JP6369350B2 - Electric motor control system - Google Patents
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Description
本発明は、複数の電力変換器を備えた電動機制御システムに関する。 The present invention relates to an electric motor control system including a plurality of power converters.
電源電力をモータ駆動に適した電力に変換する電動機制御装置が知られている。典型的な電動機制御装置は、インバータを含む。電動機制御装置は、電圧コンバータを含むこともある。以下では、インバータや電圧コンバータなど、電力変換に関する装置を「電力変換器」(Power Converter)と総称する。後に詳しく説明するが、本明細書では、複数の電力変換器を備えた電動機制御装置を特に電動機制御システムと称する。 There is known an electric motor control device that converts power supply power into electric power suitable for driving a motor. A typical motor controller includes an inverter. The motor control device may include a voltage converter. Hereinafter, devices related to power conversion, such as inverters and voltage converters, are collectively referred to as “power converters”. As will be described in detail later, in this specification, an electric motor control device including a plurality of power converters is particularly referred to as an electric motor control system.
電力変換器はスイッチング素子を含む。スイッチング素子がオンした瞬間、及び、オフした瞬間に高電圧が発生する。その高電圧はサージ電圧と呼ばれている。複数のスイッチング素子を備える電動機制御装置では、2個以上のスイッチング素子のオンするタイミング、あるいは、オフするタイミングが重なると、2個以上のスイッチング素子のサージ電圧が重なって瞬間的により大きな電圧が発生することがある。大きなサージ電圧は、電子部品にダメージを与える虞がある。特許文献1には、複数のスイッチング素子のオンするタイミングをずらしてサージ電圧の重畳を防止する技術が開示されている。 The power converter includes a switching element. A high voltage is generated at the moment when the switching element is turned on and at the moment when it is turned off. The high voltage is called a surge voltage. In an electric motor control device including a plurality of switching elements, when two or more switching elements turn on or turn off, the surge voltage of two or more switching elements overlaps to generate a larger voltage instantaneously. There are things to do. A large surge voltage may damage electronic components. Patent Document 1 discloses a technique for preventing the surge voltage from overlapping by shifting the turn-on timings of a plurality of switching elements.
ところで、電動機制御装置の中には、相互に接続された複数の電力変換器を備えるものがある。例えば、直流電力を昇圧する電圧コンバータと昇圧された直流電力を交流電力に変換するインバータを備える電動機制御装置や、複数の電動機の夫々に交流電力を供給する複数のインバータを備える電動機制御装置などである。特許文献1の技術は、サージ電圧の重畳を防止するものであるが、動作させる電力変換器の数が増えると、スイッチング素子のオン(オフ)するタイミングをずらす制御が複雑化し、サージ電圧の重畳を防止することが困難になる虞がある。他方、スイッチング速度を下げればサージ電圧は抑制されるが、スイッチング速度を下げるとスイッチング損失が大きくなる。本明細書では、複数の電力変換器が相互に接続されている電動機制御装置を電動機制御システムと称する。本明細書は、複数の電力変換器が接続された電動機制御システムに着目し、複数のスイッチング素子が同時に発するサージ電圧が重畳したときのトータルのサージ電圧の抑制と、スイッチング損失の抑制の両立を図る技術を提供する。 Incidentally, some motor control devices include a plurality of power converters connected to each other. For example, in a motor control device including a voltage converter that boosts DC power and an inverter that converts the boosted DC power into AC power, a motor control device including a plurality of inverters that supply AC power to each of a plurality of motors, etc. is there. The technique of Patent Document 1 prevents surge voltage superposition. However, as the number of power converters to be operated increases, control for shifting the timing of turning on (off) switching elements becomes complicated, and surge voltage superposition is performed. It may be difficult to prevent this. On the other hand, if the switching speed is lowered, the surge voltage is suppressed, but if the switching speed is lowered, the switching loss increases. In this specification, an electric motor control device in which a plurality of power converters are connected to each other is referred to as an electric motor control system. This specification pays attention to the motor control system to which a plurality of power converters are connected, and achieves both suppression of total surge voltage and suppression of switching loss when surge voltages generated simultaneously by a plurality of switching elements are superimposed. Provide technology to plan.
