JP6777008B2 - 駆動装置 - Google Patents

駆動装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6777008B2
JP6777008B2 JP2017099419A JP2017099419A JP6777008B2 JP 6777008 B2 JP6777008 B2 JP 6777008B2 JP 2017099419 A JP2017099419 A JP 2017099419A JP 2017099419 A JP2017099419 A JP 2017099419A JP 6777008 B2 JP6777008 B2 JP 6777008B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carrier wave
motor
frequency
executed
arithmetic processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017099419A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018196268A (ja
Inventor
貴史 太田
貴史 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2017099419A priority Critical patent/JP6777008B2/ja
Priority to US15/979,898 priority patent/US20180337623A1/en
Priority to CN201810480484.2A priority patent/CN108964543B/zh
Publication of JP2018196268A publication Critical patent/JP2018196268A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6777008B2 publication Critical patent/JP6777008B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/06—Rotor flux based control involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H02P21/08—Indirect field-oriented control; Rotor flux feed-forward control
    • H02P21/09—Field phase angle calculation based on rotor voltage equation by adding slip frequency and speed proportional frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H02P27/085—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation wherein the PWM mode is adapted on the running conditions of the motor, e.g. the switching frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53873—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with digital control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H02M7/5395—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency by pulse-width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、モータおよびインバータを備える駆動装置に関する。
従来、この種の駆動装置としては、モータを駆動するインバータをＰＷＭ制御により制御するものにおいて、ＰＷＭ信号を生成する制御角度周期を、全周期制御の場合には電圧指令ベクトルの位相一周期（２π）を同期数（三角波数）Ｋで除した角度（２π／Ｋ）とし、半周期制御の場合にはその１／２の角度（π／Ｋ）とするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この駆動装置では、制御角度周期の始発点の位相を割込位相とし、その割込位相のタイミングでモータの相電流および電気角を取得し、これらを用いて電圧指令ベクトルを生成する。そして、割込位相から所定角度（半周期制御の場合には１．５π／Ｋ、全周期制御の場合には１．２５π／Ｋおよび１．７５π／Ｋ）だけ進んだ予測位相と電圧指令ベクトルとを用いてＰＷＭ信号を生成する。
特開２０１２−９５４８５号公報
上述の駆動装置では、インバータを制御する制御部により半周期制御を行なう場合には、三角波の周波数（キャリア周波数）が大きいときに、制御部の処理負荷が許容負荷を超えて、ＰＷＭ信号を適切に設定できない場合が生じ得る。これに対して、制御部により全周期制御を行なう場合には、半周期制御を行なう場合に比して、制御部の処理負荷を低減することができるものの、制御角度周期の時間間隔が長くなるから、モータの制御性が低下しやすいと考えられる。
本発明の駆動装置は、制御部の処理負荷の増加の抑制とモータの制御性の確保との両立を図ることを主目的とする。
本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の駆動装置は、
モータと、
複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記モータを駆動するインバータと、
前記モータの電気角を検出電気角として検出する検出部と、
ＰＷＭ制御により前記インバータを制御する制御部と、
を備える駆動装置であって、
前記制御部は、前記モータのトルク指令および前記検出電気角に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令を設定する第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行し、前記検出電気角に基づいてＰＷＭ信号の生成に用いる予測電気角を演算する処理を含む第２演算処理を前記搬送波の半周期間隔で実行する、
ことを要旨とする。
