JP2006325373A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機制御装置に関する。 The present invention relates to an electric motor control device.
ハイブリッド車において、バッテリと2系統のインバータモータ間に昇降圧コンバータを配置し、モータによりエンジン始動・発電や駆動が行なわれている(特許文献1参照)。このような2モータ駆動システムにおいて、昇降圧コンバータは、一般に、バッテリ最大電力に合わせて設計されている。一方、2つのモータは、互いに発電−力行の関係を持っており、それぞれのモータ最大出力能力はバッテリ最大電力よりも大きい場合がある。 In a hybrid vehicle, a buck-boost converter is disposed between a battery and two inverter motors, and engine starting, power generation, and driving are performed by the motor (see Patent Document 1). In such a two-motor drive system, the buck-boost converter is generally designed for the maximum battery power. On the other hand, the two motors have a power generation-power running relationship with each other, and each motor's maximum output capability may be greater than the battery maximum power.
このようなバッテリ最大電力よりも大きな最大出力能力を持つ2つのモータにおいて、トルク(出力)応答に差異があると、過渡時に昇降圧コンバータの定格を越えてしまう場合や、昇降圧コンバータの応答が間に合わず過電圧や電圧低下が発生し所望の運転が出来ない場合が生じる。 In two motors with a maximum output capacity that is larger than the maximum battery power, if there is a difference in torque (output) response, the rated voltage of the buck-boost converter may be exceeded during transients, or the response of the buck-boost converter In some cases, overvoltage or voltage drop occurs and the desired operation cannot be performed.
本発明は、昇降圧コンバータなどにおいて定格オーバなどを生じさせない電動機制御装置を提供する。 The present invention provides an electric motor control device that does not cause an over-rating or the like in a buck-boost converter or the like.
本発明の電動機制御装置は、直流電源からの直流電力を昇圧する昇圧コンバータ手段と、前記昇圧コンバータ手段により昇圧された直流電力を交流電力に変換して電動機に供給するインバータ手段と、目標トルク指令に対応したトルクを前記電動機に発生させるように、トルク指令を変化させながら前記インバータ手段を制御するインバータ制御手段とを備え、前記インバータ制御手段は、前記昇圧コンバータ手段の入出力応答性能に応じて、前記トルク指令の変化率を決定することを特徴とするものである。
本発明の他の電動機制御装置は、第1の電動機で発生する交流電力を直流電力に変換する第1のインバータ手段と、直流電源からの直流電力および前記第1のインバータ手段からの直流電力を交流電力に変換して第2の電動機に供給する第2のインバータ手段と、第1の目標トルク指令に対応した直流電力に変換するように第1のトルク指令を変化させながら前記第1のインバータ手段を制御し、第2の目標トルク指令に対応したトルクを前記第2の電動機に発生させるように第2のトルク指令を変化させながら前記第2のインバータ手段を制御するインバータ制御手段と、前記直流電源からの直流電力を昇圧して前記第2のインバータ手段へ供給するとともに、前記第1のインバータ手段で変換された直流電力の少なくとも一部を降圧して前記直流電源へ回生する昇降圧コンバータ手段とを備え、前記インバータ制御手段は、前記昇降圧コンバータ手段の入出力応答性能に応じて、前記第1のトルク指令および前記第2のトルク指令の変化率を決定することを特徴とするものである。
An electric motor control device according to the present invention includes a boost converter means for boosting DC power from a DC power supply, inverter means for converting the DC power boosted by the boost converter means into AC power, and supplying the AC power, a target torque command Inverter control means for controlling the inverter means while changing the torque command so as to cause the electric motor to generate torque corresponding to the inverter, the inverter control means according to the input / output response performance of the boost converter means The change rate of the torque command is determined.
Another motor control device according to the present invention includes a first inverter means for converting AC power generated in the first motor into DC power, DC power from a DC power source, and DC power from the first inverter means. Second inverter means for converting to AC power and supplying it to the second motor; and the first inverter while changing the first torque command so as to convert to DC power corresponding to the first target torque command Inverter control means for controlling the second inverter means while changing the second torque command so as to cause the second electric motor to generate torque corresponding to a second target torque command; DC power from a DC power source is boosted and supplied to the second inverter means, and at least a part of the DC power converted by the first inverter means is stepped down. And a step-up / down converter means for regenerating to a direct current power source, wherein the inverter control means changes the rate of change of the first torque command and the second torque command according to the input / output response performance of the step-up / down converter means. It is characterized by determining.
本発明は、以上説明したように構成しているので、過渡時での昇圧コンバータ手段や昇降圧コンバータ手段などの定格オーバーや、応答が間に合わないことによる過電圧や電圧低下の発生などを防止できる。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to prevent an overvoltage or a voltage drop due to an over-rated rating of the boost converter means or the buck-boost converter means in a transient state or a response not in time.
−第1の実施の形態−
図1は、本発明の第1の実施の形態の車両用電動機制御装置を有するハイブリッド車のハイブリッドシステムを示す図である。エンジン(ENG)103は、クラッチ(CL)104を介して駆動モータ106(以下、MG2と言う)と接続され、トランスミッション(T/M)107を通して駆動輪111に接続されている。車両は、主にエンジン103と駆動モータMG2の合成出力により走行駆動力を発生する。発電モータ105(以下、MG1と言う)は、エンジン103と接続され、エンジンの始動や発電動作を行う。
-First embodiment-
FIG. 1 is a diagram showing a hybrid system of a hybrid vehicle having a vehicle motor control device according to a first embodiment of the present invention. The engine (ENG) 103 is connected to a drive motor 106 (hereinafter referred to as MG2) through a clutch (CL) 104, and is connected to a drive wheel 111 through a transmission (T / M) 107. The vehicle generates traveling driving force mainly by a combined output of the engine 103 and the driving motor MG2. A power generation motor 105 (hereinafter referred to as MG1) is connected to the engine 103, and starts the engine and generates power.
