5418416B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- motor
- inverter
- command value
- axis
- voltage command
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 60
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 16
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 13
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
本発明は、直流電源に接続されたインバータ及び平滑コンデンサと、インバータで駆動される交流モータとを備えたモータ制御装置に関する発明である。 The present invention relates to a motor control device including an inverter and a smoothing capacitor connected to a DC power source, and an AC motor driven by the inverter.
近年、低燃費、低排気エミッションの社会的要請から車両の動力源として交流モータを搭載した電気自動車やハイブリッド車が注目されている。このような電気自動車やハイブリッド車においては、二次電池等からなる直流電源に接続されたインバータで直流電圧を交流電圧に変換して交流モータを駆動すると共に、直流電源に接続された平滑コンデンサで電源ラインの電圧を平滑化するようにしたものがある。 2. Description of the Related Art In recent years, electric vehicles and hybrid vehicles equipped with an AC motor as a power source for vehicles have attracted attention due to social demands for low fuel consumption and low exhaust emissions. In such an electric vehicle or a hybrid vehicle, an inverter connected to a DC power source composed of a secondary battery or the like converts a DC voltage into an AC voltage to drive an AC motor, and a smoothing capacitor connected to the DC power source. Some have smoothed the voltage of the power line.
このようなモータ制御システムにおいては、例えば、特許文献1(特許第3289567号公報)に記載されているように、リレーが開放(オフ)されて直流電源がインバータ及び平滑コンデンサから切り離されたときに平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電するディスチャージ制御を行う際に、交流モータのd軸電流指令(励磁電流指令)を非ゼロに設定して該d軸電流指令とd軸電流検出値との偏差に基づいてd軸電圧指令値を設定するd軸電流フィードバック制御を実行すると共に、q軸電流指令(トルク電流指令)をゼロに設定して該q軸電流指令とq軸電流検出値との偏差に基づいてq軸電圧指令値を設定するq軸電流フィードバック制御を実行し、これらのd軸電圧指令値とq軸電圧指令値に基づいてインバータを制御して交流モータの通電を制御することで、交流モータの巻線で電気エネルギを消費(ジュール熱に変換)して平滑コンデンサの電荷を放電しながら、交流モータのトルクをゼロに制御するようにしたものがある。 In such a motor control system, for example, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3289567), when the relay is opened (turned off) and the DC power supply is disconnected from the inverter and the smoothing capacitor. When performing discharge control for discharging the charge stored in the smoothing capacitor, the d-axis current command (excitation current command) of the AC motor is set to non-zero and the deviation between the d-axis current command and the d-axis current detection value The d-axis current feedback control for setting the d-axis voltage command value based on the q-axis current command is executed, and the q-axis current command (torque current command) is set to zero and the deviation between the q-axis current command and the q-axis current detection value is set. Q-axis current feedback control is performed to set the q-axis voltage command value based on the d-axis voltage command value, and the inverter is controlled based on these d-axis voltage command value and q-axis voltage command value. By controlling the energization of the motor, the AC motor's torque is controlled to zero while discharging the smoothing capacitor by consuming electrical energy (converted to Joule heat) in the winding of the AC motor. is there.
上記特許文献1の技術では、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電する際に、交流モータのd軸電流とq軸電流を両方ともフィードバック制御するため、制御回路の演算負荷が大きくなってしまうという欠点がある。また、d軸電流指令が負の値に設定される可能性があり、d軸電流指令が負の値に設定された場合には、次のような問題が発生する可能性がある。 In the technique of the above-mentioned patent document 1, when discharging the electric charge stored in the smoothing capacitor, both the d-axis current and the q-axis current of the AC motor are feedback controlled, so that the calculation load of the control circuit is increased. There are drawbacks. Further, the d-axis current command may be set to a negative value, and if the d-axis current command is set to a negative value, the following problem may occur.
