JP6946988B2 - Drive device - Google Patents
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Description
本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、3相交流モータとインバータとを備える駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device, and more particularly to a drive device including a three-phase AC motor and an inverter.
従来、この種の駆動装置としては、3相同期電動機と、3相同期電動機を駆動するPWMインバータと、3相同期電動機の各相の相電流を検出する電流検出器とを備え、3相交流モータの各相の電圧指令と三角波(搬送波)とを用いた三角波パルス幅変調によりPWMインバータを制御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、三角波の上り側と下り側とでそれぞれ少なくとも1回ずつ各相の相電流を検出する。これにより、検出電流に含まれる誤差を低減できるとしている。 Conventionally, this type of drive device includes a 3-phase synchronous motor, a PWM inverter for driving the 3-phase synchronous motor, and a current detector for detecting the phase current of each phase of the 3-phase synchronous motor, and is equipped with a 3-phase alternating current. A method has been proposed in which a PWM inverter is controlled by triangular wave pulse width modulation using a voltage command of each phase of a motor and a triangular wave (carrier) (see, for example, Patent Document 1). In this drive device, the phase current of each phase is detected at least once on the upstream side and the downstream side of the triangular wave. As a result, the error included in the detected current can be reduced.
しかしながら、上述の駆動装置では、PWMインバータのスイッチング素子のスイッチングの遅れやデッドタイムなどの影響による電流リプルの中心と電流検出タイミングとのずれにより、電流の検出誤差を十分に低減できていない可能性がある。 However, in the above-mentioned drive device, it is possible that the current detection error cannot be sufficiently reduced due to the deviation between the center of the current ripple and the current detection timing due to the influence of the switching element switching of the PWM inverter and the dead time. There is.
本発明の駆動装置は、電流検出部により検出されるモータの各相の相電流の検出誤差をより低減することを主目的とする。 The main object of the drive device of the present invention is to further reduce the detection error of the phase current of each phase of the motor detected by the current detection unit.
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。 The drive device of the present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned main object.
本発明の駆動装置は、
3相交流モータと、
複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記3相交流モータを駆動するインバータと、
前記3相交流モータの各相の電圧指令と三角波とを用いたパルス幅変調制御により前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御する制御装置と、
を備える駆動装置であって、
前記制御装置は、前記三角波の山から遅延時間後のタイミングと前記三角波の谷から前記遅延時間後のタイミングとの2つのタイミングで前記3相交流モータの各相の相電流を検出し、
更に、前記制御装置は、前記インバータの前記3相のうち1相の前記スイッチング素子のスイッチングを停止すると共に残りの2相の前記スイッチング素子をスイッチングする2相変調モードのときに、前記2つのタイミングの前記各相の相電流の差分または前記2つのタイミングの前記各相の相電流に基づくd軸,q軸の電流の差分が小さくなるように前記遅延時間を設定する、
ことを要旨とする。
The drive device of the present invention
With a three-phase AC motor
An inverter that drives the three-phase AC motor by switching a plurality of switching elements,
A control device that switches and controls the plurality of switching elements by pulse width modulation control using a voltage command of each phase of the three-phase AC motor and a triangular wave.
It is a drive device equipped with
The control device detects the phase current of each phase of the three-phase AC motor at two timings, that is, the timing after the delay time from the peak of the triangular wave and the timing after the delay time from the valley of the triangular wave.
Further, when the control device is in a two-phase modulation mode in which switching of the switching element of one of the three phases of the inverter is stopped and the switching element of the remaining two phases is switched, the two timings are described. The delay time is set so that the difference between the phase currents of the respective phases or the difference between the d-axis and q-axis currents based on the phase currents of the respective phases at the two timings becomes small.
The gist is that.
この本発明の駆動装置では、三角波の山から遅延時間後のタイミングと三角波の谷から遅延時間後のタイミングとの2つのタイミングで3相交流モータの各相の相電流を検出(取得)する。そして、インバータの3相のうち1相のスイッチング素子のスイッチングを停止すると共に残りの2相のスイッチング素子をスイッチングする2相変調モードのときに、2つのタイミングの各相の相電流の差分または2つのタイミングの各相の相電流に基づくd軸,q軸の電流の差分が小さくなるように遅延時間を設定する。発明者らは、2相変調モードで、三角波の周波数と各相の相電流の電流リプルの主成分の周波数とが同一になり、三角波の山および谷のタイミングで相電流(実値)に対して相電流(検出値)が互いに反対側にオフセットし、三角波の山および谷から遅延時間後のタイミングでも相電流(実値)に対して相電流(検出値)が互いに反対側にオフセットすることを見出した。したがって、2つのタイミングの各相の相電流の差分または2つのタイミングのd軸,q軸の電流の差分が小さくなるように遅延時間を設定することにより、モータの各相の相電流を電流リプルのより中心付近で検出することができる。これにより、各相の相電流の検出誤差をより低減することができる。 In the drive device of the present invention, the phase current of each phase of the three-phase AC motor is detected (acquired) at two timings, that is, the timing after the delay time from the peak of the triangular wave and the timing after the delay time from the valley of the triangular wave. Then, in the two-phase modulation mode in which the switching of the switching element of one of the three phases of the inverter is stopped and the switching element of the remaining two phases is switched, the difference between the phase currents of each phase at the two timings or 2 The delay time is set so that the difference between the d-axis and q-axis currents based on the phase currents of each phase at one timing becomes small. In the two-phase modulation mode, the inventors make the frequency of the triangular wave and the frequency of the main component of the current ripple of the phase current of each phase the same, and with respect to the phase current (actual value) at the timing of the peak and valley of the triangular wave. The phase currents (detected values) are offset to the opposite sides, and the phase currents (detected values) are offset to the opposite sides with respect to the phase currents (actual values) even at the timing after the delay time from the peaks and valleys of the triangular wave. I found. Therefore, by setting the delay time so that the difference between the phase currents of each phase of the two timings or the difference between the d-axis and q-axis currents of the two timings becomes small, the phase current of each phase of the motor is current rippled. It can be detected near the center of the. Thereby, the detection error of the phase current of each phase can be further reduced.
こうした本発明の駆動装置において、前記制御装置は、前記2相変調モードのときに、前記2つのタイミングの前記各相の相電流の差分または前記2つのタイミングの前記d軸,q軸の電流の差分が最小となるように前記遅延時間を設定するものとしてもよい。こうすれば、モータの各相の相電流を電流リプルの更に中心付近で検出することができる。 In such a driving device of the present invention, when the control device is in the two-phase modulation mode, the difference between the phase currents of the respective phases at the two timings or the currents of the d-axis and the q-axis at the two timings. The delay time may be set so that the difference is minimized. In this way, the phase current of each phase of the motor can be detected further near the center of the current ripple.
本発明の駆動装置において、前記制御装置は、前記2相変調モードのときに、前記2つのタイミングの前記d軸の電流の差分と前記q軸の電流の差分とに基づいてdq軸電流山谷差を計算すると共に前記遅延時間と前記dq軸電流山谷差との組み合わせを保存する処理を、前記遅延時間を変更しながら実行し、前記遅延時間と前記dq軸電流山谷差との複数の組み合わせのうち前記dq軸電流山谷差が最小の前記遅延時間を設定するものとしてもよい。こうすれば、dq軸電流山谷差を用いて遅延時間をより適切に設定することができる。 In the drive device of the present invention, in the two-phase modulation mode, the control device has a dq-axis current peak / valley difference based on the difference between the d-axis current and the q-axis current at the two timings. Is executed while changing the delay time, and the process of saving the combination of the delay time and the dq-axis current peak / valley difference is executed, and among the plurality of combinations of the delay time and the dq-axis current peak / valley difference. The delay time may be set so that the difference between the dq-axis current peaks and valleys is the minimum. In this way, the delay time can be set more appropriately using the dq-axis current peak / valley difference.