車両コントローラ112は、アクセル・ブレーキ・シフト・車速等の情報101による車両の必要駆動力に応じて、エネルギーマネージメントを行い、エンジントルク指令(Teng*)をエンジンコントローラ(ECM)102へ出力するとともに、モータコントローラ(M/C)109からモータ回転数(Nm1,Nm2)を受け、モータトルク指令(Tqm1*,Tqm2*)を出力する。さらに、クラッチ104を接続することでパラレルHEVモードを、クラッチ104を開放することでシリーズHEVモードを選択する。
The
エンジンコントローラ102は、エンジントルク指令(Teng*)に基づき、スロットルバルブ開閉装置、燃料噴射装置、点火時期制御装置(不図示)を制御し、駆動力を発生させる。モータコントローラ109は、モータトルク指令(Tqm1*,Tqm2*)に基づき、インバータ108を制御し、バッテリ110の電力をMG2に供給し、駆動力を発生させる。また、MG1およびMG2の回転エネルギーをバッテリ110へ回生する。
The
図2は、インバータ108の構成を示す図である。インバータ108は、MG1駆動用INV1(202)、MG2駆動用INV2(203)、バッテリからの入力電圧を制御する昇降圧コンバータ201、および、3相交流電流センサ211、212からなる。昇降圧コンバータ201は、直流リアクトル204、電力変換素子205、コンデンサ208、コンデンサ214、および、入力電圧検出用電圧センサ213、出力電圧検出用電圧センサ207、直流電流検出用電流センサ206からなる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the
電力変換素子205は、スイッチング素子(IGBT等)T1、T2およびダイオードD1、D2からなる。入力電圧検出用電圧センサ213は、バッテリ110からの入力電圧Vbを検出する。出力電圧検出用電圧センサ207は、昇降圧コンバータ201からの出力電圧Vcすなわちコンデンサ208の電圧を検出する。直流電流検出用電流センサ206は、バッテリ110から流れ出る、あるいはバッテリ110へ流れ込む直流電流Ibを検出する。
The
モータコントローラ109は、上記車両コントローラ112からの指令、および、インバータ108からの入力電圧フィードバック信号Vb、出力電圧フィードバック信号Vc、直流電流フィードバック信号Ib、MG1交流電流フィードバック信号I1、MG2交流電流フィードバック信号I2、MGレゾルバ209、210からの回転信号をもとに、MG1駆動用INV1(202)、MG2駆動用INV2(203)、および昇降圧コンバータ電力変換素子205への駆動信号を出力する。
The
図3は、MG1駆動用INV1(202)およびMG2駆動用INV2(203)のインバータ回路図を示す。MG1駆動用INV1(202)およびMG2駆動用INV2(203)は、それぞれ、6つのスイッチング素子(例えばIGBT)と6つのダイオードから構成される。例えば、MG2を駆動用モータとして働かせる場合は、MG2駆動用INV2(203)は、モータコントローラ109からの駆動信号に基づき、昇降圧コンバータ201からの直流電力を交流電力に変換して、MG2にトルク指令に応じたトルクが発生するようにその交流電力を提供する。
FIG. 3 shows inverter circuit diagrams of the MG1 driving INV1 (202) and the MG2 driving INV2 (203). The MG1 driving INV1 (202) and the MG2 driving INV2 (203) are each composed of six switching elements (for example, IGBT) and six diodes. For example, when MG2 is operated as a drive motor, the MG2 drive INV2 (203) converts DC power from the step-up /
また、MG2が発電機として働く場合は、MG2からの交流電力を直流電力に変換し、昇降圧コンバータ201へ入力する。昇降圧コンバータ201では、入力された直流電力は降圧されてバッテリ110へ回生する。MG1駆動用INV1(202)およびMG1についても同様である。このようなMG2駆動用INV2(203)、MG1駆動用INV1(202)を使用して、MG1、MG2の回転数制御、トルク制御、発電制御などを行なうのは公知な内容である。
When MG2 functions as a generator, AC power from MG2 is converted into DC power and input to the step-up /
なお、昇降圧コンバータ201は、回生時には降圧コンバータとして働く。昇降圧コンバータ201は、MG2駆動用INV2(203)へ直流電力を供給する供給回路、および、MG1駆動用INV1(202)あるいはMG2駆動用INV2(203)からの直流電力をバッテリ110へ回生させる回生回路として働く。昇降圧コンバータ201は、昇圧チョッパと降圧チョッパの組み合わせで構成されている。
Note that the step-up /
次に、MG1とMG2のトルク(出力)応答に差異がある場合に、昇降圧コンバータ201に生じる問題点について、図4を参照しながら説明する。図4は、MG1、MG2、昇降圧コンバータ201の出力応答を示す図である。
Next, problems that occur in the buck-
図4は、MG1の回生(発電)出力がMG2の力行出力よりレスポンス(応答)が早いことを示し、その結果、過度時においてバッテリ110への回生が大きく、しかもその回生出力が昇降圧コンバータ201の昇降圧応答限界(点線で示すグラフ)を超えていることを示している。なお、図4において、正の出力を回生出力とし、負の出力を力行出力とする。過度時間を経過すると、MG1の回生出力は、MG2の力行出力で消費されながら昇降圧コンバータ201を介してバッテリ110へ一定量回生され、昇降圧コンバータ201の昇降圧出力は、昇降圧出力応答限界内であり特に問題は生じない。
FIG. 4 shows that the regenerative (power generation) output of MG1 has a faster response (response) than the power running output of MG2, and as a result, the regenerative output to the
すなわち、図4は、MG1とMG2のトルク(出力)応答に差異がある場合に、過度時に昇降圧コンバータ201が定格オーバーになる問題を示している。その結果、最悪、素子の破壊などにつながったり、昇降圧コンバータ201の応答が間に合わず過電圧や電圧低下が発生し所望の運転が出来ないという問題が生じる。
That is, FIG. 4 shows a problem that the buck-
この問題を解決するためには、昇降圧コンバータ201の定格オーバーに対して昇降圧コンバータ201の入出力容量を過渡性能を考慮して大きくしておけばよい。また、過電圧や電圧低下に対してはINV装置全体の耐圧を上げておき、電圧低下しても影響のない電圧に予め高めに設定しておくなどが考えられる。しかし、これらの対策は、装置の大型化やコスト高となり効率的ではない。そのため、本実施の形態では、以下に説明する制御を行う。
In order to solve this problem, the input / output capacity of the buck-
