JP6590457B2 - Vehicle drive control device and vehicle drive control method - Google Patents
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Description
本発明は、回転電機と電力変換器とを搭載した車両の駆動を制御する、車両駆動制御装置及び車両駆動制御方法に関する。 The present invention relates to a vehicle drive control device and a vehicle drive control method for controlling driving of a vehicle equipped with a rotating electrical machine and a power converter.
電気自動車やハイブリッド自動車等には、車両を駆動するための回転電機と、該回転電機を駆動するための電力変換器が搭載されている。電力変換器においては、スイッチング素子のスイッチングに伴い、機器とグランドとの間にコモンモードノイズが発生する。このコモンモードノイズを抑制するために、特許文献1に記載の電力変換器は、グランドとの間に、ノイズ吸収用コンデンサを接続している。
An electric vehicle, a hybrid vehicle, and the like are equipped with a rotating electric machine for driving the vehicle and a power converter for driving the rotating electric machine. In the power converter, common mode noise is generated between the device and the ground as the switching element is switched. In order to suppress this common mode noise, the power converter described in
しかしながら、発生するコモンモードノイズが大きいと、ノイズ吸収用コンデンサの容量を大きくする必要があり、大型化、高コスト化が必要となる。それゆえ、発生するコモンモードノイズ自体の大きさを抑制することが求められる。 However, if the generated common mode noise is large, it is necessary to increase the capacity of the noise absorbing capacitor, which requires an increase in size and cost. Therefore, it is required to suppress the magnitude of the generated common mode noise itself.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、コモンモードノイズを抑制することができる車両駆動制御装置及び車両駆動制御方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle drive control device and a vehicle drive control method capable of suppressing common mode noise.
本発明の第1の態様は、走行する車両の駆動を制御する車両駆動制御装置であって、
回転子と固定子とを備えた、車両駆動用の回転電機と、
直流電力を交流電力に変換して上記回転電機を駆動する電力変換器と、
該電力変換器を制御する制御部と、を有し、
上記制御部は、少なくとも、上記車両の始動時において、上記固定子における電気コイルに流す電流のうち、上記回転子のd軸方向の磁束を発生させるd軸電流と、上記回転子のq軸方向の磁束を発生させるq軸電流とを、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となるように、上記電力変換器を制御するよう構成されており、
上記制御部は、少なくとも、上記車両の始動時において、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となる始動時q軸電流抑制期間を設けるように、上記電力変換器を制御するよう構成されている、車両駆動制御装置にある。
本発明の第2の態様は、走行する車両の駆動を制御する車両駆動制御装置であって、
回転子と固定子とを備えた、車両駆動用の回転電機と、
直流電力を交流電力に変換して上記回転電機を駆動する電力変換器と、
該電力変換器を制御する制御部と、を有し、
上記制御部は、少なくとも、上記車両の停止時において、上記固定子における電気コイルに流す電流のうち、上記回転子のd軸方向の磁束を発生させるd軸電流と、上記回転子のq軸方向の磁束を発生させるq軸電流とを、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となるように、上記電力変換器を制御するよう構成されており、
上記制御部は、少なくとも、上記車両の停止時において、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となる停止時q軸電流抑制期間を設けるように、上記電力変換器を制御するよう構成されている、車両駆動制御装置にある。
A first aspect of the present invention is a vehicle drive control device that controls driving of a traveling vehicle,
A rotating electrical machine for driving a vehicle, comprising a rotor and a stator;
A power converter that converts the DC power into AC power to drive the rotating electrical machine;
A control unit for controlling said power converter, a possess,
The controller may, at least, Oite during starting of the vehicle, of the current supplied to the electrical coil in the stator, the d-axis current for generating a magnetic flux in the d-axis direction of the rotor, q axis of the rotor The power converter is configured to control a q-axis current that generates a magnetic flux in a direction such that an absolute value of the d-axis current is equal to or greater than an absolute value of the q-axis current;
The control unit controls the power converter so as to provide a start-up q-axis current suppression period in which the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current at least when the vehicle is started. The vehicle drive control device is configured to do so .
A second aspect of the present invention is a vehicle drive control device that controls driving of a traveling vehicle,
A rotating electrical machine for driving a vehicle, comprising a rotor and a stator;
A power converter that converts the DC power into AC power to drive the rotating electrical machine;
A control unit for controlling the power converter,
The control unit includes at least a d-axis current that generates a magnetic flux in the d-axis direction of the rotor and a q-axis direction of the rotor among currents that flow through the electric coils in the stator when the vehicle is stopped. And the q-axis current that generates the magnetic flux is configured to control the power converter so that the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current,
The control unit controls the power converter so as to provide a stop-time q-axis current suppression period in which the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current at least when the vehicle is stopped. The vehicle drive control device is configured to do so.