本発明の駆動装置において、前記制御装置は、前記2相変調モードのときに、前記スイッチング素子のスイッチングを停止する停止相を特定し、前記2つのタイミングの前記停止相の相電流の差分が値0となるように前記遅延時間を設定するものとしてもよい。こうすれば、停止相の相電流を用いて遅延時間をより適切に設定することができる。 In the drive device of the present invention, the control device specifies a stop phase for stopping the switching of the switching element in the two-phase modulation mode, and the difference between the phase currents of the stop phases at the two timings is a value. The delay time may be set so as to be 0. In this way, the delay time can be set more appropriately by using the phase current of the stop phase.
本発明の駆動装置において、前記制御装置は、前記2相変調モードとして、前記スイッチング素子のスイッチングを停止する停止相を電気角の120度ずつ切り替えると共に前記停止相の上下アームのうち上アームをオン固定するものとしてもよい。また、前記制御装置は、前記2相変調モードとして、前記スイッチング素子のスイッチングを停止する停止相を電気角の120度ずつ切り替えると共に前記停止相の上下アームのうち下アームをオン固定するものとしてもよい。さらに、前記制御装置は、前記2相変調モードとして、前記スイッチング素子のスイッチングを停止する停止相を電気角の60度ずつ切り替えると共に電気角の60度ずつ前記停止相の上下アームのうちの上アームのオン固定と下アームのオン固定とを交互に行なうものとしてもよい。 In the drive device of the present invention, in the two-phase modulation mode, the control device switches the stop phase for stopping the switching of the switching element by 120 degrees of the electric angle, and turns on the upper arm of the upper and lower arms of the stop phase. It may be fixed. Further, in the two-phase modulation mode, the control device may switch the stop phase for stopping the switching of the switching element by 120 degrees of the electric angle and fix the lower arm of the upper and lower arms of the stop phase on. good. Further, in the two-phase modulation mode, the control device switches the stop phase for stopping the switching of the switching element by 60 degrees of the electric angle and the upper arm of the upper and lower arms of the stop phase by 60 degrees of the electric angle. The on-fixing of the lower arm and the on-fixing of the lower arm may be alternately performed.
本発明の駆動装置において、前記制御装置は、所定の学習条件が成立したときに、前記2相変調モードとして、前記遅延時間を設定するものとしてもよい。ここで、「学習条件」としては、前回の遅延時間の学習から所定時間が経過している条件、3相交流モータのトルクの変動量や回転数の変動量が各閾値以下である条件、各相の電圧指令の振幅が三角波の振幅よりも小さい条件などが用いられる。 In the drive device of the present invention, the control device may set the delay time as the two-phase modulation mode when a predetermined learning condition is satisfied. Here, the "learning condition" is a condition in which a predetermined time has passed since the previous learning of the delay time, a condition in which the amount of fluctuation in the torque of the three-phase AC motor and the amount of fluctuation in the rotation speed are equal to or less than each threshold, and each. Conditions such as a condition in which the amplitude of the phase voltage command is smaller than the amplitude of the triangular wave are used.
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。 Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to examples.
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。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of an
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、3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。
The
インバータ34は、モータ32の駆動に用いられると共に電力ライン38を介してバッテリ36に接続されている。このインバータ34は、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には、モータ32の3相コイル(U相,V相,W相)が接続されている。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。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、3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。電力ライン38の正極ラインと負極ラインとには、平滑用のコンデンサ39が取り付けられている。
The
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いる。このバッテリ36は、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。
The
電子制御ユニット50は、CPUを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入出力ポートを備える。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の回転子に取り付けられた回転位置検出センサ(例えばレゾルバ)32aからのモータ32の回転子の回転位置θmや、モータ32とインバータ34とを接続する各相の電力ラインに取り付けられた電流センサ32u,32v,32wからの信号を挙げることができる。また、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や、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、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検出部からのバッテリ36の電流Ib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も挙げることができる。加えて、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や、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は、電流センサ32u,32v,32wからの信号(アナログ値)をモータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iw(デジタル値)に変換するAD変換部51を有する。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。電子制御ユニット50は、回転位置検出センサ32aからのモータ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を演算している。
The
こうして構成された実施例の電気自動車20では、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸26に要求される要求トルク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がトルク指令Tm*で駆動されるようにパルス幅変調制御(PWM制御)によりインバータ34のトランジスタT11〜T16のスイッチング制御を行なう。
In the
ここで、インバータ34の制御について説明する。電子制御ユニット50は、まず、モータ32の電気角θeを用いてU相,V相,W相の相電流Iu,Iv,Iwをd軸,q軸の電流Id,Iqに座標変換(3相−2相変換)する。続いて、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*を設定し、d軸,q軸の電流指令Id*,Iq*および電流Id,Iqを用いてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を設定する。そして、モータ32の電気角θe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*に座標変換(2相−3相変換)し、各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*と三角波(搬送波)との比較によりトランジスタT11〜T16のPWM信号を生成する。こうしてトランジスタT11〜T16のPWM信号を生成すると、そのPWM信号を用いてトランジスタT11〜T16のスイッチングを行なう。
Here, the control of the
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、モータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwを検出する、具体的には、電流センサ32u,32v,32wからの信号(アナログ値)を各相の相電流Iu,Iv,Iw(デジタル値)に変換する際の動作について説明する。図2および図3は、電子制御ユニット50により実行される相電流検出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、三角波の山および谷の各タイミングで割込処理として実行される。なお、三角波の周波数(キャリア周波数)fcとしては、例えば、4kHzや5kHz、6kHzなどが用いられる。
Next, the operation of the drive device mounted on the
図2および図3の相電流検出ルーチンが実行されると、電子制御ユニット50は、電流検出遅延時間ΔTが経過するのを待って、即ち、三角波の山および谷の電流検出遅延時間ΔT後に(ステップS100)、モータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwを検出する、具体的には、電流センサ32u,32v,32wからの信号(アナログ値)を各相の相電流Iu,Iv,Iw(デジタル値)に変換する(ステップS110)。そして、モータ32の電気角θeを用いて各相の相電流Iu,Iv,Iwをd軸,q軸の電流Id,Iqに座標変換(3相−2相変換)する(ステップS120)。ここで、電流検出遅延時間ΔTは、後述の処理により設定された時間が用いられる。また、d軸,q軸の電流Id,Iqを設定すると、本ルーチンとは別のルーチンにより、上述したように、d軸,q軸の電流Id,Iqに基づいてPWM制御によりインバータ34のトランジスタT11〜T16のスイッチング制御を行なう。
When the phase current detection routines of FIGS. 2 and 3 are executed, the
続いて、電流検出遅延時間ΔTの学習条件が成立しているか否かを判定する(ステップS130)。ここで、学習条件としては、例えば、前回に電流検出遅延時間ΔTの学習を実行してから所定時間(例えば、数分〜数十分程度)が経過しており、且つ、モータ32のトルクTmの変動量および回転数Nmの変動量が各閾値以下であり、各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*の振幅が三角波の振幅よりも小さい条件などが用いられる。なお、学習条件は、これに限定されるものではなく、適宜設定可能である。 Subsequently, it is determined whether or not the learning condition of the current detection delay time ΔT is satisfied (step S130). Here, as the learning conditions, for example, a predetermined time (for example, about several minutes to several tens of minutes) has elapsed since the last learning of the current detection delay time ΔT, and the torque Tm of the motor 32 A condition is used in which the fluctuation amount of the above and the fluctuation amount of the rotation speed Nm are equal to or less than each threshold value, and the amplitudes of the voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * of each phase are smaller than the amplitude of the triangular wave. The learning conditions are not limited to this, and can be set as appropriate.
