JP6119585B2 - Electric motor drive - Google Patents
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Description
本発明は、交流電動機を駆動する電動機駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device that drives an AC motor.
従来、バッテリの直流電力を昇圧コンバータで昇圧してからインバータで交流電力に変換し、交流電動機に出力して交流電動機を駆動する電動機駆動装置が知られている。この電動機駆動装置において、昇圧コンバータからインバータに入力される昇圧電圧は、インバータの制御安定性を重視する視点から、できるだけ一定にするように制御されてきた。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an electric motor drive device that boosts DC power of a battery with a boost converter, converts it into AC power with an inverter, and outputs the AC power to an AC motor to drive the AC motor. In this electric motor drive device, the boost voltage input from the boost converter to the inverter has been controlled to be as constant as possible from the viewpoint of emphasizing control stability of the inverter.
しかし、電動機出力の回転数−トルク特性図における動作領域が経時的に変化する場合に昇圧電圧を一定とすると、バッテリ、昇圧コンバータ、インバータ、交流電動機(これら4つの部品を「駆動系コンポネント」という)の損失が増大する場合がある。そこで、例えば特許文献1の電動機駆動制御システムは、現在の交流電動機(MG)の回転数及びトルク指令に基づいて、システム全体の電力損失の総和が最小になるように昇圧コンバータの昇圧電圧を決定している。 However, if the boosted voltage is constant when the operating region in the rotational speed-torque characteristic diagram of the motor output changes with time, the battery, boost converter, inverter, AC motor (these four parts are called "drive system components") ) May increase. Therefore, for example, the motor drive control system of Patent Document 1 determines the boost voltage of the boost converter based on the current rotational speed and torque command of the AC motor (MG) so that the total power loss of the entire system is minimized. doing.
特にハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両において動力源として用いられる交流電動機は、運転者の要求や道路状況等によって動作領域の変化が大きく、且つ変化のパターンも多様である。一方、昇圧電圧の可変範囲は、回路を構成するコイルやコンデンサ等の定数によって上限が決まっている。そのため、現在の動作領域の情報から最適な昇圧電圧を決定したとしても、将来にわたって必ずしも最適になるとは限らない。 In particular, an AC motor used as a power source in an electric vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle has a large change in an operation region depending on a driver's request, a road condition, and the like, and various change patterns. On the other hand, the upper limit of the variable range of the boosted voltage is determined by constants such as coils and capacitors constituting the circuit. Therefore, even if the optimum boosted voltage is determined from information on the current operation region, it is not always optimal in the future.
本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、電動機駆動システムの現在及び将来の損失が最小となるように、昇圧コンバータに指令する昇圧電圧を決定する電動機駆動装置を提供することにある。 The present invention has been created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a motor drive device that determines a boost voltage commanded to a boost converter so that current and future losses of the motor drive system are minimized. Is to provide.
本発明の電動機駆動装置は、直流電源の電源電圧(VL)を昇圧する昇圧コンバータと、昇圧コンバータによる昇圧電圧(VH)を交流電力に変換して交流電動機に出力するインバータと、交流電動機の回転数及びトルク指令に基づき所定の制御周期で昇圧コンバータの昇圧電圧を指令し、昇圧コンバータのスイッチング素子のオン/オフを制御する昇圧コンバータ制御部と、インバータが交流電動機に所望の交流電力を出力するようにインバータのスイッチング素子のオン/オフを制御するインバータ制御部とを備える。 An electric motor drive device of the present invention includes a boost converter that boosts a power supply voltage (VL) of a DC power supply, an inverter that converts the boost voltage (VH) generated by the boost converter into AC power, and outputs the AC power, and rotation of the AC motor. The boost converter control unit that commands the boost voltage of the boost converter in a predetermined control cycle based on the number and the torque command, and controls the on / off of the switching element of the boost converter, and the inverter outputs desired AC power to the AC motor And an inverter control unit for controlling on / off of the switching element of the inverter.
昇圧コンバータ制御部の昇圧指令生成手段は、現在損失推定手段と、将来損失推定手段と、昇圧指令決定手段とを有することを特徴とする。
現在損失推定手段は、交流電動機の現在の回転数及びトルク指令に基づき、現在における直流電源、昇圧コンバータ、インバータ及び交流電動機のいずれか1つ以上の電力損失を推定する。将来損失推定手段は、現在から所定期間先である予測時点における交流電動機の動作状態を予測し、予測時点での直流電源、昇圧コンバータ、インバータ及び交流電動機のいずれか1つ以上の電力損失を推定する。
昇圧指令決定手段は、現在損失推定手段及び将来損失推定手段による推定結果に基づいて昇圧コンバータへの昇圧指令(VH*)を決定する。
本発明では、交流電動機の現在の動作状態、すなわち回転数及びトルクの情報に加え、現在から所定期間先である予測時点における動作状態を予測し、現在及び将来において電動機駆動システムの損失を最小にするように、昇圧コンバータへの昇圧指令を決定することができる。
The boost command generation means of the boost converter control unit includes a current loss estimation means, a future loss estimation means, and a boost command determination means.
The current loss estimation means estimates the power loss of any one or more of the current DC power supply, boost converter, inverter, and AC motor based on the current rotational speed and torque command of the AC motor. The future loss estimation means predicts the operating state of the AC motor at a predicted time point ahead of a predetermined period from the present time, and estimates one or more power losses of the DC power supply, the boost converter, the inverter, and the AC motor at the predicted time point To do.
The step-up command determination unit determines a step-up command (VH * ) to the step-up converter based on estimation results from the current loss estimation unit and the future loss estimation unit.
In the present invention, in addition to information on the current operating state of the AC motor, that is, the rotation speed and torque, the operating state at a predicted time point ahead of a predetermined period from the present is predicted, and the loss of the motor drive system is minimized in the present and the future. Thus, a boost command to the boost converter can be determined.
将来損失推定手段が電力損失を推定する根拠となる「予測時点における交流電動機の動作状態」は、例えば次のように予測される。1つの例では、制御周期毎に取得する交流電動機の回転数又はトルク指令の少なくとも一方についての過去値と今回値との変化、又は過去値同士の変化から予測される。
別の例では、交流電動機に対する出力要求を変化させる所定の「出力要求パラメータ」を生成する外部装置、又は当該外部装置の制御手段からの信号によって予測される。
The “operating state of the AC motor at the time of prediction”, which is the basis for the future loss estimation means to estimate the power loss, is predicted as follows, for example. In one example, it is predicted from a change between a past value and a current value or a change between past values for at least one of the rotation speed or torque command of the AC motor acquired at each control cycle.
In another example, it is predicted by a signal from an external device that generates a predetermined “output request parameter” that changes an output request to the AC motor, or a control means of the external device.
ハイブリッド自動車又は電気自動車において動力源である交流電動機を駆動する電動機駆動装置の場合、出力要求パラメータは、アクセルペダル開度、ブレーキペダル開度、クラッチの解放若しくは係合状態、又は交流電動機の出力軸に直結される負荷の負荷トルク等である。例えばアクセルペダル開度が増加しているとき、交流電動機に対する出力要求は増加すると予測され、ブレーキペダル開度が増加しているとき、交流電動機に対する出力要求は減少すると予測される。
また、動力源としてエンジン及び交流電動機を備えるハイブリッド自動車において交流電動機を駆動する電動機駆動装置の場合には、出力要求パラメータは、さらにエンジン出力トルクを含む。例えば、エンジン出力トルクが低下しEV走行に近づくと、交流電動機に対する出力要求は増加すると予測される。
In the case of an electric motor drive device that drives an AC motor that is a power source in a hybrid vehicle or an electric vehicle, the output request parameters include an accelerator pedal opening, a brake pedal opening, a clutch released or engaged state, or an output shaft of the AC motor. Load torque of the load directly connected to the. For example, when the accelerator pedal opening is increased, the output request for the AC motor is predicted to increase, and when the brake pedal opening is increased, the output request for the AC motor is predicted to decrease.
