JP6985193B2

JP6985193B2 - 放電制御装置

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Publication number: JP6985193B2
Application number: JP2018054702A
Authority: JP
Inventors: 修功山口
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Description

本発明は、放電制御装置に関する。

近年、ハイブリッド自動車（ＨＶ：Hybrid Vehicle）や電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）を代表として、エンジンとともに又はエンジンに代えてモータを備える車両の普及率が高まっている。このような車両は、概して、再充電が可能なバッテリ、バッテリから供給される直流電力を交流電力に変換してモータに供給するインバータ（電力変換装置）、インバータの駆動制御を行うことでモータの回転制御を行う制御装置を備える。インバータの入力側には、インバータによって生ずるリプルやノイズを除去するためのコンデンサ（平滑コンデンサ）が設けられる。

上記のコンデンサには高電圧（例えば、５００［Ｖ］を超える電圧）が印加されるため、車両の異常（例えば、バッテリ異常、車両の衝突等）が生じた場合、又はイグニッションオフした場合には、安全性の面からバッテリを切り離してコンデンサに蓄えられた電荷を急速に放電する必要がある。例えば、数［ｓｅｃ］程度の短時間で、コンデンサの電圧を１０分の１程度に低下させる必要がある。

以下の特許文献１には、ｄ軸電流値（励磁電流成分）とｑ軸電流値（トルク電流成分）とを指令値として与えてモータのベクトル制御を行う制御装置で使用される放電装置の一例が開示されている。具体的に、以下の特許文献１には、インバータがバッテリに接続されていない状態で、モータの回転子の回転位置を参照しつつ、モータを励磁するｄ軸電流値Ｉｄを非零にするとともに、モータにトルクを付与するｑ軸電流値Ｉｑを零にすることで、モータを回転させることなくコンデンサに蓄えられた電荷をモータの巻線で消費する放電装置が開示されている。

特許第３２８９５６７号公報

ところで、上述した特許文献１に開示された放電装置において、モータを回転させずにコンデンサを放電するためには、センサによって検出されたモータの回転子の回転位置に応じてｑ軸電流値Ｉｑを零にしなければならない。このため、例えばモータの回転子の回転位置を検出するセンサに異常が生じた場合には、ｑ軸電流値Ｉｑを零にすることができず、モータを回転させることなくコンデンサを放電することは困難であるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、モータの回転子の回転位置を検出するセンサに異常が生じた場合であっても、確実にコンデンサを放電させることが可能な放電制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様による放電制御装置は、モータ（１８）を駆動するインバータ（１７）にバッテリ（１１）が接続されていない状態で、前記インバータに接続されたコンデンサ（１５）に蓄積された電荷を前記モータの巻線で消費させることで前記コンデンサの放電を行う放電制御装置（４０）であって、前記モータの回転子の回転軸を原点とし、相互に直交するα軸及びβ軸によって定義されるαβ静止座標系における電圧位相を、予め規定された周期（Ｔｃ）で反転させつつ前記α軸及び前記β軸に印加する電圧の指令値を順次生成して、前記コンデンサの放電を行う。
また、本発明の一態様による放電制御装置は、前記周期で位相が反転する電圧位相が予め定義された電圧位相テーブルに基づいて、前記αβ静止座標系における電圧位相を出力する電圧位相出力部（４４）と、前記電圧位相出力部から出力された電圧位相に基づいて、前記α軸及び前記β軸に印加する電圧の指令値を生成する電圧指令値生成部（４５）と、を備える。
また、本発明の一態様による放電制御装置は、前記αβ静止座標系における第１電圧位相を前記周期で反転させつつ前記α軸及び前記β軸に印加する電圧の指令値を順次生成して、前記コンデンサの放電を行う第１制御と、前記第１電圧位相に直交する関係にある第２電圧位相を前記周期で反転させつつ前記α軸及び前記β軸に印加する電圧の指令値を順次生成して、前記コンデンサの放電を行う第２制御と、を前記コンデンサの電圧が予め規定された閾電圧（Ｖ０）以下になるまで繰り返し行う。
また、本発明の一態様による放電制御装置は、前記第１電圧位相及び前記第２電圧位相は、前記第１制御及び前記第２制御が行われる一巡周期（Ｔｒ）の間に、前記α軸及び前記β軸に流れる電流の和が零となるように設定される。
また、本発明の一態様による放電制御装置は、前記周期が、前記モータの機械的時定数よりも短い時間に設定される。