ステップS130で学習条件が成立していないと判定したときには、3相変調モードを設定して(ステップS135)、本ルーチンを終了する。ここで、3相変調モードは、インバータ34の3相のトランジスタ(トランジスタT11〜T16の全て)のスイッチングを行なうモードである。図4は、3相変調モードでの電圧指令Vu*,Vv*,Vw*および三角波と各相のスイッチング信号との一例を示す説明図である。各相のスイッチング信号は、各相の上アームのPWM信号(オンオフ反転させたものが下アームのPWM信号)に相当する。トランジスタT11〜T16の実際のスイッチングは、トランジスタT11〜T16のPWM信号(スイッチング信号)に基づいてトランジスタT11〜T16のスイッチング遅れやデッドタイムを考慮して行なわれる。 When it is determined in step S130 that the learning condition is not satisfied, the three-phase modulation mode is set (step S135), and this routine is terminated. Here, the three-phase modulation mode is a mode for switching the three-phase transistors of the inverter 34 (all of the transistors T11 to T16). FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of voltage commands Vu *, Vv *, Vw * in the three-phase modulation mode, a triangular wave, and a switching signal of each phase. The switching signal of each phase corresponds to the PWM signal of the upper arm of each phase (the PWM signal of the lower arm is inverted on and off). The actual switching of the transistors T11 to T16 is performed based on the PWM signal (switching signal) of the transistors T11 to T16 in consideration of the switching delay and the dead time of the transistors T11 to T16.
ステップS130で学習条件が成立していると判定されたときには、2相変調モードを設定する(ステップS140)。ここで、2相変調モードは、インバータ34の3相のうち1相のトランジスタ(例えば、U相のトランジスタT11,T14)のスイッチングを停止すると共に残りの2相のトランジスタ(例えば、V相,W相のトランジスタT12,T13,T15,T16)のスイッチングを行なうモードである。トランジスタのスイッチングを停止する1相(以下、「SW停止相」という)は、モータ32の電気角θeに基づいて定められる。図5は、2相変調モードでの電圧指令Vu*,Vv*,Vw*および三角波と各相のスイッチング信号との一例を示す説明図である。実施例では、2相変調モードとして、図5に示すように、SW停止相を電気角θeの120度ずつ切り替えると共にSW停止相の上アームをオン固定する(下アームをオフ固定する)ものとした。2相変調モードを設定する理由については後述する。
When it is determined in step S130 that the learning condition is satisfied, the two-phase modulation mode is set (step S140). Here, in the two-phase modulation mode, switching of one phase transistor (for example, U-phase transistors T11 and T14) of the three phases of the
続いて、電流検出遅延時間ΔTの候補の全ての検査が完了したか否かを判定する(ステップS150,S152)。ここで、電流検出遅延時間ΔTの候補としては、例えば、三角波の周期が200msec程度(キャリア周波数が5kHz程度)のときに、1μsecや2μsec、・・・などを挙げることができる。 Subsequently, it is determined whether or not all the inspections of the candidates for the current detection delay time ΔT have been completed (steps S150 and S152). Here, as a candidate for the current detection delay time ΔT, for example, when the period of the triangular wave is about 200 msec (carrier frequency is about 5 kHz), 1 μsec, 2 μsec, and the like can be mentioned.
ステップS150,S152で電流検出遅延時間ΔTの候補の全ての検査が完了していないと判定したときには、今回の割込処理(本ルーチンの実行)が三角波の山のタイミングと谷のタイミングとのうちの何れのタイミングの割込処理かを判定する(ステップS160)。そして、今回の割込処理が三角波の山のタイミングの割込処理であると判定したときには、ステップS120で計算したd軸,q軸の電流Id,Iqをd軸,q軸の電流(山)Ida,Iqaに設定し(ステップS170)、今回の割込処理が三角波の谷のタイミングの割込処理であると判定したときには、d軸,q軸の電流Id,Iqがd軸,q軸の電流(谷)Idb,Iqbに設定する(ステップS180)。 When it is determined in steps S150 and S152 that all the inspections of the candidates for the current detection delay time ΔT have not been completed, the interrupt processing (execution of this routine) this time is one of the peak timing and the valley timing of the triangular wave. It is determined which timing of the interrupt processing is (step S160). Then, when it is determined that the interrupt processing this time is the interruption processing of the timing of the peak of the triangular wave, the d-axis and q-axis currents Id and Iq calculated in step S120 are the d-axis and q-axis currents (peaks). When Ida and Iqa are set (step S170) and it is determined that the interrupting process this time is the interrupting process of the timing of the valley of the triangular wave, the currents Id and Iq of the d-axis and q-axis are of the d-axis and q-axis. The currents (valleys) are set to Idb and Iqb (step S180).
続いて、d軸,q軸の電流(山)Ida,Iqaおよび電流(谷)Idb,Iqbのデータが揃っているか否かを判定し(ステップS190)、揃っていないと判定したときには、そのまま本ルーチンを終了する。 Subsequently, it is determined whether or not the data of the d-axis and q-axis currents (peaks) Ida and Iqa and the currents (valleys) Idb and Iqb are aligned (step S190). End the routine.
ステップS190でd軸,q軸の電流(山)Ida,Iqaおよび電流(谷)Idb,Idqのデータが揃っていると判定したときには、d軸,q軸の電流(山)Ida,Iqaから電流(谷)Idb,Idqを減じてd軸,q軸の電流山谷差ΔId,ΔIqを計算し(ステップS200)、計算したd軸の電流山谷差ΔIdの2乗とq軸の電流山谷差ΔIqの2乗との和の平方根としてdq軸電流山谷差ΔIdqを計算する(ステップS210)。 When it is determined in step S190 that the d-axis and q-axis currents (peaks) Ida and Iqa and the current (valley) Idb and Idq data are complete, the currents from the d-axis and q-axis currents (mountains) Ida and Iqa are present. (Valley) Idb and Idq are subtracted to calculate the current peak / valley difference ΔId and ΔIq on the d-axis and q-axis (step S200). The dq-axis current peak / valley difference ΔIdq is calculated as the square root of the sum with the square (step S210).
そして、dq軸電流山谷差ΔIdqに対してフィルタ処理(なまし処理)を施すことが可能か否かを判定する(ステップS220)。この判定は、例えば、電流検出遅延時間ΔTを現在の値にしてから所定時間Δtf(例えば、90msecや100msec、110msecなど)が経過したか否かを判定することにより行なわれる。dq軸電流山谷差ΔIdqに対してフィルタ処理を施すことが可能でないと判定したときには、そのまま本ルーチンを終了する。 Then, it is determined whether or not the dq-axis current peak / valley difference ΔIdq can be filtered (annealed) (step S220). This determination is performed, for example, by determining whether or not a predetermined time Δtf (for example, 90 msec, 100 msec, 110 msec, etc.) has elapsed since the current detection delay time ΔT was set to the current value. When it is determined that the dq-axis current peak / valley difference ΔIdq cannot be filtered, this routine is terminated as it is.