Further, in the case of an electric motor drive device that drives an AC motor in a hybrid vehicle including an engine and an AC motor as a power source, the output request parameter further includes an engine output torque. For example, when the engine output torque decreases and approaches EV running, the output demand for the AC motor is predicted to increase.
昇圧指令決定手段は、現在損失推定手段及び将来損失推定手段からの「推定結果」として、直流電源、昇圧コンバータ、インバータ、交流電動機の合計損失、又はそれらのうち1つ以上の特定コンポネントの損失の値が入力されるか、或いは、損失値に基づいて推定された昇圧指令の候補値が入力される。損失値が入力された場合、昇圧指令決定手段は、現在及び将来における合計損失又は特定コンポネントの損失が最小になる現在昇圧指令(VH_rec1)と将来昇圧指令(VH_rec2)との組み合わせを選定し、当該昇圧指令の組み合わせ、及び最大昇圧電圧変化量(ΔVH)に基づいて昇圧コンバータへの昇圧指令(VH*)を決定する。
The step-up command determination means includes the total loss of the DC power supply, the boost converter, the inverter, the AC motor, or the loss of one or more specific components among them as “estimation results” from the current loss estimation means and the future loss estimation means. value is input Luke, or candidate value of boost command that is estimated based on the loss value are entered. If the loss value is entered, the boost command determining means selects a combination of a boost command (VH_rec1) and boost command future current loss of total loss or particular Component in current and future is minimized (VH_rec2), A boost command (VH * ) to the boost converter is determined based on the combination of the boost commands and the maximum boost voltage change amount (ΔVH).
以下、本発明による電動機駆動装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
最初に、複数の実施形態に共通の構成について説明する。この実施形態による電動機駆動装置10は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源であるモータジェネレータ(以下、「MG」と記す)を駆動するシステムに適用される。
Embodiments of an electric motor drive device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a configuration common to a plurality of embodiments will be described. The electric
[電動機駆動装置の全体構成]
本発明の実施形態による電動機駆動装置の全体構成について、図1、図2を参照して説明する。図1、図2は、後述するようにインバータ制御部の構成のみが異なる。
図1、図2に示すように、電動機駆動装置10は、「直流電源」としてのバッテリ2の直流電力を昇圧コンバータ3で昇圧し、且つ、インバータ4で三相交流電力に変換して、「交流電動機」としてのMG6に出力する装置である。
[Overall configuration of electric motor drive device]
An overall configuration of an electric motor drive device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2 differ only in the configuration of the inverter control unit as will be described later.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the electric
図1、図2において一点鎖線で囲む部分が電動機駆動装置10の範囲である。この主な意図は、電動機駆動装置10の範囲にはバッテリ2、MG6及び回転角センサ61が含まれなくてもよいという点にある。一方、電動機駆動装置10にバッテリ2及びMG6等を加えた図示範囲の全体を「電動機駆動システム」という。その他、微分器62及び電流センサ63〜66は、電動機駆動装置10に含まれてもよいし、含まれなくてもよい。
In FIG. 1 and FIG. 2, the portion surrounded by the alternate long and short dash line is the range of the electric
先に、電動機駆動装置10の範囲外のシステム構成について説明する。
バッテリ2は、例えばニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等、充放電可能な蓄電装置である。バッテリ2の電源電圧VLは昇圧コンバータ3に供給される。また、バッテリ2から昇圧コンバータ3への電力供給経路に設けられた電流センサ63によって電源電流ILが検出される。
First, the system configuration outside the range of the electric
The battery 2 is a chargeable / dischargeable power storage device such as a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion or an electric double layer capacitor. The power supply voltage VL of the battery 2 is supplied to the
本実施形態のMG6は、例えば永久磁石式同期型の三相交流電動機である。MG6は、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載され、力行動作により変速機等を介して駆動輪を駆動するトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジンや駆動輪から伝達されるトルクによる回生動作によって発電する発電機としての機能を兼ね備える。
以下では、主に、MG6が「電力を消費してトルクを発生する電動機」として力行動作する場合を想定して説明する。
The MG 6 of the present embodiment is, for example, a permanent magnet type synchronous three-phase AC motor. The MG6 is mounted on a hybrid vehicle or an electric vehicle, and functions as an electric motor that generates torque for driving the drive wheels via a transmission or the like by a power running operation, and a regenerative operation by torque transmitted from the engine or the drive wheels. It also has a function as a generator to generate electricity.
In the following description, it is assumed that the MG 6 performs a power running operation as “an electric motor that consumes electric power and generates torque”.
回転角センサ61は、例えばレゾルバであり、MG6のロータ近傍に設けられ電気角θを検出する。回転角センサ61が検出した電気角θは、インバータ制御部40、50に入力され、dq変換等の演算に用いられる。また、電気角θは、微分器62で電気角速度ωに変換され、昇圧コンバータ制御部30の昇圧指令生成手段32に入力される。
なお、回転角センサ61としてレゾルバ以外にロータリエンコーダ等を用いてもよい。
電気角速度ω[deg/s]は、比例定数を乗じることにより回転数N[rpm]に換算される。以下の明細書及び図面では、「電気角速度ωを換算した回転数」を省略して、適宜「回転数ω」という表記を用いる。
The
In addition to the resolver, a rotary encoder or the like may be used as the
The electrical angular velocity ω [deg / s] is converted to a rotational speed N [rpm] by multiplying by a proportionality constant. In the following specification and drawings, “rotational speed converted from electrical angular velocity ω” is omitted, and the notation “rotational speed ω” is used as appropriate.
次に、電動機駆動装置10の内部の構成について説明する。電動機駆動装置10は、主に、昇圧コンバータ3、インバータ4、昇圧コンバータ制御部30及びインバータ制御部40、50を備える。
昇圧コンバータ3は、コイル、コンデンサ、並びに、昇圧用及び降圧用の2つのスイッチング素子等により構成される。昇圧コンバータ3は、例えば、昇圧デューティに基づくPWM制御によって2つのスイッチング素子が交互にオン/オフされることにより、バッテリ2の電源電圧VLを昇圧する。昇圧後の電圧VHは、インバータ入力電圧としてインバータ4に入力される。また、昇圧コンバータ3からインバータ4への電力供給経路に設けられた電流センサ64によってインバータ入力電流IHが検出される。
Next, the internal configuration of the electric
The step-up
インバータ4は、ブリッジ接続される6つのスイッチング素子等により構成される。スイッチング素子には例えばIGBTが用いられる。或いは、MOS、バイポーラトランジスタ等を用いてもよい。インバータ4は、例えばPWM制御又は位相制御によって各相のスイッチング素子がオン/オフされることにより、直流電力を三相交流電力に変換する。
昇圧コンバータ3及びインバータ4自体の構成は周知技術であるので、詳細な説明を省略する。
The inverter 4 is configured by six switching elements and the like that are bridge-connected. For example, an IGBT is used as the switching element. Alternatively, a MOS, a bipolar transistor or the like may be used. The inverter 4 converts the DC power into three-phase AC power by turning on / off each phase switching element by, for example, PWM control or phase control.