複数の電力変換器が接続された電動機制御システムでは、複数の電力変換器のうち、一つあるいは幾つかは作動させない場合があり得る。例えば、複数の走行用モータを有する電気自動車の電動機制御システムでは、複数の走行用モータに対応して複数のインバータを備えるが、走行モードによっては特定のモータとインバータの組を停止する場合があり得る。なお、以下では、電動機(Electric Motor)のことを「モータ」と略称して用いることがある。 In an electric motor control system to which a plurality of power converters are connected, one or some of the plurality of power converters may not be operated. For example, an electric motor control system for an electric vehicle having a plurality of traveling motors includes a plurality of inverters corresponding to the plurality of traveling motors, but a specific motor / inverter combination may be stopped depending on the traveling mode. obtain. Hereinafter, an electric motor may be abbreviated as “motor”.
そこで、本明細書が開示する電動機制御システムは、動作させる電力変換器の数が多いときのスイッチング素子のスイッチング速度を、動作させる電力変換器の数が少ないときのスイッチング速度よりも遅くするコントローラを備える。作動している電力変換器の数が多いほど、同じタイミングでオンあるいはオフする可能性があるスイッチング素子の数が増える。即ち、同じタイミングでサージ電圧を発生するスイッチング素子の数が増える。そうすると、サージ電圧の重畳数が増え、トータルのサージ電圧が大きくなる。そこで、本明細書が開示する電動機制御システムは、作動している電力変換器の数が多いときには、トータルのサージ電圧を抑制すべく、スイッチング速度を下げる。スイッチング速度を下げることによって、個々のスイッチング素子のサージ電圧が下がり、重畳したときのトータルのサージ電圧が下がる。一方、作動している電力変換器の数が少ないときには同時にオンあるいはオフするスイッチング素子の数が少なくなり、トータルのサージ電圧が高くならない。そこで、電動機制御システムは、作動している電力変換器の数が少ないときにはスイッチング速度を上げてスイッチング損失を低減する。こうして、本明細書が開示する電動機制御システムは、複数のスイッチング素子が同時に発するサージ電圧が重畳したときのトータルのサージ電圧の抑制と、スイッチング損失の抑制の両立を図る。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。 Therefore, the motor control system disclosed in this specification is a controller that makes the switching speed of the switching element when the number of power converters to be operated large is slower than the switching speed when the number of power converters to be operated is small. Prepare. The more power converters that are operating, the more switching elements that can be turned on or off at the same timing. That is, the number of switching elements that generate a surge voltage at the same timing increases. As a result, the number of superimposed surge voltages increases and the total surge voltage increases. Therefore, the motor control system disclosed in this specification reduces the switching speed to suppress the total surge voltage when the number of operating power converters is large. By reducing the switching speed, the surge voltage of each switching element is lowered, and the total surge voltage when superimposed is lowered. On the other hand, when the number of operating power converters is small, the number of switching elements that are simultaneously turned on or off decreases, and the total surge voltage does not increase. Therefore, the motor control system increases the switching speed and reduces the switching loss when the number of operating power converters is small. In this way, the motor control system disclosed in the present specification achieves both suppression of total surge voltage and suppression of switching loss when surge voltages generated simultaneously by a plurality of switching elements are superimposed. Details and further improvements of the technology disclosed in this specification will be described in the following “DETAILED DESCRIPTION”.