本発明の第3の態様は、回転子と固定子とを備えた回転電機と、直流電力を交流電力に変換して上記回転電機を駆動する電力変換器とを搭載し、上記回転電機によって走行する車両の駆動を制御する方法であって、
少なくとも、上記車両の始動時において、上記固定子における電気コイルに流す電流のうち、上記回転子のd軸方向の磁束を発生させるd軸電流と、上記回転子のq軸方向の磁束を発生させるq軸電流とを、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となるように、上記電力変換器を制御し、
少なくとも、上記車両の始動時において、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となる始動時q軸電流抑制期間を設けるように、上記電力変換器を制御する、車両駆動制御方法にある。
本発明の第4の態様は、回転子と固定子とを備えた回転電機と、直流電力を交流電力に変換して上記回転電機を駆動する電力変換器とを搭載し、上記回転電機によって走行する車両の駆動を制御する方法であって、
少なくとも、上記車両の停止時において、上記固定子における電気コイルに流す電流のうち、上記回転子のd軸方向の磁束を発生させるd軸電流と、上記回転子のq軸方向の磁束を発生させるq軸電流とを、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となるように、上記電力変換器を制御し、
少なくとも、上記車両の停止時において、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となる停止時q軸電流抑制期間を有するように、上記電力変換器を制御する、車両駆動制御方法にある。
A third aspect of the present invention includes a rotating electrical machine having a rotor and a stator, and a power converter that converts the DC power into AC power to drive the rotating electrical machine, and is driven by the rotating electrical machine. A method for controlling driving of a vehicle,
At least, Oite during starting of the vehicle, of the current supplied to the electrical coil in the stator, the d-axis current for generating a magnetic flux in the d-axis direction of the rotor, generating a magnetic flux in the q-axis direction of the rotor The power converter is controlled so that the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current,
Vehicle drive control for controlling the power converter so as to provide a start-time q-axis current suppression period in which the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current at least when the vehicle is started. Is in the way.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a rotating electrical machine including a rotor and a stator, and a power converter that converts the DC power into AC power to drive the rotating electrical machine, and is driven by the rotating electrical machine. A method for controlling driving of a vehicle,
At least when the vehicle is stopped, among the currents flowing through the electric coils in the stator, a d-axis current that generates a magnetic flux in the d-axis direction of the rotor and a magnetic flux in the q-axis direction of the rotor are generated. controlling the power converter such that the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current,
Vehicle drive control that controls the power converter so that at least the d-axis current has a stop-time q-axis current suppression period during which the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current. Is in the way.
上記車両駆動制御装置において、上記制御部は、車両の始動時及び停止時の少なくとも一方において、d軸電流の絶対値がq軸電流の絶対値以上となるように、上記電力変換器を制御する。これにより、車両の始動時及び停止時の少なくとも一方における、回転電機のトルクを小さく抑制しつつ、回転電機へ供給する電流を大きく維持することができる。その結果、電力変換器における複数のスイッチングのタイミングを分散することができる。これにより、スイッチングに起因するコモンモードノイズを低減することができる。
なお、上記の作用効果については、後述する実施形態の説明において詳述する。
In the vehicle drive control device, the control unit controls the power converter so that the absolute value of the d-axis current is equal to or larger than the absolute value of the q-axis current at least when the vehicle is started and stopped. . Accordingly, it is possible to maintain a large current supplied to the rotating electrical machine while suppressing the torque of the rotating electrical machine to be small at least at the time of starting and stopping the vehicle. As a result, a plurality of switching timings in the power converter can be distributed. Thereby, the common mode noise resulting from switching can be reduced.
Note that the above-described effects will be described in detail in the description of the embodiments described later.
以上のごとく、上記態様によれば、コモンモードノイズを抑制することができる車両駆動制御装置及び車両駆動制御方法を提供することができる。 As described above, according to the above aspect, it is possible to provide a vehicle drive control device and a vehicle drive control method that can suppress common mode noise.