Since the configuration of
次に、昇圧コンバータ制御部30及びインバータ制御部40、50について説明する。これらの制御部は、マイクロコンピュータ等により構成され、内部にはいずれも図示しないCPU、ROM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。各制御部30、40、50は、予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。
Next, boost
昇圧コンバータ制御部30は、昇圧電圧範囲推定部31及び昇圧指令生成手段32を有し、所定の制御周期で昇圧コンバータ3の昇圧電圧VHを指令する。
昇圧電圧範囲推定部31は、電源電圧VL及び電源電流IL、並びに、昇圧電圧(インバータ入力電圧)VH及びインバータ入力電流IHに基づき、昇圧指令生成手段32が生成可能な昇圧電圧VHの指令値(以下、「昇圧指令」という)VH*の範囲を推定する。
The boost
The boost
昇圧指令生成手段32は、上位の車両制御ECU(図示しない)から取得したトルク指令Trq*、電源電圧VL及び電源電流ILに基づき、昇圧電圧範囲推定部31によって推定された昇圧電圧範囲VH_rangeの範囲内で昇圧指令VH*を生成し、PWM変調部38に出力する。本発明は、昇圧指令生成手段32の構成及び作用に特徴を有しており、その詳細については後述する。
The boost command generation means 32 is a range of the boost voltage range VH_range estimated by the boost voltage
PWM変調部38は、昇圧コンバータ3の昇圧用及び降圧用スイッチング素子のオン/オフの切替えに係るPWM信号を生成する。PWM信号に基づいて昇圧コンバータ3の昇圧用及び降圧用スイッチング素子のオン/オフが制御されることより、昇圧指令VH*に応じた昇圧電圧VHが生成され、インバータ4に入力される。
The
インバータ制御部は、図1及び図2で構成が異なる。図1のインバータ制御部40は電流フィードバック制御方式の正弦波PWM制御モードに対応し、図2のインバータ制御部50はトルクフィードバック制御方式の矩形波制御モードに対応する。
例えば特開2010−124544号公報等に開示されるように、電動機駆動装置10は、MG6の出力に要求される回転数及びトルクに応じて、正弦波PWM制御モード、過変調PWM制御モード及び矩形波制御モードを切り替える。低回転、低トルク領域の出力が要求されるときは正弦波PWM制御モードが用いられ、高回転、高トルク領域の出力が要求されるときは矩形波制御モードが用いられる。その中間の領域では、過変調PWM制御モードが用いられる。図1及び図2は、1つの電動機駆動装置10が、MG6の要求出力に応じて随時変更する2とおりの制御構成を示したものである。
The configuration of the inverter control unit is different between FIGS. 1 and 2. The
For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-124544, etc., the electric
(電流フィードバック制御方式)
図1に示すように、電流フィードバック制御方式の正弦波PWM制御モードに対応するインバータ制御部40は、電流指令生成部41、電流減算器42、PI演算部43、逆dq変換部44及びdq変換部45を有する。
電流指令生成部41は、トルク指令Trq*に基づき、マップや数式によりd軸電流指令Id*及びq軸電流指令Iq*を生成する。以下、「d軸電流及びq軸電流」を適宜「dq軸電流」のように表す。
(Current feedback control system)
As shown in FIG. 1, the
Based on the torque command Trq * , the current
電流減算器42は、dq変換部45からフィードバックされたdq軸電流Id、Iqとdq軸電流指令値Id*、Iq*とのそれぞれの差であるdq軸電流偏差ΔId、ΔIqを算出する。
PI演算部43は、d軸PI演算部231は、dq軸電流偏差ΔId、ΔIqがそれぞれ0に収束するように、dq軸電圧指令Vd*、Vq*をPI演算により算出する。
逆dq変換部44は、昇圧電圧VH、及び、回転角センサ61から取得した電気角θに基づき、dq軸電圧指令Vd*、Vq*を三相電圧指令Vu*、Vv*、Vw*に変換し、PWM変調部48に出力する。
The
The
The inverse
インバータ4の駆動回路に設けられたPWM変調部48は、インバータ4のスイッチング素子のオン/オフの切替えに係るPWM信号UU、UL、VU、VL、WU、WLを生成する。PWM信号UU、UL、VU、VL、WU、WLに基づいてインバータ4のスイッチング素子のオン/オフが制御されることより所望の三相交流電圧が生成される。この三相交流電圧がMG6に印加されることにより、トルク指令Trq*に応じたトルクが出力されるように、MG6の駆動が制御される。
The
dq変換部45は、インバータ4からMG6へ接続される電力線に設けられた電流センサ65、66から相電流検出値が入力される。本実施形態では、U相、W相に設けられた電流センサ65、66からU相電流Iu及びW相電流Iwの検出値が入力され、残るV相の電流Ivをキルヒホッフの法則に基づいて推定している。他の実施形態では、どの二相の電流を検出してもよく、三相の電流を検出してもよい。或いは、一相の電流検出値に基づいて他の二相の電流を推定する技術(特開2013−172591号公報等)を採用してもよい。
dq変換部45は、回転角センサ61から取得した電気角θに基づき、三相電流Iu、Iv、Iwをdq電流Id、Iqにdq変換し、電流減算器42にフィードバックする。
The
The
なお、電流フィードバック制御方式の過変調PWM制御モードを適用する場合、PI演算部43と逆dq変換部44との間に電圧振幅補正部を設け、電圧指令Vu*、Vv*、Vw*の振幅を正弦波波形から歪ませるように補正することで基本波成分の電圧利用率を高める。
When applying the over-modulation PWM control mode of the current feedback control method, a voltage amplitude correction unit is provided between the
(トルクフィードバック制御方式)
図2に示すように、トルクフィードバック制御方式の矩形波制御モードに対応するインバータ制御部50は、トルク減算器52、PI演算部53、矩形波発生器54、dq変換部55、トルク算出部56を有する。
(Torque feedback control system)
As shown in FIG. 2, the
トルク減算器52は、トルク算出部56からフィードバックされたトルク算出値Trqとトルク指令Trq*との差であるトルク偏差Δtrqを算出する。
PI演算部53は、トルク算出値Trqをトルク指令Trq*に追従させるべく、トルク偏差Δtrqが0に収束するように、電圧位相指令VΨをPI演算により算出する。
矩形波発生器54は、電圧位相指令VΨ、昇圧電圧VH、及び電気角θに基づいて矩形波を発生し、三相電圧指令Vu*、Vv*、Vw*を信号発生器58に出力する。
The
The
信号発生器58は、三相電圧指令Vu*、Vv*、Vw*に基づき、インバータ4のスイッチング素子のオン/オフの切替えに係る電圧指令信号UU、UL、VU、VL、WU、WLを生成する。インバータ4の作用は、電流フィードバック制御方式と同様である。
dq変換部55は、電流フィードバック制御方式のdq変換部45と同様に三相電流Iu、Iv、Iwをdq電流Id、Iqにdq変換し、トルク算出部56に出力する。
The
The
トルク算出部56は、dq軸電流Id、Iqに基づいて、マップ又は式(1)等によりトルク算出値Trqを算出し、トルク減算器52にフィードバックする。
Trq=p×{ψ×Iq+(Ld−Lq)×Id×Iq} ・・・(1)
記号は、以下のとおりである。
p:交流電動機の極対数
Ld、Lq:d軸自己インダクタンス、q軸自己インダクタンス
ψ:永久磁石の電機子鎖交磁束
The
Trq = p × {ψ × Iq + (Ld−Lq) × Id × Iq} (1)
The symbols are as follows.