図5は、モータコントローラ109による制御システムの構成を示す図である。回転数検出部1(301)は、MG1回転数Nm1をMGレゾルバ209により検出する。回転数検出部2(302)は、MG2回転数Nm2をMGレゾルバ210により検出する。電流指令演算部1(303)は、MG1の運転トルク・回転数に対してMG1効率が最大となる電流指令を実験等で求めて予めマップ化しておき、最終のMGトルク指令Tref1および回転数Nm1をもとに電流指令I1*(iu1*,iv1*,iw1*)を決定する。電流指令演算部2(304)は、MG2の運転トルク・回転数に対してMG2効率が最大となる電流指令を実験等で求めて予めマップ化しておき、最終のMGトルク指令Tref2および回転数Nm2をもとに電流指令I2*(iu2*,iv2*,iw2*)を決定する。
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a control system by the
電流制御部1(305)は、MG1実電流I1(iu1,iv1,iw1)が電流指令I1*に一致するようにMG1への電圧指令(vu1*,vv1*,vw1*)を決定し、MG1駆動用INV1(202)に対するPWM駆動信号を出力する。電流制御部2(306)は、MG2実電流I2(iu2,iv2,iw2)が電流指令I2*に一致するようにMG2への電圧指令(vu2*,vv2*,vw2*)を決定し、MG2駆動用INV2(203)に対するPWM駆動信号を出力する。Vc電圧指令部(307)は、MG1、MG2の運転トルク・回転数に応じて、インバータモータシステムの効率が最大となるコンデンサ電圧指令Vc*を予め実験等で求めてマップ化しておき、トルク指令・回転数Tqm1*、Tqm2*、Nm1、Nm2から電圧指令Vc*を決定する。 The current control unit 1 (305) determines the voltage command (vu1 *, vv1 *, vw1 *) to MG1 so that the MG1 actual current I1 (iu1, iv1, iw1) matches the current command I1 *, and MG1 A PWM drive signal for the drive INV1 (202) is output. The current control unit 2 (306) determines the voltage command (vu2 *, vv2 *, vw2 *) to MG2 so that the MG2 actual current I2 (iu2, iv2, iw2) matches the current command I2 *, and MG2 A PWM drive signal for the drive INV2 (203) is output. The Vc voltage command unit (307) obtains and maps a capacitor voltage command Vc * that maximizes the efficiency of the inverter motor system in advance according to the operating torque and rotation speed of MG1 and MG2, and maps the torque command. The voltage command Vc * is determined from the rotational speeds Tqm1 *, Tqm2 *, Nm1, and Nm2.
電圧制御部308は、バッテリ側の電圧Vbおよびコンデンサ電圧指令Vc*から下式の関係が成立するように昇降圧コンバータ201のトランジスタT2へのPWM駆動信号を出力する。
Vc*=Vb・(Ton2+Toff2)/Toff2
[Toff2≠0,Vc*≧Vb]
なお、Ton2は図2の電力変換素子205のトランジスタT2のON時間、Toff2は図2の電力変換素子205のトランジスタT2のOFF時間である。トランジスタT1については、デッドタイムを設け、Ton2間中はOFF、Toff2間中はONとなるよう制御する。
The
Vc * = Vb · (Ton2 + Toff2) / Toff2
[Toff2 ≠ 0, Vc * ≧ Vb]
Note that Ton2 is the ON time of the transistor T2 of the
トルク指令補正部309は、車両コントローラ112からのトルク指令Tqm1*、Tqm2*に対し、昇降圧コンバータ201の過渡応答性能以内となるように、MG1、MG2のトルク・出力応答を一致させるための最終トルク指令Tref1、Tref2を演算し、出力する。
The torque
図6は、トルク指令補正部309の処理のフローチャートを示す図である。ステップS101では、車両コントローラ112からの目標トルク指令Tqm1*(n)、Tqm2*(n)、およびMG1回転数Nm1(n)、MG2回転数Nm2(n)、および現状の最終のトルク指令Tref1(n)、Tref2(n)を取得し、Tm1*(n)=Tqm1*(n)、Tm2*(n)=Tqm2*(n)とし、ステップS102へ移行する。
FIG. 6 is a flowchart of the process of the torque
ステップS102では、目標トルク指令Tqm1*、Tqm2*に変化があったかどうかを判定する。前回のトルク指令Tm1*(n−1)、Tm2*(n−1)と比較して、Tm1*(n)=Tm1*(n−1)かつTm2*(n)=Tm2*(n−1)の場合は変化がないため、ステップS106に移行する。異なる場合は変化ありとしてステップS103へ移行する。 In step S102, it is determined whether or not the target torque commands Tqm1 * and Tqm2 * have changed. Compared to the previous torque commands Tm1 * (n-1) and Tm2 * (n-1), Tm1 * (n) = Tm1 * (n-1) and Tm2 * (n) = Tm2 * (n-1 ), Since there is no change, the process proceeds to step S106. If they are different, there is a change and the process proceeds to step S103.
ステップS103では、現在の昇降圧コンバータ201の出力状態P(n)と、今回のトルク指令による昇降圧コンバータ201の出力目標Pref(n)を、次式(1)(2)により算出する。
P(n)=Vb(n)・Ib(n)・・・(1)
Pref(n)={Tm1*(n)・Nm1(n)+(INV1+MG1損失)}
+{Tm2*(n)・Nm2(n)+(INV2+MG2損失)}・・・(2)
ここで、(INV1+MG1損失)、(INV2+MG2損失)は、インバータとMGの総合損失であり、予め実験で測定しておき、トルク指令およびMG回転数に対してマップ化しておけばよい。
In step S103, the current output state P (n) of the step-up / down
P (n) = Vb (n) · Ib (n) (1)
Pref (n) = {Tm1 * (n) · Nm1 (n) + (INV1 + MG1 loss)}
+ {Tm2 * (n) · Nm2 (n) + (INV2 + MG2 loss)} (2)
Here, (INV1 + MG1 loss) and (INV2 + MG2 loss) are total losses of the inverter and MG, which are measured in advance in advance and mapped to the torque command and the MG rotation speed.