本発明によれば、モータの回転子の回転位置を検出するセンサに異常が生じた場合であっても、確実にコンデンサを放電させることが可能であるという効果がある。

本発明の一実施形態による放電制御装置が設けられる車両のモータの駆動制御系に係る構成を示す図である。図１に示すモータ制御装置の内部構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態で用いられる電圧位相テーブルを説明するための図である。本発明の一実施形態による放電制御装置の動作を具体的に説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による放電制御装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による放電制御装置が設けられる車両のモータの駆動制御系に係る構成を示す図である。尚、図１に示す車両は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車等の走行用のモータを備える車両である。

図１に示す通り、車両１には、バッテリ１１、コンタクタ１２、コンデンサ１３、昇圧コンバータ１４、コンデンサ１５、電圧センサ１６、インバータ１７、モータ１８、回転位置検出センサ１９、モータ制御装置２０、及びバッテリ制御装置２１が設けられる。バッテリ１１は、例えばリチウムイオン電池等の再充電が可能な二次電池であり、バッテリ制御装置２１によって充放電制御が行われる。コンタクタ１２は、バッテリ制御装置２１の制御の下で、バッテリ１１と昇圧コンバータ１４とを接続し、又はバッテリ１１と昇圧コンバータ１４との接続を解除する。

コンデンサ１３は、昇圧コンバータ１４の一次側（バッテリ１１側）に設けられた平滑用のコンデンサである。昇圧コンバータ１４は、リアクトルＬ、直列的に接続されたスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２、及びスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２に逆方向に並列接続されたダイオードＤ１，Ｄ２を備える。尚、スイッチング素子Ｔ１，Ｔ２としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）を用いることができる。

昇圧コンバータ１４は、例えばモータ制御装置２０の制御によってスイッチング素子Ｔ１，Ｔ２がオン・オフされることで、バッテリ１１からの電力を昇圧してインバータ１７に供給したり、インバータ１７からの電力を降圧してバッテリ１１に供給したりする。コンデンサ１５は、昇圧コンバータ１４の二次側（インバータ１７側）に設け得られた平滑用のコンデンサである。電圧センサ１６は、コンデンサ１５の端子間に取り付けられ、コンデンサ１５の電圧を検出するセンサである。

インバータ１７は、スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１６と、スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続されたダイオードＤ１１〜Ｄ１６とを備える。尚、スイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１６としては、ＩＧＢＴを用いることができる。インバータ１７に設けられたスイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１６のうち、スイッチング素子Ｔ１１，Ｔ１４が直列的に接続されて対をなしており、スイッチング素子Ｔ１２，Ｔ１５が直列的に接続されて対をなしており、スイッチング素子Ｔ１３，Ｔ１６が直列的に接続されて対をなしている。対をなすスイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１６の接続点の各々には、モータ１８の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線が接続されている。従って、インバータ１７に電圧が作用している状態で、対をなすスイッチング素子Ｔ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節することにより、モータ１８の三相の巻線に回転磁界を形成でき、これによりモータ１８を回転駆動することができる。

モータ１８は、例えば永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相の巻線が巻回された固定子とを備える周知の同期発電電動機である。回転位置検出センサ１９は、モータ１８の回転子の回転位置を検出するセンサである。バッテリ制御装置２１は、バッテリ１１の充放電制御及びコンタクタ１２の制御を行う。具体的に、バッテリ制御装置２１は、車両１の異常（例えば、バッテリ異常、車両の衝突等）が生じた場合、又はイグニッションオフした場合には、コンタクタ１２を制御してバッテリ１１と昇圧コンバータ１４との接続を解除し、放電指令信号をモータ制御装置２０に出力する。モータ制御装置２０は、インバータ１７の駆動制御を行うことでモータ１８の回転制御を行う。また、モータ制御装置２０は、バッテリ制御装置２１から出力された放電指令信号が入力された場合には、コンデンサ１５に蓄えられた電荷を急速に放電する放電制御を行う。