図5(b)に示すように、交流モータの等トルク曲線(同一トルクを発生する電流を表す曲線)は、d軸の負方向に進むほどq軸方向の間隔が狭くなるという特性があるため、d軸電流指令が負の値に設定されると、q軸方向のトルク感度が高くなって、電流ベクトルがq軸方向に変動したときに発生するトルクが大きくなる。このため、電流ベクトルの変動によるトルクによって交流モータが回転する可能性があり、交流モータが回転すると、その回転具合によっては、動力伝達系のギヤ機構の歯と歯が衝突して耳障りな歯打ち音が発生したり、車両が動くといった不具合が発生する可能性がある。 As shown in FIG. 5B, the equal torque curve (curve representing the current that generates the same torque) of the AC motor has a characteristic that the interval in the q-axis direction becomes narrower as the d-axis moves in the negative direction. When the d-axis current command is set to a negative value, the torque sensitivity in the q-axis direction increases, and the torque generated when the current vector fluctuates in the q-axis direction increases. For this reason, there is a possibility that the AC motor will rotate due to torque due to fluctuations in the current vector. When the AC motor rotates, the teeth of the gear mechanism of the power transmission system collide with the teeth depending on how the motor rotates. There is a possibility that problems such as noise and vehicle movement may occur.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、交流モータで電気エネルギを消費して平滑コンデンサの電荷を放電する際に、制御回路の演算負荷を軽減しながら、交流モータの回転を抑制することができるモータ制御装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to suppress the rotation of the AC motor while reducing the calculation load of the control circuit when the electric energy is consumed by the AC motor and the electric charge of the smoothing capacitor is discharged. An object of the present invention is to provide a motor control device that can be used.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、直流電源に接続されたインバータ及び平滑コンデンサと、インバータで駆動される交流モータとを備えたモータ制御装置において、直流電源がインバータ及び平滑コンデンサから切り離された状態で平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電する際に、交流モータのトルク発生に寄与しないd軸電流を流すためにd軸電圧指令値を正の値に設定すると共に、交流モータのトルク発生に寄与するq軸電流を流さないためにq軸電流指令値を0に設定して該q軸電流指令値とq軸電流検出値との偏差が小さくなるようにq軸電圧指令値を設定するq軸電流フィードバック制御を実行し、d軸電圧指令値とq軸電圧指令値に基づいてインバータを制御して交流モータの通電を制御する放電時モータ制御手段を備えた構成としたものである。 In order to solve the above-described problem, an invention according to claim 1 is directed to a motor control device including an inverter and a smoothing capacitor connected to a DC power source, and an AC motor driven by the inverter. When discharging the electric charge stored in the smoothing capacitor while being disconnected from the capacitor, the d-axis voltage command value is set to a positive value so that a d-axis current that does not contribute to torque generation of the AC motor flows. The q-axis voltage command is set so that the q-axis current command value is set to 0 so that the q-axis current that contributes to the torque generation of the motor does not flow and the deviation between the q-axis current command value and the q-axis current detection value becomes small. Discharge motor that executes q-axis current feedback control to set a value and controls the inverter based on the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value to control energization of the AC motor In which was configured to include a control means.
この構成では、平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電する際に、交流モータのd軸電圧指令値を正の値に設定すると共に、q軸電流指令値を0に設定して該q軸電流指令値とq軸電流検出値との偏差が小さくなるようにq軸電圧指令値を設定するq軸電流フィードバック制御を実行し、d軸電圧指令値とq軸電圧指令値に基づいてインバータを制御して交流モータの通電を制御することで、交流モータの巻線で電気エネルギを消費(ジュール熱に変換)して平滑コンデンサの電荷を放電しながら、交流モータのトルクをほぼ0に制御することができる。 In this configuration, when discharging the electric charge stored in the smoothing capacitor, the d-axis voltage command value of the AC motor is set to a positive value, the q-axis current command value is set to 0, and the q-axis current command is set. Q-axis current feedback control is performed to set the q-axis voltage command value so that the deviation between the value and the q-axis current detection value is small, and the inverter is controlled based on the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value. By controlling the energization of the AC motor, it is possible to control the torque of the AC motor to almost zero while consuming electric energy (converting to Joule heat) by the winding of the AC motor and discharging the charge of the smoothing capacitor. it can.
この場合、d軸電流はフィードバック制御せずに、q軸電流をフィードバック制御するだけであるため、制御回路の演算負荷を軽減することができる。また、図5(a)に示すように、交流モータの等トルク曲線(同一トルクを発生する電流を表す曲線)は、d軸の負方向に進むほどq軸方向の間隔が狭くなるという特性があるが、本発明は、d軸電圧指令値を正の値に設定するため、d軸電圧指令値を負の値に設定する場合に比べて、q軸方向のトルク感度を低くすることができ、電流ベクトルがq軸方向に変動したときに発生するトルクを小さくすることができる。このため、電流ベクトルの変動によるトルクによって交流モータが回転することを抑制することができ、交流モータの回転による不具合(動力伝達系のギヤ機構の歯と歯が衝突して耳障りな歯打ち音が発生したり、車両が動くといった不具合)を防止することができる。 In this case, since the d-axis current is not feedback-controlled but only the q-axis current is feedback-controlled, the calculation load of the control circuit can be reduced. Further, as shown in FIG. 5A, the equal torque curve of the AC motor (curve representing the current that generates the same torque) has a characteristic that the interval in the q-axis direction becomes narrower as the d-axis moves in the negative direction. However, in the present invention, since the d-axis voltage command value is set to a positive value, the torque sensitivity in the q-axis direction can be lowered as compared with the case where the d-axis voltage command value is set to a negative value. The torque generated when the current vector fluctuates in the q-axis direction can be reduced. For this reason, it is possible to suppress the rotation of the AC motor due to the torque due to the fluctuation of the current vector, and the trouble due to the rotation of the AC motor (the teeth of the gear mechanism of the power transmission system collide with the teeth and an annoying rattling sound is generated. Can be prevented).
この場合、請求項2のように、平滑コンデンサの静電容量と交流モータの巻線抵抗と所定の要求放電時間とに基づいてd軸電圧指令値を設定するようにしても良い。このようにすれば、要求放電時間内に平滑コンデンサの放電を完了できるようにd軸電圧指令値(例えば初期値)を設定することができる。 In this case, the d-axis voltage command value may be set based on the capacitance of the smoothing capacitor, the winding resistance of the AC motor, and a predetermined required discharge time. In this way, the d-axis voltage command value (for example, initial value) can be set so that the discharge of the smoothing capacitor can be completed within the required discharge time.