ステップS104では、P(n)、Pref(n)をもとに、昇降圧コンバータ201の出力がP(n)からPref(n)になるまでの応答時間τを図7のマップを参照して算出する。図7は、昇降圧出力と応答時間の関係を示すマップ(テーブル)である。図7のデータは、実験などで予め測定し、メモリ(不図示)に予め格納しておく。昇降圧コンバータ201出力に変化がない場合、昇降圧コンバータ201の最短応答時間はゼロであるが、MG1、MG2用インバータの最短出力応答時間はゼロでなく、更には応答時間にも差があり、その差によって前述した昇降圧コンバータの問題が発生する可能性がある。したがって、昇降圧コンバータ201出力に変化がない場合でも、最短出力応答時間はゼロでなく、MG1、MG2互いのインバータが一致できる最短出力応答時間τminを設定する。τminも実験で予め測定しておくことで設定できる。
In step S104, the response time τ until the output of the buck-
ステップS105では、MG1、MG2のトルク指令の変化率ΔT1(n)、ΔT2(n)をTm1*(n)、Tm2*(n)およびTref1(n)、Tref2(n)から、次式(3)(4)のように決定する。すなわち、各モータの目標トルク指令を、現状の最終トルク指令から時間τをかけて達成するための各モータのトルク指令の変化率を求める。
ΔT1(n)={Tm1*(n)−Tref1(n)}・ts1/τ ・・・(3)
ΔT2(n)={Tm2*(n)−Tref2(n)}・ts1/τ ・・・(4)
(ts1はトルク補正制御のサンプリング時間)
In step S105, the torque command change rates ΔT1 (n) and ΔT2 (n) of MG1 and MG2 are calculated from Tm1 * (n), Tm2 * (n), Tref1 (n), and Tref2 (n) as follows: ) Determined as in (4). That is, the rate of change of the torque command of each motor for obtaining the target torque command of each motor over time τ from the current final torque command is obtained.
ΔT1 (n) = {Tm1 * (n) −Tref1 (n)} · ts1 / τ (3)
ΔT2 (n) = {Tm2 * (n) −Tref2 (n)} · ts1 / τ (4)
(Ts1 is the sampling time for torque correction control)
ステップS106では、ステップS105で求めたMG1、MG2のトルク指令の変化率ΔT1(n)、ΔT2(n)を使用して、MG1、MG2のトルク指令を行う。図8は、ステップS106の詳細な制御のフローチャートを示す図である。なお、ステップS105でトルク指令の変化率を決定することで、各モータの出力応答を昇降圧コンバータ201の応答以内に設定するようにしたが、制御誤差等で実際の出力応答がずれる場合がある。図8の処理では、実応答に応じてもトルク指令を補正する。図8はMG1についての説明であるが、MG2についても同様である。
In step S106, torque commands for MG1 and MG2 are issued using the change rates ΔT1 (n) and ΔT2 (n) of the torque commands for MG1 and MG2 obtained in step S105. FIG. 8 is a flowchart showing detailed control in step S106. Note that the output response of each motor is set within the response of the buck-
ステップS201では、前回の最終トルク指令Tref1(n−1)を取得する。ステップS202では、Tref1(n−1)=Tm1*(n)かどうか、すなわち、最終トルク指令が車両コントローラ112からの目標トルク指令に到達しているかどうかを判定し、成立している場合はステップS203へ移行する。不成立の場合はステップS204へ移行する。
In step S201, the previous final torque command Tref1 (n-1) is acquired. In step S202, it is determined whether Tref1 (n-1) = Tm1 * (n), that is, whether the final torque command has reached the target torque command from the
ステップS203では、最終のトルク指令をTref1(n)=Tm1*(n)とし、終了する。 In step S203, the final torque command is set to Tref1 (n) = Tm1 * (n), and the process ends.
一方、ステップS204では、MG1の実出力変化率ΔPmg1および目標出力変化率ΔPref_mg1を次式(5)(6)より算出し、ステップS205へ移行する。
ΔPmg=Pmg1(n)−Pmg1(n−1)・・・(5)
ΔPref_mg1=Pref_mg1(n)−Pref_mg1(n−1)・・(6)
On the other hand, in step S204, the actual output change rate ΔPmg1 and the target output change rate ΔPref_mg1 of MG1 are calculated from the following equations (5) and (6), and the process proceeds to step S205.
ΔPmg = Pmg1 (n) −Pmg1 (n−1) (5)
ΔPref_mg1 = Pref_mg1 (n) −Pref_mg1 (n−1) (6)
ここで、実出力Pmg1(n)は、Pmg1(n)=(vu1*・iu1+vv1*・iv1+vw1*・iw1)+(INV1損失)で求められ、各相の駆動電圧および駆動電流により求められる。目標出力Pref_mg1(n)は、Pref_mg1(n)=Tref1(n−1)・Nm1(n)+(INV1+MG1損失)で求められ、前回の最終トルク指令とモータの回転数により求められる。また、(INV1損失)はMG1用インバータ損失であり、予め実験で測定しておき、MG回転数およびMG電力に対してマップ化しておけばよい。(INV1+MG1損失)はインバータとMGの総合損失であり、予め実験で測定しておき、トルク指令およびMG回転数に対してマップ化しておけばよい。 Here, the actual output Pmg1 (n) is obtained by Pmg1 (n) = (vu1 * · iu1 + vv1 * · iv1 + vw1 * · iw1) + (INV1 loss), and is obtained from the drive voltage and drive current of each phase. The target output Pref_mg1 (n) is obtained by Pref_mg1 (n) = Tref1 (n−1) · Nm1 (n) + (INV1 + MG1 loss), and is obtained from the previous final torque command and the number of rotations of the motor. Further, (INV1 loss) is an MG1 inverter loss, which is measured in advance in advance and mapped to the MG rotation speed and MG power. (INV1 + MG1 loss) is a total loss of the inverter and MG, and is measured beforehand in advance and mapped to the torque command and the MG rotation speed.