p: number of pole pairs of AC motor Ld, Lq: d-axis self-inductance, q-axis self-inductance ψ: armature linkage magnetic flux of permanent magnet
[昇圧指令生成手段の構成]
次に、本発明の特徴である昇圧指令生成手段32の詳細な構成について、図3、図4を参照して2通りの実施形態を説明する。図3に示す第1実施形態の昇圧指令生成手段には「321」、図4に示す第2実施形態の昇圧指令生成手段には「322」の符号を付す。2つの実施形態において実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
[Configuration of boost command generation means]
Next, two embodiments of the detailed configuration of the boost command generation means 32 that is a feature of the present invention will be described with reference to FIGS. The step-up command generation means of the first embodiment shown in FIG. 3 is denoted by “321”, and the step-up command generation means of the second embodiment shown in FIG. 4 is denoted by “322”. In the two embodiments, substantially the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本発明の実施形態の説明の前に、従来技術である特許文献1における昇圧指令生成手段の構成を図11に示す。また、電動機駆動システムにおけるバッテリ2、昇圧コンバータ3、インバータ4、MG6の4つの機能部品を、以下、「駆動系コンポネント」という。また、単に「損失」というとき、「電力損失」を意味する。
この昇圧指令生成手段329は、現在のMG6の回転数ω及びトルク指令Trq*に基づき、現在損失推定手段33が駆動系コンポネントの各損失を推定し、各損失の総和を最小にするように昇圧コンバータ3への昇圧指令VH*を生成する。
Prior to the description of the embodiment of the present invention, FIG. 11 shows a configuration of a boost command generation means in Patent Document 1 as a prior art. In addition, the four functional components of the battery 2, the
The boost command generation means 329 determines the current loss estimation means 33 to estimate each loss of the drive system components based on the current rotational speed ω of the
従来技術によると、昇圧コンバータ3の昇圧電圧VHを一定とする形態に比べ、MG6に要求される動作領域の変化に応じてシステム損失を低減することができる。
しかし、ハイブリッド自動車や電気自動車等の電動車両において動力源として用いられるMG6は、運転者の要求や道路状況等によって動作領域の変化が大きく、且つ変化のパターンも多様である。一方、昇圧電圧VHの可変範囲は、昇圧コンバータ3の回路を構成するコイルのインダクタンスやコンデンサの容量等の定数によって上限が決まっている。そのため、現在の動作領域の情報から最適な昇圧電圧VHを決定したとしても、将来にわたって必ずしも最適になるとは限らない。
According to the prior art, the system loss can be reduced according to the change in the operation region required for the
However, the
そこで、本発明では、MG6の現在の動作状態の情報に加え、現在から所定期間先である予測時点における将来のMG6の動作状態を予測し、現在及び将来において電動機駆動システムの損失を最小にすることを目的としている。
以下の2つの実施形態は、将来の動作状態を予測する構成が異なるものである。
Therefore, in the present invention, in addition to information on the current operating state of the
The following two embodiments have different configurations for predicting future operation states.
(第1実施形態)
図3に示すように、昇圧指令生成手段321は、現在損失推定手段33、将来回転数予測手段34、将来トルク予測手段35、将来損失推定手段36及び昇圧指令決定手段37を有している。
(First embodiment)
As shown in FIG. 3, the boost command generation means 321 includes a current loss estimation means 33, a future rotation speed prediction means 34, a future torque prediction means 35, a future loss estimation means 36, and a boost command determination means 37.
現在損失推定手段33は、上記の従来技術と同様、現在におけるMG6の回転数ω及びトルク指令Trq*に基づき、駆動系コンポネントの各損失を推定する。ここで、少なくとも4つのコンポネントのいずれか1つ以上の損失を推定すればよい。「現在の回転数ω及びトルク指令Trq*」とは、所定の制御周期で取得される値のうち、「今回の制御タイミングで取得された値」を意味する。この制御周期は適宜設定してよい。
The current loss estimation means 33 estimates each loss of the drive system component based on the current rotational speed ω6 of the
将来回転数予測手段34及び将来トルク予測手段35は、予測時点におけるMG6の回転数推定値ω_est及びトルク推定値Trq_estを予測する。第1実施形態では、回転数ω及びトルク指令Trq*の前回値、すなわち「前回の制御タイミングで取得された値」を記憶しておき取得する。そして、回転数ω及びトルク指令Trq*の前回値と今回値との変化に基づいて、予測時点におけるMG6の回転数推定値ω_est及びトルク推定値Trq_estを予測する。
将来損失推定手段36は、予測時点におけるMG6の回転数推定値ω_est及びトルク推定値Trq_estの少なくとも一方に基づき、駆動系コンポネントの各損失、或いはいずれか1つ以上の損失を推定する。
The future rotational speed predicting means 34 and the future torque predicting means 35 predict the estimated rotational speed value ω_est and the estimated torque value Trq_est of the
The future loss estimation means 36 estimates each loss of the drive system component, or any one or more losses based on at least one of the estimated rotational speed value ω_est and the estimated torque value Trq_est of the
ここで、前回値と今回値との変化に基づく予測は、例えば時間軸に対して値を外挿することによって行う。なお、「前回値と今回値」に代えて、「前々回値と今回値」、「前々回値と前回値」等、2回以上前のいずれの過去値と今回値、又は、いずれの過去値同士の変化に基づいて予測してもよい。 Here, the prediction based on the change between the previous value and the current value is performed by extrapolating the value with respect to the time axis, for example. In addition, “Previous value and current value”, “Previous value and current value”, “Previous value and previous value”, etc. It may be predicted based on the change in
現在損失推定手段33及び将来損失推定手段36は、推定結果として、各コンポネントの損失、又は、現在昇圧指令(推奨値)VH_rec1及び将来昇圧指令(推奨値)VH_rec2を昇圧指令決定手段37に出力する。昇圧指令決定手段37は、現在損失推定手段33及び将来損失推定手段36から取得した推定結果に基づいて昇圧コンバータ3への昇圧指令VH*を生成する。昇圧指令VH*を生成する過程の詳細は、フローチャートを参照して後述する。
The current
(第2実施形態)
図4に示すように、第2実施形態では、現在損失推定手段33及び将来回転数予測手段34は、外部装置7、又は当該外部装置の制御手段からの信号に基づいて、予測時点におけるMG6の回転数推定値ω_est及びトルク推定値Trq_estを予測する。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 4, in the second embodiment, the current loss estimation means 33 and the future rotation speed prediction means 34 are based on the signal from the
外部装置7とは、MG6に対する出力要求を変化させる所定の「出力要求パラメータ」を生成する装置を総称する。出力要求パラメータの具体例は、アクセルペダル開度、ブレーキペダル開度、クラッチの解放若しくは係合状態、又はMG6の出力軸に直結される負荷(油圧ポンプ等)の負荷トルク等である。例えばアクセルペダル開度が増加しているとき、MG6に対する出力要求は増加すると予測され、ブレーキペダル開度が増加しているとき、MG6に対する出力要求は減少すると予測される。
また、ハイブリッド自動車の場合、出力要求パラメータは、さらにエンジン出力トルクを含む。例えば、エンジン出力トルクが低下しEV走行に近づくと、MG6に対する出力要求は増加すると予測される。
The
In the case of a hybrid vehicle, the output request parameter further includes an engine output torque. For example, when the engine output torque decreases and approaches EV running, the output request for
このような出力要求パラメータに係る信号が各外部装置や制御ECUから入力されることにより、現在損失推定手段33及び将来回転数予測手段34は、予測時点におけるMG6の回転数推定値ω_est及びトルク推定値Trq_estを予測する。以下、将来損失推定手段36及び昇圧指令決定手段37については第1実施形態と同様である。
また、第1実施形態と第2実施形態との予測方法を組み合わせてもよい。
When a signal related to such an output request parameter is input from each external device or the control ECU, the current
Moreover, you may combine the prediction method of 1st Embodiment and 2nd Embodiment.