図２は、図１に示すモータ制御装置の内部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、モータ制御装置２０は、駆動制御装置３０、放電制御装置４０、デューティ変換部５０、及びスイッチング信号生成部６０を備える。駆動制御装置３０は、コンタクタ１２によってバッテリ１１が昇圧コンバータ１４に接続されている状態（インバータ１７にバッテリ１１が接続されている状態）で、モータ１８のトルク制御を行う。放電制御装置４０は、コンタクタ１２によってバッテリ１１が昇圧コンバータ１４に接続されていない状態（インバータ１７にバッテリ１１が接続されていない状態）で、モータ１８が回転しないように電流を流すことにより、モータ１８が備える巻線によって、コンデンサ１５の放電制御を行う。以下、駆動制御装置３０及び放電制御装置４０の詳細を順に説明する。

駆動制御装置３０は、トルク制御部３１、三相／ｄｑ変換部３２、角度／角速度変換部３３、電流制御部３４、及びｄｑ／三相変換部３５を備えており、ｄｑ回転座標系を用いてモータ１８のベクトル制御を行って、モータ１８のトルク制御を行う。ここで、ｄｑ回転座標系は、モータ１８の回転子の回転軸を原点とし、相互に直交するｄ軸及びｑ軸によって定義される回転座標系である。

トルク制御部３１は、入力されるトルク指令信号Ｔ^＊に基づいて、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊を算出する。尚、トルク指令信号Ｔ^＊は、モータ１８で発生させるべきトルクの指令信号であり、ｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊は、ｄ軸に流すべき電流の指令値であり、ｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊は、ｑ軸に流すべき電流の指令値である。

三相／ｄｑ変換部３２は、モータ１８の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線に流れる電流の検出値（電流検出値Ｉ_Ｕ，Ｉ_Ｖ，Ｉ_Ｗ）を、ｄ軸における電流の検出値（ｄ軸電流検出値Ｉ_ｄ）及びｑ軸における電流の検出値（ｑ軸電流検出値Ｉ_ｑ）に変換する。角度／角速度変換部３３は、回転位置検出センサ１９の検出結果（モータ１８の回転子の回転位置θ）を、モータ１８の回転子の角速度ωに変換する。

電流制御部３４は、トルク制御部３１から出力されるｄ軸電流指令値Ｉ_ｄ ^＊及びｑ軸電流指令値Ｉ_ｑ ^＊、三相／ｄｑ変換部３２で変換されたｄ軸電流検出値Ｉ_ｄ及びｑ軸電流検出値Ｉ_ｑ、並びに角度／角速度変換部３３で変換されたモータ１８の回転子の角速度ωに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を算出する。尚、ｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊は、ｄ軸に印加すべき電圧の指令値であり、ｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊は、ｑ軸に印加すべき電圧の指令値である。

ｄｑ／三相変換部３５は、電流制御部３４から出力されるｄ軸電圧指令値Ｖ_ｄ ^＊及びｑ軸電圧指令値Ｖ_ｑ ^＊を、モータ１８の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線に印加すべき電圧の指令値（電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊）に変換する。

放電制御装置４０は、指令電圧振幅設定部４１、電圧位相設定部４２、間引き数設定部４３、電圧位相出力部４４、電圧指令値生成部４５、αβ／三相変換部４６、及び切替部４７を備えており、αβ静止座標系を用いてコンデンサ１５の放電制御を行う。ここで、αβ静止座標系は、モータ１８の回転子の回転軸を原点とし、相互に直交するα軸及びβ軸によって定義される静止座標系である。具体的に、放電制御装置４０は、αβ静止座標系における電圧位相を、予め規定された周期Ｔｃ（図４参照）で反転させつつα軸及びβ軸に印加する電圧の指令値を順次生成して、コンデンサ１５の放電を行う。

ここで、上記の周期Ｔｃは、例えばモータ１８の機械的時定数（モータ１８に電圧を印加してから、モータ１８の回転が開始されるまでに要する時間）よりも短い時間に設定される。上記の周期Ｔｃを、モータ１８の機械的時定数よりも短い時間に設定することで、モータ１８に電流が流れてモータ１８が動き出す前に、モータ１８に逆方向の電流を流すことができるため、モータ１８の回転を抑えて、振動や異音を抑制することができる。

指令電圧振幅設定部４１は、αβ静止座標系におけるα軸及びβ軸に印加すべき電圧振幅の指令信号（電圧振幅指令信号Ｖ_ａｍｐ ^＊）を設定する。電圧位相設定部４２は、コンデンサ１５を放電する際の電圧位相を設定する。具体的に、電圧位相設定部４２は、上記の予め規定された周期Ｔｃで位相が反転する電圧位相が予め定義された電圧位相テーブル（図３（ａ）参照）を用いて、コンデンサ１５を放電する際の電圧位相を設定する。