更に、請求項3のように、インバータをPWM制御方式で制御する際の変調率(デューティ比)が一定になるようにd軸電圧指令値を変化させるようにしても良い。このようにすれば、平滑コンデンサの放電に伴って、平滑コンデンサの残存電荷が減少して、インバータの入力電圧(平滑コンデンサの両端電圧)が低下するのに対応して、d軸電圧指令値を低下させて、d軸電圧指令値をインバータの入力電圧(平滑コンデンサの両端電圧)に対応した適正値に設定することができ、平滑コンデンサの放電時間(放電完了までに要する時間)のばらつきを低減することができる。 Further, as described in claim 3, the d-axis voltage command value may be changed so that the modulation rate (duty ratio) when the inverter is controlled by the PWM control method is constant. In this way, as the smoothing capacitor discharges, the residual charge of the smoothing capacitor decreases and the input voltage of the inverter (the voltage across the smoothing capacitor) decreases. The d-axis voltage command value can be set to an appropriate value that corresponds to the input voltage of the inverter (the voltage across the smoothing capacitor), reducing variations in the discharge time of the smoothing capacitor (the time required to complete the discharge). can do.
ところで、インバータをPWM制御方式で制御する際の変調率が小さくなるほど、インバータのデッドタイム(上アームと下アームのスイッチング素子が両方ともオフになる時間)の影響が大きくなる。このため、インバータの入力電圧が低い領域では、変調率が小さ過ぎると、デッドタイムの影響でインバータの出力電圧(交流モータの印加電圧)が低下し過ぎてしまい、平滑コンデンサの放電時間が長くなる可能性がある。 By the way, the smaller the modulation rate when controlling the inverter by the PWM control method, the greater the influence of the inverter dead time (the time during which both the upper arm and lower arm switching elements are turned off). For this reason, in a region where the input voltage of the inverter is low, if the modulation rate is too small, the output voltage of the inverter (applied voltage of the AC motor) is excessively reduced due to the dead time, and the discharge time of the smoothing capacitor becomes long. there is a possibility.
そこで、請求項4のように、インバータの入力電圧が所定電圧以上の領域では該インバータをPWM制御方式で制御する際の変調率が第1の所定値になるようにd軸電圧指令値を変化させ、インバータの入力電圧が所定電圧よりも低い領域では変調率が第1の所定値よりも大きい第2の所定値になるようにd軸電圧指令値を変化させるようにしても良い。このようにすれば、インバータの入力電圧が所定電圧よりも低い領域では、変調率を適度に大きくしてインバータのデッドタイムの影響を小さくすることができ、インバータの出力電圧(交流モータの印加電圧)が低下し過ぎることを回避して、平滑コンデンサの放電時間が長くなることを防止することができる。 Therefore, as in claim 4, in the region where the input voltage of the inverter is equal to or higher than the predetermined voltage, the d-axis voltage command value is changed so that the modulation factor when the inverter is controlled by the PWM control method becomes the first predetermined value. Then, the d-axis voltage command value may be changed so that the modulation factor becomes a second predetermined value larger than the first predetermined value in a region where the input voltage of the inverter is lower than the predetermined voltage. In this way, in the region where the input voltage of the inverter is lower than the predetermined voltage, it is possible to moderately increase the modulation factor to reduce the influence of the inverter dead time, and the inverter output voltage (applied voltage of the AC motor). ) Is prevented from excessively decreasing, and the discharge time of the smoothing capacitor can be prevented from becoming long.
以下、本発明を実施するための形態をハイブリッド車に適用して具体化した一実施例を説明する。
まず、図1に基づいてハイブリッド車の駆動システム全体の概略構成を説明する。
Hereinafter, an embodiment in which a mode for carrying out the present invention is applied to a hybrid vehicle will be described.
First, the overall configuration of the hybrid vehicle drive system will be described with reference to FIG.