ステップS220でdq軸電流山谷差ΔIdqに対してフィルタ処理(なまし処理)を施すことが可能であると判定したときには、dq軸電流山谷差ΔIdqに対してフィルタ処理(なまし処理)を施してdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqを計算する(ステップS230)。この処理は、例えば、所定時間Δtfを時定数として用いてdq軸電流山谷差ΔIdqになまし処理を施すことにより行なわれる。 When it is determined in step S220 that the dq-axis current peak / valley difference ΔIdq can be filtered (annealed), the dq-axis current peak / valley difference ΔIdq is filtered (annealed). The dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdq is calculated (step S230). This process is performed, for example, by performing a smoothing process on the dq-axis current peak / valley difference ΔIdq using a predetermined time Δtf as a time constant.
次に、電流検出遅延時間ΔTの候補を選択してからの経過時間としてのタイマ値Ttiを所定時間Ttirefと比較する(ステップS240)。ここで、所定時間Ttirefは、dq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfが安定しているか否かを判定するのに要する時間であり、所定時間Δtfよりも十分に長い時間として定められ、例えば、所定時間Δtfの5倍や7倍、10倍などの時間が用いられる。タイマ値Ttiが所定時間Ttiref未満のときには、そのまま本ルーチンを終了する。 Next, the timer value Tti as the elapsed time after selecting the candidate for the current detection delay time ΔT is compared with the predetermined time Tiref (step S240). Here, the predetermined time Ttilef is a time required to determine whether or not the dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf is stable, and is defined as a time sufficiently longer than the predetermined time Δtf, for example. A time such as 5 times, 7 times, or 10 times the predetermined time Δtf is used. When the timer value Tti is less than Ttiref for a predetermined time, this routine is terminated as it is.
ステップS240でタイマ値Ttiが所定時間Ttiref以上のときには、電流検出遅延時間ΔTとdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfとの組み合わせを保存する(ステップS250)。ここで、電流検出遅延時間ΔTとdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfとの組み合わせは、例えば、電流検出遅延時間ΔTが1μsecのときにdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfが20A、電流検出遅延時間ΔTが2μsecのときにdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfが10A、・・・などのように保存される。 When the timer value Tti is equal to or longer than the predetermined time Ttiref in step S240, the combination of the current detection delay time ΔT and the dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf is saved (step S250). Here, the combination of the current detection delay time ΔT and the dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf is, for example, when the current detection delay time ΔT is 1 μsec, the dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf is 20 A and the current. When the detection delay time ΔT is 2 μsec, the dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf is stored as 10 A, ....
続いて、電流検出遅延時間ΔTの候補のうち未検査の候補から次の値を選択し(ステップS260)、タイマ値Ttiを値0にリセットしてからその計時を開始して(ステップS270)、本ルーチンを終了する。なお、電流検出遅延時間ΔTの候補のうち未検査の候補がないときには、現在の電流検出遅延時間ΔTを再選択するものとした。
Subsequently, the next value is selected from the uninspected candidates of the current detection delay time ΔT (step S260), the timer value Tti is reset to the
ステップS260で電流検出遅延時間ΔTの候補のうち未検査の候補がないときには、次回に本ルーチンが実行されたときに、ステップS150,S152で電流検出遅延時間ΔTの候補の全ての検査が完了した(未検査の候補がない)と判定し、電流検出遅延時間ΔTとdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfとの複数の組み合わせのうちdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfが最小の電流検出遅延時間ΔTを選択して設定して(ステップS280)、本ルーチンを終了する。このようにして電流検出遅延時間ΔTを設定すると、次回以降に本ルーチンが実行されたときには、次回に学習条件が成立するまで、その電流検出遅延時間ΔTが用いられる(保持される)。 When there are no uninspected candidates among the candidates for the current detection delay time ΔT in step S260, all the inspections for the candidates for the current detection delay time ΔT are completed in steps S150 and S152 the next time this routine is executed. (There are no uninspected candidates), and the current detection with the smallest dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf among the multiple combinations of the current detection delay time ΔT and the dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf. The delay time ΔT is selected and set (step S280), and this routine ends. When the current detection delay time ΔT is set in this way, when this routine is executed from the next time onward, the current detection delay time ΔT is used (held) until the learning condition is satisfied next time.
次に、図2および図3の相電流検出ルーチンのステップS130で学習条件が成立したとき(電流検出遅延時間ΔTを学習するとき)に2相変調モードを設定する理由について説明する。図6は、3相変調モードでの三角波の1周期における電圧指令Vu*,Vv*,Vw*および三角波と各相のスイッチング信号および電圧Vu,Vv,VwとU相の相電流(実値)Iuactおよび相電流(検出値)Iuとを示す説明図である。図7は、2相変調モードでの三角波の1周期における電圧指令Vu*,Vv*,Vw*および三角波と各相のスイッチング信号および電圧Vu,Vv,VwとU相の相電流(実値)Iuactおよび相電流(検出値)Iuとを示す説明図である。図6および図7中、ハッチングを付した部分は、各相のトランジスタのスイッチング遅れやデッドタイムなどによる、各相のスイッチング信号に対する相電圧の遅れである。図6および図7では、U相の相電流(実値)Iuactが正のときについて示した。また、図6および図7のU相の相電流(検出値)Iuの丸印は、三角波の山および谷のタイミングの相電流(検出値)Iuであり、三角印は、三角波の山および谷から遅延時間ΔTa後のタイミングの相電流(検出値)Iuである。 Next, the reason for setting the two-phase modulation mode when the learning condition is satisfied in step S130 of the phase current detection routine of FIGS. 2 and 3 (when learning the current detection delay time ΔT) will be described. FIG. 6 shows the voltage commands Vu *, Vv *, Vw * in one cycle of the triangular wave in the three-phase modulation mode, the switching signal of the triangular wave and each phase, and the phase current (actual value) of the voltage Vu, Vv, Vw and the U phase. It is explanatory drawing which shows Iuact and phase current (detection value) Iu. FIG. 7 shows the voltage commands Vu *, Vv *, Vw * in one cycle of the triangular wave in the two-phase modulation mode, the switching signal of the triangular wave and each phase, and the phase current (actual value) of the voltage Vu, Vv, Vw and the U phase. It is explanatory drawing which shows Iuact and phase current (detection value) Iu. In FIGS. 6 and 7, the hatched portion is a phase voltage delay with respect to the switching signal of each phase due to a switching delay of the transistor of each phase, a dead time, or the like. 6 and 7 show the case where the U-phase phase current (actual value) Euact is positive. Further, the circles of the U-phase phase current (detected value) Iu in FIGS. 6 and 7 are the phase currents (detected values) Iu of the timing of the peaks and valleys of the triangular wave, and the triangular marks are the peaks and valleys of the triangular wave. It is the phase current (detection value) Iu of the timing after the delay time ΔTa.
