JP2010283932A

JP2010283932A - Control device for load drive system

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Publication number: JP2010283932A
Application number: JP2009133287A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kondo; 一近藤; Tomoaki Nakagawa; 智明中川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-06-02
Also published as: JP5286596B2

Abstract

【課題】極小負荷状態でコンバータの動作を休止しても当該コンバータの出力電圧を保持可能な負荷駆動システムの制御装置を提供すること。
【解決手段】直流電源の出力電圧をコンバータが指令値に昇圧又は降圧して負荷に印加する負荷駆動システムの制御装置は、外部からの指令に基づいて前記負荷の駆動を制御する負荷駆動制御部と、前記コンバータをスイッチング制御するスイッチング制御部と、負荷電力を導出する負荷電力導出部と、前記負荷電力の絶対値が所定値未満のとき、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示するスイッチング動作制御部と、前記負荷電力の絶対値が所定値未満のとき、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記負荷駆動制御部に対して行われた前記指令を補正する指令補正部と、を備える。
【選択図】図１Provided is a control device for a load drive system capable of holding an output voltage of a converter even when the operation of the converter is stopped in an extremely small load state.
A control device for a load drive system in which an output voltage of a DC power supply is stepped up or down to a command value and applied to a load, a load drive control unit for controlling the drive of the load based on a command from the outside A switching control unit that performs switching control of the converter, a load power deriving unit that derives load power, and the switching control unit that pauses the switching operation of the converter when the absolute value of the load power is less than a predetermined value. When the absolute value of the load power is less than a predetermined value, the switching operation control unit instructing to the load drive control unit is performed so that the absolute value of the deviation between the command value and the output voltage of the converter is reduced. A command correction unit that corrects the received command.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、直流電源の出力電圧をコンバータが指令値に昇圧又は降圧して負荷に印加する負荷駆動システムの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a load drive system in which an output voltage of a DC power supply is boosted or lowered to a command value by a converter and applied to a load.

図１８は、直流電源の出力電圧を昇圧して負荷に印加するシステムの構成図である。図１８に示すシステムでは、直流電源１と負荷２の間に昇圧コンバータ（以下、単に「コンバータ」という）３が設けられている。コンバータ３は、直流電源１の出力電圧Ｖ１を昇圧する。制御装置４は、コンバータ３を構成する２つのトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが互いに逆論理で動作するようコンバータ３を制御する。したがって、コンバータ３に含まれるリアクトルＬを流れる電流（リアクトル電流）ＩＬはリプルする。 FIG. 18 is a configuration diagram of a system that boosts the output voltage of a DC power supply and applies it to a load. In the system shown in FIG. 18, a boost converter (hereinafter simply referred to as “converter”) 3 is provided between a DC power source 1 and a load 2. Converter 3 boosts output voltage V 1 of DC power supply 1. The control device 4 controls the converter 3 so that the two transistors SwH and SwL constituting the converter 3 operate with opposite logics. Therefore, current (reactor current) IL flowing through reactor L included in converter 3 is rippled.

国際公開第２００４／１１４５１１号パンフレットInternational Publication No. 2004/114511 Pamphlet

上記システムにおけるコンバータ３の動作時、リアクトルＬ及びトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬでは損失が発生する。図１９は、二次電力に応じたコンバータ３の損失特性の一例を示すグラフである。図１９に示すように、コンバータ３での損失は、二次電力（負荷電流Ｉｏ×二次電圧Ｖ２）の絶対値に応じて増加する。また、当該損失は、コンバータ３の昇圧率が高いほど大きい。さらに、図１９のグラフに示されているように、コンバータ３での損失は、その出力先が無負荷であっても発生する。したがって、無負荷であればコンバータ３の動作を休止することによって損失を低減できる。 During the operation of the converter 3 in the above system, a loss occurs in the reactor L and the transistors SwH and SwL. FIG. 19 is a graph showing an example of the loss characteristic of the converter 3 according to the secondary power. As shown in FIG. 19, the loss in the converter 3 increases according to the absolute value of the secondary power (load current Io × secondary voltage V2). Further, the loss increases as the step-up rate of converter 3 increases. Furthermore, as shown in the graph of FIG. 19, the loss in the converter 3 occurs even when the output destination is no load. Therefore, if there is no load, the loss can be reduced by stopping the operation of the converter 3.

無負荷であれば、コンバータ３の動作を休止しても二次電圧Ｖ２は理論上変化しない。しかし、負荷２が電動機の場合など、完全な無負荷状態を実現することが困難な場合には、微小な負荷が発生する。図２０は、わずかに電力を消費し続ける負荷状態（極小負荷状態）でコンバータ３の動作を休止したときの（ａ）負荷電流Ｉｏ、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフである。図２０に示すように、負荷２がわずかに電力を消費している状態でコンバータ３の動作を休止すると、トランジスタＳｗＨ，ＳｗＬのスイッチング制御が行われず、リアクトル電流ＩＬは０となるため、コンバータ３での損失はなくなる。しかし、負荷２での電力消費のため、二次電圧Ｖ２は徐々に直流電源１の出力電圧（一次電圧）Ｖ１まで低下する。 If there is no load, the secondary voltage V2 does not change theoretically even if the operation of the converter 3 is stopped. However, when it is difficult to achieve a complete no-load state, such as when the load 2 is an electric motor, a minute load is generated. FIG. 20 shows (a) the load current Io, (b) the reactor current IL, and (c) the secondary voltage V2 when the operation of the converter 3 is stopped in a load state (minimum load state) in which power is slightly consumed. It is a graph which shows a change. As shown in FIG. 20, when the operation of the converter 3 is suspended while the load 2 is slightly consuming power, the switching control of the transistors SwH and SwL is not performed, and the reactor current IL becomes 0. Therefore, the converter 3 The loss at is gone. However, due to power consumption in the load 2, the secondary voltage V2 gradually decreases to the output voltage (primary voltage) V1 of the DC power supply 1.

また、負荷２がわずかに発電を行っている状態でコンバータ３の動作を休止しても、二次電圧Ｖ２は休止前の電圧に維持されない。図２１は、わずかに発電し続ける負荷状態でコンバータ３の動作を休止したときの（ａ）負荷電流Ｉｏ、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）〜（ｄ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフである。なお、図２１（ｃ）は、トランジスタＳｗＨがオン状態かつトランジスタＳｗＬがオフ状態でコンバータ３の動作が休止された場合の二次電圧Ｖ２の変化を示す。また、図２１（ｄ）は、トランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが共にオフ状態でコンバータ３の動作が休止された場合の二次電圧Ｖ２の変化を示す。 Even if the operation of the converter 3 is suspended while the load 2 is slightly generating power, the secondary voltage V2 is not maintained at the voltage before the suspension. FIG. 21 shows changes in (a) the load current Io, (b) the reactor current IL, and (c) to (d) the secondary voltage V2 when the operation of the converter 3 is stopped in a load state where power generation is slightly continued. It is a graph. FIG. 21C shows a change in the secondary voltage V2 when the operation of the converter 3 is suspended while the transistor SwH is on and the transistor SwL is off. FIG. 21 (d) shows the change in the secondary voltage V2 when the operation of the converter 3 is suspended while both the transistors SwH and SwL are off.