図面を参照して実施例の電動機制御システム2を説明する。実施例の電動機制御システム2は、ハイブリッド車100に搭載される。ハイブリッド車100は、2個のバッテリと3個の走行用モータを備えており、電動機制御システム2は、夫々のバッテリの電力を変換して夫々のモータに供給するデバイスである。図1に電動機制御システム2を含むハイブリッド車100の電力系のブロック図を示す。電動機制御システム2は、2個の電圧コンバータ(第1コンバータ5a、第2コンバータ5b)と、3個のインバータ(第1インバータ6a、第2インバータ6b、第3インバータ6c)と、制御回路8を備えている。以下では、第1コンバータ5aと第2コンバータ5bのいずれか一方を区別なく示すときにはコンバータ5と称する。同様に、第1インバータ6a、第2インバータ6b、第3インバータ6cのいずれか一つを区別なく示すときにはインバータ6と称する。3個のモータ7a、7b、7cのいずれか一つを区別なく示すときにはモータ7と称する。
An electric
第1コンバータ5aは第1バッテリ3aの出力電圧(直流電圧)を昇圧する。第1コンバータ5aは、モータ7が発電した電力を降圧する降圧機能も有する。即ち、第1コンバータ5aは、双方向DC−DCコンバータである。降圧された電力によって第1バッテリ3aが充電される。なお、モータ7が発電した交流電力は、そのモータと接続されているインバータ6が直流に変換して第1コンバータ5aへ供給する。
The
第1コンバータ5aは、フィルタコンデンサ13、リアクトル12、降圧スイッチング素子T7、昇圧スイッチング素子T8、及び、夫々のスイッチング素子に逆並列に接続されている還流ダイオードを備える。図1に描かれている双方向DC−DCコンバータは良く知られているので詳しい説明は省略する。また、図1では、各スイッチング素子に対応した還流ダイオードには符号を省略している。
The
第2コンバータ5bも双方向DC−DCコンバータであり、昇圧機能と降圧機能を有する。第2コンバータ5bは、第2バッテリ3bの電圧を昇圧してインバータ6に供給する。また、第2コンバータ5bは、モータ7が発電した電力を降圧して第2バッテリ3bを充電する。第2コンバータ5bの回路構成は、第1コンバータ5aの回路構成と同じであるので詳しい回路の図示は省略する。
The
第1インバータ6aは、コンバータ5によって昇圧された電力を交流に変換して第1モータ7aに供給する。また、第1インバータ6aは、第1モータ7aが発電した交流電力を直流電力に変換してコンバータ5に供給する。第1インバータ6aは、2個のスイッチング素子の直列接続(スイッチング素子T1とT2の一対、スイッチング素子T3とT4の一対、スイッチング素子T5とT6の一対)が3セット並列に接続された回路を有している。各スイッチング素子には還流ダイオードが逆並列に接続されている。図1に示したインバータはよく知られているので詳しい説明は省略する。
The
第2インバータ6bは第2モータ7bに交流電力を供給する。第3インバータ6cは第3モータ7cに電力を供給する。第2インバータ6b、第3インバータ6cは、第1インバータ6aと同じ回路構成を有しているので図1では詳しい回路の図示は省略する。
The
ハイブリッド車100は、3個のモータのほかにエンジンを備える。第1モータ7aと第2モータ7bはエンジンとともに前輪を駆動する。第1モータ7aと第2モータ7bとエンジンは、動力分配機構によって連結されている。図2に動力分配機構40のスケルトン図を示す。動力分配機構40は、主としてプラネタリギア50で構成されている。プラネタリギア50は、サンギア51、プラネタリキャリア52、及び、リングギア53が組み合わさったギアセットである。プラネタリキャリア52は、エンジン41の出力軸に連結している。サンギア51は、第1モータ7aの出力軸に連結している。リングギア53は、第2モータ7bに連結している。なお、リングギア53の一部が第2モータ7bのロータを構成している。また、リングギア53は、これと同軸に連結されているアウトプットギア54と、アイドルギア55を介して車軸57と係合している。車軸57は、不図示のデファレンシャルギアを介して前輪に連結している。なお、図2の符号56は、車軸57に固定された伝達ギアである。上記構成の動力分配機構40により、エンジン41と第1モータ7aと第2モータ7bの出力が合成される。エンジン41と第1モータ7aと第2モータ7bの出力の合計によって車軸57の出力トルク、即ち駆動トルクが定まる。大きな駆動トルクが必要とされないときには第1モータ7aは停止しているときもある。エンジン41と第1モータ7aが停止し、第2モータ7bの出力のみで走行する場合もある。さらに、高速道路において一定速度で走行する場合には、第1モータ7aと第2モータ7bの双方が停止し、エンジン41の出力だけで走行する場合もある。また、場合によっては、エンジン41と第2モータ7bの出力トルクで車軸57を駆動するとともに、エンジン41の出力トルクの一部で第1モータ7aを回転させて電力を得る。第1モータ7aは、エンジン41を始動するスタータとしても機能する。
The
第3モータ7cは、後輪を駆動するモータである。ハイブリッド車100は、滑り易い道路を走行する場合、あるいは、急な登り坂を走る場合、第3モータ7cを使って4輪駆動で走行する。この場合、3個のモータ7a−7cの全てが作動する。
The