ステップS205では、|ΔPmg1−ΔPref_mg1|<αかどうかを判定する。成立の場合は目標応答通りとしてステップS206へ移行する。不成立の場合はトルク指令を補正するためステップS207へ移行する。 In step S205, it is determined whether | ΔPmg1-ΔPref_mg1 | <α. If it is established, the process proceeds to step S206 according to the target response. If not, the process proceeds to step S207 to correct the torque command.
ステップS206では、最終のトルク指令をTref1(n)=Tref1(n−1)+ΔT1(n)とする。ステップS207では、最終のトルク指令を出力応答ずれ分を補正して、Tref1(n)=Tref1(n−1)+ΔT1(n)・(ΔPref_mg1/ΔPmg1)とする。 In step S206, the final torque command is Tref1 (n) = Tref1 (n−1) + ΔT1 (n). In step S207, the final torque command is corrected for the output response deviation, and Tref1 (n) = Tref1 (n-1) + ΔT1 (n) · (ΔPref_mg1 / ΔPmg1).
ステップS208では、Tref1(n)が目標トルク指令Tm1*(n)に到達したかを判定し、到達していなければそのまま終了する。到達している場合はステップS203へ移行する。 In step S208, it is determined whether Tref1 (n) has reached the target torque command Tm1 * (n). If it has reached, the process proceeds to step S203.
図9は、本実施の形態における、MG1、MG2、昇降圧コンバータ201の出力応答を示す図である。各モータの出力応答は、応答時間が昇降圧コンバータ201の応答性能から導かれる応答時間τに一致するように決定され、昇降圧コンバータ201の出力は昇降圧出力応答限界を超えないことが示されている。
FIG. 9 is a diagram showing output responses of MG1, MG2, and the step-up / down
以上のように構成された本実施の形態の車両用電動機制御装置は、次のような利点を有する。
(1)MG1、MG2の目標トルク指令に到達するまでのトルク指令の変化率を、昇降圧コンバータ201の入出力応答性能に応じて決めるようにしたので、過度時に昇降圧コンバータ201の動作が定格オーバーになることがない。その結果、素子の破壊などにつながらず、また、昇降圧コンバータ201の応答が間に合わないことによる過電圧や電圧低下の発生を防止できる。
(2)複数モータの出力応答が一致するように、言い換えれば応答時間が一致するように、それぞれのモータへのトルク指令の変化率を決定するようにしたので、昇降圧コンバータ201の過渡時の無駄な出力を抑制できる。
(3)モータの電力演算値をもとにモータの実出力変化率ΔPmg1を求め、目標出力変化率ΔPref_mg1との差が所定値以上かどうかを判定し、所定値以上であるとトルク指令の変化率を目標出力変化率と実出力変化率との比に応じて補正するようにした。これにより、上記の利点を有しながら、より精度の高い制御が可能となる。
The vehicle electric motor control device of the present embodiment configured as described above has the following advantages.
(1) Since the change rate of the torque command until reaching the target torque command of MG1 and MG2 is determined according to the input / output response performance of the buck-
(2) The rate of change in torque command to each motor is determined so that the output responses of a plurality of motors match, in other words, the response times match. Useless output can be suppressed.
(3) The actual output change rate ΔPmg1 of the motor is obtained based on the motor power calculation value, and it is determined whether or not the difference from the target output change rate ΔPref_mg1 is equal to or greater than a predetermined value. The rate was corrected according to the ratio between the target output change rate and the actual output change rate. Thereby, it is possible to perform more accurate control while having the above advantages.
−第2の実施の形態−
第1の実施の形態では、現在の昇降圧コンバータ201の出力状態P(n)と、出力目標Pref(n)から昇降圧応答時間τを求め、MG1、MG2のトルク指令の変化率を一意的に決定した。しかし、昇降圧コンバータ201の出力変化がない状態では、MG1、2の応答は、前述したMG1、MG2互いのインバータが一致できる最短出力応答時間τminで決定できる。
-Second Embodiment-
In the first embodiment, the step-up / step-down response time τ is obtained from the current output state P (n) of the step-up / down
例えば、車両が一定速度の状態にあり、MG1が40kW回生、MG2が40kW力行、昇降圧コンバータ201が0kW出力であった場合から、運転者がアクセルを戻し、目標がMG1が出力0kW、MG2が20kW回生、昇降圧コンバータ201が20kW回生となった場合(回生ブレーキ)、昇降圧コンバータ201は0kW出力から20kW回生の応答時間が必要となる。
For example, when the vehicle is at a constant speed, MG1 is 40 kW regenerative, MG2 is 40 kW powering, and the buck-
ここで、MG1が40kW回生→0kW出力、MG2が40kW力行→0kW出力までは、昇降圧コンバータ201から見た出力は0kWのまま変化がないので、昇降圧コンバータ201の応答は最も速く、MGトルク・出力を即変できる。このように、まずは昇降圧コンバータ201出力が変化しない領域でMG1、MG2の出力を即変させ、その後昇降圧コンバータ201出力応答により、MG1、MG2の出力を変化させるという2段階構成により、アクセルレスポンスを向上できる。
Here, since the output viewed from the buck-
第2の実施の形態の車両用電動機制御装置は、図5のトルク指令補正部309の内容が変わるのみであり、その他の構成は第1の実施の形態と同様である。従って、トルク指令補正部309の制御についてのみ以下説明をする。図10は、第2の実施の形態のトルク指令補正部309の処理のフローチャートを示す図である。
The vehicular electric motor control apparatus of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except that the contents of the torque
図10のステップS301は図6のステップS101に対応し、図10のステップS310〜ステップS314は図6のステップS102〜ステップS106に対応する。すなわち、第2の実施の形態は、第1の実施の形態の図6のステップS101とステップS102の間に、図10のステップS302〜ステップS309の処理が追加されたとして考えればよい。 Step S301 in FIG. 10 corresponds to step S101 in FIG. 6, and steps S310 to S314 in FIG. 10 correspond to steps S102 to S106 in FIG. In other words, the second embodiment may be considered as the processing in steps S302 to S309 in FIG. 10 being added between step S101 and step S102 in FIG. 6 of the first embodiment.