この本発明の駆動装置では、ＰＷＭ制御によりインバータを制御する制御部は、モータのトルク指令および検出部により検出されるモータの電気角としての検出電気角に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令を設定する第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行し、検出電気角に基づいてＰＷＭ信号の生成に用いる予測電気角を演算する処理を含む第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行する。したがって、制御部により第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行することにより、制御部の処理負荷の増加を抑制することができ、制御部により第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行することにより、モータの制御性を確保することができる。即ち、制御部の処理負荷の増加の抑制とモータの制御性の確保との両立を図ることができる。
こうした本発明の駆動装置において、前記制御部は、前記搬送波の周波数が所定周波数以上のときには、前記第１演算処理を前記搬送波の１周期間隔で実行し、前記搬送波の周波数が前記所定周波数未満のときには、前記第１演算処理を前記搬送波の半周期間隔で実行するものとしてもよい。こうすれば、搬送波の周波数が所定周波数未満のときには、モータの制御性をより良好なものとすることができる。この場合、前記制御部は、前記ＰＷＭ制御のうち同期ＰＷＭ制御の実行時で且つ前記搬送波の周波数が前記所定周波数以上のときには、前記第１演算処理を前記搬送波の１周期間隔で実行し、前記ＰＷＭ制御のうち非同期ＰＷＭ制御の実行時または前記搬送波の周波数が前記所定周波数未満のときには、前記第１演算処理を前記搬送波の半周期間隔で実行するものとしてもよい。
また、本発明の駆動装置において、前記制御部は、前記モータの回転数が大きいときには小さいときに比して大きくなるように前記搬送波の周波数を設定するものとしてもよい。この場合、モータの回転数が比較的大きいときに、第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行すると共に第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行することによる効果がより顕著なものとなる。
本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 モータ３２の回転数Ｎｍとキャリア周波数ｆｃおよび同期ＰＷＭ制御フラグＦとの関係の一例を示す説明図である。 電子制御ユニット５０のマイコン５１により取得演算処理および第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行する場合のＰＷＭ信号を生成する様子を示す説明図である。 電子制御ユニット５０のマイコン５１により実行される実行間隔設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。 電子制御ユニット５０のマイコン５１により取得演算処理および第２演算処理を搬送波の１周期間隔で実行する場合のＰＷＭ信号を生成する様子を示す説明図である。 電子制御ユニット５０のマイコン５１による取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理の実行タイミングの様子を模式的に示す説明図である。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、モータ３２と、インバータ３４と、蓄電装置としてのバッテリ３６と、電子制御ユニット５０と、を備える。
モータ３２は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ３２は、回転子が駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。
インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられる。このインバータ３４は、電力ライン３８を介してバッテリ３６に接続されており、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のそれぞれに並列に接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を有する。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれ、電力ライン３８の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように２個ずつペアで配置されている。また、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ３２の三相コイル（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のコイル）の各々が接続されている。したがって、インバータ３４に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット５０によって、対となるトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ３２が回転駆動される。以下、トランジスタＴ１１〜Ｔ１３を「上アーム」といい、トランジスタＴ１４〜Ｔ１６を「下アーム」ということがある。
バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、上述したように、電力ライン３８を介してインバータ３４に接続されている。電力ライン３８の正極側ラインと負極側ラインとには、コンデンサ３９が取り付けられている。
電子制御ユニット５０は、ＣＰＵ５２やＲＯＭ５４、ＲＡＭ５６、入出力ポートを有するマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」という）５１を備える。電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ（例えばレゾルバ）３２ａからの回転位置θｍや、モータ３２の各相の相電流を検出する電流センサ３２ｕ，３２ｖからの相電流Ｉｕ，Ｉｖを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからのバッテリ３６の電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからのバッテリ３６の電流Ｉｂ、コンデンサ３９の端子間に取り付けられた電圧センサ３９ａからのコンデンサ３９（電力ライン３８）の電圧ＶＨも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル６３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ６４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル６５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖも挙げることができる。電子制御ユニット５０からは、インバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