[昇圧指令処理による作用効果]
以上の構成の電動機駆動装置10による昇圧指令処理による作用効果について、図5のタイムチャートを参照して比較例と対比しつつ説明する。この比較例は、特許文献1に開示された従来技術に相当するものである。
図5(a)−(d)は、共通の時間軸を横軸とし、(a)電圧、(b)回転数、(c)トルク指令、(d)損失を縦軸とする。(a)の横軸に記した「T」は制御周期を示し、時刻t10、t20、t30は、新たな昇圧指令VH*が指令される制御タイミングを示す。
[Operational effects of boost command processing]
The effects of the boost command processing by the electric
5A to 5D, the horizontal axis is a common time axis, and the vertical axis is (a) voltage, (b) rotation speed, (c) torque command, and (d) loss. “T” on the horizontal axis of (a) indicates a control cycle, and times t10, t20, and t30 indicate control timings at which a new boost command VH * is commanded.
(a)において、実線、一点鎖線は本実施形態の昇圧電圧VHp及び昇圧指令VH*pを示し、長破線、短破線は比較例の昇圧電圧VHc及び昇圧指令VH*cを示す。(d)において、実線は本実施形態の損失PLpを示し、長破線は比較例の損失PLcを示す。昇圧電圧VHの最大レート(傾き)rVH、及び、現在から次の制御タイミングまでの最大変化量ΔVHは、昇圧コンバータ3の回路特性によって決まる。
In (a), the solid line and the alternate long and short dash line indicate the boost voltage VHp and the boost command VH * p of the present embodiment, and the long broken line and the short dashed line indicate the boost voltage VHc and the boost command VH * c of the comparative example. In (d), a solid line shows the loss PLp of this embodiment, and a long broken line shows the loss PLc of a comparative example. The maximum rate (slope) r VH of the boost voltage VH and the maximum change amount ΔVH from the present to the next control timing are determined by the circuit characteristics of the
ここで、(b)、(c)に示すように、時刻t10〜時刻t30に亘って回転数ωが漸増しトルク指令Trq*が一定である場合に生成される昇圧指令VH*について比較する。
時刻t10での昇圧電圧は、本実施形態、比較例ともにVH1である。なお、図示では線が重なって見にくくなるのを避けるため、わずかに線をずらして記載している。
Here, as shown in (b) and (c), the boost command VH * generated when the rotational speed ω gradually increases and the torque command Trq * is constant from time t10 to time t30 will be compared.
The boosted voltage at time t10 is VH1 in both the present embodiment and the comparative example. In the drawing, the lines are slightly shifted in order to prevent the lines from overlapping and difficult to see.
比較例は、時刻t10で、現在(時刻t10時点)のMG6の動作状態に基づきシステム損失の総和が最小になるように昇圧指令VH*c1を指令する。昇圧電圧VHcは、最大レートrVHで上昇し、時刻t12に昇圧指令VH*c1に達すると一定値を維持する。
次の制御タイミングである時刻t20で、あらためて時刻t20時点でのMG6の動作状態に基づき、昇圧指令VH*c1より大きい昇圧指令VH*c2を指令する。昇圧電圧VHcは、時刻t20から再び上昇する。しかし、上昇可能な最大レートrVHが規制されているため、時刻t30までに昇圧指令VH*c2に到達することができない。
In the comparative example, at time t10, the boost command VH * c1 is commanded so that the total system loss is minimized based on the current operating state of the MG 6 (at time t10). Boosted voltage VHc rises at maximum rate r VH and maintains a constant value when it reaches boosted command VH * c1 at time t12.
At time t20, which is the next control timing, a boost command VH * c2 greater than boost command VH * c1 is commanded again based on the operating state of
一方、本実施形態は、時刻t10で、現在(時刻t10時点)のMG6の動作状態に加え将来の時刻t20時点のMG6の動作状態を予測した上で、現在及び将来のシステム損失電圧が最小になるように昇圧指令VH*p1を指令する。この昇圧指令VH*p1は、比較例のVH*c1より大きく、時刻t10時点では過大であるとも考えられる。これにより、昇圧電圧VHpは、時刻t10から時刻t20まで最大レートrVHで上昇し、時刻t20で昇圧指令VH*p1に到達する。
そして時刻t20で、あらためて昇圧指令VH*p2を指令する。昇圧電圧VHpは、時刻t20以降も継続して最大レートrVHで上昇し、時刻t30で昇圧指令VH*p2に到達する。
On the other hand, in the present embodiment, at time t10, in addition to the current operating state of MG6 (at time t10), the operating state of MG6 at time t20 in the future is predicted, and the current and future system loss voltage is minimized. The boost command VH * p1 is commanded so that This boost command VH * p1 is larger than VH * c1 of the comparative example, and is considered to be excessive at time t10. As a result, the boost voltage VHp rises at the maximum rate r VH from time t10 to time t20, and reaches the boost command VH * p1 at time t20.
At time t20, the boost command VH * p2 is commanded again. The boost voltage VHp continues to rise at the maximum rate r VH after time t20, and reaches the boost command VH * p2 at time t30.
図5(a)において比較例と本実施形態との時刻t20における昇圧指令VH*c2、VH*p2が同等であるにもかかわらず、時刻t10時点で将来を見越していない比較例では、時刻t30に昇圧電圧VHcが昇圧指令VH*c2に到達することができないのに対し、時刻t10時点で将来を見越して昇圧指令VH*p1を指令した本実施形態では、時刻t30に昇圧電圧VHpが昇圧指令VH*p2に到達することができる。 In FIG. 5A, in the comparative example in which the boost command VH * c2 and VH * p2 at the time t20 in the comparative example and the present embodiment are equal but the future is not anticipated at the time t10, the time t30 However, in the present embodiment in which the boost command VH * p1 is commanded in anticipation of the future at time t10, the boost voltage VHp does not reach the boost command VH * c2 at time t10. VH * p2 can be reached.