図３は、本発明の一実施形態で用いられる電圧位相テーブルを説明するための図である。電圧位相テーブルは、図３（ａ）に示す通り、一意に定められる番地に、電圧位相を示す位相情報が格納されたテーブルである。図３（ａ）に示す例では、番地「０」〜「７」に、位相情報“９０°”，“２７０°”，“２７０°”，“９０°”，“１８０°”，“０°”，“０°”，“１８０°”が順に格納されている。尚、電圧位相テーブルに格納される位相情報は、α軸を基準としたもの（０°としたもの）である。

上記の位相情報“９０°”は、図３（ｂ）に示す通り、β軸の正方向を指示する情報であり、上記の位相情報“２７０°”は、図３（ｃ）に示す通り、β軸の負方向を指示する情報である。また、上記の位相情報“１８０°”は、図３（ｄ）に示す通り、α軸の負方向を指示する情報であり、上記の位相情報“０°”は、図３（ｅ）に示す通り、α軸の正方向を指示する情報である。

つまり、図３（ａ）に示す電圧位相テーブルには、番地「０」に格納された位相情報“９０°”を反転した位相情報“２７０°”が番地「１」に格納されており、番地「２」に格納された位相情報“２７０°”を反転した位相情報“９０°”が番地「３」に格納されている。また、番地「４」に格納された位相情報“１８０°”を反転した位相情報“０°”が番地「５」に格納されており、番地「６」に格納された位相情報“０°”を反転した位相情報“１８０°”が番地「７」に格納されている。

図３（ａ）に示す電圧位相テーブルが用いられる場合には、電圧位相設定部４２によって、電圧位相“９０°”，“２７０°”，“２７０°”，“９０°”，“１８０°”，“０°”，“０°”，“１８０°”が、この順で繰り返し設定される。尚、図３（ａ）に示す電圧位相テーブルはあくまでも一例であって、上記の予め規定された周期Ｔｃで位相が反転する電圧位相が定義されているものであれば、図３（ａ）に示す電圧位相テーブル以外のものを用いることもできる。間引き数設定部４３は、電圧位相テーブルの同じ番地を連続して参照する回数（間引き数Ｎ）を設定する。

電圧位相出力部４４は、電圧位相設定部４２で設定される電圧位相と、間引き数設定部４３で設定される間引き数Ｎとに基づいて、電圧位相の指令値（電圧位相指令値θ_αβ ^＊）を出力する。例えば、電圧位相出力部４４は、間引き数Ｎが「１」である場合には、電圧位相“９０°”，“２７０°”，“２７０°”，“９０°”，“１８０°”，“０°”，“０°”，“１８０°”を、この順で繰り返し出力する。また、電圧位相出力部４４は、間引き数Ｎが「２」である場合には、電圧位相テーブルの同じ番地が連続して２回参照されることから、電圧位相“９０°”，“９０°”，“２７０°”，“２７０°”，“２７０°”，“２７０°”，“９０°”，“９０°”，“１８０°”，“１８０°”，“０°”，“０°”，“０°”，“０°”，“１８０°”，“１８０°”を、この順で繰り返し出力する。

以下では、電圧位相が繰り返される周期を「一巡周期Ｔｒ」（図４参照）という。この一巡周期Ｔｒは、間引き数Ｎに応じて変化する。例えば、間引き数Ｎが「２」である場合の一巡周期Ｔｒは、間引き数Ｎが「１」である場合の一巡周期Ｔｒの２倍の長さになる。上述した電圧位相テーブルに格納される電圧位相は、一巡周期Ｔｒの間にα軸及びβ軸に流れる電流の和（ベクトル和）が零となるように設定される。一巡周期Ｔｒの間に流れる電流が零であるならば、電流が流れることによってモータ１８に発生するトルクも零になることから、モータ１８が回転することはない。

電圧指令値生成部４５は、指令電圧振幅設定部４１で設定された電圧振幅指令信号Ｖ_ａｍｐ ^＊と、電圧位相出力部４４から出力される電圧位相指令値θ_αβ ^＊とに基づいて、α軸及びβ軸に印加する電圧の指令値（電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊）を生成する。αβ／三相変換部４６は、電圧指令値生成部４５で生成された電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊を、モータ１８の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線に印加すべき電圧の指令値（電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊）に変換する。