トランジスタＳｗＨがオン状態かつトランジスタＳｗＬがオフ状態でコンバータ３の動作が休止されると、直流電源１と負荷２は直結された状態になる。したがって、図２１（ｃ）に示すように、二次電圧Ｖ２は、直流電源１の出力電圧（一次電圧）Ｖ１まで低下する。一方、トランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが共にオフ状態でコンバータ３の動作が休止されると、直流電源１と負荷２はダイオードを介して接続された状態になる。このとき、負荷２で生じた電力がキャパシタＣに蓄電され続けるため、二次電圧Ｖ２は動作休止時の電圧Ｖ０より上昇する。 When the operation of the converter 3 is stopped while the transistor SwH is on and the transistor SwL is off, the DC power source 1 and the load 2 are directly connected. Therefore, as shown in FIG. 21 (c), the secondary voltage V2 drops to the output voltage (primary voltage) V1 of the DC power supply 1. On the other hand, when both the transistors SwH and SwL are off and the operation of the converter 3 is stopped, the DC power supply 1 and the load 2 are connected via a diode. At this time, since the electric power generated in the load 2 continues to be stored in the capacitor C, the secondary voltage V2 rises from the voltage V0 at the time of operation suspension.

このように、極小負荷状態にコンバータ３の動作を休止すると、二次電圧Ｖ２が下降又は上昇して負荷２の最適効率運転点から離れてしまう。このため、コンバータ３の動作を休止することは好ましくない。しかし、損失低減の点では、コンバータ３の動作を休止した方が望ましい。 As described above, when the operation of the converter 3 is suspended in the minimum load state, the secondary voltage V 2 decreases or rises and moves away from the optimum efficiency operating point of the load 2. For this reason, it is not preferable to stop the operation of the converter 3. However, it is desirable to stop the operation of the converter 3 in terms of loss reduction.

本発明の目的は、極小負荷状態でコンバータの動作を休止しても当該コンバータの出力電圧を保持可能な負荷駆動システムの制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a control device for a load drive system capable of holding the output voltage of the converter even when the operation of the converter is stopped in a minimal load state.

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置は、直流電源（例えば、実施の形態での蓄電池１０１）の出力電圧をコンバータ（例えば、実施の形態でのコンバータ１０５）が指令値に昇圧又は降圧して負荷（例えば、実施の形態でのインバータ１０７及び電動機１０３）に印加する負荷駆動システムの制御装置であって、外部からの指令に基づいて前記負荷の駆動を制御する負荷駆動制御部（例えば、実施の形態でのインバータ制御部１００Ｉ）と、前記コンバータをスイッチング制御するスイッチング制御部（例えば、実施の形態でのＰＷＭ制御部１５５）と、負荷電力を導出する負荷電力導出部（例えば、実施の形態での負荷電力演算部１５７，２５７，３５７，４５７）と、前記負荷電力の絶対値が所定値未満のとき、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示するスイッチング動作制御部（例えば、実施の形態での動作休止判断部１５９）と、前記負荷電力の絶対値が所定値未満のとき、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記負荷駆動制御部に対して行われた前記指令を補正する指令補正部（例えば、実施の形態での補正トルク演算部１６１）と、を備えたことを特徴としている。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a load driving system control device according to a first aspect of the present invention converts an output voltage of a DC power source (for example, the storage battery 101 in the embodiment) to a converter (for example, The converter 105 in the embodiment is a control device for a load drive system in which the voltage is stepped up or down to a command value and applied to a load (for example, the inverter 107 and the electric motor 103 in the embodiment). Based on the load drive control unit (for example, the inverter control unit 100I in the embodiment) and the switching control unit (for example, the PWM control unit 155 in the embodiment) that controls the converter. ), A load power deriving unit (for example, load power calculation units 157, 257, 357, 457 in the embodiment) for deriving the load power, A switching operation control unit that instructs the switching control unit to suspend the switching operation of the converter when the absolute value of the load power is less than a predetermined value (for example, the operation suspend determination unit 159 in the embodiment), and the load A command correction unit that corrects the command given to the load drive control unit so that the absolute value of the deviation between the command value and the output voltage of the converter decreases when the absolute value of power is less than a predetermined value ( For example, the correction torque calculating unit 161) according to the embodiment is provided.

さらに、請求項２に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記コンバータは、互いに逆論理でスイッチングされる直列接続された２つのスイッチング素子（例えば、実施の形態でのトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬ）と、各スイッチング素子に並列接続された２つのダイオードと、前記２つのスイッチング素子の接続点に接続されたリアクトル（例えば、実施の形態でのリアクトルＬ）と、を有し、前記負荷電力の絶対値が所定値未満のとき、前記スイッチング動作制御部は、前記２つのスイッチング素子の両方をオフ状態にして前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示することを特徴としている。 Furthermore, in the control device for a load drive system according to the second aspect of the present invention, the converter includes two switching elements connected in series that are switched in reverse logic to each other (for example, the transistors SwH and SwL in the embodiment). And two diodes connected in parallel to each switching element, and a reactor (for example, reactor L in the embodiment) connected to a connection point of the two switching elements, and the absolute power of the load power When the value is less than a predetermined value, the switching operation control unit instructs the switching control unit to turn off both of the two switching elements and pause the switching operation of the converter.

さらに、請求項３に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、単位時間当たりの前記指令値の変化量が所定値未満のとき、前記スイッチング動作制御部は、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示し、前記指令補正部は、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記負荷駆動制御部に対して行われた前記指令を補正することを特徴としている。 Furthermore, in the control device for a load drive system according to claim 3, when the amount of change in the command value per unit time is less than a predetermined value, the switching operation control unit pauses the switching operation of the converter. The switching control unit is instructed, and the command correction unit corrects the command issued to the load drive control unit so that an absolute value of a deviation between the command value and the output voltage of the converter is decreased. It is characterized by that.

さらに、請求項４に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記直流電源が蓄電池であり、前記蓄電池の残容量が所定値以上のとき、前記スイッチング動作制御部は、前記コンバータのスイッチング動作を休止するよう前記スイッチング制御部に指示し、前記指令補正部は、前記指令値と前記コンバータの出力電圧の偏差の絶対値が減少するよう、前記負荷駆動制御部に対して行われた前記指令を補正することを特徴としている。 Furthermore, in the control device for a load drive system according to claim 4, when the DC power source is a storage battery and the remaining capacity of the storage battery is equal to or greater than a predetermined value, the switching operation control unit is configured to perform the switching operation of the converter. The switching control unit is instructed to pause, and the command correction unit is configured to output the command to the load drive control unit so that an absolute value of a deviation between the command value and the output voltage of the converter is reduced. It is characterized by correcting.

さらに、請求項５に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記コンバータ及び前記負荷に並列接続されたキャパシタ（例えば、実施の形態でのキャパシタＣ）を備え、前記負荷は、電動機（例えば、実施の形態での電動機１０３）と、前記コンバータの出力電圧を交流電圧に変換して前記電動機に印加するインバータ（例えば、実施の形態でのインバータ１０７）と、を含み、前記指令補正部による前記指令の補正量は、前記電動機の回転数が高いほど、かつ、前記キャパシタの容量が小さいほど小さいことを特徴としている。 Furthermore, in the control device for a load drive system according to the fifth aspect of the present invention, the converter and the capacitor (for example, the capacitor C in the embodiment) connected in parallel to the load are provided, and the load is an electric motor (for example, The motor 103) in the embodiment, and an inverter (for example, the inverter 107 in the embodiment) that converts the output voltage of the converter into an AC voltage and applies the AC voltage to the motor. The correction amount of the command is smaller as the rotation speed of the electric motor is higher and as the capacitance of the capacitor is smaller.

さらに、請求項６に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置では、前記指令補正部は、前記コンバータの出力電圧が前記指令値を下回った際には前記電動機が回生方向に駆動し、前記コンバータの出力電圧が前記指令値を上回った際には前記電動機が力行方向に駆動するよう前記指令を補正することを特徴としている。 Furthermore, in the control device for a load driving system according to claim 6, the command correction unit drives the motor in a regeneration direction when the output voltage of the converter falls below the command value, and the converter When the output voltage exceeds the command value, the command is corrected so that the motor is driven in the power running direction.