3相変調モードでは、図6から分かるように、相電流(実値)Iuactおよび相電流(検出値)Iuの電流リプルの主成分が三角波の2倍の周波数になり、三角波の山および谷のタイミングで、相電流(実値)Iuactに対して相電流(検出値)Iuが同一側(大きい側)にオフセットし、三角波の山および谷から遅延時間ΔTa後のタイミングでも、相電流(実値)Iuactに対して相電流(検出値)Iuが同一側(大きい側)にオフセットしている。このため、電流検出遅延時間ΔTを適切に設定することが困難である。 In the three-phase modulation mode, as can be seen from FIG. 6, the main components of the current ripple of the phase current (actual value) Iuact and the phase current (detection value) Iu are twice the frequency of the triangular wave, and the peaks and valleys of the triangular wave At the timing, the phase current (detected value) Iu is offset to the same side (larger side) with respect to the phase current (actual value) Iuact, and the phase current (actual value) even at the timing after the delay time ΔTa from the peak and valley of the triangular wave. ) The phase current (detected value) Iu is offset to the same side (larger side) with respect to Iuact. Therefore, it is difficult to appropriately set the current detection delay time ΔT.
これに対して、2相変調モードでは、図7に示すように、相電流(実値)Iuactおよび相電流(検出値)Iuの電流リプルの主成分が三角波と同一の周波数になり、三角波の山および谷のタイミングで、相電流(実値)Iuactに対して相電流(検出値)Iuが互いに反対側にオフセットし、三角波の山および谷から遅延時間ΔTa後のタイミングでも、相電流(実値)Iuactに対して相電流(検出値)Iuが互いに反対側にオフセットしている。したがって、三角波の山から遅延時間ΔTa後のタイミングの相電流(検出値)Iuと、三角波の谷から遅延時間ΔTa後のタイミングの相電流(検出値)Iuと、の差分が最小となる遅延時間ΔTaをステップS280の処理で電流検出遅延時間ΔTに設定すれば、電流リプルのより中心付近でU相の相電流Iuを検出することができる。実施例では、これを踏まえて、各相の相電流Iu,Iv,Iwに基づくd軸,q軸の電流Id,Iqを用いてdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfを計算し、電流検出遅延時間ΔTとdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfとの関係を求めて、dq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfが最小となる電流検出遅延時間ΔTを選択するものとした。これにより、モータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwを電流リプルのより中心付近で検出することができる。この結果、各相の相電流Iu,Iv,Iwの検出誤差をより低減することができる。
On the other hand, in the two-phase modulation mode, as shown in FIG. 7, the main components of the current ripples of the phase current (actual value) Iuact and the phase current (detection value) Iu have the same frequency as the triangular wave, and the triangular wave At the timing of peaks and valleys, the phase current (detected value) Iu is offset to the opposite side with respect to the phase current (actual value) Iuact, and even at the timing after the delay time ΔTa from the peaks and valleys of the triangular wave, the phase current (actual value) The phase current (detected value) Iu is offset to the opposite side with respect to the value) Iuact. Therefore, the delay time that minimizes the difference between the phase current (detected value) Iu at the timing after the delay time ΔTa from the peak of the triangular wave and the phase current (detected value) Iu at the timing after the delay time ΔTa from the valley of the triangular wave. If ΔTa is set to the current detection delay time ΔT in the process of step S280, the U-phase phase current Iu can be detected near the center of the current ripple. In the embodiment, based on this, the dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf is calculated using the d-axis and q-axis currents Id and Iq based on the phase currents Iu, Iv, and Iw of each phase, and the current is detected. The relationship between the delay time ΔT and the dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf was obtained, and the current detection delay time ΔT at which the dq-axis current peak / valley difference (filter value) ΔIdqf was minimized was selected. As a result, the phase currents Iu, Iv, and Iw of each phase of the
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、2相変調モードのときに、モータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwに基づくd軸,q軸の電流Id,Iqを用いてdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfを計算し、電流検出遅延時間ΔTとdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfとの関係を求める。そして、dq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfが最小となる電流検出遅延時間ΔTを選択する。これにより、モータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwを電流リプルのより中心付近で検出することができる。この結果、各相の相電流Iu,Iv,Iwの検出誤差をより低減することができる。
In the drive device mounted on the
実施例の電気自動車20に搭載される駆動装置では、2相変調モードのときに、電流検出遅延時間ΔTとdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfとの複数の組み合わせのうちdq軸電流山谷差(フィルタ値)ΔIdqfが最小の電流検出遅延時間ΔTを選択するものとした。しかし、電流検出遅延時間ΔTとd軸電流山谷差ΔIdqとの複数の組み合わせのうちdq軸電流山谷差ΔIdqが最小の電流検出遅延時間ΔTを選択するものとしてもよい。即ち、dq軸電流山谷差ΔIdqに対してフィルタ処理を施さずに、電流検出遅延時間ΔTとd軸電流山谷差ΔIdqとの組み合わせを保存するものとしてもよい。
In the drive device mounted on the
実施例の電気自動車20に搭載される駆動装置では、2相変調モードとして、図5に示したように、SW停止相を電気角θeの120度ずつ切り替えると共にSW停止相の上アームをオン固定する(下アームをオフ固定する)ものとした。しかし、図8に示すように、SW停止相を電気角θeの120度ずつ切り替えると共にSW停止相の下アームをオン固定する(上アームをオフ固定する)ものとしてもよい。また、図9に示すように、SW停止相を電気角θeの60度ずつ切り替えると共に電気角θeの60度ずつSW停止相の上アームのオン固定(下アームのオフ固定)と下アームのオン固定(上アームのオフ固定)とを交互に行なうものとしてもよい。図9の場合、トランジスタT11〜T16のスイッチングによる発熱を上下アームで均等にできるという利点がある。
In the drive device mounted on the
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は、図2および図3の相電流検出ルーチンを実行するものとしたが、これに代えて、図10の相電流検出ルーチンを実行するものとしてもよい。
In the drive device mounted on the
図10の相電流検出ルーチンが実行されると、電子制御ユニット50は、電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwが経過するのを待って、即ち、三角波の山および谷の電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTw後に(ステップS300)、モータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwを検出する、具体的には、電流センサ32u,32v,32wからの信号(アナログ値)を各相の相電流Iu,Iv,Iw(デジタル値)に変換する(ステップS310)。ここで、電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwは、後述の処理によりそれぞれ設定された時間が用いられる。即ち、電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwは、同一の時間とは限らない。したがって、モータ32の各相の相電流Iu,Iv,Iwを検出するタイミングは、同時とは限らない。
When the phase current detection routine of FIG. 10 is executed, the
続いて、電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwの学習条件が成立しているか否かを判定する(ステップS320)。ここで、学習条件としては、例えば、前回に電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwの学習を実行してから所定時間(例えば、数分〜数十分程度)が経過しており、且つ、モータ32の回転数Nmが略値0であり(回転数Nmの絶対値が閾値以下であり)、且つ、各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*の振幅が三角波の振幅よりも小さい条件などが用いられる。なお、学習条件は、これに限定されるものではなく、適宜設定可能である。ステップS320で学習条件が成立していないと判定したときには、3相変調モードを設定して(ステップS330)、本ルーチンを終了する。 Subsequently, it is determined whether or not the learning conditions for the current detection delay times ΔTu, ΔTv, and ΔTw are satisfied (step S320). Here, as the learning conditions, for example, a predetermined time (for example, about several minutes to several tens of minutes) has elapsed since the last learning of the current detection delay times ΔTu, ΔTv, and ΔTw, and the motor A condition in which the rotation speed Nm of 32 is approximately 0 (the absolute value of the rotation speed Nm is equal to or less than the threshold value), and the amplitudes of the voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * of each phase are smaller than the amplitude of the triangular wave. Etc. are used. The learning conditions are not limited to this, and can be set as appropriate. When it is determined in step S320 that the learning condition is not satisfied, the three-phase modulation mode is set (step S330), and this routine is terminated.
