JP6513211B2 - 車両用モータ制御装置および車両用モータ制御方法 - Google Patents
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Description
上述したように、特許文献1に記載の技術は、昇圧DCDCコンバータの出力電圧を、モータ損失、インバータ損失、および昇圧DCDCコンバータ損失の合計損失が最小となる電圧に制御する技術である。ここで、特に、電力用半導体素子にSi素子を用いている場合のインバータ損失は、昇圧DCDCコンバータの出力電圧に比例して大きくなり、このインバータ損失の傾きは、他の損失よりも大きい傾向にある。
図1は、本発明の実施の形態1に係る車両用モータ制御装置の構成図である。本実施の形態1に係る車両用モータ制御装置は、インバータ装置10、力行/回生用のモータ20、蓄電装置30、DCDCコンバータ40、コントローラ60、電圧センサ71、72、および回転数センサ73を備えて構成されている。
(特徴1)モータを駆動するインバータの電力用半導体素子に、従来のSi素子よりも電圧による損失変化が小さいSiCを適用した構成を備えている。
(特徴2)バッテリ等の直流電源電圧を整数倍に昇圧する回路方式の昇圧DCDCコンバータにより、出力電圧を合計損失が最小となる電圧に設定する構成を備えている。
図6は、本発明の実施の形態2に係る車両用モータ制御装置の構成図である。本実施の形態2に係る車両用モータ制御装置は、インバータ装置10、力行/回生用のモータ20、蓄電装置30、DCDCコンバータ40、発電モータ用インバータ装置50、コントローラ60、回転数センサ73、74、および発電モータ80を備えて構成されている。
(特徴1)モータを駆動するインバータの電力用半導体素子に、従来のSi素子よりも電圧による損失変化が小さいSiCを適用した構成を備えている。
(特徴2)バッテリ等の直流電源電圧を整数倍に昇圧する回路方式の昇圧DCDCコンバータにより、駆動モータもしくは発電モータの回転数に応じて出力電圧を設定する構成を備えている。
Claims (14)
- 複数の電力用半導体素子が搭載され、前記複数の電力用半導体素子がスイッチング制御されることによりモータを駆動するインバータと、
直流の入力電圧を電圧指令値に従って昇圧する直流/直流電力変換を実行することで、前記インバータに印加する出力電圧を生成するDCDCコンバータと
を備える車両用モータ制御装置において、
前記インバータに搭載された前記複数の電力用半導体素子のそれぞれは、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されており、
前記DCDCコンバータは、前記入力電圧を整数倍に昇圧した有段の出力値として前記出力電圧を生成する回路構成を有し、
前記インバータは、2レベルインバータで構成されている
車両用モータ制御装置。 - 前記DCDCコンバータは、2段階の出力値として前記出力電圧を生成する
請求項1に記載の車両用モータ制御装置。 - 前記DCDCコンバータは、
スイッチング制御される2つの電力半導体素子を直列接続した回路に対して平滑コンデンサを並列接続して構成された基本回路が、複数直列接続されるとともに、
前記基本回路内において直列接続された前記2つの電力半導体素子の接続点を中間端子として、隣接する2つの基本回路のそれぞれの中間端子間に、エネルギー移行用コンデンサとエネルギー移行用リアクトルからなる直列回路が接続され、
前記エネルギー移行用コンデンサの充放電により前記直流/直流電力変換を実行する
請求項1または2に記載の車両用モータ制御装置。 - 前記DCDCコンバータに搭載された前記電力用半導体素子のそれぞれは、ワイドバンドギャップ半導体によって形成されている
請求項3に記載の車両用モータ制御装置。 - 前記モータは、車両の駆動に用いる駆動モータと、動力源に接続されて直流電源の充電に用いる発電モータとで構成され、
前記インバータは、前記駆動モータを駆動する駆動モータ用インバータと、前記発電モータを駆動する発電モータ用インバータとで構成され、
前記駆動モータ用インバータと前記発電モータ用インバータは、それぞれの直流側で並列接続されている
請求項1から4のいずれか1項に記載の車両用モータ制御装置。 - 前記駆動モータ用インバータに搭載される電力用半導体素子は、ワイドバンドギャップ半導体によって形成され、