請求項１〜６に記載の発明の負荷駆動システムの制御装置によれば、極小負荷状態でコンバータの動作を休止しても当該コンバータの出力電圧を保持できる。また、極小負荷状態又は無負荷状態であればコンバータを休止できるため、当該コンバータでの損失を低減できる。 According to the control device for a load driving system of the inventions described in claims 1 to 6, even if the operation of the converter is stopped in a minimal load state, the output voltage of the converter can be held. In addition, since the converter can be stopped in a minimal load state or a no-load state, loss in the converter can be reduced.

第１の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図The figure which shows the system configuration | structure for driving the electric motor of 1st Embodiment. 第１の実施形態の制御装置１００の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the control apparatus 100 of 1st Embodiment. 動作休止判断部１５９の動作を示すフローチャートA flowchart showing the operation of the operation pause determination unit 159 動作休止判断部１５９が電動機１０３の極小負荷状態を判断する際のヒステリシスを示す図The figure which shows the hysteresis at the time of the operation stop judgment part 159 judging the minimum load state of the electric motor 103 補正トルク演算部１６１の動作を示すフローチャートA flowchart showing the operation of the correction torque calculator 161. コンバータ１０５のトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが共にオフ状態とされたときのシステムの等価回路Equivalent circuit of system when both transistors SwH and SwL of converter 105 are turned off 電圧指令Ｖ２ｃの二乗と電圧Ｖ２の二乗の偏差の絶対値が減少するよう出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する補正トルク演算部１６１と、出力補正指令値Ｐａｄｊに応じて電圧Ｖ２の二乗値を出力するプラント２０３Ａとから構成されたフィードバック制御系を示す図A correction torque calculator 161 that calculates an output correction command value Padj so that the absolute value of the deviation between the square of the voltage command V2c and the square of the voltage V2 decreases, and outputs a square value of the voltage V2 according to the output correction command value Padj The figure which shows the feedback control system comprised from the plant 203A 電圧指令Ｖ２ｃと電圧Ｖ２の偏差の絶対値が減少するよう出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する補正トルク演算部１６１と、出力補正指令値Ｐａｄｊに応じて電圧Ｖ２を出力するプラント２０３Ｂとから構成されたフィードバック制御系を示す図The correction torque calculating unit 161 that calculates the output correction command value Padj so that the absolute value of the deviation between the voltage command V2c and the voltage V2 decreases, and the plant 203B that outputs the voltage V2 according to the output correction command value Padj Diagram showing feedback control system 第１の実施形態のシステムにおいて、極小負荷状態でコンバータ１０５の動作を休止したときの（ａ）負荷電力Ｐ２、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフIn the system of the first embodiment, a graph showing changes in (a) load power P2, (b) reactor current IL, and (c) secondary voltage V2 when the operation of converter 105 is suspended in a minimal load state. 第２の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図The figure which shows the system configuration | structure for driving the electric motor of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の制御装置２００の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the control apparatus 200 of 2nd Embodiment. 第３の実施形態の制御装置３００の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the control apparatus 300 of 3rd Embodiment. 第４の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図The figure which shows the system configuration for driving the electric motor of 4th Embodiment. 第４の実施形態の制御装置４００の内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of the control apparatus 400 of 4th Embodiment. 昇降圧コンバータを含むシステム構成を示す図Diagram showing system configuration including buck-boost converter 一実施形態のシステムを搭載したＨＥＶの内部構成を示すブロック図The block diagram which shows the internal structure of HEV carrying the system of one Embodiment. アクセルペダル開度と車速又はエンジン回転数と電動機１０３の動作モードとの関係を示すグラフThe graph which shows the relationship between an accelerator pedal opening degree, a vehicle speed or an engine speed, and the operation mode of the electric motor 103 直流電源の出力電圧を昇圧して負荷に印加するシステムの構成図Configuration diagram of a system that boosts the output voltage of a DC power supply and applies it to a load 二次電力に応じたコンバータ３の損失特性の一例を示すグラフThe graph which shows an example of the loss characteristic of the converter 3 according to secondary power わずかに電力を消費し続ける負荷状態でコンバータ３の動作を休止したときの（ａ）負荷電流Ｉｏ、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフThe graph which shows the change of (a) load current Io, (b) reactor current IL, and (c) secondary voltage V2 when operation | movement of the converter 3 is stopped in the load state which continues consuming power slightly. わずかに発電し続ける負荷状態でコンバータ３の動作を休止したときの（ａ）負荷電流Ｉｏ、（ｂ）リアクトル電流ＩＬ及び（ｃ）〜（ｄ）二次電圧Ｖ２の変化を示すグラフA graph showing changes in (a) load current Io, (b) reactor current IL, and (c) to (d) secondary voltage V2 when the operation of converter 3 is stopped in a load state where power generation continues slightly.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図である。図１に示すシステムでは、蓄電池１０１と電動機１０３の間に昇圧コンバータ（以下、単に「コンバータ」という）１０５及びインバータ１０７が設けられている。コンバータ１０５は、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１を昇圧する。また、インバータ１０７は、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２を３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）交流に変換する。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration for driving the electric motor according to the first embodiment. In the system shown in FIG. 1, a boost converter (hereinafter simply referred to as “converter”) 105 and an inverter 107 are provided between the storage battery 101 and the electric motor 103. Converter 105 boosts output voltage V 1 of storage battery 101. Inverter 107 converts output voltage V2 of converter 105 into a three-phase (U, V, W) alternating current.

当該システムには、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１を検出する電圧センサ１０９と、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２を検出する電圧センサ１１１と、インバータ１０７から出力されるｕ相電流Ｉｕ及びｗ相電流Ｉｗをそれぞれ検出する電流センサ１１３ｕ，１１３ｗと、コンバータ１０５から出力されインバータ１０７に入力される負荷電流Ｉ２を検出する電流センサ１１５とが設けられている。また、電動機１０３の回転子の電気角度を検出するレゾルバ１１７が設けられている。電圧センサ１０９，１１１、電流センサ１１３ｕ，１１３ｗ，１１５及びレゾルバ１１７によって検出された値を示す信号は制御装置１００に送られる。また、コンバータ１０５に対する電圧指令Ｖ２ｃ及びトルク指令値Ｔも、外部から制御装置１００に入力される。 The system includes a voltage sensor 109 for detecting the output voltage V1 of the storage battery 101, a voltage sensor 111 for detecting the output voltage V2 of the converter 105, and a u-phase current Iu and a w-phase current Iw output from the inverter 107, respectively. Current sensors 113u and 113w for detecting, and a current sensor 115 for detecting a load current I2 output from the converter 105 and input to the inverter 107 are provided. In addition, a resolver 117 that detects the electrical angle of the rotor of the electric motor 103 is provided. Signals indicating values detected by the voltage sensors 109 and 111, the current sensors 113u, 113w, and 115 and the resolver 117 are sent to the control device 100. Further, a voltage command V2c and a torque command value T for the converter 105 are also input to the control device 100 from the outside.