車両の動力源として、内燃機関であるエンジン11と交流モータ12とが搭載されている。エンジン11の出力軸(クランク軸)の動力が交流モータ12及びクラッチ17を介して変速機13に伝達され、この変速機13の出力軸の動力がデファレンシャルギヤ機構14や車軸15等を介して車輪16に伝達される。変速機13は、例えば、トルクコンバータと変速機構等により構成され、複数の変速段の中から変速段を段階的に切り換える有段変速機であっても良いし、無段階に変速するCVT(無段変速機)であっても良い。
An
また、エンジン11の動力を車輪16に伝達する動力伝達経路のうちのエンジン11と変速機13との間に、交流モータ12の回転軸が動力伝達可能に連結され、更に、交流モータ12と変速機13との間(又はエンジン11と交流モータ12との間)に、動力伝達を断続するためのクラッチ17が設けられている。このクラッチ13は、油圧駆動式の油圧クラッチであっても良いし、電磁駆動式の電磁クラッチであっても良い。また、交流モータ12を駆動するインバータ18がバッテリ19に接続され、交流モータ12がインバータ18を介してバッテリ19と電力を授受するようになっている。
Further, the rotation shaft of the
ハイブリッドECU20は、ハイブリッド車全体を総合的に制御するコンピュータであり、アクセル開度(アクセルペダルの操作量)を検出するアクセルセンサ21、シフトレバーの操作位置を検出するシフトスイッチ22、ブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ23、車速を検出する車速センサ24等の各種のセンサやスイッチの出力信号を読み込んで車両の運転状態を検出する。このハイブリッドECU20は、エンジン11の運転を制御するエンジンECU25と、インバータ18を制御して交流モータ12の運転を制御するMG−ECU26と、変速機13とクラッチ17を制御するトランスミッションECU27との間で制御信号やデータ信号等を送受信し、各ECU25〜27によって車両の運転状態に応じてエンジン11と交流モータ12と変速機13とクラッチ17を制御する。
The
次に、図2に基づいて交流モータ12の制御システムの概略構成を説明する。
二次電池等からなる直流電源であるバッテリ19には、リレー28,29を介して昇圧コンバータ30(DC−DCコンバータ)が接続され、この昇圧コンバータ30は、バッテリ19の直流電圧を昇圧してシステム電源ライン31とアースライン32との間に直流のシステム電圧を発生させたり、このシステム電圧を降圧してバッテリ19に電力を戻す機能を持つ。尚、昇圧コンバータ30を省略した構成としても良い。システム電源ライン31とアースライン32との間には、システム電圧を平滑化する平滑コンデンサ33や、電圧制御型の三相のインバータ18が接続され、このインバータ18で交流モータ12が駆動される。尚、インバータ18に平滑コンデンサ33が組み込まれた構成としても良い。
Next, a schematic configuration of the control system for the
A booster converter 30 (DC-DC converter) is connected to the
交流モータ12は、例えば、三相永久磁石式同期モータで、永久磁石が内装されたものであり、ロータの回転位置θ(回転角度)を検出するロータ回転位置センサ34が搭載されている。電圧制御型の三相のインバータ18には、6つのスイッチング素子35〜40(上アームの各相の3つのスイッチング素子35,37,39と、下アームの各相の3つのスイッチング素子36,38,40)が設けられ、各スイッチング素子35〜40に、それぞれ還流ダイオード41〜46が並列に接続されている。
The
このインバータ18は、MG−ECU26から出力される三相の6アーム電圧指令信号UU,UL,VU,VL,WU,WLに基づいて、システム電源ライン31の直流電圧(昇圧コンバータ30によって昇圧されたシステム電圧)を三相の交流電圧U,V,Wに変換して交流モータ12を駆動する。交流モータ12のU相に流れるU相電流iu がU相電流センサ47によって検出され、交流モータ12のW相に流れるW相電流iw がW相電流センサ48によって検出される。
The
MG−ECU26は、車両の通常運転中に、システム電圧が目標電圧となるように昇圧コンバータ30を制御すると共に、交流モータ12の出力トルクが目標トルク(トルク指令値)となるようにインバータ18を制御して交流モータ12に印加する交流電圧を調整するトルク制御を実行する。このトルク制御では、ハイブリッドECU20から出力されるトルク指令値と、交流モータ12のU相電流iu とW相電流iw (電流センサ47,48の出力信号)と、交流モータ12のロータ回転位置θ(ロータ回転位置センサ34の出力信号)とに基づいて、例えば、正弦波PWM制御方式又は矩形波制御方式等で三相電圧指令信号を生成してインバータ18に出力する。
The MG-
具体的には、図3に示すように、交流モータ12のロータ回転座標として設定されたd−q座標系において、d軸電流id とq軸電流iq をそれぞれ独立にフィードバック制御するために、交流モータ12のトルク指令値と回転速度とに基づいて、指令電流ベクトル(d軸電流指令値Id ,q軸電流指令値Iq )をマップ又は数式等により演算する。
Specifically, as shown in FIG. 3, in the dq coordinate system set as the rotor rotation coordinate of the
また、交流モータ12のU相電流iu とW相電流iw (電流センサ47,48の出力信号)と、交流モータ12のロータ回転位置θ(ロータ回転位置センサ34の出力信号)とに基づいて、交流モータ12に流れる電流の検出値である検出電流ベクトル(d軸電流検出値id ,q軸電流検出値iq )を演算する。
Further, based on the U-phase current iu and the W-phase current iw of the AC motor 12 (output signals of the
この後、d軸電流指令値Id とd軸電流検出値id との偏差Δid が小さくなるようにPI制御等によりd軸電圧指令値Vd を演算すると共に、q軸電流指令値Iq とq軸電流検出値iq との偏差Δiq が小さくなるようにPI制御等によりq軸電圧指令値Vq を演算して、指令電圧ベクトル(d軸電圧指令値Vd ,q軸電圧指令値Vq )を求める。 Thereafter, the d-axis voltage command value Vd is calculated by PI control or the like so that the deviation Δid between the d-axis current command value Id and the detected d-axis current value id becomes small, and the q-axis current command value Iq and the q-axis current are calculated. The q-axis voltage command value Vq is calculated by PI control or the like so that the deviation Δiq from the detected value iq is small, and a command voltage vector (d-axis voltage command value Vd, q-axis voltage command value Vq) is obtained.