こうして構成された実施例の電気自動車２０では、電子制御ユニット５０は、アクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づいて駆動軸２６の要求トルクＴｄ＊を設定し、要求トルクＴｄ＊をモータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に設定する。そして、モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊を用いてインバータ３４のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をパルス幅変調制御（ＰＷＭ制御）により制御する。ここで、ＰＷＭ制御は、モータ３２の各相の電圧指令と搬送波（三角波）との比較によりトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節する制御である。
ここで、電子制御ユニット５０によるインバータ３４の制御について説明する。インバータ３４の制御に際して、電子制御ユニット５０のマイコン５１により、以下の（Ａ１）〜（Ａ３）の取得演算処理、（Ｂ１）〜（Ｂ３）の第１演算処理、（Ｃ１）〜（Ｃ３）の第２演算処理を実行してトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成する。そして、電子制御ユニット５０の図示しないハードウェア（例えばドライバ回路）により、マイコン５１からのＰＷＭ信号をインバータ３４に出力する。
（Ａ１）回転位置検出センサ３２ａからモータ３２の回転子の回転位置θｍを取得すると共に、電流センサ３２ｕ，３２ｖからモータ３２の各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖを取得する処理
（Ａ２）モータ３２の回転子の回転位置θｍに基づいてモータ３２の電気角θｅや回転数Ｎｍを演算する処理
（Ａ３）モータ３２の回転数Ｎｍに基づいて搬送波の周波数（以下、「キャリア周波数」という）ｆｃを設定すると共に、同期ＰＷＭ制御フラグＦ（同期ＰＷＭ制御および非同期ＰＷＭ制御のうち同期ＰＷＭ制御を実行するか否かを選択するフラグ）を設定する処理
（Ｂ１）（Ａ２）で演算したモータ３２の電気角θｅを用いてモータ３２の各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに変換（三相−二相変換）する処理
（Ｂ２）モータ３２のトルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する処理
（Ｂ３）ｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑおよび電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定する処理
（Ｃ１）（Ａ２）で演算したモータ３２の電気角θｅに所定電気角Δθｅを加えて予測電気角θｅｅｓを演算する処理
（Ｃ２）予測電気角θｅｅｓを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換（二相−三相変換）する処理
（Ｃ３）各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と搬送波とを用いてトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成する処理
（Ａ３）の処理について説明する。この処理について、実施例では、モータ３２の回転数Ｎｍとキャリア周波数ｆｃおよび同期ＰＷＭ制御フラグＦとの予め定めた関係にモータ３２の回転数Ｎｍを適用してキャリア周波数ｆｃおよび同期ＰＷＭ制御フラグＦを設定するものとした。図２は、この関係の一例を示す説明図である。図２において、モータ３２の回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｍ１未満の領域では、キャリア周波数ｆｃに所定周波数ｆｃ１を設定すると共に、同期ＰＷＭ制御フラグＦに値０を設定する（非同期ＰＷＭ制御を選択する）ものとした。また、モータ３２の回転数Ｎｍが所定回転数Ｎｍ１以上の領域では、モータ３２の回転数Ｎｍが大きいほど、同期数Ｎｓを所定値Ｎｓ１（例えば値６）で保持できる傾きで所定周波数ｆｃ１から大きくなるようにキャリア周波数ｆｃを設定すると共に、同期ＰＷＭ制御フラグＦに値１を設定する（同期ＰＷＭ制御の実行を選択する）ものとした。所定回転数Ｎｍ１としては、例えば、９５００ｒｐｍや１００００ｒｐｍ、１０５００ｒｐｍなどを用いることができる。所定周波数ｆｃ１としては、例えば、４．７ｋＨｚや５ｋＨｚ、５．３ｋＨｚなどを用いることができる。所定値Ｎｓ１としては、モータ３２に供給する三相電圧の対称性を担保できる各値（値６，値９，値１２，・・・）のうちの最小値としての値６を用いるものとした。このようにキャリア周波数ｆｃおよび同期ＰＷＭ制御フラグＦを設定するのは以下の理由による。モータ３２の回転数Ｎｍがそれほど大きくない領域では、同期数Ｎｓを所定値Ｎｓ１で保持して同期ＰＷＭ制御を行なうと、キャリア周波数ｆｃが低くなってモータ３２の制御性が低下する可能性があるのに対し、キャリア周波数ｆｃを所定周波数ｆｃ１で保持して非同期ＰＷＭ制御を行なうと、モータ３２の制御性を良好にすることができる。また、モータ３２の回転数Ｎｍが大きい領域では、キャリア周波数ｆｃを所定周波数ｆｃ１で保持して非同期ＰＷＭ制御を行なうと、モータ３２の電気角θｅでの１周期（各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の１周期）当たりの搬送波数が少なくなってモータ３２の制御性が低下する可能性があるのに対し、同期数Ｎｓを所定値Ｎｓ１で保持して同期ＰＷＭ制御を行なうと、モータ３２の制御性を良好にすることができる。