制御装置１００は、コンバータ１０５及びインバータ１０７をそれぞれ制御する。図２は、第１の実施形態の制御装置１００の内部構成を示すブロック図である。図１及び図２に示すように、制御装置１００は、コンバータ１０５の制御部（以下「コンバータ制御部」という）１００Ｃ及びインバータ１０７の制御部（以下「インバータ制御部」という）１００Ｉを含む。コンバータ制御部１００Ｃは、コンバータ１０５を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。図２に示すように、コンバータ制御部１００Ｃは、ＦＦ制御部１５１と、ＦＢ制御部１５３と、ＰＷＭ制御部１５５と、負荷電力演算部１５７と、動作休止判断部１５９と、補正トルク演算部１６１とを有する。コンバータ制御部１００Ｃには、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１の検出値、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値、コンバータ１０５に対する電圧指令Ｖ２ｃ、及び負荷電流Ｉ２の検出値が入力される。 The control device 100 controls the converter 105 and the inverter 107, respectively. FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of the control device 100 according to the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, control device 100 includes a control unit (hereinafter referred to as “converter control unit”) 100 C of converter 105 and a control unit (hereinafter referred to as “inverter control unit”) 100 I of inverter 107. Converter control unit 100 C performs PWM control of switching of the transistors constituting converter 105. As shown in FIG. 2, the converter control unit 100C includes an FF control unit 151, an FB control unit 153, a PWM control unit 155, a load power calculation unit 157, an operation suspension determination unit 159, and a correction torque calculation unit 161. And have. The detected value of the output voltage V1 of the storage battery 101, the detected value of the output voltage V2 of the converter 105, the voltage command V2c for the converter 105, and the detected value of the load current I2 are input to the converter control unit 100C.

ＦＦ制御部１５１には、電圧指令Ｖ２ｃ及び蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１の検出値が入力される。ＦＦ制御部１５１は、コンバータ１０５が出力電圧Ｖ１から電圧指令Ｖ２ｃが示す値に昇圧するためのデューティ（Duty_FF）を導出する。 The FF controller 151 receives the voltage command V2c and the detected value of the output voltage V1 of the storage battery 101. The FF control unit 151 derives a duty (Duty_FF) for the converter 105 to boost the output voltage V1 to a value indicated by the voltage command V2c.

ＦＢ制御部１５３には、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２（＝Ｖ２ｃ−Ｖ２）を示す値、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１の検出値、及びＦＦ制御部１５１が導出したデューティ（Duty_FF）が入力される。ＦＢ制御部１５３は、偏差ΔＶ２及び蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１に基づいて、ＦＦ制御部１５１が導出したデューティ（Duty_FF）を補正するための値（Duty_FB）を導出する。 The FB control unit 153 has a value indicating a deviation ΔV2 (= V2c−V2) between the voltage command V2c and the output voltage V2, a detected value of the output voltage V1 of the storage battery 101, and a duty (Duty_FF) derived by the FF control unit 151. Entered. The FB control unit 153 derives a value (Duty_FB) for correcting the duty (Duty_FF) derived by the FF control unit 151 based on the deviation ΔV2 and the output voltage V1 of the storage battery 101.

ＰＷＭ制御部１５５は、ＦＦ制御部１５１が導出したデューティ（Duty_FF）をＦＢ制御部１５３が導出したデューティ（Duty_FB）によって補正したデューティ（Duty）に基づいて、コンバータ１０５を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。但し、ＰＷＭ制御部１５５は、後述する動作休止判断部１５９からの指示に応じて、ＰＷＭ制御を行うか否かを判断する。 The PWM control unit 155 performs PWM switching of the transistors constituting the converter 105 based on the duty (Duty_FF) obtained by correcting the duty (Duty_FF) derived by the FF control unit 151 with the duty (Duty_FB) derived by the FB control unit 153. Control. However, the PWM control unit 155 determines whether or not to perform PWM control in accordance with an instruction from an operation suspension determination unit 159 described later.

負荷電力演算部１５７には、昇圧指令Ｖ２ｃが及び負荷電流Ｉ２の検出値が入力される。負荷電力演算部１５７は、以下に示す式（１）より負荷電力Ｐ２を算出する。なお、この負荷電力Ｐ２は、電動機１０３で消費される電力又は電動機１０３で発生する電力と、直流から交流又は交流から直流に変換するインバータ１０７で消費される電力との和である。
Ｐ２＝Ｖ２ｃ×Ｉ２ …（１）
なお、負荷電力演算部１５７には昇圧指令Ｖ２ｃの代わりにコンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値が入力されても良い。この場合、負荷電力演算部１５７は、以下に示す式（２）より負荷電力Ｐ２を算出する。
Ｐ２＝Ｖ２×Ｉ２ …（２） The boost power command V2c and the detected value of the load current I2 are input to the load power calculator 157. The load power calculation unit 157 calculates the load power P2 from the following equation (1). The load power P2 is the sum of the power consumed by the motor 103 or the power generated by the motor 103 and the power consumed by the inverter 107 that converts direct current to alternating current or alternating current to direct current.
P2 = V2c × I2 (1)
Note that the detected value of the output voltage V2 of the converter 105 may be input to the load power calculation unit 157 instead of the boost command V2c. In this case, the load power calculation unit 157 calculates the load power P2 from the following equation (2).
P2 = V2 × I2 (2)

動作休止判断部１５９には、負荷電力演算部１５７によって算出された負荷電力Ｐ２、昇圧指令Ｖ２ｃ、蓄電池１０１の残容量を示す情報、及び図１に示したシステムを総合的に管理するコントローラ（図示せず）からの指令が入力される。動作休止判断部１５９は、これらの入力された情報に基づいて、コンバータ１０５の動作を休止するか否か、及びトルク補正を許可するか否かを判断する。 The operation suspension determination unit 159 includes a controller (FIG. 1) that comprehensively manages the load power P2 calculated by the load power calculation unit 157, the boost command V2c, information indicating the remaining capacity of the storage battery 101, and the system illustrated in FIG. Command) is input. The operation stop determination unit 159 determines whether to stop the operation of the converter 105 and whether to allow torque correction based on the input information.

図３は、動作休止判断部１５９の動作を示すフローチャートである。図３に示すように、動作休止判断部１５９は、単位時間当たりの昇圧指令Ｖ２ｃの変化量が所定値未満か否かに基づいて、昇圧指令Ｖ２ｃに変化が無いかを判断する（ステップＳ１０１）。なお、動作休止判断部１５９による当該判断は、昇圧指令Ｖ２ｃが前回値と同一か否かに基づいて行われても良い。動作休止判断部１５９は、当該変化量が所定値未満であれば昇圧指令Ｖ２ｃに変化無しと判断してステップＳ１０３に進み、所定値以上であれば昇圧指令Ｖ２ｃに変化有りと判断してステップＳ１１１に進む。 FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the operation pause determination unit 159. As illustrated in FIG. 3, the operation suspension determination unit 159 determines whether there is no change in the boost command V2c based on whether or not the amount of change in the boost command V2c per unit time is less than a predetermined value (step S101). . The determination by the operation suspension determination unit 159 may be made based on whether or not the boost command V2c is the same as the previous value. The operation pause determination unit 159 determines that there is no change in the boost command V2c if the amount of change is less than a predetermined value, and proceeds to step S103, and determines that there is a change in the boost command V2c if it is equal to or greater than the predetermined value, step S111. Proceed to

ステップＳ１０３では、動作休止判断部１５９は、蓄電池１０１の残容量が所定値以上か否かを判断し、残容量が所定値以上であればステップＳ１０５に進み、所定未満であればステップＳ１１１に進む。ステップＳ１０５では、動作休止判断部１５９は、コントローラからの指令が電動機１０３の駆動要求か否かを判断し、当該駆動要求であればステップＳ１０７に進み、駆動要求でなければステップＳ１１１に進む。 In step S103, the operation suspension determination unit 159 determines whether or not the remaining capacity of the storage battery 101 is equal to or greater than a predetermined value. If the remaining capacity is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to step S105. . In step S105, the operation suspension determination unit 159 determines whether or not the command from the controller is a drive request for the electric motor 103. If the drive request is the drive request, the process proceeds to step S107. If not, the process proceeds to step S111.