ハイブリッド車100は、2個のバッテリ3a、3bを備えている。第1バッテリ3aは、第2バッテリ3bよりも容量は大きいが最高出力は小さい。ハイブリッド車100は、大きい駆動力が必要とされるときには第1バッテリ3aと第2バッテリ3bを共に用いてモータ7を駆動する。その場合には、第1コンバータ5aと第2コンバータ5bがともに作動する。それほど大きい駆動力が必要とされないときには、ハイブリッド車100は、第1バッテリ3aだけを使って走行する。その場合には、第1コンバータ5aは作動させるが、第2コンバータ5bは停止させる。
The
電動機制御システム2は、2個のコンバータ5a、5bと、3個のインバータ6a−6cを備える。コンバータとインバータを「電力変換器」と総称する。上述したように、走行している状況によっていくつかの電力変換器は動作し、残りの電力変換器は停止する。制御回路8が、5個の電力変換器を制御している。図1におけるSig1−Sig5が、制御回路8から各電力変換器への信号線を表している。信号線Sig1−Sig5の夫々は、複数の信号線を含んでおり、それらは、TTLレベルのパルス信号(PWM信号)や、後述するスイッチング速度切り換え用の信号を各電力変換器に送る。制御回路8は、上位の制御装置9からの指令を受けて、5個の電力変換器を制御する。上位の制御装置9は、例えば、車速とアクセル開度とバッテリ残量から、夫々のモータの目標出力を決定し、電動機制御システム2の制御回路8へ指令を与える。制御回路8は、受けた指令に基づいて、5個の電力変換器を適宜に制御する。
The electric
図1に示すように、5個の電力変換器(2個のコンバータ5a、5bと3個のインバータ6a−6c)は、共通正極線Pと共通負極線Nで相互に接続されている。そして、各電力変換器の中で、スイッチング素子T1−T8が共通正極線Pと共通負極線Nの一方とダイレクトに接続されている。スイッチング素子は、典型的にはIGBTである。スイッチング素子は、そのスイッチング動作に伴い、サージ電圧と呼ばれる瞬間的な大電圧を生じる。電動機制御システム2では、各コンバータが2個のスイッチング素子を備えており、各インバータが6個のスイッチング素子を備えている。電動機制御システム2では、22個のスイッチング素子が共通正極線Pと共通負極線Nで相互に接続されている。そして、ハイブリッド車100では走行状態に応じて各電力変換器が独立に動作する。それゆえ、2個以上のスイッチング素子が偶然に同じタイミングでオンあるいはオフする可能性がある。2個以上のスイッチング素子が同じタイミングでオンあるいはオフすると、夫々のスイッチング素子が発するサージ電圧が重畳し、トータルのサージ電圧が大きくなる。同時に作動している電力変換器が多いほど、同じタイミングでオンまたはオフする可能性のあるスイッチング素子の数が増える。同じタイミングでオンまたはオフするスイッチング素子の数が多いほど、トータルのサージ電圧が大きくなる。複数のサージ電圧が重畳する可能性は低くても、電動機制御システムに用いられる各部品は、生じ得る最大のサージ電圧に耐え得ることが必要とされる。それゆえ、トータルのサージ電圧を低くすることができれば、各部品の耐電圧特性も低くすることができる。そこで、電動機制御システム2の制御回路8は、作動している電力変換器の数が多いほど、作動している電力変換器のスイッチング素子のスイッチング速度を遅くする。サージ電圧は、スイッチング速度が遅いほど低くなるからである。個々のサージ電圧を低くなれば、生じ得るトータルのサージ電圧も低くなる。以下、説明の便宜上、スイッチング素子のスイッチング速度を単純に「スイッチング速度」と称する。
As shown in FIG. 1, five power converters (two
一方、スイッチング速度が遅いとスイッチング損失が大きくなる。それゆえ、作動している電力変換器の数が少なければ、制御回路8は、作動している電力変換器の数が多い場合と比較して、スイッチング速度を早くする。電動機制御システム2は、作動している電力変換器が多いほど、スイッチング速度を下げることで、トータルのサージ電圧を抑制することと、スイッチング損失の抑制の両立を図る。なお、スイッチング速度とは、ターンオン時間とターンオフ時間のことである。
On the other hand, when the switching speed is slow, the switching loss increases. Therefore, if the number of operating power converters is small, the
図3に、スイッチング速度を変更する処理のフローチャート図を示す。図3の処理は、制御回路8に実装されている。図3の処理は、一定時間毎(例えば100msec毎)に起動される。制御回路8は、作動している電力変換器の数が変化したか否かを監視する(S2)。作動している電力変換器の数に変化がなければ処理を終了する(S2:NO)。作動している電力変換器の数が増加した場合(S2:YES、S3:YES)、制御回路8は、作動している電力変換器のスイッチング速度を下げる(S4)。一方、作動している電力変換器の数が減少した場合(S2:YES、S3:NO)、制御回路8は、作動している電力変換器のスイッチング速度を上げる(S5)。
FIG. 3 shows a flowchart of processing for changing the switching speed. The processing of FIG. 3 is implemented in the