また、図5(d)に示すように、時刻t10での比較例の損失PLc1及び本実施形態の損失PLp1は同等である。
時刻t10における昇圧指令VH*c1が低く設定された比較例では、時刻t10から時刻t13まで、損失PLc1が比較的低い値で一定となる。しかし、時刻t13にて、MG6の動作に対して昇圧電圧VHcの余裕が無くなり、損失PLcが急に増加し、時刻t20でPLc2まで増加する。時刻t20にて新たな昇圧指令VH*c2が指令されると、損失PLcは減少し始め、時刻t30でPLc3まで減少する。
Further, as shown in FIG. 5D, the loss PLc1 of the comparative example at time t10 and the loss PLp1 of the present embodiment are equivalent.
In the comparative example in which the boost command VH * c1 at time t10 is set low, loss PLc1 is constant at a relatively low value from time t10 to time t13. However, at time t13, the margin of the boosted voltage VHc with respect to the operation of MG6 disappears, the loss PLc increases rapidly, and increases to PLc2 at time t20. When a new boost command VH * c2 is commanded at time t20, loss PLc begins to decrease and decreases to PLc3 at time t30.
一方、時刻t10における昇圧指令VH*p1が高く設定された本実施形態では、時刻t10直後には昇圧電圧VHpが過大傾向にあり、時刻t11から損失PLpが緩やかに増加し始め、時刻t20でPLp2まで増加する。このPLp2は比較例のPLc2より小さい。時刻t20にて新たな昇圧指令VH*p2が指令されると、損失PLpは減少し始め、時刻t30でPLp3まで減少する。 On the other hand, in the present embodiment in which the boost command VH * p1 at time t10 is set high, the boost voltage VHp tends to be excessive immediately after time t10, and the loss PLp starts to increase gradually from time t11, and PLp2 at time t20. Increase to. This PLp2 is smaller than the PLc2 of the comparative example. When a new boost command VH * p2 is commanded at time t20, loss PLp starts to decrease and decreases to PLp3 at time t30.
このように、時刻t11から時刻t14までは本実施形態の損失PLpの方が大きく、時刻t14を過ぎると比較例の損失PLcの方が大きくなっている。これを累積損失で比較すると、本実施形態の損失PLpが比較例の損失PLcを上回る領域A(p>c)よりも、比較例の損失PLcが本実施形態の損失PLpを上回る領域A(c>p)の方が面積が大きい。すなわち、比較例の方が累積損失が大きい。よって、本実施形態では、将来を見越して昇圧指令VH*を決定することでシステムの累積損失を低減することができる。 Thus, the loss PLp of the present embodiment is larger from time t11 to time t14, and the loss PLc of the comparative example is larger after time t14. When this is compared with the cumulative loss, the region A (c) where the loss PLc of the comparative example exceeds the loss PLp of the present embodiment than the region A (p> c) where the loss PLp of the present embodiment exceeds the loss PLc of the comparative example. > P) has a larger area. That is, the cumulative loss is larger in the comparative example. Therefore, in the present embodiment, the cumulative loss of the system can be reduced by determining the boost command VH * in anticipation of the future.
[昇圧指令処理ルーチン]
次に、昇圧指令生成手段32による複数パターンの昇圧指令処理ルーチンについて、図6〜図10のフローチャートを参照して説明する。図6〜図10のうち、図6及び図9はメインフローを示す。また、図7、図8は、図6中の「S07A」のサブフロー、図10は、図9中の「S07B」のサブフローを示す。ここでは、特に昇圧指令決定手段37がどのように昇圧指令VH*を決定するかという点に注目してパターン分けする。
以下のフローチャートの説明で記号「S」はステップを意味する。また、複数のパターンで実質的に同一のステップには、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
[Step-up command processing routine]
Next, a plurality of patterns of boost command processing routines by the boost command generating means 32 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 6 to FIG. 10 show the main flow. 7 and 8 show a subflow of “S07A” in FIG. 6, and FIG. 10 shows a subflow of “S07B” in FIG. Here, the patterns are divided by paying particular attention to how the boost
In the description of the flowchart below, the symbol “S” means a step. In addition, steps that are substantially the same in a plurality of patterns are denoted by the same step numbers and description thereof is omitted.
また、メインフローのS04、S05において、昇圧指令生成手段32は、将来の回転数推定値ω_est及びトルク推定値Trq_estの予測に関し、前回値と今回値との変化に基づいて予測する第1実施形態の昇圧指令生成手段321と、外部装置7からの信号に基づいて予測する第2実施形態の昇圧指令生成手段322との両方の構成を包含するものと仮定して一括して説明する。いずれか片方の方法で予測する実施形態に適用する場合には、余分なステップを適宜省略してよい。
Further, in S04 and S05 of the main flow, the boost
最初に図6を参照して、昇圧指令処理のメインフローのAパターンについて説明する。
昇圧指令生成手段32は、S01にて、上位の車両制御CPUからMG6へのトルク指令Trq*を取得し、S02にて、回転角センサ61からMG6の回転数ωを取得する。図3、図4に示すように、回転数ω及びトルク指令Trq*は、現在損失推定手段33及び将来損失推定手段36の両方に入力される。
First, the A pattern of the main flow of the boost command process will be described with reference to FIG.
The boost command generation means 32 acquires the torque command Trq * from the host vehicle control CPU to the
なお、他の実施形態では、S01にて、上位の車両制御ECUから取得するトルク指令Trq*に代えて、昇圧コンバータ制御部30又はインバータ制御部40、50で加工したトルク指令Trq**を用いてもよい。加工の例としては、MG6の動作状態に応じたトルク指令制限、フィルタによるトルク指令の急変抑制を目的として上位ECUからの指令を補正する場合や、上位ECUから指令された回転数指令値に基づき、昇圧コンバータ制御部30又はインバータ制御部40、50の内部でトルク指令Trq**を生成する場合等がある。
また、S02にて、回転数センサ61が検出した回転数ωに代えて、昇圧コンバータ制御部30又はインバータ制御部40、50の内部で推定した推定回転数を用いてもよい。
In another embodiment, torque command Trq ** processed by step-up
Further, instead of the rotational speed ω detected by the
次のS03AとS04〜S06Aとは並行して実行される。
現在損失推定手段33は、S03Aにて、取得した回転数ω及びトルク指令Trq*に基づき、駆動系コンポネント(バッテリ2、昇圧コンバータ3、インバータ4、MG6)の現在における各損失を算出する。
The next S03A and S04 to S06A are executed in parallel.