この指令電圧ベクトル(d軸電圧指令値Vd ,q軸電圧指令値Vq )と、交流モータ12のロータ回転位置θ(ロータ回転位置センサ34の出力信号)とに基づいて、三相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を演算した後、これらの三相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を、例えば、正弦波PWM制御方式又は矩形波制御方式等で三相の6アーム電圧指令信号UU,UL,VU,VL,WU,WLに変換し、これらの三相の6アーム電圧指令信号UU,UL,VU,VL,WU,WLをインバータ18に出力する。
Based on this command voltage vector (d-axis voltage command value Vd, q-axis voltage command value Vq) and rotor rotation position θ of AC motor 12 (output signal of rotor rotation position sensor 34), three-phase voltage command value Vu. , Vv, Vw are calculated, and these three-phase voltage command values Vu, Vv, Vw are converted into three-phase six-arm voltage command signals UU, UL, VU by, for example, a sine wave PWM control method or a rectangular wave control method. , VL, WU, WL, and these three-phase 6-arm voltage command signals UU, UL, VU, VL, WU, WL are output to the
また、MG−ECU26は、後述する図6の放電時モータ制御ルーチンを実行することで、例えば、イグニッションスイッチ(図示せず)のオフによりリレー28,29が開放(オフ)されてバッテリ19がインバータ18及び平滑コンデンサ33から電気的に切り離されて、平滑コンデンサ33の放電要求が発生したときに、交流モータ12の巻線で電気エネルギを消費(ジュール熱に変換)して平滑コンデンサ33に蓄えられた電荷を放電するディスチャージ制御を実行する。その際、交流モータ12が回転すると、その回転具合によっては、動力伝達系(例えば変速機13等)のギヤ機構の歯と歯が衝突して耳障りな歯打ち音が発生したり、車両が動くといった不具合が発生する可能性がある。
Further, the MG-
この対策として、MG−ECU26は、平滑コンデンサ33に蓄えられた電荷を放電する際に、図4に示すように、交流モータ12のトルク発生に寄与しないd軸電流を流すためにd軸電圧指令値Vd を正の値に設定する。また、交流モータ12のトルク発生に寄与するq軸電流を流さないためにq軸電流指令値Iq を0に設定すると共に、交流モータ12のU相電流iu とW相電流iw (電流センサ47,48の出力信号)と、交流モータ12のロータ回転位置θ(ロータ回転位置センサ34の出力信号)とに基づいて、q軸電流検出値iq を演算し、q軸電流指令値Iq とq軸電流検出値iq との偏差Δiq が小さくなるようにPI制御等によりq軸電圧指令値Vq を設定するq軸電流フィードバック制御を実行する。
As a countermeasure against this, the MG-
この後、指令電圧ベクトル(d軸電圧指令値Vd ,q軸電圧指令値Vq )と、交流モータ12のロータ回転位置θ(ロータ回転位置センサ34の出力信号)とに基づいて、三相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を演算した後、これらの三相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を、例えば、正弦波PWM制御方式又は矩形波制御方式等で三相の6アーム電圧指令信号UU,UL,VU,VL,WU,WLに変換し、これらの三相の6アーム電圧指令信号UU,UL,VU,VL,WU,WLをインバータ18に出力して、交流モータ12の通電を制御することで、交流モータ12の巻線で電気エネルギを消費(ジュール熱に変換)して平滑コンデンサ33に蓄えられた電荷を放電しながら、交流モータ12のトルクをほぼ0に制御する。
Thereafter, based on the command voltage vector (d-axis voltage command value Vd, q-axis voltage command value Vq) and the rotor rotation position θ of AC motor 12 (output signal of rotor rotation position sensor 34), a three-phase voltage command is generated. After calculating the values Vu, Vv, Vw, these three-phase voltage command values Vu, Vv, Vw are converted into three-phase six-arm voltage command signals UU, UL by, for example, a sine wave PWM control method or a rectangular wave control method. , VU, VL, WU, WL, and these three-phase 6-arm voltage command signals UU, UL, VU, VL, WU, WL are output to the
また、図5(a)に示すように、交流モータ12の等トルク曲線(同一トルクを発生する電流を表す曲線)は、d軸の負方向に進むほどq軸方向の間隔が狭くなるという特性があるが、本実施例では、d軸電圧指令値を正の値に設定するため、d軸電圧指令値を負の値に設定する場合に比べて、q軸方向のトルク感度を低くすることができ、電流ベクトルがq軸方向に変動したときに発生するトルクを小さくすることができる。このため、電流ベクトルの変動によるトルクによって交流モータ12が回転することを抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 5A, the isotorque curve of AC motor 12 (curve representing the current that generates the same torque) has a characteristic that the interval in the q-axis direction becomes narrower as the d-axis moves in the negative direction. However, in this embodiment, since the d-axis voltage command value is set to a positive value, the torque sensitivity in the q-axis direction is made lower than when the d-axis voltage command value is set to a negative value. The torque generated when the current vector fluctuates in the q-axis direction can be reduced. For this reason, it is possible to suppress the rotation of the