ステップＳ１０７では、動作休止判断部１５９は、負荷電力Ｐ２の絶対値が所定値未満か否かによって、電動機１０３が極小負荷状態又は無負荷状態か否かを判断する。動作休止判断部１５９は、負荷電力Ｐ２の絶対値が所定値未満であれば電動機１０３が極小負荷状態又は無負荷状態であると判断してステップＳ１０９に進み、負荷電力Ｐ２の絶対値が所定値以上であればステップＳ１１１に進む。なお、ステップＳ１０７での判断では、図４に示すように、値の異なる２つの所定値（Th1,Th2）を用いて、負荷電力Ｐ２の絶対値との比較においてヒステリシスを設けても良い。 In step S107, the operation suspension determination unit 159 determines whether the electric motor 103 is in a minimal load state or a no-load state depending on whether the absolute value of the load power P2 is less than a predetermined value. If the absolute value of the load power P2 is less than the predetermined value, the operation suspension determination unit 159 determines that the electric motor 103 is in the minimum load state or the no load state, and proceeds to step S109, where the absolute value of the load power P2 is the predetermined value. If it is above, it will progress to step S111. In the determination in step S107, as shown in FIG. 4, hysteresis may be provided in comparison with the absolute value of the load power P2 using two predetermined values (Th1, Th2) having different values.

ステップＳ１０９では、動作休止判断部１５９は、コンバータ１０５のトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬを共にオフ状態とするようＰＷＭ制御部１５５に指示し、かつ、補正トルク演算部１６１に対してトルク補正を許可する。一方、ステップＳ１１１では、動作休止判断部１５９は、コンバータ１０５が通常動作するようＰＷＭ制御部１５５に指示し、かつ、補正トルク演算部１６１に対してトルク補正を禁止する。 In step S109, the operation pause determination unit 159 instructs the PWM control unit 155 to turn off both the transistors SwH and SwL of the converter 105, and permits the correction torque calculation unit 161 to perform torque correction. On the other hand, in step S111, operation pause determination unit 159 instructs PWM control unit 155 to perform normal operation of converter 105, and prohibits correction torque calculation unit 161 from performing torque correction.

補正トルク演算部１６１には、昇圧指令Ｖ２ｃ、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値、電動機１０３の回転子の電気角速度ω、及び動作休止判断部１５９からのトルク補正許可／禁止指令が入力される。補正トルク演算部１６１は、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２の絶対値が減少するよう、インバータ制御部１００Ｉに対するトルク指令Ｔを補正するためのトルク補正指令値Ｔａｄｊを算出する。 The correction torque calculation unit 161 receives the boost command V2c, the detected value of the output voltage V2 of the converter 105, the electrical angular velocity ω of the rotor of the motor 103, and the torque correction permission / prohibition command from the operation pause determination unit 159. . Correction torque calculation unit 161 calculates torque correction command value Tadj for correcting torque command T for inverter control unit 100I so that the absolute value of deviation ΔV2 between voltage command V2c and output voltage V2 decreases.

なお、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２が昇圧指令Ｖ２ｃを下回った際に算出されたトルク補正指令値Ｔａｄｊに応じてトルク指令Ｔが補正されると、電動機１０３は回生方向に駆動し、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２が昇圧指令Ｖ２ｃを上回った際に算出されたトルク補正指令値Ｔａｄｊに応じてトルク指令Ｔが補正されると、電動機１０３は力行方向に駆動する。 When torque command T is corrected in accordance with torque correction command value Tadj calculated when output voltage V2 of converter 105 falls below boost command V2c, motor 103 is driven in the regeneration direction, and output of converter 105 When the torque command T is corrected according to the torque correction command value Tadj calculated when the voltage V2 exceeds the boost command V2c, the motor 103 is driven in the power running direction.

図５は、補正トルク演算部１６１の動作を示すフローチャートである。図５に示すように、補正トルク演算部１６１は、動作休止判断部１５９から入力された指示がトルク補正許可か否かを判断し（ステップＳ２０１）、当該指示がトルク補正許可のときはステップＳ２０３に進み、トルク補正禁止のときはステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０３では、補正トルク演算部１６１は、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２の絶対値が減少するよう出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する。 FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the correction torque calculator 161. As shown in FIG. 5, the correction torque calculation unit 161 determines whether or not the instruction input from the operation pause determination unit 159 is torque correction permission (step S201), and when the instruction is torque correction permission, step S203. If the torque correction is prohibited, the process proceeds to step S207. In step S203, the correction torque calculator 161 calculates the output correction command value Padj so that the absolute value of the deviation ΔV2 between the voltage command V2c and the output voltage V2 decreases.

上述したように、トルク補正が許可されたとき、コンバータ１０５のトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬは共にオフ状態とされる。このとき、コンバータ１０５にとっての負荷（インバータ１０７及び電動機１０３）と蓄電池１０１の間は電気的に導通していない。したがって、図１に示したシステムから制御装置１００を除いた構成のこのときの等価回路は、図６に示すように、キャパシタＣと当該負荷２０１の並列接続によって表される。 As described above, when torque correction is permitted, the transistors SwH and SwL of the converter 105 are both turned off. At this time, the load (inverter 107 and electric motor 103) for converter 105 and storage battery 101 are not electrically connected. Therefore, the equivalent circuit at this time having the configuration in which the control device 100 is removed from the system shown in FIG. 1 is represented by a parallel connection of the capacitor C and the load 201 as shown in FIG.

図６によれば、負荷２０１での負荷電力Ｐは、以下に示す式（３）によって表される。

According to FIG. 6, the load power P at the load 201 is expressed by the following equation (3).

式（３）をラプラス演算子ｓを用いて表現すると、以下に示す式（４）となる。

When Expression (3) is expressed using the Laplace operator s, Expression (4) shown below is obtained.

このように、コンバータ１０５のトランジスタＳｗＨ，ＳｗＬが共にオフ状態とされたときの負荷電力Ｐを表す式には、キャパシタＣの容量が含まれる。したがって、補正トルク演算部１６１は、キャパシタＣによる電圧Ｖ２に与える影響をなくす出力補正指令値Ｐａｄｊを算出すれば、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２の絶対値を低減できる。したがって、出力補正指令値Ｐａｄｊの算出式にはキャパシタＣの容量が含まれる。 As described above, the equation representing the load power P when the transistors SwH and SwL of the converter 105 are both turned off includes the capacitance of the capacitor C. Therefore, if the correction torque calculation unit 161 calculates the output correction command value Padj that eliminates the influence of the capacitor C on the voltage V2, the absolute value of the deviation ΔV2 between the voltage command V2c and the output voltage V2 can be reduced. Therefore, the calculation formula of the output correction command value Padj includes the capacitance of the capacitor C.

上記式（４）より下記式（５）が成り立つ。

From the above equation (4), the following equation (5) is established.