In S03A, the current loss estimation means 33 calculates each current loss of the drive system components (battery 2, boost
S04、S05は、上述のとおり、第1、第2実施形態の両方の構成を包含する昇圧指令生成手段32を想定したステップである。昇圧指令生成手段32の将来回転数予測手段34及び将来トルク予測手段35は、S04にて、出力要求パラメータを生成する外部装置7からの信号を取得する。続くS05では、外部装置7からの信号、又は、回転数ω及びトルク指令Trq*の前回値と今回値との変化に基づき、将来(予測時点)におけるMG6の動作状態を予測する。「前回値と今回値」は、構成の説で述べたように、過去値と今回値、又は、過去値同士としてもよい。
As described above, S04 and S05 are steps assuming the boost command generation means 32 including both configurations of the first and second embodiments. In step S04, the future rotation
将来損失推定手段36は、S06Aにて、将来回転数予測手段34及び将来トルク予測手段35が予測した「予測時点におけるMG6の動作状態」に基づき、駆動系コンポネント(バッテリ2、昇圧コンバータ3、インバータ4、MG6)の予測時点における各損失を算出する。
The future loss estimation means 36 is a drive system component (battery 2, boost
昇圧指令決定手段37は、S03Aで現在損失推定手段33が算出した現在の損失と、S06Aで将来損失推定手段36が算出した将来の損失とを取得する。そして、昇圧指令決定手段37は、S07Aにて、現在の損失に基づく現在昇圧指令VH_rec1と、将来の損失に基づく将来昇圧指令VH_rec2とを選定し、現在及び将来の合計損失、又は特定コンポネントの損失が最小になる昇圧指令VH*を決定する。
The step-up
ここで、「現在及び将来の損失」とは、必ずしも現在と将来の損失とを同等に評価するのでなく、例えば現在損失を重視するように重み付けをしてもよい。また、4つの駆動系コンポネントの損失を対等に合計して評価するのでなく、特定のコンポネントについて発熱を抑えたい場合等に、その特定コンポネントの損失に重み付けをしてもよい。
最後のS08では、昇圧コンバータ制御部30は、算出した昇圧コンバータ出力電圧を元に昇圧コンバータ3を制御する。
Here, the “current and future losses” do not necessarily evaluate the current and future losses equally, but may be weighted so that, for example, the current losses are emphasized. Further, the loss of the four drive system components may be weighted to the loss of the specific component when it is desired to suppress the heat generation of the specific component, instead of evaluating the total loss of the four drive system components equally.
In the last step S08, the boost
上記のS07Aについて、さらに詳しく2つのパターンのサブフローを説明する。
図7に示すS07Aのサブフローでは、昇圧指令決定手段37は、S071にて、現在及び将来の合計損失又は特定コンポネントの損失が最小になる現在昇圧指令VH_rec1と将来昇圧指令VH_rec2との組み合わせを選定する。
For the above S07A, the subflows of two patterns will be described in more detail.
In the sub-flow of S07A shown in FIG. 7, the boost command determination means 37 selects a combination of the current boost command VH_rec1 and the future boost command VH_rec2 that minimizes the current and future total loss or the loss of the specific component in S071. .
S072では、コイルのインダクタンスやコンデンサの容量等の「昇圧コンバータパラメータ」と、MG6の動作状態と、バッテリ2のSOC(充電量)等の状態とから、現在の昇圧電圧VHからの変化が最大に許容される「最大昇圧電圧変化量ΔVH」を求める。ΔVHは、MG6の動作が力行動作のとき正の値となり、回生動作のとき負の値となる。
S073では、MG6が力行動作を行う場合、式(2)の成否を判定する。
ΔVH≧(VH_rec1−VH_rec2) ・・・(2)
なお、MG6が回生動作を行う場合、式(2)の不等号の向きが逆になる。
In S072, the change from the current boost voltage VH is maximized based on the “boost converter parameters” such as the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor, the operating state of the
In S073, when MG6 performs a power running operation | movement, the success or failure of Formula (2) is determined.
ΔVH ≧ (VH_rec1−VH_rec2) (2)
In addition, when MG6 performs regenerative operation | movement, the direction of the inequality sign of Formula (2) becomes reverse.
S073にてYESのとき、S074にて、現在昇圧指令VH_rec1を昇圧コンバータ3への昇圧指令VH*とする。すなわち、現在昇圧指令VH_rec1と将来昇圧指令VH_rec2との差が小さい場合は、現在昇圧指令VH_rec1を採用してよいと判断する。
When YES in S073, the current boost command VH_rec1 is set as the boost command VH * to the
一方、S073にてNOのとき、S075にて、現在の組み合わせの次に、現在及び将来の合計損失又は特定コンポネントの損失が最小になる現在昇圧指令VH_rec1’と将来昇圧指令VH_rec2’との組み合わせを選定し、S072の前に戻る。そして、S073でYESと判定されるまで、S075及びS072のステップを繰り返す。このように、図7に示すパターンでは、式(2)を満たす組み合わせの中で損失が最小となる昇圧指令の組み合わせを探索する。 On the other hand, when NO in S073, in S075, the combination of the current boost command VH_rec1 ′ and the future boost command VH_rec2 ′ that minimizes the current and future total loss or the loss of the specific component is next to the current combination. Select and return to before S072. The steps of S075 and S072 are repeated until YES is determined in S073. Thus, in the pattern shown in FIG. 7, a combination of boost commands that minimizes the loss is searched for among the combinations that satisfy Expression (2).
図8に示すS07Aのサブフローでは、図7のパターンに対し、S071〜S074は同一であり、S073にてNOのとき、図7のS075に代えて、S076を実行する点が異なる。S076では、「昇圧電圧現在値VH+ΔVH」を昇圧コンバータ3への昇圧指令VH*とする。すなわち、現在値に対して許容される最大変化量を変化させる。このパターンでは、図7のパターンに対し、式(2)を満たす昇圧指令の組み合わせを探索するためのループ演算を避けることができ、演算負荷を低減することができる。
なお、昇圧電圧現在値VHに代えて現在の昇圧指令VH*を採用し、「現在の昇圧指令VH*+ΔVH」を昇圧コンバータ3への昇圧指令VH*としてもよい。
The S07A subflow shown in FIG. 8 differs from the pattern shown in FIG. 7 in that S071 to S074 are the same. When NO in S073, S076 is executed instead of S075 in FIG. In S076, the “boost voltage current value VH + ΔVH” is set as the boost command VH * to the
The current boost command VH * may be adopted instead of the boost voltage current value VH, and “current boost command VH * + ΔVH” may be used as the boost command VH * to the
次に、図9を参照して、昇圧指令処理のメインフローのBパターンについて説明する。図9に示すBパターンのメインフローは、図6に示すAパターンのS03A、S06A、S07Aに代えて、S03B、S06B、S07Bを実行する点が異なる。
つまりAパターンとBパターンとでは、図3、図4のブロック図において現在損失推定手段33及び将来損失推定手段36から昇圧指令決定手段37に出力する「推定結果」の形態が異なる。現在損失推定手段33及び将来損失推定手段36が「各損失」を出力する形態がAパターンに対応し、現在損失推定手段33及び将来損失推定手段36がそれぞれ「VH_rec1、VH_rec2」を出力する形態がBパターンに対応する。
Next, the B pattern of the main flow of the boost command process will be described with reference to FIG. The main flow of the B pattern shown in FIG. 9 is different in that S03B, S06B, and S07B are executed instead of S03A, S06A, and S07A of the A pattern shown in FIG.
That is, the A pattern and the B pattern have different forms of “estimation results” output from the current loss estimation means 33 and the future loss estimation means 36 to the boost command determination means 37 in the block diagrams of FIGS. A mode in which the current
現在損失推定手段33は、S03Bにて、現在における駆動系コンポネントの各損失を算出し、さらに、現在の合計損失又は特定コンポネントの損失が最小になる現在昇圧指令(推奨値)VH_rec1を選定する。
将来損失推定手段36は、S06Bにて、予測時点における駆動系コンポネントの各損失を算出し、さらに予測時点の合計損失又は特定コンポネントの損失が最小になる将来昇圧指令(推奨値)VH_rec2を選定する。
In S03B, the current loss estimation means 33 calculates the current loss of each drive system component, and further selects the current boost command (recommended value) VH_rec1 that minimizes the current total loss or the loss of the specific component.
In S06B, the future loss estimation means 36 calculates each loss of the drive system component at the predicted time, and further selects a future boost command (recommended value) VH_rec2 that minimizes the total loss or the specific component loss at the predicted time. .