（Ｃ１）〜（Ｃ３）の処理について説明する。（Ｃ１）の処理について、実施例では、所定電気角Δθｅとして、第２演算処理の実行間隔の１．５倍に相当する角度を用いるものとした。図３は、電子制御ユニット５０のマイコン５１により取得演算処理および第２演算処理を搬送波の半周期間隔（具体的には、搬送波の山および谷の各タイミング）で実行する場合のＰＷＭ信号を生成する様子を示す説明図である。図３中、モータ３２の予測電気角θｅｅｓの［］内の数字は、モータ３２の電気角θｅの［］の同一の数字に基づいて演算されたことを意味する。例えば、モータ３２の予測電気角θｅｅｓ［１］は、モータ３２の電気角θｅ［１］に基づいて演算されたことを意味する。また、図３の場合、予測電気角θｅｅｓは、電気角θｅよりも搬送波の３／４周期だけ進んだ値となる。以下、図３を参照しながら（Ｃ１）〜（Ｃ３）の処理について説明する。マイコン５１は、搬送波の山および谷の各タイミングで、（Ａ１）の処理としてモータ３２の電気角θｅ（値θｅ［ｉ］）を取得すると、（Ｃ１）の処理としてモータ３２の電気角θｅに基づいて予測電気角θｅｅｓ（値θｅｅｓ［ｉ］）を演算する。続いて、（Ｃ２）の処理としてモータ３２の予測電気角θｅｅｓを用いてｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。したがって、各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊は、予測電気角θｅｅｓが値θｅｅｓ［ｉ］のときの値となる。そして、（Ｃ３）の処理として各相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を予測電気角θｅｅｓ（値θｅｅｓ［ｉ］）の属する対象区間（電気角θｅ［ｉ＋１］〜θｅ［ｉ＋２］の区間）の平均電圧Ｖｕａｖ，Ｖｖａｖ，Ｖｗａｖとして設定し、平均電圧Ｖｕａｖ，Ｖｖａｖ，Ｖｗａｖと搬送波とを用いて対象区間のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号を生成する。この際には、平均電圧Ｖｕａｖ，Ｖｖａｖ，Ｖｗａｖと搬送波との比較により対象区間のＰＷＭ信号を生成するものとしてもよいし、平均電圧Ｖｕａｖ，Ｖｖａｖ，Ｖｗａｖと搬送波の山および谷との各電圧と基づいて対象区間のデューティを設定すると共にこのデューティに基づいて対象区間のＰＷＭを生成するものとしてもよい。
次に、こうして構成された実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置の動作、特に、マイコン５１による上述の取得演算処理や第１演算処理、第２演算処理の実行間隔を設定する際の動作について説明する。図４は、電子制御ユニット５０のマイコン５１により実行される実行間隔設定ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、繰り返し実行される。
実行間隔設定ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０のマイコン５１は、上述の（Ａ３）の処理で設定したキャリア周波数ｆｃや同期ＰＷＭ制御フラグＦなどのデータを入力する（ステップＳ１００）。そして、同期ＰＷＭ制御フラグＦの値を調べると共に（ステップＳ１１０）、キャリア周波数ｆｃを閾値ｆｃｒｅｆと比較する（ステップＳ１２０）。ここで、閾値ｆｃｒｅｆは、上述の所定周波数ｆｃ１よりも若干大きい値として、例えば、５．５ｋＨｚや５．６ｋＨｚ、５．７ｋＨｚなどを用いることができる。
ステップＳ１１０で同期ＰＷＭ制御フラグＦが値０のときや、ステップＳ１１０で同期ＰＷＭ制御フラグが値１でもステップＳ１２０でキャリア周波数ｆｃが閾値ｆｃｒｅｆ未満のときには、取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理を搬送波の半周期間隔（具体的には、搬送波の山および谷の各タイミング）で実行すると設定して（ステップＳ１３０）、本ルーチンを終了する。この場合、搬送波の山および谷の各タイミングで取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理を実行することになる。したがって、モータ３２の制御性を良好にすることができる。
ステップＳ１１０で同期ＰＷＭ制御フラグＦが値１で且つステップＳ１２０でキャリア周波数ｆｃが閾値ｆｃｒｅｆ以上のときには、第１演算処理を搬送波の１周期間隔（具体的には、搬送波の谷の各タイミング）で実行すると共に取得演算処理および第２演算処理を搬送波の半周期間隔（具体的には、搬送波の山および谷の各タイミング）で実行すると設定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。この場合、搬送波の谷の各タイミングで取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理を実行すると共に、搬送波の山の各タイミングで取得演算処理および第２演算処理を実行することになる。
キャリア周波数ｆｃが大きいほど、搬送波の１周期間隔や半周期間隔の時間が短くなるから、マイコン５１の処理負荷が大きくなりやすい。このため、マイコン５１により搬送波の半周期間隔で取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理を実行すると、マイコン５１の処理負荷が許容負荷を超えて、ＰＷＭ信号を適切に設定できない可能性がある。これに対して、マイコン５１により搬送波の１周期間隔で取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理を実行すると、取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理の実行間隔が長くなるから、モータ３２の制御性が低下しやすいと考えられる。図５は、電子制御ユニット５０のマイコン５１により取得演算処理および第２演算処理を搬送波の１周期間隔（具体的には、搬送波の山および谷の各タイミング）で実行する場合のＰＷＭ信号を生成する様子を示す説明図である。図５中、モータ３２の予測電気角θｅｅｓの［］内の数字は、図３と同様に、モータ３２の電気角θｅの［］の同一の数字に基づいて演算されたことを意味する。また、図５の場合、予測電気角θｅｅｓは、電気角θｅよりも搬送波の１．５周期だけ進んだ値となる。さらに、トランジスタＴ１１のＰＷＭ信号の一点鎖線は、マイコン５１により取得演算処理および第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行する場合の様子（図３参照）を示す。図５から分かるように、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６のＰＷＭ信号は、マイコン５１により取得演算処理および第２演算処理を搬送波の１周期間隔で実行する場合（実線参照）とマイコン５１により取得演算処理および第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行する場合（一点鎖線）とで異なっている。このため、マイコン５１により取得演算処理および第２演算処理を搬送波の１周期間隔で実行すると、マイコン５１により取得演算処理および第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行する場合に比して、モータ３２の制御性が低下しやすいと考えられる。