図７は、電圧指令Ｖ２ｃの二乗と電圧Ｖ２の二乗の偏差（以下「二乗偏差」という）の絶対値が減少するよう出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する補正トルク演算部１６１と、出力補正指令値Ｐａｄｊに応じて電圧Ｖ２の二乗値を出力するプラント２０３Ａとから構成されたフィードバック制御系を示す図である。なお、プラント２０３Ａの伝達関数Ｈ１（ｓ）は、上記式（５）に基づき、以下のように表される。
Ｈ１（ｓ）＝−２／ｓＣ FIG. 7 shows a correction torque calculation unit 161 that calculates an output correction command value Padj so that the absolute value of the deviation between the square of the voltage command V2c and the square of the voltage V2 (hereinafter referred to as “square deviation”) is reduced, and an output correction command value. It is a figure which shows the feedback control system comprised from the plant 203A which outputs the square value of the voltage V2 according to Padj. The transfer function H1 (s) of the plant 203A is expressed as follows based on the above equation (5).
H1 (s) = − 2 / sC

また、補正トルク演算部１６１は、以下に示す伝達関数Ｆ１（ｓ）に基づくＰＩ制御（比例−積分制御）を行う。
Ｆ１（ｓ）＝−Ｃ（Ｋ_１＋Ｋ_２／ｓ）
なお、Ｋ_１は比例ゲインであり、Ｋ_２は積分ゲインである。
したがって、伝達関数Ｆ１（ｓ）に基づくＰＩ制御を行う補正トルク演算部１６１が算出する出力補正指令値Ｐａｄｊは、以下のように表される。
Ｐａｄｊ＝−Ｃ（Ｋ_１＋Ｋ_２／ｓ）（Ｖ２ｃ^２−Ｖ２^２） The correction torque calculation unit 161 performs PI control (proportional-integral control) based on the transfer function F1 (s) shown below.
F1 (s) = − C (K ₁ + K ₂ / s)
K ₁ is a proportional gain, and K ₂ is an integral gain.
Therefore, the output correction command value Padj calculated by the correction torque calculation unit 161 that performs the PI control based on the transfer function F1 (s) is expressed as follows.
Padj = −C (K ₁ + K ₂ / s) (V2c ² −V2 ² )

このように、補正トルク演算部１６１は、当該二乗偏差に対してキャパシタＣの容量が小さいほど小さな値の出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する。したがって、キャパシタＣの容量によらずに二乗偏差の収束応答を一定に保つことができる。 As described above, the correction torque calculation unit 161 calculates the output correction command value Padj having a smaller value as the capacitance of the capacitor C is smaller than the square deviation. Therefore, the convergence response of the square deviation can be kept constant regardless of the capacitance of the capacitor C.

なお、Ｖ２≒Ｖ２ｃとすれば、式（５）は、

と表すことができるため、下記式（６）が成り立つ。

If V2≈V2c, equation (5) is

Therefore, the following formula (6) is established.

図８は、電圧指令Ｖ２ｃと電圧Ｖ２の偏差（以下「一乗偏差」という）の絶対値が減少するよう出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する補正トルク演算部１６１と、出力補正指令値Ｐａｄｊに応じて電圧Ｖ２を出力するプラント２０３Ｂとから構成されたフィードバック制御系を示す図である。なお、プラント２０３Ｂの伝達関数Ｈ２（ｓ）は上記式（７）に基づき、以下のように表される。
Ｈ２（ｓ）＝−２／ｓＣＶ２ｃ FIG. 8 shows a correction torque calculation unit 161 that calculates an output correction command value Padj so that the absolute value of the deviation between the voltage command V2c and the voltage V2 (hereinafter referred to as “first deviation”) decreases, and the output correction command value Padj. It is a figure which shows the feedback control system comprised from the plant 203B which outputs the voltage V2. The transfer function H2 (s) of the plant 203B is expressed as follows based on the above equation (7).
H2 (s) =-2 / sCV2c

このときも、補正トルク演算部１６１は、以下に示す伝達関数Ｆ２（ｓ）に基づくＰＩ制御（比例−積分制御）を行う。
Ｆ２（ｓ）＝−Ｃ（Ｋ_１＋Ｋ_２／ｓ）
したがって、伝達関数Ｆ２（ｓ）に基づくＰＩ制御を行う補正トルク演算部１６１が算出する出力補正指令値Ｐａｄｊは、以下のように表される。
Ｐａｄｊ＝−Ｃ（Ｋ_１＋Ｋ_２／ｓ）（Ｖ２ｃ−Ｖ２） Also at this time, the correction torque calculation unit 161 performs PI control (proportional-integral control) based on the transfer function F2 (s) shown below.
F2 (s) = − C (K ₁ + K ₂ / s)
Therefore, the output correction command value Padj calculated by the correction torque calculation unit 161 that performs the PI control based on the transfer function F2 (s) is expressed as follows.
Padj = −C (K ₁ + K ₂ / s) (V2c−V2)

このように、補正トルク演算部１６１は、当該一乗偏差に対してキャパシタＣの容量が小さいほど小さな値の出力補正指令値Ｐａｄｊを算出する。したがって、キャパシタＣの容量によらずに一乗偏差の収束応答を一定に保つことができる。 As described above, the correction torque calculation unit 161 calculates the output correction command value Padj having a smaller value as the capacitance of the capacitor C is smaller than the square deviation. Therefore, the convergence response of the first deviation can be kept constant regardless of the capacitance of the capacitor C.

なお、補正トルク演算部１６１は、上記説明したＰＩ制御に限らず、Ｐ制御（比例制御）又はＰＩＤ制御（比例−積分−微分制御）を行っても良い。また、負荷電力Ｐの符号と出力補正指令値Ｐａｄｊの符号は、電圧指令Ｖ２ｃと出力電圧Ｖ２の偏差ΔＶ２が０となるまで、すなわち出力補正指令値Ｐａｄｊ＝０となるまで、反転の関係にある。 The correction torque calculation unit 161 is not limited to the PI control described above, and may perform P control (proportional control) or PID control (proportional-integral-derivative control). Further, the sign of the load power P and the sign of the output correction command value Padj are inverted until the deviation ΔV2 between the voltage command V2c and the output voltage V2 becomes 0, that is, until the output correction command value Padj = 0. .

次に、補正トルク演算部１６１は、以下に示す式（７）によりトルク補正指令値Ｔａｄｊを算出する。
Ｔａｄｊ＝Ｐａｄｊ／（ω／Ｐｐ） …（７）
但し、ωは電動機１０３の回転子の電気角速度であり、Ｐｐは電動機１０３の極対数である。したがって、ω／Ｐｐは電動機１０３の回転子の機械角速度である。 Next, the correction torque calculation unit 161 calculates a torque correction command value Tadj according to the following equation (7).
Tadj = Padj / (ω / Pp) (7)
However, ω is the electrical angular velocity of the rotor of the electric motor 103, and Pp is the number of pole pairs of the electric motor 103. Therefore, ω / Pp is the mechanical angular velocity of the rotor of the electric motor 103.

一方、ステップＳ２０７及びＳ２０９では、補正トルク演算部１６１は、出力補正指令値Ｐａｄｊ＝０、トルク補正指令値Ｔａｄｊ＝０を算出する。なお、出力を補正してコンバータ１０５の出力電圧Ｖ２を保持する場合には、ステップＳ２０７，Ｓ２０９を行う必要はない。 On the other hand, in steps S207 and S209, the correction torque calculator 161 calculates the output correction command value Padj = 0 and the torque correction command value Tadj = 0. When correcting the output and holding the output voltage V2 of the converter 105, it is not necessary to perform steps S207 and S209.