図3のフローチャートでは、作動している電力変換器が異なる毎にスイッチングスピードが変更される。作動している電力変換器の数をいくつかのグループに分けて、作動している電力変換器の数が属するグループによって、スイッチング速度を変更するようにしてもよい。もちろん、数が多いグループのスイッチング速度は、数が少ないグループのスイッチング速度よりも下げる。例えば、電動機制御システム2は、3種類のスイッチング速度を設定可能であり、5個全ての電力変換器が作動しているときには最低速のスイッチング速度に設定する。電動機制御システム2は、作動している電力変換器の数が3又は4の場合には中速度のスイッチング速度を設定し、作動している電力変換器の数が1又は2の場合には最高速のスイッチング速度を設定する。
In the flowchart of FIG. 3, the switching speed is changed every time the operating power converter is different. The number of operating power converters may be divided into several groups, and the switching speed may be changed according to the group to which the number of operating power converters belongs. Of course, the switching speed of the large group is lower than the switching speed of the small group. For example, the
電動機制御システム2の制御回路8は、動作させる電力変換器の数が多いときのスイッチング素子のスイッチング速度を、動作させる電力変換器の数が少ないときのスイッチング速度よりも遅くする。電動機制御システムは、最低2段階でスイッチング速度を変更するものであればよい。即ち、電動機制御システムは、複数の電力変換器を有しており、その制御回路は、複数の電力変換器のうちのN個の電力変換器が動作しているときのスイッチング素子のスイッチング速度を、M個の電力変換器が動作しており残りの電力変換器が停止しているときのスイッチング速度よりも遅くする。ここで、Nは、電力変換器の総数と同じがそれ以下の数である。また、N>M≧1である。スイッチング速度の選択肢が多いほど良い。例えば、制御回路は、P個(N>M>P≧1)の電力変換器が動作しており残りの電力変換器が停止しているときのスイッチング速度を、M個の電力変換器が動作しており残りの電力変換器が停止しているときのスイッチング速度よりも早くするとよい。
The
スイッチング速度を変更するための回路(ゲートドライバ)の例を説明する。図4に、一例のゲートドライバ20aの回路図を示す。図4に示したスイッチング素子Txは、図1のコンバータ5とインバータ6が備えるいずれかのスイッチング素子を代表するものである。図4のゲートドライバ20aと同じ回路が、図1の5個の電力変換器の全てのスイッチング素子に対して備えられている。
An example of a circuit (gate driver) for changing the switching speed will be described. FIG. 4 shows a circuit diagram of an
スイッチング素子Txには、還流ダイオードが逆並列に接続されている。スイッチング素子TxのコレクタCxとエミッタExの一方は、図1の共通正極線Pと共通負極線Nの一方と接続されている。スイッチング素子TxのコレクタCxとエミッタExの他方は、別のスイッチング素子Ty(不図示)と直列に接続されている。ゲートドライバ20aは、指令信号線23を通じて与えられるTTLレベルのパルス信号(PWM信号)を、スイッチング素子TxのゲートGxに適したレベル信号に変換する回路である。図1に示した制御回路8からの信号線Sig1−Sig5は、複数の信号線を含んでおり、指令信号線23はその一つである。
A free-wheeling diode is connected in antiparallel to the switching element Tx. One of the collector Cx and the emitter Ex of the switching element Tx is connected to one of the common positive line P and the common negative line N shown in FIG. The other of the collector Cx and the emitter Ex of the switching element Tx is connected in series with another switching element Ty (not shown). The
指令信号線23のパルス信号は増幅器22に入力される。増幅器22は、増幅用電源21の電源を使ってTTLレベルのパルス信号の電圧を増幅する。増幅されたパルス信号は、ターンオン用のNPN型トランジスタ24のベースBaと、ターンオフ用のPNP型トランジスタ25のベースBbに入力される。ターンオン用のNPN型トランジスタ24のコレクタCaは、選択スイッチ27を介して3個のゲート電源26a、26b、26cのいずれかと接続される。NPN型トランジスタ24のエミッタEaは、ターンオフ用のPNP型トランジスタ25のエミッタEbに接続されている。図1では、NPN型トランジスタ24のエミッタEaと、ターンオフ用のPNP型トランジスタ25のエミッタEbの接続点を、2個のトランジスタの中点Qとして描いてある。