これらを考慮して、実施例では、マイコン５１により、第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行すると共に取得演算処理や第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行するものとした。したがって、マイコン５１により第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行することにより、マイコン５１の増加を抑制することができ、マイコン５１により取得演算処理や第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行することにより、モータ３２の制御性を確保することができる。即ち、マイコン５１の処理負荷の増加の抑制とモータ３２の制御性の確保との両立を図ることができる。
なお、一般的に、マイコン５１において、第２演算処理の処理負荷は、第１演算処理の処理負荷に比して小さい。このため、マイコン５１により第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行する場合の、マイコン５１により第２演算処理を搬送波の１周期間隔で実行する場合に対するマイコン５１の処理負荷の増加はそれほど大きくないと考えられる。図６は、電子制御ユニット５０のマイコン５１による取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理の実行タイミングの様子を模式的に示す説明図である。図６では、実施例に加えて比較例１，２についても示した。比較例１としては、マイコン５１により取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行する場合を考えるものとし、比較例２としては、マイコン５１により取得演算処理、第１演算処理、第２演算処理を搬送波の１周期間隔で実行する場合を考えるものとした。図６から分かるように、実施例の場合、比較例１に比してマイコン５１の処理負荷を低減することができ、比較例２に比してモータ３２の制御性を良好にすることができる。
以上説明した実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、電子制御ユニット５０のマイコン５１は、同期ＰＷＭ制御フラグＦが値１で且つキャリア周波数ｆｃが閾値ｆｃｒｅｆ以上のときには、第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行すると共に第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行する。したがって、マイコン５１により第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行することにより、マイコン５１の処理負荷の増加を抑制することができ、マイコン５１により取得演算処理や第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行することにより、モータ３２の制御性を確保することができる。即ち、マイコン５１の処理負荷の増加の抑制とモータ３２の制御性の確保との両立を図ることができる。
実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、電子制御ユニット５０のマイコン５１は、同期ＰＷＭ制御フラグＦが値０のときや同期ＰＷＭ制御フラグが値１でもキャリア周波数ｆｃが閾値ｆｃｒｅｆ未満のときには、第１演算処理および第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行し、同期ＰＷＭ制御フラグＦが値１で且つキャリア周波数ｆｃが閾値ｆｃｒｅｆ以上のときには、第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行すると共に第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行するものとした。しかし、マイコン５１は、同期ＰＷＭ制御フラグＦに拘わらずに、キャリア周波数ｆｃが閾値ｆｃｒｅｆ未満のときには、第１演算処理および第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行し、キャリア周波数ｆｃが閾値ｆｃｒｅｆ以上のときには、第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行すると共に第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行するものとしてもよい。また、マイコン５１は、同期ＰＷＭフラグＦおよびキャリア周波数ｆｃに拘わらずに、第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行すると共に第２演算処理を搬送波の半周期間隔で実行するものとしてもよい。
実施例の電気自動車２０に搭載される駆動装置では、電子制御ユニット５０において、マイコン５１により、第２演算処理として上述の（Ｃ１）〜（Ｃ３）の処理を実行するものとした。しかし、マイコン５１により、第２演算処理として少なくとも（Ｃ１）の処理を実行するものであればよい。例えば、マイコン５１により、第２演算処理として（Ｃ１）の処理だけを実行し、（Ｃ２），（Ｃ３）の処理については、マイコン５１からの出力を受けて図示しないハードウェアにより実行するものとしてもよい。
実施例では、モータ３２を備える電気自動車２０に搭載される駆動装置の形態とした。しかし、モータ３２に加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車に搭載される駆動装置の形態としてもよいし、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載される駆動装置の形態としてもよいし、建設設備などの移動しない設備に搭載される駆動装置の形態としてもよい。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３２が「モータ」に相当し、インバータ３４が「インバータ」に相当し、回転位置検出センサ３２ａおよび電子制御ユニット５０のマイコン５１が「検出部」に相当し、電子制御ユニット５０のマイコン５１が「制御部」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。
２０ 電気自動車、２２ａ，２２ｂ 駆動輪、２４ デファレンシャルギヤ、２６ 駆動軸、３２ モータ、３２ａ 回転位置検出センサ、３２ｕ，３２ｖ 電流センサ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３８ 電力ライン、３９ コンデンサ、３９ａ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット、５１ マイクロコンピュータ、５２ ＣＰＵ、５４ ＲＯＭ、５６ ＲＡＭ、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、Ｄ１１〜Ｄ１６ ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６ トランジスタ。