(実施形態1)
車両駆動制御装置及び車両駆動制御方法の実施形態につき、図1〜図7を用いて説明する。
本実施形態の車両駆動制御装置1は、図1、図2に示すごとく、回転子21と固定子22とを備えた車両用の回転電機2と、直流電力を交流電力に変換して回転電機2を駆動する電力変換器3と、電力変換器3を制御する制御部4とを有する。
(Embodiment 1)
Embodiments of a vehicle drive control device and a vehicle drive control method will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicle
制御部4は、車両の始動時及び停止時の少なくとも一方において、d軸電流Idの絶対値がq軸電流Iqの絶対値以上となるように、電力変換器3を制御するよう構成されている。d軸電流Idは、固定子22における電気コイル23に流す電流のうち、回転子21のd軸方向の磁束を発生させる電流である。また、q軸電流Iqは、固定子22における電気コイル23に流す電流のうち、回転子21のq軸方向の磁束を発生させる電流である。
The control unit 4 is configured to control the
本実施形態の車両駆動制御装置1は、電気自動車やハイブリッド自動車等の駆動に用いられる。すなわち、回転電機2は、車両駆動用の回転電機である。なお、車両駆動制御装置1をハイブリッド自動車に適用する場合、特に、回転電機(モータ)のみによる車両始動が可能なハイブリッド自動車に、車両駆動制御装置1は適用される。
The vehicle
また、回転電機2は、三相交流の回転電機である。図2に示すごとく、回転電機2の回転子21は、磁性体からなるロータコア211に、複数の永久磁石212が埋め込まれている。すなわち、回転電機2は、埋込磁石同期モータ(IPMSM:Interior Permanent Magnet Synchronous Motor)である。
The rotating
各永久磁石212は、回転子21の軸方向から見た形状が略長方形であり、その長辺部分の面が磁極面となっている。そして、隣り合う一対の永久磁石212は、それらの外周側の磁極面同士が互いに鈍角をなすように配置されている。
Each
互いの一端部を近接させて配置された一対の永久磁石212同士は、同じ磁極(N極、S極)の磁極面同士がそれぞれ外周側と内周側との同じ側を向くように、配置してある。この一対の永久磁石212(磁石対)が、8対、回転子21の周方向に配列されている。また、複数の磁石対は、外周側の磁極が交互にN極とS極となるように配置されている。また、これら複数の磁石対は、等間隔で周状に配列されている。ロータコア21は、磁石対を構成する一対の永久磁石212の間の間隔よりも、隣り合う磁石対の間の間隔が大きくなっている。
A pair of
そして、回転子21の中心を通り、磁石対を構成する一対の永久磁石212の間を通る直線がd軸である。また、回転子21の中心を通り、隣り合う磁石対の間を通過する直線がq軸である。図2において、符号dを付した軸がd軸であり、符号qを付した軸がq軸である。d軸は、磁石対が作る磁束の方向を向く軸であり、q軸は、電気的、磁気的にd軸に直交する軸である。なお、d軸及びq軸は、それぞれ複数本(本実施形態においては各8本)存在し、符号d、qを付した直線以外にも、d軸、q軸は存在する。
A straight line passing through the center of the
回転電機2の固定子22は、磁性体からなるステータコア221と、該ステータコア221に形成された複数のスロット222に挿通されながら巻回された電気コイル23とを有する。電気コイル23としては、互いに電気的に独立した、U相の電気コイル23uと、V相の電気コイル23vと、W相の電気コイル23wとがある。これらの電気コイル23は、いわゆる分布巻きの状態で、ステータコア221に巻かれている。なお、電気コイル23の巻き方は、いわゆる集中巻きであってもよい。
The
図1に示すごとく、電力変換器3は、直流電源11の直流電力を、三相交流電力に変換して回転電機2へ供給するインバータである。電力変換器3は、少なくとも6個のスイッチング素子31を備えている。電力変換器3は、2個のスイッチング素子31を直列接続して構成されたアームを3つ有する。各アームは、直流電源11の正極に接続された高電位配線321と、直流電源11の負極に接続された低電位配線322との間に、それぞれ接続されている。そして、各アームにおける2つのスイッチング素子31の間と、回転電機2とを、3本の出力配線33がそれぞれ接続している。スイッチング素子31は、例えばIGBT(絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、MOSFET(MOS型電界効果トランジスタ)等によって構成することができる。また、各スイッチング素子31には、フライホイールダイオード35が逆並列接続されている。
As shown in FIG. 1, the
また、直流電源11と電力変換器3との間には、平滑コンデンサ12が、高電位配線321と低電位配線322との間に懸架されるように接続されている。なお、直流電源11と平滑コンデンサ12との間には、昇圧コンバータ(図示略)を設けてあってもよい。
Further, the smoothing
3本の出力配線33は、それぞれ、回転電機2の3種類の電気コイル23に接続されている。すなわち、出力配線33u、33v、33wは、それぞれ、U相の電気コイル23u、V相の電気コイル23v、W相の電気コイル23wに接続されている。また、各出力配線33u、33v、33wには、各出力配線33u、33v、33wに流れる電流を検出する電流センサ34が取り付けられている。電流センサ34によって測定された電流値Iu、Iv、Iwの信号は、制御部4に送られるよう構成されている。
The three
制御部4は、電力変換器3を制御する。すなわち、制御部4は、ECU(電子制御ユニット:図示略)からのトルク指令値Tと、電流センサ34から得られる電流値Iu、Iv、Iwと、回転電機2の回転角センサ24から得られる回転子21の回転角θとに基づき、電力変換器3を通じて回転電機2をベクトル制御にて制御する。
The control unit 4 controls the
ベクトル制御は、回転電機2の固定子22の全体に供給される電流(以下、モータ電流という。)を、d軸電流とq軸電流とに分解し、d軸電流とq軸電流とを独立に制御する制御方法である。ここで、d軸電流は、上述の回転子21を基準としたd軸方向に磁束を生じさせる電流成分である。また、q軸電流は、上述の回転子21を基準としたq軸方向に磁束を生じさせる電流成分である。
In the vector control, a current (hereinafter referred to as a motor current) supplied to the
具体的には、図3に示すごとく、制御部4は、トルク指令値Tに基づき、回転電機2に所定のトルクを生じさせるように、回転電機2に流す電流の大きさや流し方を決める。すなわち、トルク指令値Tに基づき、必要とするトルクを生じさせるにあたっての理想のd軸電流Id0及びq軸電流Iq0の値を決定する。
Specifically, as shown in FIG. 3, the control unit 4 determines the magnitude of the current to be passed through the rotating
また、制御部4は、検出された電流値Iu、Iv、Iwを座標変換することで、d軸電流及びq軸電流に変換する。すなわち、3相の電流値Iu、Iv、Iwを2相に変換(いわゆるクラーク変換)した後、さらに、回転角θを用いて回転座標変換(いわゆるパーク変換)を行う。これにより、検出された電流値Iu、Iv、Iwから、実際のd軸電流Id1及びq軸電流Iq1が得られる。 Further, the control unit 4 converts the detected current values Iu, Iv, and Iw into coordinates to convert them into d-axis current and q-axis current. That is, after the three-phase current values Iu, Iv, and Iw are converted into two phases (so-called Clark conversion), rotation coordinate conversion (so-called park conversion) is further performed using the rotation angle θ. Thereby, the actual d-axis current Id1 and q-axis current Iq1 are obtained from the detected current values Iu, Iv, and Iw.