The pulse signal of the
ターンオフ用のPNP型トランジスタ25のコレクタCbはグランドに接続されている。2個のトランジスタ(NPN型トランジスタ24とPNP型トランジスタ25)の中点Qがゲート抵抗28を介してスイッチング素子TxのゲートGxに接続されている。指令信号線23を通じて供給されるパルス信号が高電圧のとき、ターンオン用のNPN型トランジスタ24が導通し、ターンオフ用のPNP型トランジスタ25が遮断され、ゲートGxにゲート電圧が印加される。指令信号線23を通じて供給されるパルス信号が低電圧のとき、ターンオン用のNPN型トランジスタ24が遮断され、ターンオフ用のPNP型トランジスタ25が導通し、ゲートGxはグランド電位に保持される。
The collector Cb of the turn-off
ゲート電圧は、ゲート電源(ゲート電源26a−26c)の供給電圧とゲート抵抗28で定まる。ゲートドライバ20aは、供給電圧の異なる3個のゲート電源26a−26cを備えており、制御回路8から与えられる別の指令に基づいて、3個のゲート電源26a−26cのいずれかを選択する。制御回路8から与えられる別の指令に基づいて、選択スイッチ27が、3個のゲート電源26a−26cのいずれかを、ターンオン用のNPN型トランジスタ24のコレクタCaと接続する。ゲート電圧が高いほど、スイッチング速度が速くなる。先に述べたように、制御回路8は、作動している電力変換器の数が多いほど、低いゲート電源を選択し、スイッチング速度を下げる。ゲート電源を切り換える信号は、先に述べた信号線Sig1−Sig5を通じて制御回路8から送られる。
The gate voltage is determined by the supply voltage of the gate power supply (gate power supplies 26 a-26 c) and the
例えば、3個のゲート電源のうち、ゲート電源26aの電圧が最も低く、ゲート電源26cの電圧が最も高く、ゲート電源26bの電圧はそれらの中間である。制御回路8は、5個全ての電力変換器が作動している場合には最低電圧のゲート電源26aを選択する。制御回路8は、4個又は3個の電力変換器が作動している場合には中電圧のゲート電源26bを選択し、1個又は2個の電力変換器が作動している場合には最高電圧のゲート電源26cを選択する。
For example, among the three gate power supplies, the voltage of the
図4のゲートドライバ20aは、オン側のゲート電圧を調整することができるが、オフ側のゲート電圧は調整できない。ターンオフ用のPNP型トランジスタ25のコレクタCbに別の選択スイッチと電圧の異なる複数の負電源を備えてもよい。異なる負電源を選択することでターンオフ時間を変更することが可能となる。
The
図5を参照して別のゲートドライバ20bを説明する。図5では、図4のゲートドライバ20aの部品と同じものには同じ符号を付してある。図4の部品と同じ部品については説明を省略する。図5のゲートドライバ20bは、一つのゲート電源26と、抵抗値の異なる複数のゲート抵抗28a−28cを有する。ゲートドライバ20bは、制御回路8からの指令により、ゲート抵抗28a−28cのいずれかのゲート抵抗を中点Qと接続する。
Another
例えば、3個のゲート抵抗28a−28cのうち、ゲート抵抗28aの抵抗値が最も高く、ゲート抵抗28cの抵抗値が最も低く、ゲート抵抗28bの抵抗値はそれらの中間である。制御回路8は、5個全ての電力変換器が作動している場合には最大抵抗値のゲート抵抗28aを選択する。制御回路8は、4個又は3個の電力変換器が作動している場合には中抵抗値のゲート抵抗28bを選択し、1個又は2個の電力変換器が作動している場合には最小抵抗値のゲート抵抗28cを選択する。
For example, among the three
図6を参照してさらに別のゲートドライバ20cを説明する。図6では、図4のゲートドライバ20aの部品と同じものには同じ符号を付してある。図4の部品と同じ部品については説明を省略する。図6のゲートドライバ20cは、電圧の異なる2個のゲート電源26a、26bと、抵抗値の異なる2個のゲート抵抗28a、28bを有する。選択スイッチ27によって、2個のゲート電源26a、26bのいずれか一方がターンオン用のNPN型トランジスタ24のコレクタCaに接続される。選択スイッチ29によって、2個のゲート抵抗28a、28bのいずれかが、中点Qに接続される。ゲートドライバ20cは、制御回路8からの指令により、作動している電力変換器の数が多いほど、スイッチング速度が下がるように、適切なゲート電源とゲート抵抗を選択する。
Still another
実施例で説明した技術に関する留意点を説明する。実施例の制御回路8が、スイッチング速度を変更するコントローラの一例に相当する。
Points to be noted regarding the technology described in the embodiments will be described. The