制御装置１００に含まれるインバータ制御部１００Ｉは、インバータ１０７を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。図２に示すように、インバータ制御部１００Ｉは、角速度算出部１７１と、電流指令算出部１７３と、３相−ｄｑ変換部１７５と、電流ＦＢ制御部１７７と、ｄｑ−３相変換部１７９と、ＰＷＭ制御部１８１とを含む。インバータ制御部１００Ｉには、トルク指令値Ｔ、電動機１０３の回転子の電気角度θの検出値、インバータ１０７から出力されるｕ相電流Ｉｕ及びｗ相電流Ｉｗの各検出値、並びに、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２の検出値が入力される。 The inverter control unit 100I included in the control device 100 performs PWM control of switching of the transistors constituting the inverter 107. As shown in FIG. 2, the inverter control unit 100I includes an angular velocity calculation unit 171, a current command calculation unit 173, a three-phase-dq conversion unit 175, a current FB control unit 177, a dq-3 phase conversion unit 179, PWM controller 181. The inverter control unit 100I includes a torque command value T, a detected value of the electrical angle θ of the rotor of the electric motor 103, detected values of the u-phase current Iu and the w-phase current Iw output from the inverter 107, and the converter 105 A detection value of the output voltage V2 is input.

角速度算出部１７１は、電動機１０３の回転子の電気角度θの検出値を時間微分することによって、電動機１０３の回転子の電気角速度ωを算出する。角速度算出部１７１によって算出された電気角速度ωは、電流指令算出部１７３に入力される。電流指令算出部１７３は、トルク指令値Ｔと、電動機１０３の回転子の電気角速度ωとに基づいて、ｄ軸側の電機子（以下「ｄ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｄ軸電流」という。）の指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸側の電機子（以下「ｑ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｑ軸電流」という。）の指令値Ｉｑ＿ｃを算出する。 The angular velocity calculation unit 171 calculates the electrical angular velocity ω of the rotor of the electric motor 103 by time differentiation of the detected value of the electric angle θ of the rotor of the electric motor 103. The electrical angular velocity ω calculated by the angular velocity calculation unit 171 is input to the current command calculation unit 173. Based on the torque command value T and the electrical angular velocity ω of the rotor of the electric motor 103, the current command calculation unit 173 supplies a current (hereinafter referred to as “d-axis armature”) to be supplied to the d-axis side armature. The command value Id_c of the d-axis current ”) and the command value Iq_c of the current (hereinafter referred to as“ q-axis current ”) that flows through the q-axis side armature (hereinafter referred to as“ q-axis armature ”) are calculated.

３相−ｄｑ変換部１７５は、電流センサ１１３ｕ，１１３ｗにより検出されたｕ相電流Ｉｕ及びｗ相電流Ｉｗの検出値と、電動機１０３の回転子の電気角度θの検出値とに基づいて３相−ｄｑ変換を行って、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓを算出する。電流ＦＢ制御部１７７は、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃと検出値Ｉｄ＿ｓの偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃと検出値Ｉｑ＿ｓの偏差ΔＩｑが減少するよう、ｄ軸電機子の端子間電圧（以下「ｄ軸電圧」という。）の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電機子の端子間電圧（以下「ｑ軸電圧」という。）の指令値Ｖｑ＿ｃを決定する。 The three-phase-dq conversion unit 175 generates a three-phase signal based on the detected values of the u-phase current Iu and the w-phase current Iw detected by the current sensors 113u and 113w and the detected value of the electrical angle θ of the rotor of the motor 103. -Dq conversion is performed to calculate a detected value Id_s of the d-axis current and a detected value Iq_s of the q-axis current. The current FB control unit 177 is configured to reduce the deviation ΔId between the command value Id_c of the d-axis current and the detection value Id_s and the deviation ΔIq between the command value Iq_c of the q-axis current and the detection value Iq_s ( Hereinafter, a command value Vd_c of “d-axis voltage”) and a command value Vq_c of a terminal voltage of the q-axis armature (hereinafter referred to as “q-axis voltage”) are determined.

ｄｑ−３相変換部１７９は、電流ＦＢ制御部１７７によって決定されたｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃと、電動機１０３の回転子の電気角度θの検出値とに基づいてｄｑ−３相変換を行って、３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの各指令値を導出する。ＰＷＭ制御部１８１は、ｄｑ−３相変換部１７９が導出した３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの各指令値に基づいて、インバータ１０７を構成するトランジスタのスイッチングをＰＷＭ制御する。 The dq-3 phase conversion unit 179 is based on the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c determined by the current FB control unit 177 and the detected value of the electrical angle θ of the rotor of the motor 103. Then, dq-3 phase conversion is performed to derive each command value of the three-phase voltages Vu, Vv, Vw. The PWM control unit 181 performs PWM control of switching of the transistors constituting the inverter 107 based on the command values of the three-phase voltages Vu, Vv, and Vw derived by the dq-3 phase conversion unit 179.

以上説明したように、本実施形態のシステムによれば、昇圧指令Ｖ２ｃに変化がない等の条件を満たした上で電動機１０３が極小負荷状態又は無負荷状態のとき、コンバータ制御部１００Ｃの補正トルク演算部１６１が算出したトルク補正指令値Ｔａｄｊに応じてトルク指令Ｔが補正される。この補正されたトルク指令によって、図９に示すように、コンバータ１０５の出力電圧Ｖ２は昇圧指令Ｖ２ｃに保たれる。 As described above, according to the system of the present embodiment, the correction torque of converter control unit 100C is satisfied when motor 103 is in a minimal load state or no load state after satisfying conditions such as no change in boost command V2c. The torque command T is corrected according to the torque correction command value Tadj calculated by the calculation unit 161. With this corrected torque command, as shown in FIG. 9, the output voltage V2 of the converter 105 is maintained at the boost command V2c.

上述したように、無負荷であれば、コンバータ１０５の動作を休止しても出力電圧Ｖ２は理論上変化しない。したがって、コンバータ制御部１００Ｃが行うトルク制御によってコンバータ１０５の出力電圧Ｖ２が昇圧指令Ｖ２ｃと同じ値に保たれれば、電動機１０３は無負荷状態であるとみなすことができる。したがって、コンバータ１０５の動作を休止することができる。その結果、コンバータ１０５での損失を低減できる。 As described above, if there is no load, the output voltage V2 does not change theoretically even if the operation of the converter 105 is stopped. Therefore, if output voltage V2 of converter 105 is maintained at the same value as boost command V2c by torque control performed by converter control unit 100C, motor 103 can be regarded as being in a no-load state. Therefore, the operation of converter 105 can be paused. As a result, loss in converter 105 can be reduced.

（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図である。また、図１１は、第２の実施形態の制御装置２００の内部構成を示すブロック図である。なお、図１０及び図１１において、図１及び図２と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。図１０に示すシステムは、負荷電流Ｉ２を検出する電流センサ１１５を図１に示した第１の実施形態のシステムから除いた構成である。 (Second Embodiment)
FIG. 10 is a diagram illustrating a system configuration for driving the electric motor according to the second embodiment. FIG. 11 is a block diagram illustrating an internal configuration of the control device 200 according to the second embodiment. In FIGS. 10 and 11, the same reference numerals are assigned to components common to FIGS. The system shown in FIG. 10 has a configuration in which the current sensor 115 that detects the load current I2 is removed from the system of the first embodiment shown in FIG.