次いで、制御部4は、Id1、Iq1を、それぞれ理想とするId0、Iq0と比較して、PI制御を行い、d軸電圧Vd、q軸電圧Vqを得る。ここで、PI制御は、Id1、Iq1と、Id0、Iq0との比較に基づき、比例制御と積分制御とを行うことにより、モータ電流の大きさを調整する制御である。 Next, the control unit 4 compares Id1 and Iq1 with ideal Id0 and Iq0, respectively, and performs PI control to obtain a d-axis voltage Vd and a q-axis voltage Vq. Here, the PI control is control for adjusting the magnitude of the motor current by performing proportional control and integral control based on a comparison between Id1 and Iq1 and Id0 and Iq0.
このようにして得られた、d軸電圧Vd、q軸電圧Vqを、座標変換(いわゆる逆パーク変換)した後、空間ベクトル変換することで、電圧指令値Vu、Vv、Vwを得る。電圧指令値Vu、Vv、Vwは、それぞれ、図4に示すように、互いに120°の位相差をもって正弦波を描くように時間変化する。これらの正弦波を、信号波Eu、Ev、Ewという。 The d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq thus obtained are subjected to coordinate conversion (so-called reverse park conversion) and then subjected to space vector conversion to obtain voltage command values Vu, Vv, Vw. The voltage command values Vu, Vv, and Vw change with time so as to draw a sine wave with a phase difference of 120 ° from each other, as shown in FIG. These sine waves are referred to as signal waves Eu, Ev, Ew.
また、図3に示すごとく、制御部4は、キャリア波生成部41を備える。キャリア波生成部41において、図4の符号Cに示すキャリア波が生成される。
そして、制御部4は、各時点において、キャリア波Cの値と信号波Eu、Ev、Ewの値(電圧指令値Vu、Vv、Vw)とを比較する。この比較の結果に基づき、各スイッチング素子31に、適宜、オンオフのスイッチング制御信号Su+、Su−、Sv+、Sv−、Sw+、Sw−を送信する。
As shown in FIG. 3, the control unit 4 includes a carrier wave generation unit 41. In the carrier wave generation unit 41, a carrier wave indicated by a symbol C in FIG. 4 is generated.
Then, the control unit 4 compares the value of the carrier wave C with the values of the signal waves Eu, Ev, Ew (voltage command values Vu, Vv, Vw) at each time point. Based on the result of this comparison, on / off switching control signals Su +, Su−, Sv +, Sv−, Sw +, Sw− are appropriately transmitted to each switching
具体的には、プラス側においてVuの絶対値がキャリア波Cの値の絶対値よりも大のとき、電力変換器3におけるU相の上アームがスイッチオンとなるように、スイッチング素子31へスイッチング制御信号Su+を送る。また、マイナス側においてVuの絶対値がキャリア波Cの値の絶対値よりも大のとき、電力変換器3におけるU相の下アームがスイッチオンとなるように、スイッチング素子31へスイッチング制御信号Su−を送る。つまり、図4のプラス側(L0の上側)において、キャリア波Cよりも信号波Euが上側のときと下側のときとで、U相の上アームのスイッチを、それぞれ、オン、オフとなるようにする。また、図4のマイナス側(L0の下側)において、キャリア波Cよりも信号波Euが下側のときと上側のときとで、U相の下アームのスイッチを、それぞれ、オン、オフとなるようにする。
Specifically, when the absolute value of Vu is larger than the absolute value of the value of the carrier wave C on the plus side, switching to the switching
Vv、Vwについても同様に、キャリア波Cとの比較をすることにより、制御部4は、V相アーム、W相アームにおけるスイッチング素子31に、適宜スイッチング制御信号Sv+、Sv−、Sw+、Sw−を送る。このように、スイッチング素子31をPWM(Pulse Width Modulation)制御することで、回転電機2を駆動制御する。
Similarly, by comparing Vv and Vw with the carrier wave C, the control unit 4 appropriately switches the switching control signals Sv +, Sv−, Sw +, Sw− to the