実施例の電動機制御システム2は、複数の走行用モータを有するハイブリッド車に適用されている。複数の走行用モータを有するハイブリッド車と電気自動車では、走行状態により使用するモータの数が異なることがある。即ち、ハイブリッド車や電気自動車の電動機制御システムは、一つあるいは幾つかの電力変換器が停止し、残りの電力変換器が作動しているという状況がよく生じる。本明細書が開示する技術は、ハイブリッド車や電気自動車(燃料電池車を含む)に適している。
The electric
図4−図6に示したゲートドライバ20a−20cは、スイッチング速度を変更する回路の例である。スイッチング速度を変更するデバイスは、図4−図6に示したゲートドライバ20a−20cに限られない。
The
複数の電力変換器は、一つの筐体に収容されていてもよい。あるいは、複数の電力変換器は、個別の筐体に収容され、相互にケーブルで接続された分散システムであってもよい。スイッチング速度を変更するコントローラも、電力変換器とは別の筐体に収容されていてもよい。また、コントローラは、複数のハードウエア(プロセッサ)に分散されたプログラムが協働するものであってもよい。 The plurality of power converters may be accommodated in one housing. Alternatively, the plurality of power converters may be distributed systems that are housed in individual housings and connected to each other via cables. The controller that changes the switching speed may also be housed in a separate housing from the power converter. Further, the controller may be a program in which programs distributed in a plurality of hardware (processors) cooperate.
複数の電力変換器には、電圧コンバータとインバータのほか、電圧レギュレータなどが含まれていても良い。電力変換用のスイッチング素子はパワー素子、あるいは、電力用半導体素子と呼ばれることもある。電力変換用のスイッチング素子は、IGBTに限られない。電力変換用のスイッチング素子は、MOSFETそのほかのトランジスタであってもよい。 The plurality of power converters may include a voltage regulator and the like in addition to the voltage converter and the inverter. The switching element for power conversion may be called a power element or a power semiconductor element. The switching element for power conversion is not limited to the IGBT. The switching element for power conversion may be a MOSFET or other transistor.
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2:電動機制御システム
3a、3b:バッテリ
5a、5b:コンバータ
6a−6c:インバータ
7a−7c:モータ
8:制御回路
9:上位の制御装置
12:リアクトル
13:フィルタコンデンサ
20a−20c:ゲート駆動回路
21:増幅用電源
22:増幅器
23:指令信号線
24:ターンオン用のNPN型トランジスタ
25:ターンオフ用のPNP型トランジスタ
26、26a−26c:ゲート電源
27、29:選択スイッチ
28、28a−28c:ゲート抵抗
40:動力分配機構
41:エンジン
50:プラネタリギア
100:ハイブリッド車
T1−T7:スイッチング素子
2:
Claims (2)
動作させる電力変換器の数が多いときのスイッチング素子のスイッチング速度を、動作させる電力変換器の数が少ないときのスイッチング速度よりも遅くするコントローラと、
を備えていることを特徴とする電動機制御システム。 A plurality of power converters connected to each other, each having a switching element for power conversion;
A controller that lowers the switching speed of the switching element when the number of power converters to be operated is lower than the switching speed when the number of power converters to be operated is small;
An electric motor control system comprising:
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