Claims (3)

  1. モータと、
    複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記モータを駆動するインバータと、
    前記モータの電気角を検出電気角として検出する検出部と、
    ＰＷＭ制御により前記インバータを制御する制御部と、
    を備える駆動装置であって、
    前記制御部は、前記モータのトルク指令および前記検出電気角に基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令を設定する第１演算処理を搬送波の１周期間隔で実行し、前記検出電気角に基づいてＰＷＭ信号の生成に用いる予測電気角を演算する処理を含む第２演算処理を前記搬送波の半周期間隔で実行し、
    更に、前記制御部は、前記搬送波の周波数が所定周波数以上のときには、前記第１演算処理を前記搬送波の１周期間隔で実行し、前記搬送波の周波数が前記所定周波数未満のときには、前記第１演算処理を前記搬送波の半周期間隔で実行する、
    駆動装置。
  2. 請求項１記載の駆動装置であって、
    前記制御部は、前記ＰＷＭ制御のうち同期ＰＷＭ制御の実行時で且つ前記搬送波の周波数が前記所定周波数以上のときには、前記第１演算処理を前記搬送波の１周期間隔で実行し、前記ＰＷＭ制御のうち非同期ＰＷＭ制御の実行時または前記搬送波の周波数が前記所定周波数未満のときには、前記第１演算処理を前記搬送波の半周期間隔で実行する、
    駆動装置。
  3. 請求項１または２記載の駆動装置であって、
    前記制御部は、前記モータの回転数が大きいときには小さいときに比して大きくなるように前記搬送波の周波数を設定する、
    駆動装置。
JP2017099419A 2017-05-19 2017-05-19 駆動装置 Active JP6777008B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017099419A JP6777008B2 (ja) 2017-05-19 2017-05-19 駆動装置
US15/979,898 US20180337623A1 (en) 2017-05-19 2018-05-15 Drive device and control method for drive device
CN201810480484.2A CN108964543B (zh) 2017-05-19 2018-05-18 驱动装置及驱动装置的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017099419A JP6777008B2 (ja) 2017-05-19 2017-05-19 駆動装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018196268A JP2018196268A (ja) 2018-12-06
JP6777008B2 true JP6777008B2 (ja) 2020-10-28