上記のような制御であるため、図4に示す信号波Eu、Ev、Ewとキャリア波Cとの交点において、スイッチング素子31のスイッチング(すなわち、オンオフの切り替え)が行われることとなる。それゆえ、この信号波Eu、Ev、Ewとキャリア波Cとが交差するタイミングにおいて、スイッチングに伴うコモンモードノイズ(以下、適宜、ノイズともいう。)が発生することとなる。このノイズは、回転電機2の3種の電気コイル23u、23v、23wに、それぞれノイズ電流iv、iv、iwとして流れるが、タイミングが重なると、これらが重畳してスパイク状の大きなノイズとなり得る。
Since the control is as described above, switching of the switching element 31 (that is, on / off switching) is performed at the intersections of the signal waves Eu, Ev, Ew and the carrier wave C shown in FIG. Therefore, common mode noise (hereinafter, also referred to as noise as appropriate) accompanying switching occurs at the timing when the signal waves Eu, Ev, Ew and the carrier wave C intersect. This noise flows as noise currents iv, iv, and iw in the three types of
図4に示すごとく、電圧指令値Vu、Vv、Vwがある程度大きく、信号波Eu、Ev、Ewの振幅がある程度大きいとき、すなわち、電力変換器3の変調率がある程度大きいときは、U相アーム、V相アーム、W相アームのそれぞれのスイッチングに伴うノイズが時間的に分散している。
As shown in FIG. 4, when the voltage command values Vu, Vv, Vw are large to some extent and the amplitudes of the signal waves Eu, Ev, Ew are large to some extent, that is, when the modulation rate of the
しかし、車両の始動時及び停止時は、回転電機2の回転数が低く、誘起電圧が小さいうえに、トルク指令値Tを小さくすることとなる。車両の急発進、急停止を防ぐためである。このとき、通常の制御を行う場合には、図5に示すごとく、変調率が小さくなる。そうすると、信号波Eu、Ev、Ewとキャリア波Cとが交差するタイミングが、U相、V相、W相の間で極めて近くなり、ノイズ電流iv、iv、iwが重なってしまうことがある。その結果、スパイク状の大きなノイズ電流が流れるおそれがある。この大きなノイズ電流に起因して、大きな電磁ノイズがラジオノイズとして放射され、他の機器に影響を与えるおそれがある。
However, when the vehicle is started and stopped, the rotational speed of the rotating
本実施形態の車両駆動制御装置1は、このような事態が生じないように、車両の始動時及び停止時において、トルク指令値Tを小さくしても、電力変換器3の変調率が低下しないような制御を行う。すなわち、信号波Eu、Ev、Ewが、図5ではなく図4に示すような、振幅の大きい波形となるような制御を行う。このことにつき、以下に説明する。
In the vehicle
まず、回転電機2のトルクは、磁石トルクとリラクタンストルクとの和となる。磁石トルクは、回転子21における永久磁石212(磁石対)による磁束と、固定子22における電気コイル23に流すq軸電流Iqとの積に比例する。また、リラクタンストルクは、固定子22における電気コイル23に流すd軸電流Idとq軸電流Iqとの積に比例する。また、回転電機2全体に供給されるモータ電流は、d軸電流Idとq軸電流Iqの二乗和の平方根に比例する。電圧指令値Vu、Vv、Vwの大きさは、モータ電流の大きさが大きいほど、大きい。
First, the torque of the rotating
したがって、モータ電流のうち、d軸電流Idよりもq軸電流Iqの方が、回転電機2のトルクには大きく寄与する。つまり、q軸電流Iqの絶対値を小さく抑えつつ、d軸電流Idの絶対値を大きくすることにより、トルクを小さく抑制しつつモータ電流を大きくすることができる。ECUから制御部4が受けるトルク指令値Tが小さくなっても、モータ電流をある程度大きい値に設定することは可能である。したがって、q軸電流Iqの絶対値を小さく抑えつつ、d軸電流Idの絶対値を大きくすることにより、電圧指令値Vu、Vv、Vwを大きく設定することができ、電力変換器3の変調率を大きく保つことができる。
Therefore, the q-axis current Iq of the motor current greatly contributes to the torque of the rotating
その結果、図4に示すごとく、キャリア波Cと信号波Eu、Ev、Ewとの交点を分散させることができ、ノイズ電流が重なることを防ぐことができる。 As a result, as shown in FIG. 4, the intersections of the carrier wave C and the signal waves Eu, Ev, Ew can be dispersed, and the noise current can be prevented from overlapping.