以下、MG−ECU26が実行する図6の放電時モータ制御ルーチンの処理内容を説明する。
図6に示す放電時モータ制御ルーチンは、MG−ECU26の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう放電時モータ制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、平滑コンデンサ33の放電要求が発生しているか否かを、例えば、イグニッションスイッチ(図示せず)のオフによりリレー28,29が開放(オフ)されてバッテリ19がインバータ18及び平滑コンデンサ33から電気的に切り離されたか否かによって判定する。
Hereinafter, the processing content of the motor control routine at the time of discharging shown in FIG. 6 executed by the MG-
The discharge motor control routine shown in FIG. 6 is repeatedly executed at a predetermined cycle while the MG-
このステップ101で、平滑コンデンサ33の放電要求が発生していないと判定された場合には、ステップ102以降のディスチャージ制御に関する処理を実行することなく、本ルーチンを終了する。
If it is determined in
一方、上記ステップ101で、平滑コンデンサ33の放電要求が発生していると判定された場合には、その時点t1 (図7参照)で、ステップ102以降のディスチャージ制御に関する処理を次のようにして実行する。まず、ステップ102で、電圧センサ(図示せず)で検出したインバータ18の入力電圧Vdc(平滑コンデンサ33の両端電圧)を取得した後、ステップ103に進み、インバータ18の入力電圧Vdcが所定の判定値V1 よりも高いか否かを判定する。ここで、判定値V1 は、例えば、平滑コンデンサ33の放電がほぼ完了したときの平滑コンデンサ33の両端電圧又はその付近に設定されている。
On the other hand, if it is determined in
このステップ103で、インバータ18の入力電圧Vdcが判定値V1 よりも高いと判定された場合には、平滑コンデンサ33に蓄えられた電荷を放電する必要がある(ディスチャージ制御を実行する必要がある)と判断して、ステップ104以降の処理を次のようにして実行する。
If it is determined in
まず、ステップ104で、q軸電流指令値Iq を0に設定した後、ステップ105に進み、交流モータ12のU相電流iu とW相電流iw (電流センサ47,48の出力信号)と、交流モータ12のロータ回転位置θ(ロータ回転位置センサ34の出力信号)とに基づいて、q軸電流検出値iq を算出する。
First, after setting the q-axis current command value Iq to 0 in
この後、ステップ106に進み、q軸電流指令値Iq とq軸電流検出値iq との偏差Δiq (=Iq −iq )を算出した後、ステップ107に進み、q軸電流指令値Iq とq軸電流検出値iq との偏差Δiq が小さくなるようにPI制御等によりq軸電圧指令値Vq を算出するq軸電流フィードバック制御を実行する。 Thereafter, the process proceeds to step 106, and after calculating a deviation Δiq (= Iq−iq) between the q-axis current command value Iq and the q-axis current detection value iq, the process proceeds to step 107, and the q-axis current command value Iq and the q-axis The q-axis current feedback control is executed to calculate the q-axis voltage command value Vq by PI control or the like so that the deviation Δiq from the detected current value iq is small.
この後、ステップ108に進み、d軸電圧指令値Vd を正の値に設定する。この場合、放電要求の発生後の初回は、平滑コンデンサ33の静電容量と交流モータ12の巻線抵抗と所定の要求放電時間とに基づいて、要求放電時間内に平滑コンデンサ33の放電を完了できるようにd軸電圧指令値Vd の初期値(図7参照)を設定する。このd軸電圧指令値Vd の初期値は、予め試験データや設計データ等に基づいて算出した値をMG−ECU26(又はハイブリッドECU20等)のROMに記憶しておいても良い。また、インバータ18の入力電圧Vdc(平滑コンデンサ33の両端電圧)に応じてd軸電圧指令値Vd の初期値を補正するようにしても良い。
Thereafter, the process proceeds to step 108, and the d-axis voltage command value Vd is set to a positive value. In this case, the first time after the discharge request is generated, the discharge of the smoothing capacitor 33 is completed within the required discharge time based on the capacitance of the smoothing capacitor 33, the winding resistance of the
そして、放電要求の発生後の2回目以降は、インバータ18をPWM制御方式で制御する際の変調率(=Vd /Vdc)が一定(又はほぼ一定)になるようにd軸電圧指令値Vd を変化させる。これにより、図7に示すように、平滑コンデンサ33の放電に伴って、平滑コンデンサ33の残存電荷が減少して、インバータ18の入力電圧Vdc(平滑コンデンサ33の両端電圧)が低下するのに対応して、d軸電圧指令値Vd を低下させる。
In the second and subsequent times after the occurrence of the discharge request, the d-axis voltage command value Vd is set so that the modulation factor (= Vd / Vdc) when the
この後、ステップ109に進み、指令電圧ベクトル(d軸電圧指令値Vd ,q軸電圧指令値Vq )と、交流モータ12のロータ回転位置θ(ロータ回転位置センサ34の出力信号)とに基づいて、三相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を演算した後、これらの三相電圧指令値Vu ,Vv ,Vw を、正弦波PWM制御方式で三相の6アーム電圧指令信号UU,UL,VU,VL,WU,WLに変換し、これらの三相の6アーム電圧指令信号UU,UL,VU,VL,WU,WLをインバータ18に出力して、交流モータ12の通電を制御することで、交流モータ12の巻線で電気エネルギを消費(ジュール熱に変換)して平滑コンデンサ33に蓄えられた電荷を放電しながら、交流モータ12のトルクをほぼ0に制御する。
