JP7080712B2 - モータ駆動装置、コントローラ、電動車両システム - Google Patents
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Description
本発明によるコントローラは、交流モータを駆動する電力変換回路を制御するものであって、電流指令と前記交流モータに流れる実電流との差分に応じた電流偏差に基づいて、前記電力変換回路を動作させるための電圧指令を演算する電圧指令演算部と、前記電流偏差に基づいて、前記電力変換回路の制御状態に応じた判定信号を出力する制御状態判定部と、前記電圧指令演算部が前記電圧指令の演算に用いる制御ゲインを決定および変更する制御ゲイン変更部と、を備え、前記制御状態判定部は、前記電流偏差が所定の範囲条件を満たす場合は前記判定信号として第1の判定信号を出力し、前記電流偏差が前記範囲条件を満たさない場合は前記判定信号として第2の判定信号を出力し、前記制御ゲイン変更部は、所定の初期値に前記電流偏差の絶対値を積分した積分値を出力するとともに、前記判定信号に応じて前記積分値を前記初期値にリセットするリセット付き積分器を有し、前記制御状態判定部から出力される前記判定信号が前記第1の判定信号から前記第2の判定信号に切り替えられると、前記リセット付き積分器から出力される前記積分値を前記初期値にリセットして前記初期値を前記制御ゲインとして出力することで、前記制御ゲインを前記第2の判定信号に応じた値へと即時に変更し、前記制御状態判定部から出力される前記判定信号が前記第2の判定信号から前記第1の判定信号に切り替えられると、前記リセット付き積分器から出力される前記積分値をリセットせずに前記積分値を前記制御ゲインとして出力することで、前記制御ゲインを前記第1の判定信号に応じた値へと所定の遅れ時間をもって変更する。
本発明による電動車両システムは、上記のモータ駆動装置と、前記交流モータと、軸支されて前記交流モータと機械的に接続される車軸と、前記車軸に固定される車輪と、前記モータ駆動装置に電源を供給する駆動用バッテリと、を備える。
図1は、本発明の第一の実施形態によるモータ駆動装置の構成を示している。図1に示すように、本実施形態によるモータ駆動装置100は、コントローラ102と、交流モータ101を駆動する電力変換回路103と、を備える。交流モータ101には位置センサ104が取り付けられており、電力変換回路103には電流センサ105が取り付けられている。交流モータ101は、モータ駆動装置100から出力される交流電力によって回転駆動されるモータであり、例えば三相同期モータである。また、電力変換回路103は、コントローラ102の制御に応じて直流電力を交流電力に変換して交流モータ101へ出力する回路であり、例えば複数の半導体素子を用いて構成された三相フルブリッジインバータである。
VPd *=KPd・ωcd・ΔId ・・・(1)
VId *=KId・ωcd・∫ΔIddt ・・・(2)
VDECd *=-ω1・Lqc・Iqc ・・・(3)
VPq *=KPq・ωcq・ΔIq ・・・(4)
VIq *=KIq・ωcq・∫ΔIqdt ・・・(5)
VDECq *=ω1・(Ldc・Idc+KEc) ・・・(6)
前述の第一の実施形態では、本発明に関するモータ駆動装置のうち、制御ゲイン変更時の遅れ時間要素を制御ゲイン変更部113のローパスフィルタで実現する例を説明した。これに対して、以下では本発明の第二の実施形態として、制御ゲイン変更時の遅れ時間要素を積分器で実現する例を説明する。
前述の第一、第二の実施形態では、本発明に関するモータ駆動装置100を説明した。これに対して、以下では本発明の第三の実施形態として、モータ駆動装置100を電動車両システムに搭載した例を説明する。
Claims (7)
- 交流モータを駆動する電力変換回路と、
前記電力変換回路を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
電流指令と前記交流モータに流れる実電流との差分である電流偏差に基づいて、前記電力変換回路を動作させるための電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電流偏差に基づいて、前記電力変換回路の制御状態に応じた判定信号を出力する制御状態判定部と、
前記電圧指令演算部が前記電圧指令の演算に用いる制御ゲインを決定および変更する制御ゲイン変更部と、を有し、
前記制御状態判定部は、前記電流偏差が所定の範囲条件を満たす場合は前記判定信号として第1の判定信号を出力し、前記電流偏差が前記範囲条件を満たさない場合は前記判定信号として第2の判定信号を出力し、
前記制御ゲイン変更部は、所定の初期値に前記電流偏差の絶対値を積分した積分値を出力するとともに、前記判定信号に応じて前記積分値を前記初期値にリセットするリセット付き積分器を有し、
前記制御状態判定部から出力される前記判定信号が前記第1の判定信号から前記第2の判定信号に切り替えられると、前記リセット付き積分器から出力される前記積分値を前記初期値にリセットして前記初期値を前記制御ゲインとして出力することで、前記制御ゲインを前記第2の判定信号に応じた値へと即時に変更し、
前記制御状態判定部から出力される前記判定信号が前記第2の判定信号から前記第1の判定信号に切り替えられると、前記リセット付き積分器から出力される前記積分値をリセットせずに前記積分値を前記制御ゲインとして出力することで、前記制御ゲインを前記第1の判定信号に応じた値へと所定の遅れ時間をもって変更するモータ駆動装置。 - 請求項1に記載のモータ駆動装置において、
前記リセット付き積分器は、前記電流偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合は0を積分し、前記電流偏差の絶対値が前記所定値よりも大きい場合は前記電流偏差の絶対値を積分するモータ駆動装置。 - 請求項1または2に記載のモータ駆動装置において、
前記制御ゲイン変更部は、
前記制御状態判定部から出力される前記判定信号が前記第1の判定信号である場合は、前記リセット付き積分器による積分演算を許可し、
前記制御状態判定部から出力される前記判定信号が前記第2の判定信号である場合は、前記リセット付き積分器による積分演算を禁止するモータ駆動装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のモータ駆動装置において、
前記制御ゲイン変更部は、前記電流偏差が正の値である場合の前記第2の判定信号に応じた前記制御ゲインの値と、前記電流偏差が負の値である場合の前記第2の判定信号に応じた前記制御ゲインの値とを、互いに異ならせるモータ駆動装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のモータ駆動装置において、
前記制御ゲイン変更部は、前記リセット付き積分器から出力される前記積分値を所定の最小値から所定の最大値までの間に制限する出力制限部を有し、前記出力制限部により制限された前記積分値を前記制御ゲインとして出力するモータ駆動装置。 - 交流モータを駆動する電力変換回路を制御するコントローラであって、
電流指令と前記交流モータに流れる実電流との差分に応じた電流偏差に基づいて、前記電力変換回路を動作させるための電圧指令を演算する電圧指令演算部と、
前記電流偏差に基づいて、前記電力変換回路の制御状態に応じた判定信号を出力する制御状態判定部と、
前記電圧指令演算部が前記電圧指令の演算に用いる制御ゲインを決定および変更する制御ゲイン変更部と、を備え、
前記制御状態判定部は、前記電流偏差が所定の範囲条件を満たす場合は前記判定信号として第1の判定信号を出力し、前記電流偏差が前記範囲条件を満たさない場合は前記判定信号として第2の判定信号を出力し、
前記制御ゲイン変更部は、所定の初期値に前記電流偏差の絶対値を積分した積分値を出力するとともに、前記判定信号に応じて前記積分値を前記初期値にリセットするリセット付き積分器を有し、
前記制御状態判定部から出力される前記判定信号が前記第1の判定信号から前記第2の判定信号に切り替えられると、前記リセット付き積分器から出力される前記積分値を前記初期値にリセットして前記初期値を前記制御ゲインとして出力することで、前記制御ゲインを前記第2の判定信号に応じた値へと即時に変更し、
前記制御状態判定部から出力される前記判定信号が前記第2の判定信号から前記第1の判定信号に切り替えられると、前記リセット付き積分器から出力される前記積分値をリセットせずに前記積分値を前記制御ゲインとして出力することで、前記制御ゲインを前記第1の判定信号に応じた値へと所定の遅れ時間をもって変更するコントローラ。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
前記交流モータと、
軸支されて前記交流モータと機械的に接続される車軸と、
前記車軸に固定される車輪と、
前記モータ駆動装置に電源を供給する駆動用バッテリと、を備える電動車両システム。
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