上述のように、d軸電流Idよりもq軸電流Iqの方が、回転電機2のトルクには大きく寄与するため、一般的な制御では、電力効率を考慮して、図6に示すごとく、|Id|<|Iq|として、d軸電流Idを抑えつつ、q軸電流Iqを大きくする。図6において、T0〜T7は、車両の始動時において経時的に変化するトルク指令値を表しており、T0からT7に向かうにつれて、徐々にトルクが大きくなる。そして、図6のグラフにおいて、T0〜T7の各プロットの座標が、各トルク指令値に対するd軸電流Idの値およびq軸電流Iqの値を示す。すなわち、各プロットの横軸座標がd軸電流Idの値を示し、縦軸座標がq軸電流Iqの値を示す。
As described above, the q-axis current Iq contributes more to the torque of the rotating
同図から分かるように、一般的な制御の場合、q軸電流Iqがd軸電流Idよりも大きくなるように、ベクトル制御を行っている。すなわち、ベクトル制御にあたっては、上述のId0とIq0とを、|Id0|<|Iq0|となるように決定するのが、一般的な制御となる。なお、図6において、T0は、トルク指令値がゼロであり、回転電機2への通電開始前の状態である。
As can be seen from the figure, in the case of general control, vector control is performed so that the q-axis current Iq is larger than the d-axis current Id. That is, in the vector control, it is a general control to determine the above-mentioned Id0 and Iq0 so that | Id0 | <| Iq0 |. In FIG. 6, T0 is a state where the torque command value is zero and before the start of energization of the rotating
これに対し、本実施形態の制御を、図7に示す。この制御では、始動時のトルク指令値T1〜T4に対しては、|Id|>|Iq|としている。すなわち、ベクトル制御にあたっては、上述のId0とIq0とを、|Id0|>|Iq0|となるように決定する。
なお、「始動時」とは、車両が停止している状態から発進するときのことであり、車両が動き始めた時点からの所定の時間をいう。そして、この時間は特に限定されるものではないが、例えば3秒間程度である。また、後述する「停止時」とは、車両が走行状態から停止するときのことであり、車両が停止した時点までの所定の時間をいう。そして、この時間も特に限定されるものではないが、例えば3秒間程度である。
On the other hand, the control of this embodiment is shown in FIG. In this control, for the torque command values T1 to T4 at the time of starting, | Id |> | Iq |. That is, in the vector control, the above-described Id0 and Iq0 are determined so that | Id0 |> | Iq0 |.
The “starting time” is when starting from a state where the vehicle is stopped, and means a predetermined time from when the vehicle starts to move. And this time is not particularly limited, but it is about 3 seconds, for example. In addition, “at the time of stop” to be described later refers to a time when the vehicle stops from a traveling state, and refers to a predetermined time until the vehicle stops. Also, this time is not particularly limited, but is, for example, about 3 seconds.
上記のように、制御部4は、車両の始動時において、d軸電流Idの絶対値がq軸電流Iqの絶対値以上となる始動時q軸電流抑制期間を有するように、電力変換器3を制御するよう構成されている。つまり、トルク指令値がT1からT4までの間は、少なくとも、上記始動時q軸電流抑制期間となっている。
As described above, the control unit 4 includes the
ただし、トルク指令値T5以降のトルク指令値に対しては、|Id|<|Iq|となっている。つまり、制御部4は、始動時q軸電流抑制期間の後に、q軸電流Iqの絶対値がd軸電流Idの絶対値よりも大きいd軸電流抑制期間を設けるように、電力変換器3を制御するよう構成されている。
However, for the torque command value after the torque command value T5, | Id | <| Iq |. That is, the control unit 4 sets the
これにより、電力効率を高めることができる。つまり、トルク指令値がある程度大きくなれば、モータ電流も大きくなり、電力変換器3の変調率が充分に大きくなる。それゆえ、敢えて|Id|>|Iq|としなくても、変調率を確保でき、ノイズが重なることもなくなる。したがって、ある程度トルク指令値が大きくなった段階では、|Id|<|Iq|とするd軸電流抑制期間とすることにより、電力消費を抑えることができる。つまり、トルクに寄与しやすいq軸電流Iqの割合を大きくすることで、電力効率の高い運転を可能とする。
Thereby, power efficiency can be improved. That is, if the torque command value increases to some extent, the motor current also increases, and the modulation factor of the
制御部4は、車両の停止時においても、|Id|>|Iq|となるように、d軸電流Idとq軸電流Iqとを制御している。すなわち、車両の停止時にも、回転電機2のトルクが徐々に小さくなるように、トルク指令値Tを、徐々に小さくする。つまり、例えば、図6、図7において、T7からT6、T5、T4、T3、T2、T1を経て、T0に至るように、トルク指令値を徐々に小さくすることとなる。この場合も、一般的な制御は、図6に示すように、|Id|<|Iq|となる状態で、d軸電流Idとq軸電流Iqとを制御する。しかし、本実施形態の車両駆動制御装置1においては、車両の停止時においても、図7に示すごとく、|Id|>|Iq|となるように、d軸電流Idとq軸電流Iqとを制御している。
The control unit 4 controls the d-axis current Id and the q-axis current Iq so that | Id |> | Iq | even when the vehicle is stopped. That is, the torque command value T is gradually reduced so that the torque of the rotating
このように、制御部4は、車両の停止時においても、d軸電流Idの絶対値がq軸電流Iqの絶対値以上となる停止時q軸電流抑制期間を有するように、電力変換器3を制御するよう構成されている。
また、制御部4は、停止時q軸電流抑制期間の前に、q軸電流Iqの絶対値がd軸電流Idの絶対値よりも大きいd軸電流抑制期間を設けるように、電力変換器3を制御するよう構成されている。つまり、本実施形態の車両駆動制御装置1による制御は、車両の始動から停止に至るまでの間、始動時q軸電流抑制期間、d軸電流抑制期間、停止時q軸電流抑制期間の順に切り替わることとなる。
Thus, the control unit 4 includes the
Further, the control unit 4 sets the d-axis current suppression period in which the absolute value of the q-axis current Iq is larger than the absolute value of the d-axis current Id before the stop-time q-axis current suppression period. Is configured to control. That is, the control by the vehicle
上述のように、上記車両駆動制御装置1において、制御部4は、車両の始動時及び停止時において、|Id|≧|Iq|となるように、電力変換器2を制御する。これにより、車両の始動時及び停止時における、回転電機3のトルクを小さく抑制しつつ、回転電機3へ供給する電流を大きく維持することができる。その結果、電力変換器2における複数のスイッチングのタイミングを分散することができる。これにより、スイッチングに起因するコモンモードノイズを低減することができる。
これに伴い、コモンモードノイズを吸収するコンデンサを小さくしたり、場合によってはなくしたりすることもできる。その結果、車両駆動制御装置の小型化、低コスト化も可能となる。
As described above, in the vehicle
Along with this, the capacitor that absorbs the common mode noise can be made smaller or eliminated in some cases. As a result, the vehicle drive control device can be reduced in size and cost.