Thereafter, the process proceeds to step 109, based on the command voltage vector (d-axis voltage command value Vd, q-axis voltage command value Vq) and the rotor rotational position θ (output signal of the rotor rotational position sensor 34) of the
その後、上記ステップ102で、インバータ18の入力電圧Vdcが判定値V1 以下であると判定された場合には、その時点t2 (図7参照)で、平滑コンデンサ33の放電が終了した判断して、ステップ103以降の処理を実行することなく、本ルーチンを終了することで、ディスチャージ制御を終了すると共に、放電要求をオフにする。
Thereafter, if it is determined in
以上説明した本実施例では、平滑コンデンサ33に蓄えられた電荷を放電する際に、交流モータ12のd軸電圧指令値Vd を正の値に設定すると共に、q軸電流指令値Iq を0に設定して該q軸電流指令値Iq とq軸電流検出値iq との偏差Δiq が小さくなるようにq軸電圧指令値Vq を設定するq軸電流フィードバック制御を実行し、d軸電圧指令値Vd とq軸電圧指令値Vq に基づいてインバータ18を制御して交流モータ12の通電を制御するようにしたので、交流モータ12の巻線で電気エネルギを消費(ジュール熱に変換)して平滑コンデンサ33の電荷を放電しながら、交流モータ12のトルクをほぼ0に制御することができる。
In the present embodiment described above, when discharging the electric charge stored in the smoothing capacitor 33, the d-axis voltage command value Vd of the
この場合、d軸電流はフィードバック制御せずに、q軸電流をフィードバック制御するだけであるため、MG−ECU26(制御回路)の演算負荷を軽減することができる。また、d軸電圧指令値Vd を正の値に設定するため、d軸電圧指令値Vd を負の値に設定する場合に比べて、q軸方向のトルク感度を低くすることができ、電流ベクトルがq軸方向に変動したときに発生するトルクを小さくすることができる。このため、電流ベクトルの変動によるトルクによって交流モータ12が回転することを抑制することができ、交流モータ12の回転による不具合(動力伝達系のギヤ機構の歯と歯が衝突して耳障りな歯打ち音が発生したり、車両が動くといった不具合)を防止することができる。
In this case, since the d-axis current is not feedback-controlled and only the q-axis current is feedback-controlled, the calculation load on the MG-ECU 26 (control circuit) can be reduced. Further, since the d-axis voltage command value Vd is set to a positive value, the torque sensitivity in the q-axis direction can be lowered compared to the case where the d-axis voltage command value Vd is set to a negative value, and the current vector The torque generated when the fluctuates in the q-axis direction can be reduced. For this reason, it is possible to suppress the rotation of the
また、本実施例では、平滑コンデンサ33の静電容量と交流モータ12の巻線抵抗と所定の要求放電時間とに基づいてd軸電圧指令値Vd の初期値を設定するようにしたので、要求放電時間内に平滑コンデンサ33の放電を完了できるようにd軸電圧指令値Vd の初期値を設定することができる。
In this embodiment, the initial value of the d-axis voltage command value Vd is set based on the capacitance of the smoothing capacitor 33, the winding resistance of the
更に、本実施例では、インバータ18をPWM制御方式で制御する際の変調率(デューティ比)が一定になるようにd軸電圧指令値Vd を変化させるようにしたので、平滑コンデンサ33の放電に伴って、平滑コンデンサ33の残存電荷が減少して、インバータ18の入力電圧Vdc(平滑コンデンサ33の両端電圧)が低下するのに対応して、d軸電圧指令値Vd を低下させて、d軸電圧指令値Vd をインバータ18の入力電圧Vdc(平滑コンデンサ33の両端電圧)に対応した適正値に設定することができ、平滑コンデンサ33の放電時間(放電完了までに要する時間)のばらつきを低減することができる。
Furthermore, in this embodiment, since the d-axis voltage command value Vd is changed so that the modulation rate (duty ratio) when the
ところで、インバータ18をPWM制御方式で制御する際の変調率が小さくなるほど、インバータ18のデッドタイム(上アームと下アームのスイッチング素子が両方ともオフになる時間)の影響が大きくなる。このため、インバータ18の入力電圧Vdcが低い領域では、変調率が小さ過ぎると、デッドタイムの影響でインバータ18の出力電圧(交流モータ12の印加電圧)が低下し過ぎてしまい、平滑コンデンサ33の放電時間が長くなる可能性がある。
By the way, the smaller the modulation factor when controlling the
そこで、インバータ18の入力電圧Vdcが所定電圧以上の領域(デッドタイムの影響が小さい領域)では、変調率が第1の所定値になるようにd軸電圧指令値Vd を変化させ、インバータ18の入力電圧Vdcが所定電圧よりも低い領域(デッドタイムの影響が大きい領域)では、変調率が第1の所定値よりも大きい第2の所定値になるようにd軸電圧指令値Vd を変化させるようにしても良い。このようにすれば、インバータ18の入力電圧Vdcが所定電圧よりも低い領域では、変調率を適度に大きくしてインバータ18のデッドタイムの影響を小さくすることができ、インバータ18の出力電圧(交流モータ12の印加電圧)が低下し過ぎることを回避して、平滑コンデンサ33の放電時間が長くなることを防止することができる。
Therefore, in the region where the input voltage Vdc of the
尚、インバータ18の入力電圧Vdcが所定電圧よりも低い領域では、変調率が徐々に大きくなるようにd軸電圧指令値Vd を変化させるようにしても良い。
また、上記実施例では、d軸電圧指令値Vd を変化させるようにしたが、これに限定されず、d軸電圧指令値Vd を一定値に維持するようにしても良い。
In the region where the input voltage Vdc of the
In the above embodiment, the d-axis voltage command value Vd is changed. However, the present invention is not limited to this, and the d-axis voltage command value Vd may be maintained at a constant value.