ステップS301では、車両コントローラ112からの目標トルク指令Tqm1*(n)、Tqm2*(n)およびMG1回転数Nm1(n)、MG2回転数Nm2(n)、および最終のトルク指令Tref1(n)、Tref2(n)を取得し、ステップS302へ移行する。
In step S301, target torque commands Tqm1 * (n), Tqm2 * (n), MG1 rotation speed Nm1 (n), MG2 rotation speed Nm2 (n), and final torque command Tref1 (n) from
ステップS302では、目標トルク指令に変化があったかどうかを判定する。前回のトルク指令Tqm1*(n−1)、Tqm2*(n−1)と比較して、Tm1*(n)≠Tm1*(n−1)、もしくはTm2*(n)≠Tm2*(n−1)の場合は、変化があるため、トルク指令補正を1次トルク指令出力判断から実施するためステップS303に移行する。変化なしの場合はステップS308(2次トルク指令出力判断)へ移行する。 In step S302, it is determined whether or not the target torque command has changed. Compared to the previous torque command Tqm1 * (n-1), Tqm2 * (n-1), Tm1 * (n) ≠ Tm1 * (n-1), or Tm2 * (n) ≠ Tm2 * (n- In the case of 1), since there is a change, the process proceeds to step S303 in order to execute the torque command correction from the primary torque command output determination. If there is no change, the process proceeds to step S308 (secondary torque command output determination).
ステップS303では、現状のMG出力から、目標MG出力までの出力変化度ΔP1、ΔP2を下式(7)(8)で演算する。
ΔP1=Nm1(n)・(Tqm1*(n)−Tref1(n))・・・(7)
ΔP2=Nm2(n)・(Tqm2*(n)−Tref2(n))・・・(8)
その後、2段階トルク指令が可能かどうかを判断するため、ステップS304へ移行する。
In step S303, output change degrees ΔP1 and ΔP2 from the current MG output to the target MG output are calculated by the following equations (7) and (8).
ΔP1 = Nm1 (n). (Tqm1 * (n) −Tref1 (n)) (7)
ΔP2 = Nm2 (n). (Tqm2 * (n) −Tref2 (n)) (8)
Thereafter, the process proceeds to step S304 to determine whether or not a two-stage torque command is possible.
ステップS304では、MG1、MG2変化度の符号が異なるかどうかを判定する。
(ΔP1>0かつΔP2<0)もしくは(ΔP1<0かつΔP2>0)の場合、MG1、MG2変化度の符号が異なるため、昇降圧コンバータ201の出力が変化しない領域でのトルク即変が可能となりステップS305へ移行する。成立しない場合は、昇降圧コンバータ201の出力が単調増加もしくは単調減少となるため、第1の実施の形態の方式としステップS307へ移行する。
In step S304, it is determined whether the signs of the MG1 and MG2 change degrees are different.
In the case of (ΔP1> 0 and ΔP2 <0) or (ΔP1 <0 and ΔP2> 0), since the signs of the MG1 and MG2 changes are different, the torque can be changed immediately in the region where the output of the buck-
ステップS305では、1次トルク指令を演算する。1次トルク指令は、昇降圧コンバータ201の出力が変化しない条件で設定する。出力変化度の絶対値|ΔP1|、|ΔP2|が小さい方のMGに合わせてトルク指令を設定する。これによりMG1、MG2の出力変化度が同じになり、昇降圧コンバータ201出力は変化しない。具体的には下式(9)(10)により1次トルク指令T11*、T21*を演算する。
In step S305, a primary torque command is calculated. The primary torque command is set under the condition that the output of the step-up / down
これにより、MG1、MG2の一方は、車両コントローラからの目標トルク指令Tqm1*、Tqm2*のいずれかに一致する。
T11*=Tref1(n)+(sign(ΔP1))・
(min(|ΔP1|,|ΔP2|)/Nm1(n))・・・(9)
T21*=Tref2(n)+(sign(ΔP2))・
(min(|ΔP1|,|ΔP2|)/Nm2(n))・・・(10)
Thereby, one of MG1 and MG2 coincides with one of the target torque commands Tqm1 * and Tqm2 * from the vehicle controller.
T11 * = Tref1 (n) + (sign (ΔP1)).
(Min (| ΔP1 |, | ΔP2 |) / Nm1 (n)) (9)
T21 * = Tref2 (n) + (sign (ΔP2)).
(Min (| ΔP1 |, | ΔP2 |) / Nm2 (n)) (10)
ステップS306では、1次トルク指令をTm1*(n)=T11*、Tm2*(n)=T21*として出力し、ステップS310へ移行する。 In step S306, the primary torque command is output as Tm1 * (n) = T11 *, Tm2 * (n) = T21 *, and the process proceeds to step S310.
ステップS307では、ここでは、昇降圧コンバータ201の出力が単調増加もしくは単調減少となるため、トルク指令を2段階とせず、車両コントローラからのトルク指令をそのままTm1*(n)=Tqm1*(n)、Tm2*(n)=Tqm2*(n)として出力し、ステップS310へ移行する。
In step S307, since the output of the step-up / step-down
ステップS308では、車両コントローラからの目標トルク指令とするかどうかを判定する。(Tm1*(n)=Tref1(n)かつTm2*(n)=Tref2(n))が成立する場合は、MG1、MG2トルクがどちらも1次トルク指令もしくは車両コントローラからの目標トルク指令となっているため、車両コントローラからの目標トルク指令を設定するためステップS309へ移行する。不成立の場合はそのままステップS310へ移行する。 In step S308, it is determined whether or not the target torque command from the vehicle controller is used. When (Tm1 * (n) = Tref1 (n) and Tm2 * (n) = Tref2 (n)) holds, both MG1 and MG2 torques are primary torque commands or target torque commands from the vehicle controller. Therefore, the process proceeds to step S309 in order to set a target torque command from the vehicle controller. If not established, the process proceeds to step S310.