ステップS320で学習条件が成立していると判定したときには、2相変調モードを設定し(ステップS340)、SW停止相(トランジスタのスイッチングを停止する1相)がU相,V相,W相のうちの何れの相であるかを判定する(ステップS350)。この変形例では、2相変調モードとして、実施例と同様に、SW停止相を電気角θeの120度ずつ切り替えると共にSW停止相の上アームをオン固定する(下アームをオフ固定する)ものとした(図5参照)。 When it is determined in step S320 that the learning condition is satisfied, the two-phase modulation mode is set (step S340), and the SW stop phase (one phase that stops transistor switching) is U-phase, V-phase, or W-phase. Which of these phases is determined (step S350). In this modification, as the two-phase modulation mode, the SW stop phase is switched by 120 degrees of the electric angle θe and the upper arm of the SW stop phase is fixed on (the lower arm is fixed off) as in the embodiment. (See Fig. 5).
ステップS350でSW停止相がU相であると判定したときには、今回の割込処理(本ルーチンの実行)が三角波の山のタイミングと谷のタイミングとのうちの何れのタイミングの割込処理かを判定する(ステップS360)。そして、今回の割込処理が三角波の山のタイミングの割込処理であると判定したときには、U相の相電流Iuを相電流(山)Iuaに設定し(ステップS370)、今回の割込処理が三角波の谷のタイミングの割込処理であると判定したときには、U相の相電流Iuを相電流(谷)Iubに設定する(ステップS380)。 When it is determined in step S350 that the SW stop phase is the U phase, which timing of the peak timing and the valley timing of the triangular wave is interrupted this time (execution of this routine) is determined. Judgment (step S360). Then, when it is determined that the interrupt processing this time is the interruption processing of the timing of the peak of the triangular wave, the phase current Iu of the U phase is set to the phase current (mountain) Iua (step S370), and the interruption processing of this time is performed. When it is determined that is the interrupt processing of the timing of the valley of the triangular wave, the phase current Iu of the U phase is set to the phase current (valley) Iub (step S380).
続いて、相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubのデータが揃っているか否かを判定し(ステップS390)、揃っていないと判定したときには、そのまま本ルーチンを終了する。 Subsequently, it is determined whether or not the data of the phase current (peak) Iua and the phase current (valley) Iub are aligned (step S390), and when it is determined that they are not aligned, this routine is terminated as it is.
ステップS390で相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubのデータが揃っていると判定したときには、U相の相電流Iuが正であるか否かを判定する(ステップS400)。そして、U相の相電流Iuが正であると判定したときには、相電流(山)Iuaから相電流(谷)Iubを減じてU相電流偏差ΔIuを計算し(ステップS410)、U相の相電流Iuが正でないと判定したときには、相電流(谷)Iubから相電流(山)Iuaを減じてU相電流偏差ΔIuを計算する(ステップS420)。 When it is determined in step S390 that the data of the phase current (peak) Iua and the phase current (valley) Iub are complete, it is determined whether or not the U-phase phase current Iu is positive (step S400). When it is determined that the U-phase phase current Iu is positive, the U-phase current deviation ΔIu is calculated by subtracting the phase current (valley) Iub from the phase current (peak) Iua (step S410), and the U-phase phase is calculated. When it is determined that the current Iu is not positive, the phase current (peak) Iua is subtracted from the phase current (valley) Iub to calculate the U-phase current deviation ΔIu (step S420).
こうしてU相電流偏差ΔIuを計算すると、このU相電流偏差ΔIuが値0となるようにフィードバック制御により電流検出遅延時間ΔTuを設定(補正)して(ステップS430)、本ルーチンを終了する。 When the U-phase current deviation ΔIu is calculated in this way, the current detection delay time ΔTu is set (corrected) by feedback control so that the U-phase current deviation ΔIu becomes a value 0 (step S430), and this routine is terminated.
図11は、図5の2相変調モードで且つSW停止相がU相で且つU相の相電流Iuが正のときの電流検出遅延時間ΔTuと相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubとの関係の一例を示す説明図である。また、図12は、図5の2相変調モードで且つSW停止相がU相で且つU相の相電流Iuが負のときの電流検出遅延時間ΔTuと相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubとの関係の一例を示す説明図である。図11の関係は、図7のU相の相電流(実値)Iuactと相電流(検出値)Iuとの関係から得られる。図12は、図11と同様に考えることができる。図11の場合、電流(山)Iuaから相電流(谷)Iubを減じてU相電流偏差ΔIuを計算し、図12の場合、相電流(谷)Iubから相電流(山)Iuaを減じてU相電流偏差ΔIuを計算することになる。そして、このU相電流偏差ΔIuが値0となるようにフィードバック制御により電流検出遅延時間ΔTuを設定することにより、電流リプルのより中心付近でU相の相電流Iuを検出することができる。これにより、各相の相電流の検出誤差をより低減することができる。
FIG. 11 shows the current detection delay time ΔTu, the phase current (peak) Iua, and the phase current (valley) in the two-phase modulation mode of FIG. 5 when the SW stop phase is the U phase and the phase current Iu of the U phase is positive. It is explanatory drawing which shows an example of the relationship with Iub. Further, FIG. 12 shows the current detection delay time ΔTu, the phase current (mountain) Iua, and the phase current (when the SW stop phase is the U phase and the phase current Iu of the U phase is negative in the two-phase modulation mode of FIG. Tani) It is explanatory drawing which shows an example of the relationship with Iub. The relationship of FIG. 11 is obtained from the relationship between the phase current (actual value) Iuact of the U phase of FIG. 7 and the phase current (detected value) Iu. FIG. 12 can be considered in the same manner as in FIG. In the case of FIG. 11, the phase current (valley) Iub is subtracted from the current (peak) Iua to calculate the U-phase current deviation ΔIu, and in the case of FIG. 12, the phase current (peak) Iua is subtracted from the phase current (valley) Iub. The U-phase current deviation ΔIu will be calculated. Then, by setting the current detection delay time ΔTu by feedback control so that the U-phase current deviation ΔIu becomes a
ステップS350でSW停止相がV相やW相であると判定したときには、SW停止相がU相であると判定したときと同様に電流検出遅延時間ΔTvや電流検出遅延時間ΔTwを設定(補正)して(ステップS440〜S510、または、ステップS520〜S590)、本ルーチンを終了する。以下、簡単に説明する。 When it is determined in step S350 that the SW stop phase is the V phase or the W phase, the current detection delay time ΔTv and the current detection delay time ΔTw are set (corrected) in the same manner as when it is determined that the SW stop phase is the U phase. Then (steps S440 to S510 or steps S520 to S590), this routine is terminated. Hereinafter, a brief description will be given.