Family

ID=64272597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017099419A Active JP6777008B2 (ja) 2017-05-19 2017-05-19 駆動装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20180337623A1 (ja)
JP (1) JP6777008B2 (ja)
CN (1) CN108964543B (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7201381B2 (ja) * 2018-10-05 2023-01-10 日立Astemo株式会社 電子制御装置、並列処理方法
CN110649845B (zh) * 2019-09-19 2021-08-31 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于鲁棒广义预测控制的光电转台位置跟踪控制方法
JP7397625B2 (ja) 2019-10-30 2023-12-13 株式会社Subaru 車両
JP7280170B2 (ja) * 2019-11-22 2023-05-23 日立Astemo株式会社 モータ制御装置、モータ制御方法、ハイブリッドシステム、昇圧コンバータシステム、電動パワーステアリングシステム
JP7437265B2 (ja) 2020-08-06 2024-02-22 株式会社Rej 多巻線モータを制御する制御装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4710474B2 (ja) * 2005-08-02 2011-06-29 日産自動車株式会社 交流電動機の制御装置
JP5319205B2 (ja) * 2008-08-22 2013-10-16 株式会社豊田中央研究所 モータ制御装置
CN101714960B (zh) * 2008-12-31 2012-07-04 南京师范大学 基于等幅等周期调制载波的复合信号传输发射/接收机
JP5471255B2 (ja) * 2009-09-30 2014-04-16 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動機駆動装置の制御装置
JP5252229B2 (ja) * 2009-10-02 2013-07-31 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動機駆動装置の制御装置
JP5471259B2 (ja) * 2009-10-02 2014-04-16 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 制御装置
JP5435292B2 (ja) * 2010-08-05 2014-03-05 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 制御装置
JP5276688B2 (ja) * 2011-04-08 2013-08-28 三菱電機株式会社 同期機制御装置
JP2013034315A (ja) * 2011-08-02 2013-02-14 Fuji Electric Co Ltd インバータの制御装置
JP6048294B2 (ja) * 2013-04-19 2016-12-21 株式会社デンソー Ｐｗｍ信号出力装置
JP6060881B2 (ja) * 2013-11-28 2017-01-18 株式会社デンソー モータ制御装置
CN104953878B (zh) * 2015-05-20 2017-08-29 深圳晶福源科技股份有限公司 一种离网逆变器并联系统及其高频载波同步方法
JP6555186B2 (ja) * 2016-05-10 2019-08-07 株式会社デンソー 交流電動機の制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018196268A (ja) 2018-12-06
CN108964543B (zh) 2022-01-28
CN108964543A (zh) 2018-12-07
US20180337623A1 (en) 2018-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6777008B2 (ja) 駆動装置
JP5633639B2 (ja) 電動機の制御装置およびそれを備える電動車両、ならびに電動機の制御方法
JP6439745B2 (ja) 自動車
JP6458761B2 (ja) 自動車
JP2013005618A (ja) インバータ制御装置および車両
JP6489110B2 (ja) 駆動装置
JP2018143054A (ja) 車両
JP5691955B2 (ja) 駆動装置
JP6838469B2 (ja) 駆動装置
JP2012244740A (ja) 駆動装置
JP2017093218A (ja) 交流電動機の制御システム
JP6772501B2 (ja) 自動車
JP6332015B2 (ja) 駆動装置
JP5751059B2 (ja) 駆動装置および電動車両
JP6946988B2 (ja) 駆動装置
JP6862943B2 (ja) 駆動装置
JP6751496B2 (ja) 駆動装置
JP6760218B2 (ja) インバータ装置
JP2018137869A (ja) モータ駆動装置
JP6693442B2 (ja) モータ駆動装置
JP6766538B2 (ja) 駆動装置
JP6699327B2 (ja) 自動車
JP2024044729A (ja) 電動車両
JP5884297B2 (ja) モータ駆動制御システムおよびそれを搭載する車両、ならびにモータ駆動制御システムの制御方法
JP2020137217A (ja) 駆動装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190823

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20200401

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200529

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200609

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200622

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200908

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200921

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6777008

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250