ステップS309では、車両コントローラからの目標トルク指令をTm1*(n)=Tqm1*(n)、Tm2*(n)=Tqm2*(n)として出力し、ステップS310へ移行する。ステップS310からステップS314は、第1の実施の形態のステップS102からステップS106と同じである。 In step S309, the target torque command from the vehicle controller is output as Tm1 * (n) = Tqm1 * (n), Tm2 * (n) = Tqm2 * (n), and the process proceeds to step S310. Steps S310 to S314 are the same as steps S102 to S106 in the first embodiment.
以上のように構成された本実施の形態の車両用電動機制御装置は、次のような利点を有する。
(1)MG1、MG2の現状のMG出力から目標MG出力までの出力変化度の符号が異なる場合、それぞれのトルク指令を同一の出力変化率(符号は逆)となるように変化させるようにした。その期間は、出力変化度の絶対値が小さい方の目標出力に到達するまでの期間である。その結果、昇降圧コンバータ201の出力は変化しないため、トルク指令の変化率を最大にすることができる。すなわち、回路の最大の応答速度(最小の応答時間)で変化させることができる。これにより、昇降圧コンバータ201の出力変化が無い領域でMG1、MG2トルク・出力の立ち上がりおよび立ち下りを速くすることができるため、アクセルレスポンスを改善できる。
(2)図11は、第2の実施の形態における、MG1、MG2、昇降圧コンバータ201の出力応答を示す図である。MG2の目標出力に到達するまでを最小の応答時間τminで到達することができることが示されている。なお、MG1の目標出力に到達するには、第1の実施の形態の図9と同様に応答時間τが必要であるが、途中経過を速くすることでMG1、MG2のトルクフィーリングが向上される。なお、図11のτmin間のMG1およびMG2のトルク指令の変化率は、図9と比較しても分かるように、τmin開始時点において第1の実施の形態のようにして昇降圧コンバータ201の入出力応答性能に応じて求める場合のそれぞれのトルク指令の変化率よりその絶対値が大きい変化率である(応答速度が速い)。
The vehicle electric motor control device of the present embodiment configured as described above has the following advantages.
(1) When the signs of the degree of change in output from the current MG output of MG1 and MG2 to the target MG output are different, the respective torque commands are changed so as to have the same output change rate (the sign is opposite). . The period is a period until the target output having a smaller absolute value of the output change degree is reached. As a result, since the output of the step-up / down
(2) FIG. 11 is a diagram showing output responses of the MG1, MG2, and the step-up / down
上記実施の形態では、MG1とMG2の2つの電動機が備えられている例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。1つの電動機についても本発明を適用することができる。また、3つ以上の複数の電動機が備えられている場合であってもよい。 In the said embodiment, although demonstrated with the example provided with two electric motors MG1 and MG2, it is not necessarily limited to this content. The present invention can also be applied to one electric motor. Moreover, the case where the 3 or more several electric motor is provided may be sufficient.
上記実施の形態では、MG1を発電用電動機、MG2を駆動用電動機の例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。エンジンを始動するときなど、MG1が駆動機として働く場合であってもよい。ブレーキをかけるときなどにMG2が発電機として働く場合であってもよい。また、エンジンの駆動力と電動機の駆動力をパラレルに車両の駆動軸へ提供する場合であってもよい。すなわち、パラレルHEVモードであってもよいし、シリーズHEVモードであってもよい。 In the above embodiment, MG1 is described as an example of a generator motor, and MG2 is described as an example of a drive motor. However, the present invention is not necessarily limited to this. The case where MG1 works as a drive machine, such as when starting an engine, may be sufficient. The case where MG2 works as a generator when applying a brake may be used. In addition, the driving force of the engine and the driving force of the electric motor may be provided in parallel to the driving shaft of the vehicle. That is, the parallel HEV mode or the series HEV mode may be used.
上記実施の形態では、ハイブリッド車の例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。電気自動車であってもよいし、電動機を使用して駆動されるすべての車両に本発明は適用できる。 In the above embodiment, an example of a hybrid vehicle has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this content. The present invention may be applied to all vehicles driven by using an electric motor.
上記実施の形態では、車両用の電動機制御装置の例で説明したが、必ずしもこの内容に限定する必要はない。車両用以外の電動機制御装置にも本発明は適用できる。すなわち、直流電源と昇降圧コンバータとインバータと電動機とで構成され、電動機は駆動用および発電用に使用されるようなあらゆるシステムにも適用できる。 In the above embodiment, the example of the motor control device for a vehicle has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this content. The present invention can also be applied to motor control devices other than those for vehicles. That is, it is composed of a DC power supply, a buck-boost converter, an inverter, and an electric motor, and the electric motor can be applied to any system used for driving and power generation.
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other embodiments conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.
101 情報
102 エンジンコントローラ
103 エンジン
104 クラッチ
105 発電モータ(MG1)
106 駆動モータ(MG2)
107 トランスミッション
108 インバータ
109 モータコントローラ
110 バッテリ
111 駆動輪
112 車両コントローラ
101
106 Drive motor (MG2)
Claims (8)
直流電源からの直流電力を昇圧する昇圧コンバータ手段と、
前記昇圧コンバータ手段により昇圧された直流電力を交流電力に変換して電動機に供給するインバータ手段と、
目標トルク指令に対応したトルクを前記電動機に発生させるように、トルク指令を変化させながら前記インバータ手段を制御するインバータ制御手段とを備え、
前記インバータ制御手段は、前記昇圧コンバータ手段の入出力応答性能に応じて、前記トルク指令の変化率を決定することを特徴とする電動機制御装置。 An electric motor control device,
Boost converter means for boosting DC power from a DC power source;
Inverter means for converting the DC power boosted by the boost converter means into AC power and supplying it to the motor;
Inverter control means for controlling the inverter means while changing the torque command so that the motor generates torque corresponding to the target torque command,
The inverter control means determines the rate of change of the torque command according to the input / output response performance of the boost converter means.