切替部４７は、外部から放電指令信号が入力された場合に、車両を駆動させるための駆動制御装置３０による制御から、コンデンサ１５の電荷を放電するための制御を行う放電制御装置４０による制御に切り替える。例えば、バッテリ制御装置２１からモータ制御装置２０に放電指令信号が入力された場合に、切替部４７は、デューティ変換部５０に入力される電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊の算出を、ｄｑ／三相変換部３５からαβ／三相変換部４６に切り替える。

デューティ変換部５０は、ｄｑ／三相変換部３５又はαβ／三相変換部４６から出力される電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊に基づき、スイッチング素子を制御するデューティ値（Ｄ_Ｕ，Ｄ_Ｖ，Ｄ_Ｗ）。スイッチング信号生成部６０は、デューティ変換部５０によって算出されたデューティ値（Ｄ_Ｕ，Ｄ_Ｖ，Ｄ_Ｗ）に基づき、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号を生成する。モータ制御装置２０は、スイッチング信号生成部６０によって生成されたＰＷＭ信号に基づいてインバータ１７を制御する。これにより、インバータ１７から三相の駆動電圧Ｖ_Ｕ，Ｖ_Ｖ，Ｖ_Ｗがそれぞれ出力されてモータ１８の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線に印加される。

次に、上記構成における車両１の動作について説明する。車両１のイグニッションスイッチが操作されると、モータ制御装置２０に設けられた駆動制御装置３０の制御によってモータ１８が駆動される。車両１の異常が生じていない通常時には、駆動制御装置３０において、例えばアクセルペダルの踏み込み量に応じたトルク指令信号Ｔ^＊が生成され、ｄｑ回転座標系を用いたベクトル制御によってモータ１８のトルク制御が行われる。

これに対し、車両１の異常（例えば、バッテリ異常、車両の衝突等）が生じた場合、又はイグニッションオフした場合には、まず、バッテリ制御装置２１によってコンタクタ１２が制御され、バッテリ１１と昇圧コンバータ１４との接続が解除される。次に、バッテリ制御装置２１からモータ制御装置２０に対して放電指令信号が出力される。バッテリ制御装置２１から出力された放電指令信号がモータ制御装置２０に入力されると、切替部４７が放電制御装置４０によってモータ１８が回転しないようにコンデンサ１５の放電制御を行うようにモータ制御装置２０を切替える。

切替部４７によってモータ制御装置２０の切り替えが行われると、放電制御装置４０では、電圧位相設定部４２で設定された電圧位相と、間引き数設定部４３で設定された間引き数Ｎとに基づいた電圧位相指令値θ_αβ ^＊が、電圧位相出力部４４から順次出力される。尚、ここでは説明を簡単にするために、間引き数Ｎは「１」であるとする。そして、電圧位相出力部４４から順次出力される電圧位相指令値θ_αβ ^＊と、指令電圧振幅設定部４１で設定された電圧振幅指令信号Ｖ_ａｍｐ ^＊とに基づいた電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊が電圧指令値生成部４５で生成される。

電圧指令値生成部４５で生成された電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊は、αβ／三相変換部４６で電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊に変換される。αβ／三相変換部４６から出力される電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊は、デューティ変換部５０でデューティ値（Ｄ_Ｕ，Ｄ_Ｖ，Ｄ_Ｗ）に変換される。デューティ変換部５０によって変換されたデューティ値（Ｄ_Ｕ，Ｄ_Ｖ，Ｄ_Ｗ）はスイッチング信号生成部６０でパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に変換される。

スイッチング信号生成部６０によって生成されたＰＷＭ信号に基づいてモータ制御装置２０がインバータ１７を制御することで、コンデンサ１５に蓄積された電荷に基づく電流がモータ１８の三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の巻線に流れて消費される。このような動作が行われて、コンデンサ１５の放電が行われる。以上が放電制御装置４０で行われる動作の概要であるが、次に放電制御装置４０で行われる動作の詳細について説明する。