以上のごとく、本実施形態によれば、コモンモードノイズを抑制することができる車両駆動制御装置及び車両駆動制御方法を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a vehicle drive control device and a vehicle drive control method that can suppress common mode noise.
(実施形態2)
本実施形態は、図8に示すごとく、始動時q軸電流抑制期間及び停止時q軸電流抑制期間における、d軸電流Id及びq軸電流Iqの値の変化のさせ方を変更した例である。
なお、実施形態2以降において用いた符号のうち、既出の実施形態において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施形態におけるものと同様の構成要素等を表す。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 8, the present embodiment is an example in which the method of changing the values of the d-axis current Id and the q-axis current Iq in the start-time q-axis current suppression period and the stop-time q-axis current suppression period is changed. .
Of the reference numerals used in the second and subsequent embodiments, the same reference numerals as those used in the above-described embodiments represent the same components as those in the above-described embodiments unless otherwise indicated.
本実施形態においては、始動時及び停止時において、d軸電流Idをプラス側に大きくしている。つまり、実施形態1においては、図7に示すごとく、d軸電流Idをマイナス側に大きくするようにしているが、本実施形態においては、図8に示すごとく、プラス側にd軸電流Idを大きくしている。その他は、始動時及び停止時において|Id|>|Iq|としている点を含め、実施形態1と同様である。
本実施形態においても、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
In the present embodiment, the d-axis current Id is increased to the positive side at the time of start and stop. That is, in the first embodiment, the d-axis current Id is increased to the minus side as shown in FIG. 7, but in this embodiment, the d-axis current Id is increased to the plus side as shown in FIG. It is getting bigger. Others are the same as in the first embodiment, including the point that | Id |> | Iq |
Also in this embodiment, the same effect as
(実施形態3)
本実施形態は、図9に示すごとく、始動時q軸電流抑制期間及び停止時q軸電流抑制期間において、d軸電流の絶対値をq軸電流Iqの絶対値と同等とした実施形態である。
すなわち、始動時q軸電流抑制期間又は停止時q軸電流抑制期間において、|Id|=|Iq|としている。その他は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 3)
As shown in FIG. 9, the present embodiment is an embodiment in which the absolute value of the d-axis current is made equal to the absolute value of the q-axis current Iq in the start-up q-axis current suppression period and the stop-time q-axis current suppression period. .
That is, | Id | = | Iq | is established in the start q-axis current suppression period or the stop q-axis current suppression period. Others are the same as in the first embodiment.
本実施形態の場合には、始動時及び停止時におけるモータ電流中のd軸電流の割合が、実施形態1、実施形態2に比べて小さいため、電力変換器3の変調率が比較的小さくなるが、一般的な制御(図6)に比べれば、変調率を大きくすることができ、コモンモードノイズを低減することができる。
その他、実施形態1と同様の作用効果を有する。
In the case of this embodiment, since the ratio of the d-axis current in the motor current at the time of start and stop is smaller than that in the first and second embodiments, the modulation rate of the
In addition, the same effects as those of the first embodiment are obtained.