第1の電動機で発生する交流電力を直流電力に変換する第1のインバータ手段と、
直流電源からの直流電力および前記第1のインバータ手段からの直流電力を交流電力に変換して第2の電動機に供給する第2のインバータ手段と、
第1の目標トルク指令に対応した直流電力に変換するように第1のトルク指令を変化させながら前記第1のインバータ手段を制御し、第2の目標トルク指令に対応したトルクを前記第2の電動機に発生させるように第2のトルク指令を変化させながら前記第2のインバータ手段を制御するインバータ制御手段と、
前記直流電源からの直流電力を昇圧して前記第2のインバータ手段へ供給するとともに、前記第1のインバータ手段で変換された直流電力の少なくとも一部を降圧して前記直流電源へ回生する昇降圧コンバータ手段とを備え、
前記インバータ制御手段は、前記昇降圧コンバータ手段の入出力応答性能に応じて、前記第1のトルク指令および前記第2のトルク指令の変化率を決定することを特徴とする電動機制御装置。 An electric motor control device,
First inverter means for converting alternating current power generated by the first electric motor into direct current power;
Second inverter means for converting direct current power from a direct current power source and direct current power from the first inverter means to alternating current power and supplying the second electric motor;
The first inverter means is controlled while changing the first torque command so as to convert it into DC power corresponding to the first target torque command, and the torque corresponding to the second target torque command is changed to the second target torque command. Inverter control means for controlling the second inverter means while changing the second torque command to be generated in the electric motor;
A step-up / step-down voltage that boosts DC power from the DC power supply and supplies the boosted DC power to the second inverter means, and steps down at least part of the DC power converted by the first inverter means and regenerates the DC power. Converter means,
The electric motor control device, wherein the inverter control means determines a rate of change between the first torque command and the second torque command in accordance with an input / output response performance of the step-up / down converter means.
前記インバータ制御手段は、前記昇降圧コンバータ手段の現在の出力が前記第1の目標トルク指令および前記第2の目標トルク指令に基づいて求められる目標出力へ到達するまでの応答時間を求め、前記第1のトルク指令が現在の状態から前記第1の目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記第1のトルク指令の変化率を決定し、前記第2のトルク指令が現在の状態から前記第2の目標トルク指令まで前記求めた応答時間をかけて到達するように前記第2のトルク指令の変化率を決定することを特徴とする電動機制御装置。 In the motor control device according to claim 2,
The inverter control means obtains a response time until the current output of the step-up / down converter means reaches a target output determined based on the first target torque command and the second target torque command, The rate of change of the first torque command is determined so that the first torque command reaches from the current state to the first target torque command over the obtained response time, and the second torque command is A rate of change of the second torque command is determined so as to reach the second target torque command over the determined response time from this state.
前記昇降圧コンバータ手段のある出力からある出力になるまでの応答時間に関するデータが予め求められて格納され、
前記インバータ制御手段は、前記格納された応答時間に関するデータを使用して、前記昇降圧コンバータ手段の現在の出力が前記第1の目標トルク指令および前記第2の目標トルク指令に基づいて求められる目標出力へ到達するまでの応答時間を求めることを特徴とする電動機制御装置。 In the motor control device according to claim 3,
Data relating to response time from a certain output of the buck-boost converter means to a certain output is obtained and stored in advance,
The inverter control means uses the stored response time data to determine a current output of the step-up / down converter means based on the first target torque command and the second target torque command. An electric motor control device characterized in that a response time until reaching an output is obtained.
前記インバータ制御手段は、前記第1のトルク指令および前記第2のトルク指令を前記昇降圧コンバータ手段の出力が実質的に変化しない変化率で所定時間変化させ、その後、前記第1の目標トルク指令および前記第2の目標トルク指令に到達するまでの前記第1のトルク指令および前記第2のトルク指令の変化率を、前記昇降圧コンバータ手段の入出力応答性能に応じて決定することを特徴とする電動機制御装置。 In the electric motor control device according to any one of claims 2 to 4,
The inverter control means changes the first torque command and the second torque command for a predetermined time at a rate of change at which the output of the step-up / down converter means does not substantially change, and then the first target torque command And the rate of change of the first torque command and the second torque command until reaching the second target torque command is determined according to the input / output response performance of the step-up / down converter means. Electric motor control device.
前記所定時間変化させる前記第1のトルク指令および前記第2のトルク指令の変化率は、前記所定時間開始時点において前記昇降圧コンバータ手段の入出力応答性能に応じて求める場合の前記第1のトルク指令および前記第2のトルク指令の変化率より大きいことを特徴とする電動機制御装置。 In the motor control device according to claim 5,
The first torque when the change rate of the first torque command and the second torque command to be changed for the predetermined time is obtained according to the input / output response performance of the step-up / down converter means at the start of the predetermined time. An electric motor control device having a change rate greater than the command and the second torque command.
前記インバータ制御手段は、前記第1の電動機および第2の電動機の少なくともいずれかにおいて、実際の駆動電圧および駆動電流に基づき実出力を求め、前記第1の電動機の場合は前記第1のトルク指令に基づき、前記第2の電動機の場合は前記第2のトルク指令に基づき目標出力を求め、前記実出力と前記目標出力との間に所定の値以上のずれがある場合、前記実出力と前記目標出力とを近づけるように、前記第1の電動機の場合は前記第1のトルク指令の変化率、前記第2の電動機の場合は前記第2のトルク指令の変化率を補正することを特徴とする電動機制御装置。 In the electric motor control device according to any one of claims 2 to 5,
The inverter control means obtains an actual output based on an actual drive voltage and drive current in at least one of the first electric motor and the second electric motor, and in the case of the first electric motor, the first torque command In the case of the second electric motor, a target output is obtained based on the second torque command, and when there is a deviation of a predetermined value or more between the actual output and the target output, the actual output and the The rate of change of the first torque command is corrected in the case of the first motor, and the rate of change of the second torque command is corrected in the case of the second motor so as to approach the target output. Electric motor control device.
前記第1の電動機は車両のエンジンに接続されて交流電力を発生し、
前記第2の電動機は車両の駆動軸に接続されて該車両の駆動軸を駆動することを特徴とする電動機制御装置。 In the electric motor control device according to any one of claims 2 to 6,
The first electric motor is connected to a vehicle engine to generate AC power;
The electric motor control apparatus, wherein the second electric motor is connected to a drive shaft of a vehicle and drives the drive shaft of the vehicle.
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