図４は、本発明の一実施形態による放電制御装置の動作を具体的に説明するための図である。尚、ここでは、図３（ａ）に示す電圧位相テーブルが電圧位相設定部４２で用いられるとする。図３（ａ）に示す電圧位相テーブルの番地「０」には、位相情報“９０°”が格納されているため、電圧指令値生成部４５で最初に生成される電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊は、β軸に電圧Ｖ_ａｍｐを印加させるものとなる。この電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊が電圧指令値生成部４５から出力されること、図４（ａ）に示す通り、β軸に電圧Ｖ_ａｍｐが印加され、これによりβ軸には電流値が徐々に増加する正方向への電流Ｉ_βが流れる（時刻ｔ０〜ｔ１）。

図３（ａ）に示す電圧位相テーブルの番地「１」には、番地「０」の位相情報“９０°”を反転した位相情報“２７０°”が格納されているため、電圧指令値生成部４５で次に生成される電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊は、β軸に電圧−Ｖ_ａｍｐを印加させるものとなる。この電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊が電圧指令値生成部４５から出力されることによって、図４（ａ）に示す通り、β軸に電圧−Ｖ_ａｍｐが印加され、これによりβ軸に流れる正方向への電流Ｉ_βは電流値が徐々に減少し、最終的には電流値が零になる（時刻ｔ１〜ｔ２）。

図３（ａ）に示す電圧位相テーブルの番地「２」には、番地「１」と同様に位相情報“２７０°”が格納されているため、図４（ａ）に示す通り、β軸への電圧−Ｖ_ａｍｐの印加が継続される。これにより、β軸には電流値が徐々に増加する負方向への電流Ｉ_βが流れる（時刻ｔ２〜ｔ３）。

図３（ａ）に示す電圧位相テーブルの番地「３」には、番地「２」の位相情報“２７０°”を反転した位相情報“９０°”が格納されているため、電圧指令値生成部４５で次に生成される電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊は、β軸に電圧Ｖ_ａｍｐを印加させるものとなる。この電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊が電圧指令値生成部４５から出力されること、図４（ａ）に示す通り、β軸に電圧Ｖ_ａｍｐが印加される。これによりβ軸に流れる負方向への電流Ｉ_βは電流値が徐々に減少し、最終的には電流値が零になる（時刻ｔ３〜ｔ４）。尚、以上説明した時刻ｔ０〜ｔ４に行われる制御が、第１制御に相当する。

図３（ａ）に示す電圧位相テーブルの番地「４」には、位相情報“１８０°”が格納されているため、電圧指令値生成部４５で次に生成される電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊は、α軸に電圧−Ｖ_ａｍｐを印加させるものとなる。この電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊が電圧指令値生成部４５から出力されることによって、図４（ａ）に示す通り、α軸に電圧−Ｖ_ａｍｐが印加され、これによりα軸には電流値が徐々に増加する負方向への電流Ｉ_βが流れる（時刻ｔ４〜ｔ５）。

図３（ａ）に示す電圧位相テーブルの番地「５」には、番地「４」の位相情報“１８０°”を反転した位相情報“０°”が格納されているため、電圧指令値生成部４５で次に生成される電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊は、α軸に電圧Ｖ_ａｍｐを印加させるものとなる。この電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊が電圧指令値生成部４５から出力されることによって、図４（ａ）に示す通り、α軸に電圧Ｖ_ａｍｐが印加され、これによりα軸に流れる負方向への電流Ｉ_βは電流値が徐々に減少し、最終的には電流値が零になる（時刻ｔ５〜ｔ６）。

図３（ａ）に示す電圧位相テーブルの番地「６」には、番地「５」と同様に位相情報“０°”が格納されているため、図４（ａ）に示す通り、α軸への電圧Ｖ_ａｍｐの印加が継続される。これにより、α軸には電流値が徐々に増加する正方向への電流Ｉ_βが流れる（時刻ｔ６〜ｔ７）。

図３（ａ）に示す電圧位相テーブルの番地「７」には、番地「６」の位相情報“０°”を反転した位相情報“１８０°”が格納されているため、電圧指令値生成部４５で次に生成される電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊は、α軸に電圧−Ｖ_ａｍｐを印加させるものとなる。この電圧指令値Ｖ_α ^＊，Ｖ_β ^＊が電圧指令値生成部４５から出力されることによって、図４（ａ）に示す通り、α軸に電圧−Ｖ_ａｍｐが印加される。これによりα軸に流れる正方向への電流Ｉ_βは電流値が徐々に減少し、最終的には電流値が零になる（時刻ｔ７〜ｔ８）。尚、以上説明した時刻ｔ４〜ｔ８に行われる制御が、第２制御に相当する。