SW停止相がV相であるときには、今回の割込処理(本ルーチンの実行)が三角波の山のタイミングの割込処理であるときには、V相の相電流Ivを相電流(山)Ivaに設定し、今回の割込処理が三角波の谷のタイミングの割込処理であるときには、V相の相電流Ivを相電流(谷)Ivbに設定する(ステップS440〜S460)。続いて、相電流(山)Ivaおよび相電流(谷)Ivbのデータが揃っているときにおいて(ステップS470)、V相の相電流Ivが正であるときには、相電流(山)Ivaから相電流(谷)Ivbを減じてV相電流偏差ΔIvを計算し、V相の相電流Ivが正でないときには、相電流(谷)Ivbから相電流(山)Ivaを減じてV相電流偏差ΔIvを計算する(ステップS480〜S500)。こうしてV相電流偏差ΔIvを計算すると、このV相電流偏差ΔIvが値0となるようにフィードバック制御により電流検出遅延時間ΔTvを設定(補正)して(ステップS510)、本ルーチンを終了する。 When the SW stop phase is the V phase, when the current interrupt process (execution of this routine) is the interrupt process of the timing of the peak of the triangular wave, the phase current Iv of the V phase is set to the phase current (mountain) Iva. Then, when the interrupt processing this time is the interruption processing of the timing of the valley of the triangular wave, the phase current Iv of the V phase is set to the phase current (valley) Ivb (steps S440 to S460). Subsequently, when the data of the phase current (mountain) Iva and the phase current (valley) Ivb are available (step S470), when the phase current Iv of the V phase is positive, the phase current (mountain) Iva to the phase current The V-phase current deviation ΔIv is calculated by subtracting the (valley) Ivb, and when the V-phase phase current Iv is not positive, the phase current (peak) Iva is subtracted from the phase current (valley) Ivb to calculate the V-phase current deviation ΔIv. (Steps S480-S500). When the V-phase current deviation ΔIv is calculated in this way, the current detection delay time ΔTv is set (corrected) by feedback control so that the V-phase current deviation ΔIv becomes a value 0 (step S510), and this routine is terminated.
SW停止相がW相であるときには、今回の割込処理(本ルーチンの実行)が三角波の山のタイミングの割込処理であるときには、W相の相電流Iwを相電流(山)Iwaに設定し、今回の割込処理が三角波の谷のタイミングの割込処理であるときには、W相の相電流Iwを相電流(谷)Iwbに設定する(ステップS520〜S540)。続いて、相電流(山)Iwaおよび相電流(谷)Iwbのデータが揃っているときにおいて(ステップS550)、W相の相電流Iwが正であるときには、相電流(山)Iwaから相電流(谷)Iwbを減じてW相電流偏差ΔIwを計算し、W相の相電流Iwが正でないときには、相電流(谷)Iwbから相電流(山)Iwaを減じてW相電流偏差ΔIwを計算する(ステップS560〜S580)。こうしてW相電流偏差ΔIwを計算すると、このW相電流偏差ΔIwが値0となるようにフィードバック制御により電流検出遅延時間ΔTwを設定(補正)して(ステップS590)、本ルーチンを終了する。 When the SW stop phase is the W phase, when the current interrupt process (execution of this routine) is the interrupt process of the peak timing of the triangular wave, the phase current Iw of the W phase is set to the phase current (mountain) Iwa. Then, when the interrupt processing this time is the interrupt processing of the timing of the valley of the triangular wave, the phase current Iw of the W phase is set to the phase current (valley) Iwb (steps S520 to S540). Subsequently, when the data of the phase current (mountain) Iwa and the phase current (valley) Iwb are available (step S550), when the phase current Iw of the W phase is positive, the phase current (mountain) Iwa to the phase current The W-phase current deviation ΔIw is calculated by subtracting the (valley) Iwb, and when the W-phase phase current Iw is not positive, the W-phase current deviation ΔIw is calculated by subtracting the phase current (peak) Iwa from the phase current (valley) Iwb. (Steps S560 to S580). When the W-phase current deviation ΔIw is calculated in this way, the current detection delay time ΔTw is set (corrected) by feedback control so that the W-phase current deviation ΔIw becomes a value 0 (step S590), and this routine is terminated.
上述したように、2相変調モードでは、SW停止相を電気角θeの120度ずつ切り替えると共にSW停止相の上アームをオン固定する(下アームをオフ固定する)。これを踏まえて、電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwの学習を開始してから(2相固定モードを開始してから)モータ32が電気角θeで所定周期(例えば、数周期程度)だけ回転したときや、ステップS430,S510,S590で設定される電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwの何れもが安定したとき(所定時間に亘って変動量が所定量以下のとき)などに、電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwの学習を終了することが考えられる。このようにして電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwの学習を終了すると、次回以降に本ルーチンが実行されたときには、次回に学習条件が成立するまで、その電流検出遅延時間ΔTu,ΔTv,ΔTwが用いられる(保持される)。
As described above, in the two-phase modulation mode, the SW stop phase is switched by 120 degrees of the electric angle θe, and the upper arm of the SW stop phase is fixed on (the lower arm is fixed off). Based on this, after starting the learning of the current detection delay times ΔTu, ΔTv, and ΔTw (after starting the two-phase fixed mode), the
この変形例では、2相変調モードとして、図5に示したように、SW停止相を電気角θeの120度ずつ切り替えると共にSW停止相の上アームをオン固定する(下アームをオフ固定する)ものとした。この場合、SW停止相がU相で且つU相の相電流Iuが正のときの電流検出遅延時間ΔTuと相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubとの関係は、図11のようになり、SW停止相がU相で且つU相の相電流Iuが負のときの電流検出遅延時間ΔTuと相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubとの関係は、図12のようになる。 In this modification, as the two-phase modulation mode, as shown in FIG. 5, the SW stop phase is switched by 120 degrees of the electric angle θe, and the upper arm of the SW stop phase is fixed on (the lower arm is fixed off). I made it. In this case, the relationship between the current detection delay time ΔTu and the phase current (peak) Iua and the phase current (valley) Iub when the SW stop phase is the U phase and the phase current Iu of the U phase is positive is as shown in FIG. The relationship between the current detection delay time ΔTu and the phase current (peak) Iua and the phase current (valley) Iub when the SW stop phase is the U phase and the phase current Iu of the U phase is negative is as shown in FIG. become.
