JP6680183B2 - インバータ制御装置及び車載流体機械 - Google Patents
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Description
また、モータ電流が十分に高い場合には、入力電圧に関わらず、ロータの回転位置の推定精度に対する物理量の推定誤差の影響は小さくなり易い。一方、入力電圧が高い条件下においてモータ電流が比較的低い場合には、ロータの回転位置の推定精度に対する物理量の推定誤差の影響が大きくなり易く、ロータの回転位置の推定精度が低下し易い。
かかる構成によれば、入力電圧に応じて下限値を設定することにより、入力電圧が高い場合において物理量の推定誤差の影響が大きくなることを抑制しつつ、入力電圧が低い場合における電力損失の増大化を抑制できる。
以下、インバータ制御装置、当該インバータ制御装置が搭載された車載流体機械及びその車載流体機械が搭載される車両の第1実施形態について説明する。
車載電動ポンプ装置10は、電動モータ11と、電動モータ11が駆動することによって水素タンク102の水素を燃料電池101に供給するポンプ12と、電動モータ11を駆動させるインバータ13と、インバータ13の制御に用いられるインバータ制御装置14とを備えている。
車載電動圧縮機30は、燃料電池101に圧縮空気を供給するものである。車載電動圧縮機30は、電動モータ31と、圧縮部32と、電動モータ31を駆動させるインバータ33と、インバータ33の制御に用いられるインバータ制御装置34とを備えている。
位置/速度推定部44は、推定された進み角δθに基づいて、ロータ22の回転速度及びロータ22の回転位置を推定する。
次に、図3及び図4を用いて実測電流Idm,Iqm及び推定電流Ide,Iqeの誤差である電流誤差δIと入力電圧Vinとの間に相関関係について説明する。本実施形態では、電流誤差δIが物理量の推定誤差に対応する。
ステップS103では、指令値制御部47は、ステップS102にて把握された入力電圧Vinが予め定められた閾値電圧Vthよりも高いか否かを判定する。閾値電圧Vthは、d軸電流Id及びq軸電流Iqによっては推定精度が低下し得る入力電圧Vinに設定されていればよく、その具体的な値は任意である。
(1)電動モータ11は、永久磁石22aを含むロータ22及びコイル24u,24v,24wが捲回されたステータ23を有している。インバータ制御装置14は、電動モータ11を駆動させるインバータ13の制御に用いられるものである。インバータ制御装置14は、電動モータ11に流れるモータ電流を検出する電流センサ42及び3相/2相変換部43と、電動モータ11のモータ定数とモータ電流とに基づいて、ロータ22の回転位置を推定する位置/速度推定部44とを備えている。インバータ制御装置14は、位置/速度推定部44の推定結果に基づいて、モータ電流におけるd軸電流Id及びq軸電流Iqを制御する電流制御部46を備えている。電流制御部46は、入力電圧Vinが閾値電圧Vthよりも高い場合には、合成電流Isが合成下限値Isthよりも低くならないように合成電流Isを制限する(ステップS103〜ステップS106の処理)。
第1実施形態では、電流制御部46は、下限値として合成電流Isを採用し、合成電流Isが合成下限値Isthよりも低くならないように制限する構成であった。これに対して、本実施形態では、電流制御部46は、下限値としてd軸電流Idを採用し、d軸電流Idがd軸下限値Idthよりも低くならないように制限する。
本実施形態では、ステップS104の処理が第1実施形態と異なっている。その異なる点について以下に説明する。
(5)入力電圧Vinが高くなるに従って合成下限値Isthが高くなっている。これにより、電流誤差δIが大きくなる分だけ合成下限値Isthが高くなるため、電流誤差δIの影響が大きくなることを抑制できる。これにより、より好適に電流制限を行うことができる。