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。例えば、|Id|≧|Iq|となるような制御を、始動時のみ、又は停止時のみに行うよう構成することもできる。特に、コモンモードノイズは車両始動時に生じやすいという傾向があるため、始動時のみに、|Id|≧|Iq|となるような制御を行うことは、有効であるといえる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the invention. For example, a control that satisfies | Id | ≧ | Iq | may be performed only at the time of starting or only at the time of stopping. In particular, since common mode noise tends to occur when the vehicle is started, it can be said that it is effective to perform control so that | Id | ≧ | Iq |
1 車両駆動制御装置
2 回転電機
21 回転子
212 永久磁石
3 電力変換器
4 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
回転子(21)と固定子(22)とを備えた、車両駆動用の回転電機(2)と、
直流電力を交流電力に変換して上記回転電機を駆動する電力変換器(3)と、
該電力変換器を制御する制御部(4)と、を有し、
上記制御部は、少なくとも、上記車両の始動時において、上記固定子における電気コイル(23)に流す電流のうち、上記回転子のd軸方向の磁束を発生させるd軸電流(Id)と、上記回転子のq軸方向の磁束を発生させるq軸電流(Iq)とを、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となるように、上記電力変換器を制御するよう構成されており、
上記制御部は、少なくとも、上記車両の始動時において、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となる始動時q軸電流抑制期間を設けるように、上記電力変換器を制御するよう構成されている、車両駆動制御装置。 A vehicle drive control device (1) for controlling driving of a traveling vehicle,
A rotating electrical machine (2) for driving a vehicle, comprising a rotor (21) and a stator (22);
A power converter (3) for converting DC power into AC power and driving the rotating electrical machine;
Control unit for controlling said power converter (4), was closed,
The controller may, at least, Oite during starting of the vehicle, of the current supplied to the electrical coil (23) in the stator, the d-axis current to generate a magnetic flux in the d-axis direction of the rotor and (Id), The power converter is controlled so that the q-axis current (Iq) for generating a magnetic flux in the q-axis direction of the rotor is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current. Configured,
The control unit controls the power converter so as to provide a start-up q-axis current suppression period in which the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current at least when the vehicle is started. A vehicle drive control device configured to:
回転子(21)と固定子(22)とを備えた、車両駆動用の回転電機(2)と、
直流電力を交流電力に変換して上記回転電機を駆動する電力変換器(3)と、
該電力変換器を制御する制御部(4)と、を有し、
上記制御部は、少なくとも、上記車両の停止時において、上記固定子における電気コイル(23)に流す電流のうち、上記回転子のd軸方向の磁束を発生させるd軸電流(Id)と、上記回転子のq軸方向の磁束を発生させるq軸電流(Iq)とを、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となるように、上記電力変換器を制御するよう構成されており、
上記制御部は、少なくとも、上記車両の停止時において、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となる停止時q軸電流抑制期間を設けるように、上記電力変換器を制御するよう構成されている、車両駆動制御装置。 A vehicle drive control device (1) for controlling driving of a traveling vehicle,
A rotating electrical machine (2) for driving a vehicle, comprising a rotor (21) and a stator (22);
A power converter (3) for converting DC power into AC power and driving the rotating electrical machine;
Control unit for controlling said power converter (4), was closed,
The controller may, at least, during stopping of the vehicle, of the current supplied to the electrical coil (23) in the stator, the d-axis current to generate a magnetic flux in the d-axis direction of the rotor and (Id), The power converter is controlled so that the q-axis current (Iq) for generating a magnetic flux in the q-axis direction of the rotor is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current. Configured,
The control unit controls the power converter so as to provide a stop-time q-axis current suppression period in which the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current at least when the vehicle is stopped. A vehicle drive control device configured to:
少なくとも、上記車両の始動時において、上記固定子における電気コイルに流す電流のうち、上記回転子のd軸方向の磁束を発生させるd軸電流と、上記回転子のq軸方向の磁束を発生させるq軸電流とを、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となるように、上記電力変換器を制御し、
少なくとも、上記車両の始動時において、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となる始動時q軸電流抑制期間を設けるように、上記電力変換器を制御する、車両駆動制御方法。 A method of controlling a drive of a vehicle that is driven by the rotating electrical machine, including a rotating electrical machine having a rotor and a stator, and a power converter that converts the DC power into AC power and drives the rotating electrical machine. There,
At least, Oite during starting of the vehicle, of the current supplied to the electrical coil in the stator, the d-axis current for generating a magnetic flux in the d-axis direction of the rotor, generating a magnetic flux in the q-axis direction of the rotor The power converter is controlled so that the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current,
Vehicle drive control for controlling the power converter so as to provide a start-time q-axis current suppression period in which the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current at least when the vehicle is started. Method.
少なくとも、上記車両の停止時において、上記固定子における電気コイルに流す電流のうち、上記回転子のd軸方向の磁束を発生させるd軸電流と、上記回転子のq軸方向の磁束を発生させるq軸電流とを、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となるように、上記電力変換器を制御し、
少なくとも、上記車両の停止時において、上記d軸電流の絶対値が上記q軸電流の絶対値以上となる停止時q軸電流抑制期間を有するように、上記電力変換器を制御する、車両駆動制御方法。 A method of controlling a drive of a vehicle that is driven by the rotating electrical machine, including a rotating electrical machine having a rotor and a stator, and a power converter that converts the DC power into AC power and drives the rotating electrical machine. There,
At least, Oite during stopping of the vehicle, of the current supplied to the electrical coil in the stator, the d-axis current for generating a magnetic flux in the d-axis direction of the rotor, generating a magnetic flux in the q-axis direction of the rotor The power converter is controlled so that the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current,
Vehicle drive control that controls the power converter so that at least the d-axis current has a stop-time q-axis current suppression period during which the absolute value of the d-axis current is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current. Method.
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