また、上記実施例では、エンジンと交流モータの両方を動力源とするハイブリッド車のモータ制御システムに本発明を適用したが、これに限定されず、交流モータのみを動力源とする電気自動車のモータ制御システムに本発明を適用しても良い。更に、電気自動車やハイブリッド車以外のモータ制御システムに本発明を適用しても良い。 In the above embodiment, the present invention is applied to the hybrid vehicle motor control system using both the engine and the AC motor as the power source. However, the present invention is not limited to this, and the motor of the electric vehicle using only the AC motor as the power source. The present invention may be applied to a control system. Furthermore, the present invention may be applied to motor control systems other than electric vehicles and hybrid vehicles.
11…エンジン(内燃機関)、12…交流モータ、18…インバータ、19…バッテリ(直流電源)、20…ハイブリッドECU、25…エンジンECU、26…MG−ECU(放電時モータ制御手段)、27…トランスミッションECU、33…平滑コンデンサ、34…ロータ回転位置センサ、47,48…電流センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記直流電源が前記インバータ及び前記平滑コンデンサから切り離された状態で前記平滑コンデンサに蓄えられた電荷を放電する際に、前記交流モータのトルク発生に寄与しないd軸電流を流すためにd軸電圧指令値を正の値に設定すると共に、前記交流モータのトルク発生に寄与するq軸電流を流さないためにq軸電流指令値を0に設定して該q軸電流指令値とq軸電流検出値との偏差が小さくなるようにq軸電圧指令値を設定するq軸電流フィードバック制御を実行し、前記d軸電圧指令値と前記q軸電圧指令値に基づいて前記インバータを制御して前記交流モータの通電を制御する放電時モータ制御手段を備えていることを特徴とするモータ制御装置。 In a motor control device comprising an inverter and a smoothing capacitor connected to a DC power source, and an AC motor driven by the inverter,
When discharging the electric charge stored in the smoothing capacitor in a state where the DC power source is disconnected from the inverter and the smoothing capacitor, a d-axis voltage command is used to flow a d-axis current that does not contribute to torque generation of the AC motor. The q-axis current command value and the q-axis current detection value are set to 0 so that the q-axis current command value is set to 0 so that the q-axis current contributing to the torque generation of the AC motor does not flow. Q-axis current feedback control is performed to set a q-axis voltage command value so that a deviation from the AC motor becomes small, and the inverter is controlled based on the d-axis voltage command value and the q-axis voltage command value, thereby A motor control apparatus comprising: a motor controller for discharging that controls energization of the motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010130643A JP5418416B2 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Motor control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010130643A JP5418416B2 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Motor control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011259570A JP2011259570A (en) | 2011-12-22 |
JP5418416B2 true JP5418416B2 (en) | 2014-02-19 |
Family
ID=45475124
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010130643A Active JP5418416B2 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Motor control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5418416B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111106744A (en) * | 2018-10-26 | 2020-05-05 | 上海汽车集团股份有限公司 | Active discharge method and device for inverter |
CN111641198B (en) * | 2019-03-01 | 2023-06-13 | 杭州比亚迪汽车有限公司 | Motor controller, high-voltage bus capacitor discharging method and device thereof and vehicle |
CN111769774B (en) * | 2020-05-21 | 2023-04-07 | 中车株洲电力机车研究所有限公司 | Capacitor discharging method, device and system and storage medium |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3289567B2 (en) * | 1995-08-31 | 2002-06-10 | トヨタ自動車株式会社 | Discharge device for storage means inside inverter |
JP2004015892A (en) * | 2002-06-05 | 2004-01-15 | Toshiba Corp | Inverter controlling device and electric vehicle |
JP3958274B2 (en) * | 2003-10-10 | 2007-08-15 | アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 | Discharge control device, discharge control method and program thereof |
JP4702112B2 (en) * | 2006-03-07 | 2011-06-15 | トヨタ自動車株式会社 | Electric motor control apparatus and electric motor control method |
-
2010
- 2010-06-08 JP JP2010130643A patent/JP5418416B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011259570A (en) | 2011-12-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5195923B2 (en) | Hybrid drive device | |
JP5477339B2 (en) | Electric vehicle | |
US7880412B2 (en) | Control apparatus for electric vehicles | |
US20160311426A1 (en) | Motor controller for hybrid vehicle | |
US11358476B2 (en) | Drive device and vehicle | |
JP2007203817A (en) | Starting control device for internal combustion engine | |
JP2007159307A (en) | Controller of electric vehicle | |
US10348188B2 (en) | Vehicle and control method therefor | |
JP2015082943A (en) | Vehicle control device | |
JP5418416B2 (en) | Motor control device | |
JP6489110B2 (en) | Drive device | |
JP5886117B2 (en) | AC motor control device | |
JP2012095443A (en) | Automobile | |
JP2011055676A (en) | Motor controller | |
JP4683303B2 (en) | Electric vehicle control device | |
JP2012182912A (en) | Electric vehicle and control method therefor | |
JP2010022162A (en) | Controller of ac motor | |
JP4104940B2 (en) | Drive control apparatus for hybrid vehicle | |
JP2009273286A (en) | Controller for electric vehicle | |
JP5067604B2 (en) | Electric vehicle control device | |
JP5259936B2 (en) | Motor diagnostic device for electric vehicle | |
JP2011259569A (en) | Motor controller | |
KR101113646B1 (en) | Limphome drive method of hybrid electric vehicle | |
JP4827018B2 (en) | Electric vehicle control device | |
JP4655026B2 (en) | Electric vehicle control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120823 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131022 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20131023 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131104 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5418416 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |