JP7207044B2 - motor drive - Google Patents
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Description
本発明は、モータ駆動装置に関する。 The present invention relates to a motor drive device.
ハイブリッド自動車等の電動車両に用いられるインバータ及び回転電機を備える電機システムにおいて、システムを構成する部品に何らかの不具合が生じる場合がある。そのような不具合が生じた場合には、システムを継続的な損傷から保護するために、インバータを構成する半導体スイッチング素子を操作して回転電機の巻線を短絡させる短絡モードに切り替える技術が知られている。 2. Description of the Related Art In an electric system that includes an inverter and a rotating electric machine that are used in an electric vehicle such as a hybrid vehicle, there are cases where some kind of malfunction occurs in components that make up the system. In order to protect the system from continuous damage when such a problem occurs, there is a known technique for switching to a short-circuit mode in which the semiconductor switching elements that make up the inverter are operated to short-circuit the windings of the rotating electric machine. ing.
ここで、インバータを構成するスイッチング素子を制御して回転電機の巻線を短絡する方法を説明する。例えば、図1は、直流電源100、平滑コンデンサ201及び直流/交流変換部202を有する三相インバータ200と、回転電機300とを備える電機システムを示す。回転電機300の巻線を短絡するには、三相インバータ200の下アームを構成する3つのスイッチング素子をオンし、上アームを構成する3つのスイッチング素子をオフすればよい。また、各アームのスイッチング素子のオン・オフは上記の逆でもよい。
Here, a method for short-circuiting the windings of the rotating electrical machine by controlling the switching elements forming the inverter will be described. For example, FIG. 1 shows an electrical system including a
システムを構成する部品の不具合には、三相インバータ200のスイッチング素子を駆動する駆動回路や制御回路、これらの回路に電力を供給する電源回路(何れも図示せず)等の不具合も含まれる。
Malfunctions of components that make up the system include malfunctions of the drive circuit and control circuit that drive the switching elements of the three-
システムに不具合が発生した場合には、回転電機の巻線を短絡することで、インバータの主回路の耐圧を超える誘起電圧(回生電圧)の発生を抑え、主回路を保護することが要求される。特に電動車両の衝突等の緊急時には、乗員の安全を確保するために、メインのバッテリを切り離して、インバータの出力電圧(正負の直流母線間の平滑コンデンサの電圧)を所定時間内に規定値以下に低下させることが要求される。 In the event of system failure, it is required to short-circuit the windings of the rotating electrical machine to suppress the generation of induced voltage (regenerative voltage) that exceeds the withstand voltage of the inverter's main circuit, thereby protecting the main circuit. . In particular, in the event of an emergency such as a collision of an electric vehicle, the main battery should be disconnected to ensure the safety of the occupants, and the output voltage of the inverter (the voltage of the smoothing capacitor between the positive and negative DC bus lines) should drop below the specified value within a predetermined time. required to be reduced to
しかしながら、メインのバッテリを切り離した状態で回転電機の短絡モードを継続すると、主回路の直流母線にはエネルギーが供給されなくなる。その状態が継続し、正負の直流母線間に接続された平滑コンデンサの蓄積エネルギーを使い切ると、回転電機の巻線を短絡させるための巻線短絡制御回路を動作させる電源回路が停止してしまう。その結果、回転電機が発電状態であるにも関わらず、短絡モードが解除されて直流母線電圧が上昇することになり、巻線短絡制御回路の動作によって回転電機の巻線を再度短絡するまでの間に直流母線電圧が規定値を超えてしまうおそれがある。 However, if the rotating electrical machine remains in the short circuit mode with the main battery disconnected, no energy will be supplied to the DC bus of the main circuit. If this state continues and the stored energy in the smoothing capacitor connected between the positive and negative DC bus lines is used up, the power supply circuit that operates the winding short-circuit control circuit for short-circuiting the windings of the rotating electrical machine stops. As a result, the short-circuit mode is canceled and the DC bus voltage rises even though the rotating electrical machine is in the power generating state. During this time, the DC bus voltage may exceed the specified value.
そこで、主回路の直流母線電圧を検出し、この電圧が予め設定した閾値(短絡オフ閾値)以下になったら回転電機の巻線短絡を解除し、直流母線電圧が再び上昇して閾値(短絡オン閾値)を超えた場合に巻線を再度短絡させる技術がある(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, the DC bus voltage of the main circuit is detected, and when this voltage drops below a preset threshold (short-circuit OFF threshold), the winding short circuit of the rotating electrical machine is released, and the DC bus voltage rises again to reach the threshold (short-circuit ON). There is a technique for short-circuiting the windings again when the current exceeds the threshold value (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を、左輪を回転させるモータと右輪を回転させるモータとで別々に行うと、左輪と右輪との間にトルクのアンバランスが発生し、車両の挙動の安定性が低下する場合があった。 However, if the fail-safe operation, which repeatedly shorts and unshorts the windings, is performed separately for the motor that rotates the left wheel and the motor that rotates the right wheel, a torque imbalance occurs between the left and right wheels. However, in some cases, the stability of the behavior of the vehicle deteriorated.
そこで、本開示は、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保可能なモータ駆動装置を提供する。 Accordingly, the present disclosure provides a motor drive device capable of ensuring stability of vehicle behavior when performing a fail-safe operation in which winding short-circuiting and winding short-circuit cancellation are repeated.
本開示は、
車両の左輪を回転させる第1のモータを駆動する第1のインバータと、
前記第1のモータの巻線が前記第1のインバータによって短絡されると放電され、前記第1のモータの巻線短絡が前記第1のインバータによって解除されると充電される第1のコンデンサと、
前記車両の右輪を回転させる第2のモータを駆動する第2のインバータと、
前記第2のモータの巻線が前記第2のインバータによって短絡されると放電され、前記第2のモータの巻線短絡が前記第2のインバータによって解除されると充電される第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサに共通に接続される直流母線の電圧が第1の閾値に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記直流母線の電圧が前記第1の閾値よりも低い第2の閾値に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備える、モータ駆動装置を提供する。
This disclosure is
a first inverter that drives a first motor that rotates the left wheel of the vehicle;
a first capacitor that is discharged when the windings of the first motor are short-circuited by the first inverter and charged when the winding short-circuiting of the first motor is removed by the first inverter; ,
a second inverter that drives a second motor that rotates the right wheel of the vehicle;
a second capacitor that is discharged when the windings of the second motor are short-circuited by the second inverter and charged when the winding short-circuits of the second motor are removed by the second inverter; ,
When the voltage of the DC bus commonly connected to the first capacitor and the second capacitor reaches a first threshold, the first motor and the second capacitor are connected by the first inverter and the second inverter. 2 motors at the same time, and when the voltage of the DC bus reaches a second threshold lower than the first threshold, the first inverter and the second inverter operate the first inverter. and a control device that repeats releasing short-circuited windings of both the motor and the second motor at the same time.
また、本開示は、
車両の左輪を回転させる第1のモータを駆動する第1のインバータと、
前記第1のモータの巻線が前記第1のインバータによって短絡されると放電され、前記第1のモータの巻線短絡が前記第1のインバータによって解除されると充電される第1のコンデンサと、
前記車両の右輪を回転させる第2のモータを駆動する第2のインバータと、
前記第2のモータの巻線が前記第2のインバータによって短絡されると放電され、前記第2のモータの巻線短絡が前記第2のインバータによって解除されると充電される第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサのどちらかの電圧が第1の閾値に先に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサのどちらかの電圧が前記第1の閾値よりも低い第2の閾値に先に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備える、モータ駆動装置を提供する。
This disclosure also provides
a first inverter that drives a first motor that rotates the left wheel of the vehicle;
a first capacitor that is discharged when the windings of the first motor are short-circuited by the first inverter and charged when the winding short-circuiting of the first motor is removed by the first inverter; ,
a second inverter that drives a second motor that rotates the right wheel of the vehicle;
a second capacitor that is discharged when the windings of the second motor are short-circuited by the second inverter and charged when the winding short-circuits of the second motor are removed by the second inverter; ,
If the voltage of either the first capacitor or the second capacitor reaches the first threshold first, the first motor and the second motor are controlled by the first inverter and the second inverter. If the voltage of either the first capacitor or the second capacitor reaches a second threshold lower than the first threshold first, the first inverter and a control device that repeats releasing short-circuited windings of both the first motor and the second motor by the second inverter at the same time.
また、本開示は、
車両の左右輪のうち一方の車輪を回転させる第1のモータを駆動する第1のインバータと、
前記第1のモータの巻線が前記第1のインバータによって短絡されると放電され、前記第1のモータの巻線短絡が前記第1のインバータによって解除されると充電される第1のコンデンサと、
前記車両の左右輪のうち他方の車輪を回転させる第2のモータを駆動する第2のインバータと、
前記第2のモータの巻線が前記第2のインバータによって短絡されると放電され、前記第2のモータの巻線短絡が前記第2のインバータによって解除されると充電される第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサの電圧が第1の閾値に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記第1のコンデンサの電圧が前記第1の閾値よりも低い第2の閾値に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第2のコンデンサの電圧が前記第1の閾値よりも高い場合、前記第2のインバータの上下アームを交互にオンオフさせることで前記第2のモータの巻線を短絡させる、モータ駆動装置を提供する。
This disclosure also provides
a first inverter that drives a first motor that rotates one of left and right wheels of the vehicle;
a first capacitor that is discharged when the windings of the first motor are short-circuited by the first inverter and charged when the winding short-circuiting of the first motor is removed by the first inverter; ,
a second inverter that drives a second motor that rotates the other of the left and right wheels of the vehicle;
a second capacitor that is discharged when the windings of the second motor are short-circuited by the second inverter and charged when the winding short-circuits of the second motor are removed by the second inverter; ,
When the voltage of the first capacitor reaches a first threshold, the windings of both the first motor and the second motor are simultaneously short-circuited by the first inverter and the second inverter, and the When the voltage on the first capacitor reaches a second threshold that is lower than the first threshold, the winding of both the first motor and the second motor is controlled by the first inverter and the second inverter. A control device that repeats releasing the line short circuit at the same time,
When the voltage of the second capacitor is higher than the first threshold, the control device alternately turns on and off the upper and lower arms of the second inverter to short-circuit the windings of the second motor. A motor drive is provided.
本開示の技術によれば、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保可能なモータ駆動装置を提供できる。 According to the technology of the present disclosure, it is possible to provide a motor drive device capable of ensuring stability of vehicle behavior when performing a fail-safe operation in which winding short-circuiting and winding short-circuiting are repeated.
<第1の比較形態>
まず、本開示に係る第1の実施形態におけるモータ駆動装置を説明する前に、第1の実施形態におけるモータ駆動装置と比較するため、第1の比較形態におけるモータ駆動装置について説明する。
<First comparison mode>
First, before describing the motor driving device according to the first embodiment of the present disclosure, a motor driving device according to a first comparative embodiment will be described for comparison with the motor driving device according to the first embodiment.
図2は、第1の比較形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。図2に示すモータ駆動装置100aは、後述の第1の実施形態におけるモータ駆動装置101と比較するための比較例である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a motor drive device in a first comparative embodiment. A
モータ駆動装置100aは、4つの制御装置7a~7d(ECU7a~7d)と4つのインバータ1~4(INV1~4)とを備える。ECU7aは、車両の左後輪RLを回転させるモータM1を駆動するインバータ1を制御し、ECU7bは、車両の右後輪RRを回転させるモータM2を駆動するインバータ2を制御する。ECU7cは、車両の左前輪FLを回転させるモータM3を駆動するインバータ3を制御し、ECU7dは、車両の右前輪FRを回転させるモータM4を駆動するインバータ4を制御する。ECU7a~7dは、高圧バッテリ10よりも電圧が低い不図示の常用制御電源(例えば、12ボルト系の低圧バッテリ)を電源として動作する。
The
インバータ1,2は、高圧バッテリ10にコンタクタ6aを介して接続される共通の直流母線5aに接続され、インバータ3,4は、高圧バッテリ10にコンタクタ6bを介して接続される共通の直流母線5bに接続されている。直流母線5aには、コンデンサ9a,9bが接続され、直流母線5bには、コンデンサ9c,9dが接続されている。インバータ1は、ECU7aにより生成される駆動信号に従って、高圧バッテリ10から直流母線5aを介して供給される直流電力を交流電力に変換してモータM1を駆動する。インバータ2~4も、インバータ1と同様に、それぞれに対応するECU7b~7dにより生成される駆動信号に従って、それぞれに対応するモータM2~M4を駆動する。インバータ1~4は、それぞれ、直流/交流変換部202(図1参照)と同じ構成を有する。
次に、所定の異常が発生した場合(例えば、常用制御電源が喪失した場合)のフェイルセーフ動作について、ECU7aを例に挙げて説明する。
Next, the fail-safe operation when a predetermined abnormality occurs (for example, when the normal control power supply is lost) will be described using the
常用制御電源が喪失すると、ECU7aは、コンデンサ9aを電源として動作する非常用電源により生成される電力を使用して、インバータ1をフェイルセーフ動作で駆動する。ECU7aは、常用制御電源の喪失を検出すると、インバータ1全相の上アーム又は下アームをオンさせることで、モータM1の巻線を短絡させる機能を有する。このような巻線短絡を行うことによって、インバータ1に流入するモータM1の回生電力を抑制でき、コンデンサ9a等の回路部品を過電圧から保護できる。
When the regular control power supply is lost, the
一方、所定の異常(例えば、常用制御電源の喪失)が発生すると、ECU7a~7dよりも上位の車両コントローラ8は、フェイルセーフのためにコンタクタ6a,6bをオフにする場合がある。この場合、ECU7aがインバータ1全相の一方のアーム(例えば、下アーム)をオンにしたまま巻線短絡を継続させると、モータM1からインバータ1内の各相の駆動回路を介して回生される電力が無くなる。その状態が継続し、コンデンサ9a,9bの蓄積エネルギーが放電により無くなってしまうと、ECU7a及びインバータ1内の各相の駆動回路を動作させるための電力を供給する非常用電源が停止し、巻線短絡を継続することができなくなる。これを防ぐため、ECU7aは、コンデンサ9aの電圧が、非常用電源の最低作動電圧(動作下限電圧)よりも少し高い電圧値に設定された短絡オフ閾値に達したら、モータM1の巻線短絡を解除する。これにより、モータM1からコンデンサ9aへの回生(充電)が再開するので、非常用電源の動作電源は確保される。よって、非常用電源は、コンデンサ9aに充電された回生電力を利用して、ECU7a及びインバータ1内の各相の駆動回路を動作させるための電力を生成できる。モータM1からの回生電力によりコンデンサ9aの電圧は再び上昇するので、ECU7aは、コンデンサ9aの電圧が、短絡オフ閾値よりも高く設定された短絡オン閾値に達したら、モータM1の巻線を再度短絡させる。
On the other hand, when a predetermined abnormality (for example, loss of the normal control power supply) occurs, the
このように、ECU7aは、コンデンサ9aの電圧が短絡オン閾値に達したら一方のアームをオンさせてモータM1の巻線を短絡させる短絡動作と、コンデンサ9aの電圧が短絡オフ閾値に達したら当該短絡動作を解除する解除動作とを繰り返す。高圧バッテリ10から直流母線5aに供給される電力がコンタクタ6aにより遮断された状態で、この繰り返し制御が行われると、コンデンサ9aの電圧は、短絡オン閾値と短絡オフ閾値との間の電圧範囲を跨ぐように上下動する状態に維持される。よって、非常用電源の途絶を防止できる。
In this way, the
ECU7b~7dのそれぞれも、ECU7aによる上述のフェイルセーフ動作と同様に、所定の異常が発生した場合(例えば、常用制御電源が喪失した場合)、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を実行できる。
Similarly to the fail-safe operation by the
ところが、左右独立したモータ駆動で左右の車輪を回転させる車両の場合、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を左右別々に行うと、下記の問題1-1,1-2が生ずるおそれが考えられる。 However, in the case of a vehicle in which the left and right wheels are driven by independent left and right motor drives, the following problems 1-1 and 1-2 occur if the left and right fail-safe operations that repeatedly short-circuit and cancel the short-circuited windings are performed separately. It is possible that
(問題1-1)巻線短絡のタイミングが左右のモータでずれたり、巻線短絡解除のタイミングが左右のモータでずれたりすると、左輪に発生するトルクと右輪に発生するトルクとの間にアンバランスが生じる。この結果、車両に意図しないヨーモーメントYaが発生し、車両の挙動の安定性が低下するおそれが考えられる。 (Problem 1-1) If the timing of winding short-circuiting differs between the left and right motors, or the timing of winding short-circuit cancellation differs between the left and right motors, the difference between the torque generated in the left wheel and the torque generated in the right wheel imbalance occurs. As a result, an unintended yaw moment Ya may be generated in the vehicle, and the stability of the behavior of the vehicle may deteriorate.
(問題1-2)特に、左後輪RLに発生するトルクTL1と右後輪RRに発生するトルクTL2との間のアンバランスによるヨーモーメントYaが生じると、左前輪FLと右前輪FRとの間でアンバランスが生じる場合に比べて、車両の挙動の安定性がより低下するおそれが考えられる。 (Problem 1-2) In particular, when the yaw moment Ya is generated due to the imbalance between the torque TL1 generated in the left rear wheel RL and the torque TL2 generated in the right rear wheel RR, the left front wheel FL and the right front wheel FR It is conceivable that the stability of the behavior of the vehicle may be further degraded compared to the case where an imbalance occurs between them.
そこで、これらの問題を解決するため、第1の実施形態におけるモータ駆動装置は、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保可能な構成を有する。以下、第1の実施形態におけるモータ駆動装置について説明する。 Therefore, in order to solve these problems, the motor drive device in the first embodiment has a configuration that can ensure the stability of the behavior of the vehicle when performing a fail-safe operation that repeats winding short-circuiting and winding short-circuiting cancellation. have. The motor drive device according to the first embodiment will be described below.
<第1の実施形態>
図3は、第1の実施形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。図3に示すモータ駆動装置101は、4つの制御装置16~19(ECU16~19)と、4つのインバータ11~14(INV11~14)と、充電制御回路20とを備える。上述の比較形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。
<First embodiment>
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the motor drive device according to the first embodiment. A
ECU16は、車両の左後輪RLを回転させるモータM1を駆動するインバータ11を制御し、ECU17は、車両の右後輪RRを回転させるモータM2を駆動するインバータ12を制御する。ECU18は、車両の左前輪FLを回転させるモータM3を駆動するインバータ13を制御し、ECU19は、車両の右前輪FRを回転させるモータM4を駆動するインバータ14を制御する。
The
ECU16~19は、高圧バッテリ10よりも電圧が低い不図示の常用制御電源(例えば、12ボルト系の低圧バッテリ)を電源として動作する。ECU16~19は、それぞれに対応するインバータ11~14の筐体の内部又は外部に設置される。
The
インバータ11~14は、高圧バッテリ10にコンタクタ6を介して接続される共通の直流母線15に接続されている。直流母線15には、コンデンサ21~24が接続されている。コンデンサ21~24は、それぞれに対応するインバータ11~14の筐体の内部又は外部に設置される。インバータ11は、ECU16により生成される駆動信号に従って、高圧バッテリ10から直流母線15を介して供給される直流電力を交流電力に変換してモータM1を駆動する。インバータ12~14も、インバータ11と同様に、それぞれに対応するECU17~19により生成される駆動信号に従って、それぞれに対応するモータM2~M4を駆動する。インバータ11~14は、それぞれ、直流/交流変換部202(図1参照)と同じ構成を有する。
図3において、充電制御回路20は、ECU16~19と同様に、常用制御電源を電源として動作する制御装置である。なお、充電制御回路20は、ECU16~19のいずれかに含まれる制御装置でもよい。
In FIG. 3, the charging
充電制御回路20は、コンデンサ21~24に共通に接続される直流母線15の電圧Vdcを検出する。コンデンサ21~24は、直流母線15に対して並列に接続されているので、直流母線15の電圧Vdcは、配線抵抗による電圧ドロップ等の誤差を無視すると、コンデンサ21~24のそれぞれの電圧と等しい。
充電制御回路20は、直流母線15の電圧Vdcが上昇し短絡オン閾値に達したら、インバータ11~14によってモータM1~M4の巻線が同時に短絡されるように、ECU16~19に供給される巻線短絡信号Ssをオン(アクティブ)にする。これにより、ECU16~19は、アクティブの巻線短絡信号Ssを検知することで、インバータ11~14によってモータM1~M4の巻線を同時に短絡する。一方、充電制御回路20は、直流母線15の電圧Vdcが低下し短絡オフ閾値に達したら、インバータ11~14によってモータM1~M4の巻線短絡が同時に解除されるように、ECU16~19に供給される巻線短絡信号Ssをオフ(非アクティブ)にする。これにより、ECU16~19は、非アクティブの巻線短絡信号Ssを検知することで、インバータ11~14によってモータM1~M4の巻線短絡を同時に解除する。短絡オン閾値は、第1の閾値の一例であり、短絡オフ閾値は、第1の閾値よりも低い第2の閾値の一例である。
The
次に、常用制御電源が喪失した場合、図3に示すモータ駆動装置101が行うフェイルセーフ動作について、図3~5を参照して説明する。
Next, the fail-safe operation performed by the
図4は、第1の実施形態におけるモータ駆動装置の動作例を示すフローチャートであり、常用制御電源が喪失した場合のフェイルセーフ動作を実現する制御方法の一例を示す。図5は、第1の実施形態におけるモータ駆動装置の動作波形を例示する図であり、図4に示す制御方法によるフェイルセーフ動作を示す。横軸は、時間t[sec]を表す。 FIG. 4 is a flow chart showing an operation example of the motor drive device according to the first embodiment, and shows an example of a control method for realizing fail-safe operation when the normal control power supply is lost. FIG. 5 is a diagram exemplifying operation waveforms of the motor drive device in the first embodiment, and shows fail-safe operation by the control method shown in FIG. The horizontal axis represents time t [sec].
図4のステップS11にて、常用制御電源が喪失すると、ECU16は、コンデンサ21を電源として動作する非常用電源1aにより生成される電力で動作し、ECU17は、コンデンサ22を電源として動作する非常用電源1bにより生成される電力で動作する。また、常用制御電源が喪失すると、ECU17は、コンデンサ23を電源として動作する非常用電源1cにより生成される電力で動作し、ECU18は、コンデンサ24を電源として動作する非常用電源1dにより生成される電力で動作する。充電制御回路20も、常用制御電源が喪失すると、直流母線15に接続されるコンデンサ(コンデンサ21~24でもよいし不図示のコンデンサでもよい)を電源として動作する非常用電源により生成される電力で動作する。また、常用制御電源の喪失が発生すると、ECU16~19及び充電制御回路20よりも上位の車両コントローラは、フェイルセーフのためにコンタクタ6をオフにする。コンタクタ6のオフにより、高圧バッテリ10と直流母線15との間の導通が遮断される。
In step S11 of FIG. 4, when the normal control power supply is lost, the
図4のステップS13にて、充電制御回路20は、直流母線15の電圧Vdcが短絡オン閾値Vth(ON)以上か否かを判定する。充電制御回路20は、電圧Vdcが短絡オン閾値Vth(ON)以上の場合、ステップS15の処理を実行し、電圧Vdcが短絡オン閾値Vth(ON)未満の場合、ステップS15~S19を処理せずに、ステップS13の電圧判定を再実施する。
At step S13 in FIG. 4, the
ステップS15にて、充電制御回路20は、コンデンサ21~24の過電圧を避けるため、インバータ11~14の全相の一方のアーム(図5の場合、上アーム)がオンするように、巻線短絡信号Ssをオン(アクティブ)にする。ECU16~19は、アクティブの巻線短絡信号Ssを検知すると、インバータ11~14の全相の上アームをオフからオンに同時に切り替えることによって、モータM1~M4の巻線を同時に短絡させる。モータM1~M4の巻線が短絡することにより、モータM1~M4からの回生エネルギーは遮断される。一方、コンデンサ21~24の蓄電エネルギーは、インバータ11~14の全相の上アームをオン状態に維持するための動作で消費されるので、コンデンサ21~24の放電が行われる。したがって、コンデンサ21~24に接続される直流母線15の電圧Vdcは、図5に示すように、漸減する。
In step S15, charging
次に、図4のステップS17にて、充電制御回路20は、直流母線15の電圧Vdcが短絡オフ閾値Vth(OFF)以下か否かを判定する。充電制御回路20は、電圧Vdcが短絡オフ閾値Vth(OFF)以下の場合、ステップS19の処理を実行し、電圧Vdcが短絡オフ閾値Vth(OFF)よりも高い場合、ステップS19を処理せずに、ステップS13の電圧判定を再実施する。
Next, in step S17 of FIG. 4, the
ステップS19にて、充電制御回路20は、非常用電源1a~1dの停止を避けるため、インバータ11~14の全相の一方のアーム(図5の場合、上アーム)がオフするように、巻線短絡信号Ssをオフ(非アクティブ)にする。ECU16~19は、非アクティブの巻線短絡信号Ssを検知すると、インバータ11~14の全相の上アームをオンからオフに同時に切り替えることによって、モータM1~M4の巻線短絡を同時に解除する。モータM1~M4の巻線短絡が解除されると、モータM1~M4からの回生エネルギーによって、コンデンサ21~24は充電される。したがって、コンデンサ21~24に接続される直流母線15の電圧Vdcは、図5に示すように、漸増する。
In step S19, charging
充電制御回路20は、ステップS13~S19の一連の処理を繰り返す。
The charging
このように、充電制御回路20は、電圧Vdcが短絡オン閾値に達したら一方のアームをオンさせてモータM1~M4の巻線を短絡させる短絡動作と、電圧Vdcが短絡オフ閾値に達したら当該短絡動作を解除する解除動作とを繰り返す。高圧バッテリ10から直流母線15に供給される電力がコンタクタ6により遮断された状態で、この繰り返し制御が行われると、電圧Vdcは、図5に示すように、短絡オン閾値と短絡オフ閾値との間の電圧範囲を跨ぐように上下動する状態に維持される。よって、非常用電源1a~1dの途絶を防止できる。
In this manner, the
また、充電制御回路20は、電圧Vdcが短絡オン閾値に達したら、モータM3,M4の両方の巻線を同時に短絡し、電圧Vdcが短絡オフ閾値に達したら、モータM3,M4の両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す。これにより、モータM3,M4間での巻線短絡のタイミングを合わせることができ、モータM3,M4間での巻線短絡解除のタイミングを合わせることができる。したがって、巻線短絡のオンオフに起因する左右の前輪間のトルクアンバランスが抑えられるので、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保できる。この場合、モータM3は、左輪を回転させる第1のモータの一例であり、インバータ13は、第1のモータを駆動する第1のインバータの一例である。モータM4は、右輪を回転させる第2のモータの一例であり、インバータ14は、第2のモータを駆動する第2のインバータの一例である。コンデンサ23は、第1のコンデンサの一例であり、コンデンサ24は、第2のコンデンサの一例である。充電制御回路20は、巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返す制御装置の一例である。
In addition, charging
同様に、充電制御回路20は、電圧Vdcが短絡オン閾値に達したら、モータM1,M2の両方の巻線を同時に短絡し、電圧Vdcが短絡オフ閾値に達したら、モータM1,M2の両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す。これにより、モータM1,M2間での巻線短絡のタイミングを合わせることができ、モータM1,M2間での巻線短絡解除のタイミングを合わせることができる。したがって、巻線短絡のオンオフに起因する左右の後輪間のトルクアンバランスが抑えられるので、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性をより顕著に確保できる。この場合、モータM1は、左輪を回転させる第1のモータの一例であり、インバータ11は、第1のモータを駆動する第1のインバータの一例である。モータM2は、右輪を回転させる第2のモータの一例であり、インバータ12は、第2のモータを駆動する第2のインバータの一例である。コンデンサ21は、第1のコンデンサの一例であり、コンデンサ22は、第2のコンデンサの一例である。充電制御回路20は、巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返す制御装置の一例である。
Similarly, charging
また、充電制御回路20は、インバータ11の上下アームのうち第1の片側アームをオンさせ、且つ、インバータ12の上下アームのうち第1の片側アームと同じ側の第2の片側アームをオンさせることによって、モータM1,M2の両方の巻線を同時に短絡する。同様に、充電制御回路20は、インバータ13の上下アームのうち第1の片側アームをオンさせ、且つ、インバータ14の上下アームのうち第1の片側アームと同じ側の第2の片側アームをオンさせることによって、モータM3,M4の両方の巻線を同時に短絡する。図5は、第1の片側アームと第2の片側アームは、いずれも、上アームである場合を例示する。なお、第1の片側アームと第2の片側アームは、いずれも、下アームであってもよい。また、第1の片側アームが上アームで第2の片側アームが下アームでもよいし、第1の片側アームが下アームで第2の片側アームが上アームでもよい。
In addition, the charging
なお、図3に示す形態では、4つのコンデンサ21~24は、高圧バッテリ10にコンタクタ6を介して接続される共通の直流母線15に接続されている。しかしながら、図2と同様に、コンデンサ21,22は、高圧バッテリ10にコンタクタ6aを介して接続される共通の直流母線に接続され、コンデンサ23,24は、高圧バッテリ10にコンタクタ6bを介して接続される共通の直流母線に接続されてもよい。つまり、コンデンサに接続される直流母線は、前後で異なってもよい。
3, the four
また、左右のモータ間において、巻線短絡及び巻線短絡解除のタイミングを合わせる場合、充電制御回路20は、左右のECUのうちのいずれか一方に含まれてもよい。例えば、ECU16,17のうち、充電制御回路20を含む一方のECUは、他方のECUに供給される巻線短絡信号43(上述の巻線短絡信号Ssと同義の信号)をオン又はオフにする。これにより、モータM1,M2の巻線を同時に短絡でき、モータM1,M2の巻線短絡を同時に解除できる。ECU18,19のうちのいずれか一方に充電制御回路20を含める場合も同様に、充電制御回路20を含む一方のECUは、他方のECUに供給される巻線短絡信号44(上述の巻線短絡信号Ssと同義の信号)をオン又はオフにする。
Further, when the timing of winding short circuit and winding short circuit cancellation is synchronized between the left and right motors, the charging
<第2の比較形態>
図6は、第2の比較形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。図6に示すモータ駆動装置100bは、後述の第2の実施形態におけるモータ駆動装置102と比較するための比較例である。
<Second comparison mode>
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a motor drive device in a second comparative embodiment. A
図6に示す形態のように、直流母線が共通でない複数インバータで構成される駆動システムでは、高圧バッテリ10との接続がコンタクタ6c,6dにより遮断されると、直流母線5cの電圧Vdc1と直流母線5dの電圧Vdc2が相違する。このような車両駆動システムにて、左右のモータ間で巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返し、コンデンサ9a,9bを電源とする非常用電源が途絶しないようにするフェイルセーフ動作を行うと、下記の問題2-1,2-2が生ずるおそれが考えられる。
In a drive system including a plurality of inverters that do not have a common DC bus, as in the form shown in FIG. 5d voltage Vdc2 is different. In such a vehicle drive system, simultaneous short-circuiting of the windings between the left and right motors and simultaneous release of the winding short-circuiting are repeated to prevent interruption of the emergency power supply using the
(問題2-1)コンデンサ9a,9bの電圧を所定範囲内に維持するため、一方のインバータのコンデンサ(例えば、INV1のコンデンサ9a)の電圧検出値を短絡オン閾値と短絡オフ閾値と比較し、INV1,2間で巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返すとする。この場合、コンデンサの容量ばらつきによって、INV2のコンデンサ9bの容量がINV1のコンデンサ9aの容量よりも大きいと、INV2のコンデンサ9bの電圧Vdc2が、短絡オフ閾値Vth(OFF)に対して徐々に低下するおそれがある(図7参照)。その結果、INV2のコンデンサ9bの電圧不足により、コンデンサ9bを電源とする非常用電源が停止し、INV2においてフェイルセーフ動作を維持できなくなるおそれが考えられる。
(Problem 2-1) In order to maintain the voltages of the
(問題2-2)コンデンサ9a,9bの電圧に所定範囲内に維持するため、一方のインバータのコンデンサ(例えば、INV1のコンデンサ9a)の電圧検出値を短絡オン閾値と短絡オフ閾値と比較し、INV1,2間で巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返すとする。この場合、コンデンサの容量ばらつきによって、INV1のコンデンサ9aの容量がINV2のコンデンサ9bの容量よりも大きいと、INV2のコンデンサ9bの電圧Vdc2が、短絡オン閾値Vth(ON)に対して徐々に上昇するおそれがある(図8参照)。その結果、INV2のコンデンサ9bの過電圧により、コンデンサ9bを電源とする非常用電源が停止し、更にはINV2の主回路が故障し、INV2においてフェイルセーフ動作を維持できなくなるおそれが考えられる。
(Problem 2-2) In order to maintain the voltages of the
そこで、これらの問題を解決するため、第2の実施形態におけるモータ駆動装置は、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、非常用電源の停止を回避可能で、且つ、車両の挙動の安定性を確保可能な構成を有する。以下、第2の実施形態におけるモータ駆動装置について説明する。 Therefore, in order to solve these problems, the motor drive device according to the second embodiment can avoid stoppage of the emergency power supply and It has a configuration that can ensure the stability of the behavior of the vehicle. A motor drive device according to the second embodiment will be described below.
<第2の実施形態>
図9は、第2の実施形態におけるモータ駆動装置の構成例を示す図である。図9に示すモータ駆動装置102は、2つの制御装置36,37(ECU36,37)と、2つのインバータ31,32(INV31,32)と、充電制御回路40とを備える。上述の比較形態及び実施形態と同様の構成及び効果についての説明は、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。なお、図9に示す第2の実施形態は、左右の後輪側について例示するが、第2の実施形態についての説明は、左右の前輪側に援用可能である。
<Second embodiment>
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a motor drive device according to the second embodiment. A
ECU36は、車両の左後輪RLを回転させるモータM1を駆動するインバータ31を制御し、ECU37は、車両の右後輪RRを回転させるモータM2を駆動するインバータ32を制御する。
The
ECU36,37は、高圧バッテリ10よりも電圧が低い常用電源60(例えば、12ボルト系の低圧バッテリ)を電源として動作する。ECU36,37は、それぞれに対応するインバータ31,32の筐体の内部又は外部に設置される。
The
インバータ31は、高圧バッテリ10にコンタクタ6cを介して接続される共通の直流母線5cに接続され、インバータ32は、高圧バッテリ10にコンタクタ6dを介して接続される共通の直流母線5dに接続されている。直流母線5cには、コンデンサ21が接続され、直流母線5dには、コンデンサ22が接続されている。コンデンサ21,22は、それぞれに対応するインバータ31,32の筐体の内部又は外部に設置される。インバータ31は、ECU36により生成される駆動信号に従って、高圧バッテリ10から直流母線5cを介して供給される直流電力を交流電力に変換してモータM1を駆動する。インバータ32も、インバータ31と同様に、ECU32により生成される駆動信号に従って、モータM2を駆動する。インバータ31,32は、それぞれ、直流/交流変換部202(図1参照)と同じ構成を有する。
The
コンデンサ21は、モータM1の巻線がインバータ11全相の一方のアームのオンによって短絡されると放電され、モータM1の巻線短絡がインバータ11の当該一方のアームのオフによって解除されると充電される蓄電素子である。コンデンサ22は、モータM2の巻線がインバータ12全相の一方のアームのオンによって短絡されると放電され、モータM2の巻線短絡がインバータ12の当該一方のアームのオフによって解除されると充電される蓄電素子である。コンデンサ21は、第1のコンデンサの一例であり、コンデンサ22は、第2のコンデンサの一例である。
図9において、充電制御回路40は、ECU36,37と同様に、常用電源60を電源として動作する制御装置である。なお、充電制御回路30は、ECU36,37のいずれかに含まれる制御装置でもよい。
In FIG. 9, the charging
充電制御回路40は、コンデンサ21又はコンデンサ21に接続される直流母線15cの電圧Vdc1を検出し、コンデンサ22又はコンデンサ22に接続される直流母線15dの電圧Vdc2を検出する。コンデンサ21は、直流母線5cに対して並列に接続されているので、直流母線5cの電圧は、配線抵抗による電圧ドロップ等の誤差を無視すると、コンデンサ21の電圧と等しい。コンデンサ22は、直流母線5dに対して並列に接続されているので、直流母線5dの電圧は、配線抵抗による電圧ドロップ等の誤差を無視すると、コンデンサ22の電圧と等しい。
The charging
充電制御回路40は、電圧Vdc1と電圧Vdc2のどちらかが短絡オン閾値に先に達したら、インバータ31,32によってモータM1,M2の巻線が同時に短絡されるように、ECU36,37に供給される巻線短絡信号Ssをオン(アクティブ)にする。これにより、ECU36,37は、アクティブの巻線短絡信号Ssを検知することで、インバータ31,32によってモータM1,M2の巻線を同時に短絡する。一方、充電制御回路40は、電圧Vdc1と電圧Vdc2のどちらかが短絡オフ閾値に先に達したら、インバータ31,32によってモータM1,M2の巻線短絡が同時に解除されるように、ECU36,37に供給される巻線短絡信号Ssをオフ(非アクティブ)にする。これにより、ECU36,37は、非アクティブの巻線短絡信号Ssを検知することで、インバータ31,32によってモータM1,M2の巻線短絡を同時に解除する。
The charging
次に、常用電源60が喪失した場合、図9に示すモータ駆動装置102が行うフェイルセーフ動作について説明する。
Next, a fail-safe operation performed by the
常用電源60が喪失すると、ECU36は、コンデンサ21を電源として動作する非常用電源75により生成される電力で動作し、ECU37は、コンデンサ22を電源として動作する非常用電源85により生成される電力で動作する。充電制御回路40も、常用電源60が喪失すると、直流母線に接続されるコンデンサ(コンデンサ21又はコンデンサ22でもよいし不図示のコンデンサでもよい)を電源として動作する非常用電源により生成される電力で動作する。また、常用電源60の喪失が発生すると、ECU36,37及び充電制御回路40よりも上位の車両コントローラは、フェイルセーフのためにコンタクタ6c,6dをオフにする。コンタクタ6cのオフにより、高圧バッテリ10と直流母線5cとの間の導通が遮断され、コンタクタ6dのオフにより、高圧バッテリ10と直流母線5dとの間の導通が遮断される。
When the
常用電源60が喪失した場合、充電制御回路40は、電圧Vdc1と電圧Vdc2のどちらかが短絡オン閾値に先に達するか否かを判定し、電圧Vdc1と電圧Vdc2のどちらかが短絡オフ閾値に先に達するか否かを判定する。
When
充電制御回路40は、電圧Vdc1と電圧Vdc2のどちらかが短絡オン閾値に先に達したら、モータM1,M2の両方の巻線を同時に短絡し、電圧Vdc1と電圧Vdc2のどちらかが短絡オフ閾値に先に達したら、モータM1,M2の両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す。両方の巻線を同時短絡し、且つ、両方の巻線短絡を同時解除することで、図5に示す波形と同様に、モータM1,M2間での巻線短絡のタイミングを合わせることができ、モータM1,M2間での巻線短絡解除のタイミングを合わせることができる。したがって、巻線短絡のオンオフに起因する左右の前輪間のトルクアンバランスが抑えられるので、巻線短絡と巻線短絡解除を繰り返すフェイルセーフ動作を行うとき、車両の挙動の安定性を確保できる。この場合、充電制御回路40は、巻線の同時短絡と巻線短絡の同時解除とを繰り返す制御装置の一例である。
また、充電制御回路40は、電圧Vdc1と電圧Vdc2のどちらかが短絡オン閾値に先に達したら、モータM1,M2の両方の巻線を同時に短絡する。2つの電圧のうちの一方の電圧が短絡オン閾値に先に達したら、両方の巻線を同時に短絡することにより、コンデンサ21,22の容量ばらつきがあっても、図8のように他方の電圧が短絡オン閾値に対して徐々に上昇することを防止できる。したがって、非常用電源75がコンデンサ21の過電圧によって停止する事態を回避でき、非常用電源85がコンデンサ22の過電圧によって停止する事態を回避できる。
Moreover, if either of the voltage Vdc1 and the voltage Vdc2 reaches the short-circuit ON threshold first, the
また、充電制御回路40は、電圧Vdc1と電圧Vdc2のどちらかが短絡オフ閾値に先に達したら、モータM1,M2の両方の巻線短絡を同時に解除する。2つの電圧のうちの一方の電圧が短絡オフ閾値に先に達したら、両方の巻線短絡を同時に解除することにより、コンデンサ21,22の容量ばらつきがあっても、図7のように他方の電圧が短絡オフ閾値に対して徐々に低下することを防止できる。したがって、非常用電源75がコンデンサ21の電圧不足によって停止する事態を回避でき、非常用電源85がコンデンサ22の電圧不足によって停止する事態を回避できる。
In addition, if either voltage Vdc1 or voltage Vdc2 reaches the short-circuit off threshold first,
ところで、充電制御回路40は、一方の電圧Vdc1が短絡オン閾値に達したら、インバータ31,32によって両方の巻線を同時に短絡し、その電圧Vdc1が短絡オフ閾値に達したら、インバータ31,32によって両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返してもよい。この場合、充電制御回路40は、もう一方の電圧Vdc2が短絡オン閾値よりも高い場合、図10に示すようにインバータ32の上下アームを交互にオンオフさせることで、モータM2の巻線を短絡させる。以下、一方の電圧に基づいて同時短絡と同時解除とを繰り返し、他方の電圧が短絡オン閾値よりも高い場合に上下アームを交互にオンオフさせるこのような制御を、"交互短絡制御"と称する。交互短絡制御の実行により、電圧Vdc2が図8のように短絡オン閾値を超えても、コンデンサ22に蓄積される余剰エネルギーを上下アームの両方のスイッチングロスにより速やかに消費できる。したがって、非常用電源85がコンデンサ22の過電圧によって停止する事態を回避できる。
By the way, the
また、充電制御回路40は、交互短絡制御において、一方の電圧Vdc1が短絡オン閾値に達したら、インバータ31の上下アームのうち一方のアーム(図10の場合、上アーム)を継続的にオンさせることでモータM1の巻線を短絡させることが好ましい。
In the alternate short-circuit control, the charging
充電制御回路40は、交互短絡制御において、電圧Vdc1と電圧Vdc2との差が大きい場合、当該差が小さい場合に比べて、インバータ32の上下アームを交互にオンオフさせる周波数を高くすることが好ましい。これにより、当該差が大きくなっても、当該差を速やかに小さくできる。
In alternate short-circuit control, when the difference between voltage Vdc1 and voltage Vdc2 is large,
なお、交互短絡制御に関する上述の説明において、電圧Vdc1を電圧Vdc2に置換して、交互短絡制御が行われてもよい。 It should be noted that in the above description of the alternate short-circuit control, the alternate short-circuit control may be performed by replacing the voltage Vdc1 with the voltage Vdc2.
図11は、第2の実施形態におけるモータ駆動装置の第1の詳細な構成例を示す図である。図11に示すモータ駆動装置102aは、図9に示すモータ駆動装置102の一例である。
FIG. 11 is a diagram showing a first detailed configuration example of the motor drive device according to the second embodiment. A
図11において、モータ駆動装置102aは、左右輪を駆動する2つのインバータ31,32を備える。インバータ31,32は、それぞれ、ECU36,37、直流交流変換回路51,52、コンデンサ21,22を有する。ECU36,37は、それぞれ、モータ制御回路71,81、フェイルセーフ論理回路72,82、上アーム駆動回路73,83、下アーム駆動回路74,84、非常用電源75,85を有する。図11は、インバータ31が、上述の充電制御回路40に対応する充電制御回路41を備える形態を例示する。
In FIG. 11, the
モータ制御回路71,81は、それぞれ、上位の車両コントローラからの動作指令S1,S2に従って、パルス幅変調信号を生成する。上アーム駆動回路73,83及び下アーム駆動回路74,84は、そのパルス幅変調信号に従って生成したゲート駆動信号によって、直流交流変換回路51,52内の各スイッチング素子を駆動する。これにより、モータM1,M2に所望のモータトルクが発生する。
The
常用電源60からの電力は、常用電源系統61,62を介して、直流交流変換回路51,52(主回路とも称する)を除く、各回路に供給される。非常用電源75,85により生成される電力は、非常用電源系統76,86を介して、充電制御回路41、フェイルセーフ論理回路72,82、上アーム駆動回路73,83及び下アーム駆動回路74,84に供給される。
Electric power from the
充電制御回路41は、例えば、常用電源60の電圧LV1,LV2の異常低下を検出すると、常用電源60が喪失したと検出する。常用電源60の喪失が検出されると、充電制御回路41は、それぞれのコンデンサの電圧Vdc1,Vdc2を検出し、その検出値を所定の短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。充電制御回路41は、上アームによる巻線短絡をオン又はオフにする指令信号46,48または下アームによる巻線短絡をオン又はオフにする指令信号47,49を、それぞれのフェイルセーフ論理回路72,82に同時に出力する。指令信号46,47を入力とするフェイルセーフ論理回路72は、モータM1の巻線短絡に対応する各アームのゲート駆動信号を生成する。指令信号48,49を入力とするフェイルセーフ論理回路82は、モータM2の巻線短絡に対応する各アームのゲート駆動信号を生成する。
For example, when detecting an abnormal drop in the voltages LV1 and LV2 of the
図16は、図11の充電制御回路41の第1の例である充電制御回路41aの詳細な構成例を示す図である。図17は、図16の論理回路65の真理値表である。"H"は、ハイレベル、"L"は、ローレベルを表す。図16に示す充電制御回路41aは、各インバータのコンデンサの電圧検出値(Vdc1,Vdc2)と常用電源60の電圧(LV1,LV2)を入力とし、各インバータの上又は下アームで行う巻線短絡の指令信号46~49を論理積ゲート69から出力する。図16,17は、下アームで巻線短絡を実施する例を示す。
FIG. 16 is a diagram showing a detailed configuration example of a
充電制御回路41aは、ヒステリシスコンパレータ63,64にて、Vdc1,Vdc2を、それぞれ、短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。ヒステリシスコンパレータ63,64の各出力は、論理回路65に入力される(入力A,B)。論理回路65は、図17に示す真理値表に従って、論理積ゲート69に入力される出力Qのレベルを設定する。一方、常用電源60の電圧(LV1,LV2)は、否定論理積ゲート70に入力される。論理回路65の出力と否定論理積ゲート70の出力は、論理積ゲート69に入力される。
The
したがって、巻線短絡がオフ状態にてVdc1,Vdc2のどちらかが先に短絡オン閾値を上回り、かつ、常用電源60の電圧(LV1,LV2)の喪失が検出されると、全ての下アームの巻線短絡をオンにするハイレベルの指令信号47,49が出力される。一方、巻線短絡がオン状態にてVdc1,Vdc2のどちらかが先に短絡オフ閾値を下回ると、全ての下アームの巻線短絡をオフにするローレベルの指令信号47,49が出力される。
Therefore, when either Vdc1 or Vdc2 first exceeds the short-circuit ON threshold with the winding short-circuit turned off and the loss of the voltage (LV1, LV2) of the
図12は、図11の充電制御回路41の第2の例である充電制御回路41bの詳細な構成例を示す図である。充電制御回路41bは、各インバータのコンデンサの電圧検出値(Vdc1,Vdc2)と常用電源60の電圧(LV1,LV2)を入力とし、各インバータの上又は下アームで行う巻線短絡の指令信号46~49を論理ゲート26,27,28,29から出力する。
FIG. 12 is a diagram showing a detailed configuration example of a
充電制御回路41bは、ヒステリシスコンパレータ63,64にて、Vdc1,Vdc2を、それぞれ、短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。ヒステリシスコンパレータ63,64の各出力は、論理積ゲート66に入力される。論理積ゲート69の出力は、論理ゲート26,27,28,29に入力される。
The charging
したがって、Vdc1,Vdc2のどちらかが短絡オフ閾値を下回ったら、巻線短絡をオフにする指令信号46~49が出力される。一方、Vdc1,Vdc2が両方とも短絡オン閾値を超え、かつ、常用電源60の電圧(LV1,LV2)の喪失が検出されると、巻線短絡をオンにする指令信号46~49が出力される。
Therefore, when either Vdc1 or Vdc2 falls below the short-circuit OFF threshold, command signals 46 to 49 are output to turn off the winding short-circuit. On the other hand, when both Vdc1 and Vdc2 exceed the short-circuit ON threshold and the loss of the voltage (LV1, LV2) of the
また、充電制御回路41bは、電圧Vdc1から電圧Vdc2を減算器91により減算して得られる偏差D1と、電圧Vdc2から電圧Vdc1を減算器92により減算して得られる偏差D2とを演算する。偏差D1は、負値を零にする処理回路93により非負値にされた後、その非負値に対してPI制御95を施して制御電圧V1が生成される。制御電圧V1は、電圧周波数変換器97により、周波数F1に変換されて、論理ゲート26,27に入力される。偏差D2は、負値を零にする処理回路94により非負値にされた後、その非負値に対してPI制御96を施して制御電圧V2が生成される。制御電圧V2は、電圧周波数変換器98により、周波数F2に変換されて、論理ゲート28,29に入力される。
Further, the
したがって、Vdc1がVdc2よりも大きければ、インバータ31の上下アームを交互にオンオフさせて巻線短絡を行う指令信号46,47が出力される。一方、Vdc2がVdc1よりも大きければ、インバータ32の上下アームを交互にオンオフさせて巻線短絡を行う指令信号48,49が出力される。
Therefore, if Vdc1 is higher than Vdc2, command signals 46 and 47 are output to alternately turn on and off the upper and lower arms of
図13は、第2の実施形態におけるモータ駆動装置の第2の詳細な構成例を示す図である。図13に示すモータ駆動装置102bは、図9に示すモータ駆動装置102の一例である。図13のモータ駆動装置102bは、図11のモータ駆動装置102aに対して、放電回路35a,35bを備える点で異なる。図11のモータ駆動装置102aと同様の構成については、上述の説明を援用することで、省略又は簡略する。図13は、インバータ31が、上述の充電制御回路40に対応する充電制御回路42を備える形態を例示する。
FIG. 13 is a diagram showing a second detailed configuration example of the motor drive device according to the second embodiment. A
放電回路35aは、コンデンサ21を第1のトランジスタ39aのスイッチングにより放電させる第1の放電回路であり、放電回路35bは、コンデンサ22を第2のトランジスタ39bのスイッチングにより放電させる第2の放電回路である。放電回路35aは、コンデンサ21に並列に接続される急速放電回路であり、抵抗素子38aとトランジスタ39aとの直列回路を有する。放電回路35bは、コンデンサ22に並列に接続される急速放電回路であり、抵抗素子38bとトランジスタ39bとの直列回路を有する。
The
充電制御回路42は、例えば、常用電源60の電圧LV1,LV2の異常低下を検出すると、常用電源60が喪失したと検出する。常用電源60の喪失が検出されると、充電制御回路42は、それぞれのコンデンサの電圧Vdc1,Vdc2を検出し、その検出値を所定の短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。充電制御回路42は、上アーム又は下アームによる巻線短絡をオン又はオフにする指令信号77,87を、それぞれのフェイルセーフ論理回路72,82に同時に出力する。指令信号77を入力とするフェイルセーフ論理回路72は、モータM1の巻線短絡に対応する各アームのゲート駆動信号を生成する。指令信号87を入力とするフェイルセーフ論理回路82は、モータM2の巻線短絡に対応する各アームのゲート駆動信号を生成する。
For example, when detecting an abnormal drop in the voltages LV1 and LV2 of the
充電制御回路42は、電圧Vdc1と電圧Vdc2とのうち電圧値が高い方のコンデンサを放電させる放電回路を操作して、その電圧値が高い方の電圧を低下させる。
The
図14は、図13の充電制御回路42の詳細な構成例を例示する図である。充電制御回路42は、各インバータのコンデンサの電圧検出値(Vdc1,Vdc2)と常用電源60の電圧(LV1,LV2)を入力とし、各インバータの上又は下アームで行う巻線短絡の指令信号77,87を論理積ゲート80から出力する。
FIG. 14 is a diagram illustrating a detailed configuration example of the charging
充電制御回路42は、ヒステリシスコンパレータ63,64にて、Vdc1,Vdc2を、それぞれ、短絡オン閾値及び短絡オフ閾値と比較する。ヒステリシスコンパレータ63,64の各出力は、論理積ゲート89に入力される。論理積ゲート89は、Vdc1,Vdc2が両方とも短絡オン閾値を超えたら、ハイレベルの信号を出力する。論理積ゲート89の出力と否定論理積ゲート70の出力は、論理積ゲート80に入力される。
The charging
したがって、Vdc1,Vdc2がいずれも短絡オン閾値を超え、かつ、常用電源60の電圧(LV1,LV2)の喪失が検出されると、巻線短絡をオンにする指令信号77,87が出力される。
Therefore, when both Vdc1 and Vdc2 exceed the short-circuit ON threshold and the loss of the voltage (LV1, LV2) of the
また、充電制御回路42は、電圧Vdc1から電圧Vdc2を減算器91により減算して得られる偏差D1と、電圧Vdc2から電圧Vdc1を減算器92により減算して得られる偏差D2とを演算する。偏差D1は、負値を零にする処理回路93により非負値にされた後、その非負値に対してPI制御95を施して制御電圧V1が生成される。制御電圧V1は、搬送波79と比較器78により比較されることで、パルス幅変調された放電指令G1が出力される。偏差D2は、負値を零にする処理回路94により非負値にされた後、その非負値に対してPI制御96を施して制御電圧V2が生成される。制御電圧V2は、搬送波79と比較器88により比較されることで、パルス幅変調された放電指令G2が出力される。
Further, charging
したがって、Vdc1がVdc2よりも大きければ、インバータ31の放電回路35aに放電指令G1が与えられる。放電回路35aは、放電指令G1に従ってオンオフするトランジスタ39aによって、コンデンサ21の電荷を急速放電する(図15参照)。一方、Vdc2がVdc1よりも大きければ、インバータ32の放電回路35bに放電指令G2が与えられる。放電回路35bは、放電指令G2に従ってオンオフするトランジスタ39bによって、コンデンサ22の電荷を急速放電する。
Therefore, if Vdc1 is higher than Vdc2, discharge command G1 is applied to discharge
以上、モータ駆動装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。 Although the motor drive device has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and improvements such as combination or replacement with part or all of other embodiments are possible within the scope of the present invention.
1~4 インバータ
1a~1d 非常用電源
5a~5d 直流母線
6,6a~6d コンタクタ
7a~7d ECU
8 車両コントローラ
9a~9d コンデンサ
10 高圧バッテリ
11~14,31,32 インバータ
15 直流母線
16~19 ECU
20 充電制御回路
21~24 コンデンサ
35a,35b 放電回路
36,37 ECU
40 充電制御回路
41,41a,41b,42 充電制御回路
51,52 直流交流変換回路
60 常用電源
63,64 ヒステリシスコンパレータ
100a,100b,101,102,102a,102b モータ駆動装置
1 to 4
8
20
40
Claims (8)
前記第1のモータの巻線が前記第1のインバータによって短絡されると放電され、前記第1のモータの巻線短絡が前記第1のインバータによって解除されると充電される第1のコンデンサと、
前記車両の右輪を回転させる第2のモータを駆動する第2のインバータと、
前記第2のモータの巻線が前記第2のインバータによって短絡されると放電され、前記第2のモータの巻線短絡が前記第2のインバータによって解除されると充電される第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサに共通に接続される直流母線の電圧が第1の閾値に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記直流母線の電圧が前記第1の閾値よりも低い第2の閾値に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備える、モータ駆動装置。 a first inverter that drives a first motor that rotates the left wheel of the vehicle;
a first capacitor that is discharged when the windings of the first motor are short-circuited by the first inverter and charged when the winding short-circuiting of the first motor is removed by the first inverter; ,
a second inverter that drives a second motor that rotates the right wheel of the vehicle;
a second capacitor that is discharged when the windings of the second motor are short-circuited by the second inverter and charged when the winding short-circuits of the second motor are removed by the second inverter; ,
When the voltage of the DC bus commonly connected to the first capacitor and the second capacitor reaches a first threshold, the first motor and the second capacitor are connected by the first inverter and the second inverter. 2 motors at the same time, and when the voltage of the DC bus reaches a second threshold lower than the first threshold, the first inverter and the second inverter operate the first inverter. and a control device that repeats simultaneously releasing short-circuited windings of both the motor and the second motor.
前記第1のモータの巻線が前記第1のインバータによって短絡されると放電され、前記第1のモータの巻線短絡が前記第1のインバータによって解除されると充電される第1のコンデンサと、
前記車両の右輪を回転させる第2のモータを駆動する第2のインバータと、
前記第2のモータの巻線が前記第2のインバータによって短絡されると放電され、前記第2のモータの巻線短絡が前記第2のインバータによって解除されると充電される第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサのどちらかの電圧が第1の閾値に先に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記第1のコンデンサと前記第2のコンデンサのどちらかの電圧が前記第1の閾値よりも低い第2の閾値に先に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備える、モータ駆動装置。 a first inverter that drives a first motor that rotates the left wheel of the vehicle;
a first capacitor that is discharged when the windings of the first motor are short-circuited by the first inverter and charged when the winding short-circuiting of the first motor is removed by the first inverter; ,
a second inverter that drives a second motor that rotates the right wheel of the vehicle;
a second capacitor that is discharged when the windings of the second motor are short-circuited by the second inverter and charged when the winding short-circuits of the second motor are removed by the second inverter; ,
If the voltage of either the first capacitor or the second capacitor reaches the first threshold first, the first motor and the second motor are controlled by the first inverter and the second inverter. If the voltage of either the first capacitor or the second capacitor reaches a second threshold lower than the first threshold first, the first inverter and a control device that repeats releasing short-circuited windings of both the first motor and the second motor by the second inverter at the same time.
前記第1のモータの巻線が前記第1のインバータによって短絡されると放電され、前記第1のモータの巻線短絡が前記第1のインバータによって解除されると充電される第1のコンデンサと、
前記車両の左右輪のうち他方の車輪を回転させる第2のモータを駆動する第2のインバータと、
前記第2のモータの巻線が前記第2のインバータによって短絡されると放電され、前記第2のモータの巻線短絡が前記第2のインバータによって解除されると充電される第2のコンデンサと、
前記第1のコンデンサの電圧が第1の閾値に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線を同時に短絡し、前記第1のコンデンサの電圧が前記第1の閾値よりも低い第2の閾値に達したら、前記第1のインバータと前記第2のインバータによって前記第1のモータと前記第2のモータの両方の巻線短絡を同時に解除することを繰り返す制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第2のコンデンサの電圧が前記第1の閾値よりも高い場合、前記第2のインバータの上下アームを交互にオンオフさせることで前記第2のモータの巻線を短絡させる、モータ駆動装置。 a first inverter that drives a first motor that rotates one of left and right wheels of the vehicle;
a first capacitor that is discharged when the windings of the first motor are short-circuited by the first inverter and charged when the winding short-circuiting of the first motor is removed by the first inverter; ,
a second inverter that drives a second motor that rotates the other of the left and right wheels of the vehicle;
a second capacitor that is discharged when the windings of the second motor are short-circuited by the second inverter and charged when the winding short-circuits of the second motor are removed by the second inverter; ,
When the voltage of the first capacitor reaches a first threshold, the windings of both the first motor and the second motor are simultaneously short-circuited by the first inverter and the second inverter, and the When the voltage of the first capacitor reaches a second threshold lower than the first threshold, the winding of both the first motor and the second motor is controlled by the first inverter and the second inverter. A control device that repeats releasing the line short circuit at the same time,
When the voltage of the second capacitor is higher than the first threshold, the control device alternately turns on and off the upper and lower arms of the second inverter to short-circuit the windings of the second motor. motor drive.
前記第2のコンデンサを第2のトランジスタのスイッチングにより放電させる第2の放電回路とを備え、
前記制御装置は、前記第1のコンデンサの電圧と前記第2のコンデンサの電圧とのうち電圧値が高い方のコンデンサを放電させる放電回路を操作して、その電圧値が高い方の電圧を低下させる、請求項1又は2に記載のモータ駆動装置。 a first discharge circuit that discharges the first capacitor by switching a first transistor;
a second discharge circuit that discharges the second capacitor by switching the second transistor;
The control device operates a discharge circuit that discharges a capacitor having a higher voltage value between the voltage of the first capacitor and the voltage of the second capacitor, and reduces the voltage of the higher voltage value. 3. The motor driving device according to claim 1 or 2, which allows
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