以上にて、放電制御装置４０で行われる放電制御の一巡周期Ｔｒが終了する。以降、上述した動作と同様の動作が繰り返される。つまり、一巡周期Ｔｒに行われた動作が繰り返される。このような動作が繰り返されることで、コンデンサ１５に蓄積された電荷が放電され、コンデンサ１５の残存電圧は、図４（ｂ）に示す通りに低下していく。コンデンサ１５の残存電圧が、予め規定された閾電圧Ｖ０よりも小さくなると、放電制御装置４０の動作が終了する。

以上の通り、本実施形態では、モータ制御装置２０に設けられた放電制御装置４０が、αβ静止座標系における電圧位相を、予め規定された周期Ｔｃで反転させつつα軸及びβ軸に印加する電圧の指令値を順次生成して、コンデンサ１５の放電を行うようにしている。このため、モータ１８の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ１９に異常が生じた場合であっても、確実にコンデンサ１５を放電させることが可能である。

また、本実施形態では、β軸に印加する電圧を反転させつつコンデンサ１５の放電を行う制御（第１制御）と、α軸に印加する電圧を反転させつつコンデンサ１５の放電を行う制御（第２制御）とを交互に行っている。これにより、モータ１８を回転させることなく確実にコンデンサ１５の放電を行うことができる。

以上、本発明の一実施形態による放電制御装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、β軸に沿う電圧位相（９０°、２７０°）と、α軸に沿う電圧位相（０°、１８０°）とが、電圧位相テーブルで定義されている例について説明したが、電圧位相テーブルで定義される位相は、一巡周期Ｔｒの間にα軸及びβ軸に流れる電流の和（ベクトル和）が零になるのであれば、任意の位相を設定することができる。

また、上述した第１制御で設定される電圧位相θ１と、上述した第２制御で設定される電圧位相θ２とは必ずしも直交する関係である必要は無い。例えば、電圧位相θ１を０°に設定して第１制御を行った後に、電圧位相θ２を６０°に設定して第２制御を行うようにしても良い。つまり、コンデンサ１５の放電時にモータ１８の回転や振動が生じなければ、先に設定した電圧位相θ１と次に設定される電圧位相θ２と関係は任意である。

１１…バッテリ、１５…コンデンサ、１７…インバータ、１８…モータ、４０…放電制御装置、４４…電圧位相出力部、４５…電圧指令値生成部、Ｔｃ…周期、Ｔｒ…一巡周期、Ｖ０…閾電圧

Claims

モータを駆動するインバータにバッテリが接続されていない状態で、前記インバータに接続されたコンデンサに蓄積された電荷を前記モータの巻線で消費させることで前記コンデンサの放電を行う放電制御装置であって、
前記モータの回転子の回転軸を原点とし、相互に直交するα軸及びβ軸によって定義されるαβ静止座標系における電圧位相を、予め規定された周期で反転させつつ前記α軸及び前記β軸に印加する電圧の指令値を順次生成して、前記コンデンサの放電を行う放電制御装置。
前記周期で位相が反転する電圧位相が予め定義された電圧位相テーブルに基づいて、前記αβ静止座標系における電圧位相を出力する電圧位相出力部と、
前記電圧位相出力部から出力された電圧位相に基づいて、前記α軸及び前記β軸に印加する電圧の指令値を生成する電圧指令値生成部と、
を備える請求項１記載の放電制御装置。
前記αβ静止座標系における第１電圧位相を前記周期で反転させつつ前記α軸及び前記β軸に印加する電圧の指令値を順次生成して、前記コンデンサの放電を行う第１制御と、
前記第１電圧位相に直交する関係にある第２電圧位相を前記周期で反転させつつ前記α軸及び前記β軸に印加する電圧の指令値を順次生成して、前記コンデンサの放電を行う第２制御と、
を前記コンデンサの電圧が予め規定された閾電圧以下になるまで繰り返し行う、請求項１又は請求項２記載の放電制御装置。
前記第１電圧位相及び前記第２電圧位相は、前記第１制御及び前記第２制御が行われる一巡周期の間に、前記α軸及び前記β軸に流れる電流の和が零となるように設定される、請求項３記載の放電制御装置。
前記周期は、前記モータの機械的時定数よりも短い時間に設定される、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の放電制御装置。