しかし、2相変調モードとして、図8に示したように、SW停止相を電気角θeの120度ずつ切り替えると共にSW停止相の下アームをオン固定する(上アームをオフ固定する)ものとしてもよい。この場合、SW停止相がU相で且つU相の相電流Iuが正のときの電流検出遅延時間ΔTuと相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubとの関係は、図13のようになり、SW停止相がU相で且つU相の相電流Iuが負のときの電流検出遅延時間ΔTuと相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubとの関係は、図14のようになる。したがって、図13の場合、相電流(谷)Iubから電流(山)Iuaを減じてU相電流偏差ΔIuを計算し、図14の場合、相電流(山)Iuaから相電流(谷)Iubを減じてU相電流偏差ΔIuを計算し、U相電流偏差ΔIuが値0となるようにフィードバック制御により電流検出遅延時間ΔTuを設定すればよい。こうすれば、電流リプルのより中心付近でU相の相電流Iuを検出することができ、各相の相電流の検出誤差をより低減することができる。SW停止相がV相やW相のときの電流検出遅延時間ΔTvや電流検出遅延時間ΔTwの設定についても同様に考えることができる。 However, as a two-phase modulation mode, as shown in FIG. 8, the SW stop phase may be switched by 120 degrees of the electric angle θe and the lower arm of the SW stop phase may be fixed on (the upper arm shall be fixed off). good. In this case, the relationship between the current detection delay time ΔTu and the phase current (peak) Iua and the phase current (valley) Iub when the SW stop phase is the U phase and the phase current Iu of the U phase is positive is as shown in FIG. The relationship between the current detection delay time ΔTu and the phase current (peak) Iua and the phase current (valley) Iub when the SW stop phase is the U phase and the phase current Iu of the U phase is negative is as shown in FIG. become. Therefore, in the case of FIG. 13, the U-phase current deviation ΔIu is calculated by subtracting the current (peak) Iua from the phase current (valley) Iub, and in the case of FIG. 14, the phase current (valley) Iub is calculated from the phase current (peak) Iua. The U-phase current deviation ΔIu may be calculated by subtracting the current, and the current detection delay time ΔTu may be set by feedback control so that the U-phase current deviation ΔIu becomes a value of 0. In this way, the U-phase phase current Iu can be detected near the center of the current ripple, and the phase current detection error of each phase can be further reduced. Similarly, the setting of the current detection delay time ΔTv and the current detection delay time ΔTw when the SW stop phase is the V phase or the W phase can be considered.
また、2相変調モードとして、図9に示すように、SW停止相を電気角θeの60度ずつ切り替えると共に電気角θeの60度ずつSW停止相の上アームのオン固定(下アームのオフ固定)と下アームのオン固定(上アームのオフ固定)とを交互に行なうものとしてもよい。この場合、SW停止相がU相で且つ上アームをオン固定しているときには、電流検出遅延時間ΔTuと相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubとの関係は、図11または図12のようになり、SW停止相がU相で且つ下アームをオン固定しているときには、電流検出遅延時間ΔTuと相電流(山)Iuaおよび相電流(谷)Iubとの関係は、図13または図14のようになる。したがって、図11〜図14の何れに相当するかに応じてU相電流偏差ΔIuを計算し、U相電流偏差ΔIuが値0となるようにフィードバック制御により電流検出遅延時間ΔTuを設定すればよい。こうすれば、電流リプルのより中心付近でU相の相電流Iuを検出することができ、各相の相電流の検出誤差をより低減することができる。SW停止相がV相やW相のときの電流検出遅延時間ΔTvや電流検出遅延時間ΔTwの設定についても同様に考えることができる。 Further, as a two-phase modulation mode, as shown in FIG. 9, the SW stop phase is switched by 60 degrees of the electric angle θe, and the upper arm of the SW stop phase is fixed on (fixed off of the lower arm) by 60 degrees of the electric angle θe. ) And on-fixing of the lower arm (off-fixing of the upper arm) may be performed alternately. In this case, when the SW stop phase is the U phase and the upper arm is fixed on, the relationship between the current detection delay time ΔTu and the phase current (peak) Iua and the phase current (valley) Iub is shown in FIG. 11 or FIG. When the SW stop phase is the U phase and the lower arm is fixed on, the relationship between the current detection delay time ΔTu and the phase current (peak) Iua and the phase current (valley) Iub is shown in FIG. 13 or It becomes as shown in FIG. Therefore, the U-phase current deviation ΔIu may be calculated according to which of FIGS. 11 to 14 corresponds to, and the current detection delay time ΔTu may be set by feedback control so that the U-phase current deviation ΔIu becomes a value of 0. .. In this way, the U-phase phase current Iu can be detected near the center of the current ripple, and the phase current detection error of each phase can be further reduced. Similarly, the setting of the current detection delay time ΔTv and the current detection delay time ΔTw when the SW stop phase is the V phase or the W phase can be considered.
実施例やこの変形例では特に説明していないが、電子制御ユニット50は、モータ32の回転数Nmの絶対値が閾値Nmref以上の領域では、図2および図3の相電流検出ルーチンを実行し、モータ32の回転数Nmの絶対値が閾値Nmref未満(値0付近)の領域では、図10の相電流検出ルーチンを実行するものとしてもよい。
Although not particularly described in Examples or this modification, the
実施例の電気自動車20では、蓄電装置として、バッテリ36を用いるものとしたが、バッテリ36に代えて、キャパシタを用いるものとしてもよい。
In the
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。
In the embodiment, the drive device is mounted on the
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「3相交流モータ」に相当し、インバータ34が「インバータ」に相当し、電子制御ユニット50が「制御装置」に相当する。
The correspondence between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem will be described. In the embodiment, the
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。 Regarding the correspondence between the main elements of the examples and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem, the invention described in the column of means for solving the problem in the examples is carried out. Since it is an example for specifically explaining the form for solving the problem, the elements of the invention described in the column of means for solving the problem are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problem should be performed based on the description in the column, and the examples are the inventions described in the column of means for solving the problem. It is just a concrete example.
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。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above with reference to examples, the present invention is not limited to these examples, and various embodiments are used without departing from the gist of the present invention. Of course, it can be done.
本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。 The present invention can be used in the driving device manufacturing industry and the like.
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,32w 電流検出部、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、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。 20 electric vehicle, 22a, 22b drive wheel, 24 differential gear, 26 drive shaft, 32 motor, 32a rotation position detection sensor, 32u, 32v, 32w current detector, 34 inverter, 36 battery, 38 power line, 39 condenser, 39a Voltage sensor, 50 electronic control unit, 60 ignition switch, 61 shift lever, 62 shift position sensor, 63 accelerator pedal, 64 accelerator pedal position sensor, 65 brake pedal, 66 brake pedal position sensor, 68 vehicle speed sensor, D11 to D16 diode, T11 to T16 transistors.
Claims (1)
複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記3相交流モータを駆動するインバータと、
前記3相交流モータの各相の電圧指令と三角波とを用いたパルス幅変調制御により前記複数のスイッチング素子をスイッチング制御する制御装置と、
を備える駆動装置であって、
前記制御装置は、前記三角波の山から遅延時間後のタイミングと前記三角波の谷から前記遅延時間後のタイミングとの2つのタイミングで前記3相交流モータの各相の相電流を検出し、
更に、前記制御装置は、前記インバータの前記3相のうち1相の前記スイッチング素子のスイッチングを停止すると共に残りの2相の前記スイッチング素子をスイッチングする2相変調モードのときに、前記2つのタイミングの前記各相の相電流の差分または前記2つのタイミングの前記各相の相電流に基づくd軸,q軸の電流の差分が小さくなるように前記遅延時間を設定する、
駆動装置。 With a three-phase AC motor
An inverter that drives the three-phase AC motor by switching a plurality of switching elements,
A control device that switches and controls the plurality of switching elements by pulse width modulation control using a voltage command of each phase of the three-phase AC motor and a triangular wave.
It is a drive device equipped with
The control device detects the phase current of each phase of the three-phase AC motor at two timings, that is, the timing after the delay time from the peak of the triangular wave and the timing after the delay time from the valley of the triangular wave.
Further, when the control device is in a two-phase modulation mode in which switching of the switching element of one of the three phases of the inverter is stopped and the switching element of the remaining two phases is switched, the two timings are described. The delay time is set so that the difference between the phase currents of the respective phases or the difference between the d-axis and q-axis currents based on the phase currents of the respective phases at the two timings becomes small.
Drive device.
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