上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 位置/速度推定部44は、推定電流Ide,Iqeを用いることなくロータ22の位置を推定してもよい。例えば、位置/速度推定部44は、電流推定部45に代えて、拡張誘起電圧eγ,eδを推定する拡張誘起電圧推定部を物理量推定部として備えてもよい。拡張誘起電圧推定部は、例えば、モータ定数と実測電流Idm,Iqmと両電圧指令値Vd,Vqとに基づいて、拡張誘起電圧eγ,eδを推定する。そして、位置/速度推定部44は、拡張誘起電圧推定部による拡張誘起電圧eγ,eδの推定値に基づいて、ロータ22の回転位置の推定値と実際のロータ22の回転位置との誤差を算出し、当該誤差に基づいて上記推定値を実際のロータ22の回転位置に近づける構成でもよい。本別例においては、拡張誘起電圧eγ,eδが「電動モータに関する物理量」に対応する。また、本別例では、電流センサ42の検出結果である実測電流Idm,Iqmは、物理量としての拡張誘起電圧eγ,eδの推定に用いられる。
Claims (7)
- 永久磁石を含むロータ及びコイルが捲回されたステータを有する電動モータを駆動させるインバータの制御に用いられるものであって、車載流体機械に搭載されるインバータ制御装置において、
前記電動モータに流れるモータ電流を検出する電流検出部と、
前記電動モータのモータ定数と前記モータ電流とに基づいて、前記ロータの回転位置を推定する位置推定部と、
前記位置推定部の推定結果に基づいて、前記モータ電流におけるd軸電流及びq軸電流を制御する電流制御部と、
を備え、
前記電流制御部は、
外部からの前記電動モータに対する外部指令値に基づいて、前記d軸電流及び前記q軸電流の指令値であるd軸電流指令値及びq軸電流指令値を算出する算出部と、
前記インバータの入力電圧が予め定められた閾値電圧よりも高い状況下において、前記算出部により算出された前記d軸電流指令値が予め定められたd軸下限値よりも低く、且つ、前記算出部により算出された前記d軸電流指令値及び前記q軸電流指令値の合成電流指令値が予め定められた合成下限値よりも低い場合には、前記d軸電流指令値が前記d軸下限値以上となり且つ前記合成電流指令値が前記合成下限値以上となるように前記d軸電流指令値及び前記q軸電流指令値を変更する制限部と、
を備え、
前記電流制御部は、前記電動モータに流れるd軸電流及びq軸電流が前記d軸電流指令値及び前記q軸電流指令値に近づくように前記インバータを制御することを特徴とするインバータ制御装置。 - 前記位置推定部は、少なくとも前記モータ定数に基づいて、前記電動モータに関する物理量を推定する物理量推定部を有し、前記物理量推定部の推定結果に基づいて前記ロータの回転位置を推定するものであり、
前記電流検出部によって検出された前記モータ電流である実測電流は、前記物理量の推定、及び、前記物理量推定部の推定結果に基づく前記ロータの回転位置の推定のうち少なくとも一方に用いられるものである請求項1に記載のインバータ制御装置。 - 前記物理量推定部は、前記物理量としての前記モータ電流を推定する電流推定部であり、
前記位置推定部は、前記実測電流と、前記電流推定部によって推定された推定電流とに基づいて、前記ロータの回転位置を推定する請求項2に記載のインバータ制御装置。 - 前記物理量推定部は、前記実測電流と前記モータ定数とに基づいて、前記物理量としての前記電動モータの拡張誘起電圧を推定する拡張誘起電圧推定部であり、
前記位置推定部は、前記拡張誘起電圧推定部によって推定された前記拡張誘起電圧に基づいて、前記ロータの回転位置を推定する請求項2に記載のインバータ制御装置。 - 前記物理量推定部は、前記実測電流と前記モータ定数とに基づいて、前記物理量としての前記電動モータの磁束を推定する磁束推定部であり、
前記位置推定部は、前記磁束推定部によって推定された前記磁束に基づいて、前記ロータの回転位置を推定する請求項2に記載のインバータ制御装置。 - 請求項1〜5のうちいずれか一項に記載のインバータ制御装置と、
前記インバータ制御装置によって制御されるインバータと、
前記インバータによって駆動される電動モータと、
を備えていることを特徴とする車載流体機械。 - 前記車載流体機械が搭載される車両は、燃料電池が搭載された燃料電池車両であり、
前記車載流体機械は、前記電動モータが駆動することによって前記燃料電池に水素を供給するポンプを備えた車載電動ポンプ装置である請求項6に記載の車載流体機械。
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