前記発電モータ用インバータに搭載される電力用半導体素子は、前記ワイドバンドギャップ半導体以外の素子で形成されている
請求項5に記載の車両用モータ制御装置。 - 前記入力電圧と前記出力電圧のそれぞれを計測する電圧センサと、
前記電圧センサによって検出された前記入力電圧と前記出力電圧、およびトルク指令値を入力情報として読み取り、前記入力情報に基づいて前記有段の出力値として出力可能な前記電圧指令値を算出するコントローラと
をさらに備える請求項1から6のいずれか1項に記載の車両用モータ制御装置。 - 前記コントローラは、
前記有段の出力値として出力可能な複数の電圧指令値のそれぞれに対する前記モータの損失を推定するモータ損失推定器と、
前記複数の電圧指令値のそれぞれに対する前記インバータの損失を推定するインバータ損失推定器と、
前記複数の電圧指令値のそれぞれに対する前記DCDCコンバータの損失を推定するDCDCコンバータ損失推定器と
を有し、
前記モータ損失推定器、前記インバータ損失推定器、および前記DCDCコンバータ損失推定器によるそれぞれの推定結果から、前記複数の電圧指令値のそれぞれに対する各損失の和である合計損失を算出し、前記合計損失が最小となる電圧指令値を特定する
請求項7に記載の車両用モータ制御装置。 - 前記モータの回転数を検出する回転数検出器をさらに備え、
前記コントローラは、前記回転数検出器で検出された前記モータの回転数が高いほど、前記電圧指令値を高く設定する
請求項7または8に記載の車両用モータ制御装置。 - 前記モータのトルクを検出するトルク検出器をさらに備え、
前記コントローラは、前記トルク検出器で検出された前記モータのトルクが高いほど、前記電圧指令値を高く設定する
請求項7または8に記載の車両用モータ制御装置。 - 車両の速度を検出する車速検出器をさらに備え、
前記コントローラは、前記車速検出器で検出された前記車両の速度が高いほど、前記電圧指令値を高く設定する
請求項7または8に記載の車両用モータ制御装置。 - 車両の加速度を検出する加速度検出器をさらに備え、
前記コントローラは、前記加速度検出器で検出された前記車両の加速度が高いほど、前記電圧指令値を高く設定する
請求項7または8に記載の車両用モータ制御装置。 - 前記モータの動作状態における前記モータの誘起電圧を推定する誘起電圧推定器をさらに備え、
前記コントローラは、前記誘起電圧推定器で推定された前記モータの誘起電圧よりも高くなるように前記電圧指令値を設定する
請求項7から12のいずれか1項に記載の車両用モータ制御装置。 - 複数の電力用半導体素子が搭載され、前記複数の電力用半導体素子がスイッチング制御されることによりモータを駆動する2レベルインバータと、
直流の入力電圧を電圧指令値に従って昇圧する直流/直流電力変換を実行することで、前記2レベルインバータに印加する出力電圧を有段の出力値として生成する回路構成を有するDCDCコンバータと、
前記入力電圧と前記出力電圧のそれぞれを計測する電圧センサと、
前記電圧センサによって検出された前記入力電圧と前記出力電圧、およびトルク指令値を入力情報として読み取り、前記入力情報に基づいて前記電圧指令値を算出するコントローラと
を備える車両用モータ制御装置において、前記コントローラにより実行される車両用モータ制御方法であって、
前記入力電圧を整数倍に昇圧した前記有段の出力値として前記DCDCコンバータにより前記出力電圧が生成されるように、前記入力情報に基づいて前記電圧指令値を生成する第1ステップと、
前記第1ステップにより出力可能な複数の電圧指令値のそれぞれに対する前記モータの損失を推定する第2ステップと、
前記複数の電圧指令値のそれぞれに対する前記2レベルインバータの損失を推定する第3ステップと、
前記複数の電圧指令値のそれぞれに対する前記DCDCコンバータの損失を推定する第4ステップと、
前記第2ステップ、前記第3ステップ、および前記第4ステップによるそれぞれの推定結果から、前記複数の電圧指令値のそれぞれに対する各損失の和である合計損失を算出し、前記合計損失が最小となる電圧指令値を特定し、特定した前記電圧指令値を前記DCDCコンバータに対して出力する第5ステップと
を有する車両用モータ制御方法。
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