現在損失推定手段33及び将来損失推定手段36から現在昇圧指令VH_rec1及び将来昇圧指令(推奨値)VH_rec2を取得した昇圧指令決定手段37は、S07Bにて、現在及び将来の合計損失又は特定コンポネントの損失が最小になる昇圧指令VH*を決定する。
The step-up
図10に示すS07Bのサブフローは、図8に示すAパターンのサブフローに対してS071が無く、S072以降のステップは同様である。S076では、上述の説明と同様に、「昇圧電圧現在値VH+ΔVH」に代えて、「現在の昇圧指令VH*+ΔVH」を昇圧コンバータ3への昇圧指令VH*としてもよい。
The subflow of S07B shown in FIG. 10 does not have S071 with respect to the subflow of the A pattern shown in FIG. 8, and the steps after S072 are the same. In S076, as in the above description, “current boost command VH * + ΔVH” may be used as the boost command VH * to boost
(その他の実施形態)
上記実施形態の電動機駆動装置10は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源であるMG6を駆動する装置として適用される。このハイブリッド自動車や電気自動車には、直流電源を充電するパワーソースとして燃料電池を用いる燃料電池車等を含む。
また、MG6に対する出力要求を変化させる出力要求パラメータは、上記の説明で例示したものに限らず、同様の観点で想定されるどのようなパラメータを含んでもよい。
(Other embodiments)
The electric
Further, the output request parameter for changing the output request to the
さらに、本発明の電動機駆動装置は、車両の動力源としての交流電動機を駆動するものに限らず、車両の補機用の交流電動機や車両以外に用いられる交流電動機において、特に動作状態の変化が大きいものに有効に適用することができる。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。
Furthermore, the motor driving device of the present invention is not limited to driving an AC motor as a power source of a vehicle, and in an AC motor for auxiliary equipment of a vehicle or an AC motor used for other than a vehicle, the operating state changes particularly. It can be effectively applied to large ones.
As mentioned above, this invention is not limited to the said embodiment at all, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.
10・・・電動機駆動装置、
2 ・・・バッテリ(直流電源)、
3 ・・・昇圧コンバータ、 30・・・昇圧コンバータ制御部、
32(321、322)・・・昇圧指令生成手段、
33・・・現在損失推定手段、 36・・・将来損失推定手段、
37・・・昇圧指令決定手段、
4 ・・・インバータ、 40、50・・・インバータ制御部、
6 ・・・モータジェネレータ、MG(交流電動機)。
10: Electric motor drive device,
2 ... Battery (DC power supply),
3 ... Boost converter, 30 ... Boost converter controller,
32 (321, 322) ... boost command generation means,
33 ... Current loss estimation means, 36 ... Future loss estimation means,
37 ... Boost command determining means,
4 ... inverter, 40, 50 ... inverter control unit,
6: Motor generator, MG (AC motor).
Claims (5)
前記昇圧コンバータによる昇圧電圧(VH)を交流電力に変換して交流電動機(6)に出力するインバータ(4)と、
前記交流電動機の回転数及びトルク指令に基づき所定の制御周期で前記昇圧コンバータの昇圧電圧を指令し、前記昇圧コンバータのスイッチング素子のオン/オフを制御する昇圧コンバータ制御部(30)と、
前記インバータが前記交流電動機に所望の交流電力を出力するように前記インバータのスイッチング素子のオン/オフを制御するインバータ制御部(40、50)と、
を備え、
前記昇圧コンバータ制御部の昇圧指令生成手段(32)は、
前記交流電動機の現在の回転数及びトルク指令に基づき、現在における前記直流電源、前記昇圧コンバータ、前記インバータ及び前記交流電動機のいずれか1つ以上の電力損失を推定する現在損失推定手段(33)と、
現在から所定期間先である予測時点における前記交流電動機の動作状態を予測し、前記予測時点での前記直流電源、前記昇圧コンバータ、前記インバータ及び前記交流電動機のいずれか1つ以上の電力損失を推定する将来損失推定手段(36)と、
前記現在損失推定手段及び前記将来損失推定手段による推定結果に基づいて前記昇圧コンバータへの昇圧指令(VH*)を決定する昇圧指令決定手段(37)と、
を有し、
前記昇圧指令決定手段は、前記現在損失推定手段が推定した損失に基づく現在昇圧指令、及び、前記将来損失推定手段が推定した損失に基づく将来昇圧指令のうち、現在及び将来における前記直流電源、前記昇圧コンバータ、前記インバータ及び前記交流電動機のいずれか1つ以上の電力損失が最小になる前記現在昇圧指令(VH_rec1)と前記将来昇圧指令(VH_rec2)との組み合わせを選定し、当該昇圧指令の組み合わせ、及び最大昇圧電圧変化量(ΔVH)に基づいて前記昇圧コンバータへの昇圧指令を決定することを特徴とする電動機駆動装置(10)。 A boost converter (3) for boosting the power supply voltage (VL) of the DC power supply (2);
An inverter (4) for converting a boosted voltage (VH) by the boost converter into AC power and outputting the AC power to the AC motor (6);
A boost converter control section (30) for commanding a boost voltage of the boost converter at a predetermined control cycle based on a rotational speed and a torque command of the AC motor, and controlling on / off of a switching element of the boost converter;
An inverter control unit (40, 50) for controlling on / off of a switching element of the inverter so that the inverter outputs desired AC power to the AC motor;
With
The boost command generation means (32) of the boost converter control unit includes:
Current loss estimating means (33) for estimating a power loss of any one or more of the DC power supply, the boost converter, the inverter and the AC motor based on the current rotational speed and torque command of the AC motor; ,
Predicts the operating state of the AC motor at a predicted time point ahead of a predetermined period from the present time, and estimates one or more power losses of the DC power source, the boost converter, the inverter, and the AC motor at the predicted time point Future loss estimation means (36) for
A boost command determining means (37) for determining a boost command (VH * ) to the boost converter based on estimation results by the current loss estimating means and the future loss estimating means;
I have a,
The boost command determination means includes a current boost command based on a loss estimated by the current loss estimation means and a future boost command based on a loss estimated by the future loss estimation means. Selecting a combination of the current boost command (VH_rec1) and the future boost command (VH_rec2) that minimizes power loss of any one or more of the boost converter, the inverter, and the AC motor; And a step-up command to the step-up converter based on a maximum amount of change in step-up voltage (ΔVH ).
前記出力要求パラメータは、アクセルペダル開度、ブレーキペダル開度、クラッチの解放若しくは係合状態、又は前記交流電動機の出力軸に直結される負荷の負荷トルクのいずれか1つ以上であることを特徴とする請求項3に記載の電動機駆動装置。 An electric motor drive device for driving the AC electric motor as a power source in a hybrid vehicle or an electric vehicle,
The output request parameter is at least one of an accelerator pedal opening, a brake pedal opening, a clutch released or engaged state, or a load torque of a load directly connected to the output shaft of the AC motor. The electric motor drive device according to claim 3.
前記出力要求パラメータは、さらにエンジン出力トルクを含むことを特徴とする請求項4に記載の電動機駆動装置。 A motor drive device for driving the AC motor in a hybrid vehicle including an engine and the AC motor as a power source,
The electric motor drive device according to claim 4, wherein the output request parameter further includes an engine output torque.
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