本実施形態では、制御装置２００のコンバータ制御部２００Ｃに含まれる負荷電力演算部２５７が負荷電力Ｐ２を推定する。この点以外の構成は第１の実施形態と同様である。負荷電力演算部２５７には、インバータ制御部１００Ｉの電流ＦＢ制御部１５３が決定したｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃと、３相−ｄｑ変換部１７５が算出したｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓとが入力される。負荷電力演算部２５７は、以下に示す式（８）より負荷電力Ｐ２を算出する。なお、この負荷電力Ｐ２は、インバータ１０７で消費される電力を含まない値である。但し、負荷電力演算部２５７は、インバータ１０７の効率特性をマップとして記憶し、当該マップから得られるインバータ１０７で消費される電力を用いて負荷電力Ｐ２を補正しても良い。
Ｐ２＝Ｖｄ＿ｃ×Ｉｄ＿ｓ＋Ｖｑ＿ｃ×Ｉｑ＿ｓ …（８） In the present embodiment, the load power calculation unit 257 included in the converter control unit 200C of the control device 200 estimates the load power P2. The configuration other than this point is the same as that of the first embodiment. The load power calculation unit 257 includes the d-axis voltage command value Vd_c and the q-axis voltage command value Vq_c determined by the current FB control unit 153 of the inverter control unit 100I, and the d-axis calculated by the three-phase-dq conversion unit 175. The current detection value Id_s and the q-axis current detection value Iq_s are input. The load power calculation unit 257 calculates the load power P2 from the following equation (8). The load power P2 is a value that does not include the power consumed by the inverter 107. However, the load power calculation unit 257 may store the efficiency characteristics of the inverter 107 as a map and correct the load power P2 using the power consumed by the inverter 107 obtained from the map.
P2 = Vd_c × Id_s + Vq_c × Iq_s (8)

なお、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓの代わりに、電流指令算出部１７３が算出したｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃを負荷電力演算部２５７に入力しても良い。この場合、負荷電力演算部２５７が負荷電力Ｐ２を算出する際に用いる式は以下の式（９）である。
Ｐ２＝Ｖｄ＿ｃ×Ｉｄ＿ｃ＋Ｖｑ＿ｃ×Ｉｑ＿ｃ …（９） The load power calculation unit 257 uses the d-axis current command value Id_c and the q-axis current command value Iq_c calculated by the current command calculation unit 173 instead of the d-axis current detection value Id_s and the q-axis current detection value Iq_s. May be entered. In this case, the equation used when the load power calculation unit 257 calculates the load power P2 is the following equation (9).
P2 = Vd_c × Id_c + Vq_c × Iq_c (9)

このようにして算出された負荷電力Ｐ２を示す情報は、第１の実施形態と同様に、コンバータ制御部２００Ｃの動作休止判断部１５９に入力される。 Information indicating the load power P2 calculated in this manner is input to the operation suspension determination unit 159 of the converter control unit 200C, as in the first embodiment.

以上説明したように、本実施形態では、負荷電力演算部２５７が負荷電力Ｐ２を演算によって導出する。このため、本実施形態のシステムは、負荷電流Ｉ２を検出する電流センサを備えることなく、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。 As described above, in the present embodiment, the load power calculation unit 257 derives the load power P2 by calculation. For this reason, the system of the present embodiment can achieve the same effect as that of the first embodiment without including a current sensor that detects the load current I2.

（第３の実施形態）
第３の実施形態のシステムは、制御装置を除いて、第２の実施形態のシステムと同様である。図１２に示すように、本実施形態では、制御装置３００のコンバータ制御部３００Ｃに含まれる負荷電力演算部３５７に、トルク指令Ｔ及びインバータ制御部１００Ｉの角速度算出部１７１が算出した電動機１０３の回転子の電気角速度ωが入力される。負荷電力演算部３５７は、以下に示す式（１０）より負荷電力Ｐ２を算出する。この負荷電力Ｐ２も、第２の実施形態と同様に、インバータ１０７で消費される電力を含まない値である。但し、負荷電力演算部３５７は、インバータ１０７の効率特性をマップとして記憶し、当該マップから得られるインバータ１０７で消費される電力を用いて負荷電力Ｐ２を補正しても良い。
Ｐ２＝ω×Ｔ／Ｐｐ …（１０）
（Ｐｐ：電動機１０３の極対数） (Third embodiment)
The system of the third embodiment is the same as the system of the second embodiment except for the control device. As shown in FIG. 12, in this embodiment, the rotation of the motor 103 calculated by the torque command T and the angular velocity calculation unit 171 of the inverter control unit 100I is applied to the load power calculation unit 357 included in the converter control unit 300C of the control device 300. The electric angular velocity ω of the child is input. The load power calculation unit 357 calculates the load power P2 from the following equation (10). This load power P2 is also a value that does not include the power consumed by the inverter 107, as in the second embodiment. However, the load power calculation unit 357 may store the efficiency characteristics of the inverter 107 as a map and correct the load power P2 using the power consumed by the inverter 107 obtained from the map.
P2 = ω × T / Pp (10)
(Pp: number of pole pairs of electric motor 103)

以降は第１又は第２の実施形態と同様であり、負荷電力演算部３５７が算出した負荷電力Ｐ２を示す情報は動作休止判断部１５９に入力される。 The subsequent steps are the same as those in the first or second embodiment, and information indicating the load power P2 calculated by the load power calculation unit 357 is input to the operation suspension determination unit 159.

以上説明したように、本実施形態では、負荷電力演算部３５７が負荷電力Ｐ２を演算によって導出する。このため、本実施形態のシステムは、負荷電流Ｉ２を検出する電流センサを備えることなく、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。 As described above, in this embodiment, the load power calculation unit 357 derives the load power P2 by calculation. For this reason, the system of the present embodiment can achieve the same effect as that of the first embodiment without including a current sensor that detects the load current I2.

（第４の実施形態）
図１３は、第４の実施形態の電動機を駆動するためのシステム構成を示す図である。また、図１４は、第４の実施形態の制御装置４００の内部構成を示すブロック図である。なお、図１３及び図１４において、図１及び図２と共通する構成要素には同じ参照符号が付されている。図１３に示すシステムは、蓄電池１０１の出力電流Ｉ１を検出する電流センサ１１７を第２又は第３の実施形態のシステムに加えた構成である。 (Fourth embodiment)
FIG. 13 is a diagram illustrating a system configuration for driving the electric motor according to the fourth embodiment. FIG. 14 is a block diagram illustrating an internal configuration of the control device 400 according to the fourth embodiment. In FIGS. 13 and 14, the same reference numerals are assigned to components common to FIGS. The system shown in FIG. 13 has a configuration in which a current sensor 117 that detects an output current I1 of the storage battery 101 is added to the system of the second or third embodiment.

本実施形態では、制御装置４００のコンバータ制御部４００Ｃに含まれる負荷電力演算部４５７に、蓄電池１０１の出力電圧Ｖ１及び電流センサ１１７によって検出された出力電流Ｉ１の検出値が入力される。負荷電力演算部４５７は、以下に示す式（１１）より負荷電力Ｐ２を算出する。この負荷電力Ｐ２は、コンバータ１０５で消費される電力を含まない値である。但し、負荷電力演算部４５７は、コンバータ１０５の効率特性をマップとして記憶し、当該マップから得られるコンバータ１０５で消費される電力を用いて負荷電力Ｐ２を補正しても良い。
Ｐ２＝Ｖ１×Ｉ１ …（１１） In the present embodiment, the output value V1 of the storage battery 101 and the detected value of the output current I1 detected by the current sensor 117 are input to the load power calculation unit 457 included in the converter control unit 400C of the control device 400. The load power calculation unit 457 calculates the load power P2 from the following equation (11). The load power P2 is a value that does not include the power consumed by the converter 105. However, the load power calculation unit 457 may store the efficiency characteristics of the converter 105 as a map and correct the load power P2 using the power consumed by the converter 105 obtained from the map.
P2 = V1 × I1 (11)

以降は第１、第２又は第３の実施形態と同様であり、負荷電力演算部４５７が算出した負荷電力Ｐ２を示す情報は動作休止判断部１５９に入力される。 The subsequent processing is the same as in the first, second, or third embodiment, and information indicating the load power P2 calculated by the load power calculation unit 457 is input to the operation suspension determination unit 159.

以上説明したように、本実施形態では、負荷電力演算部４５７が負荷電力Ｐ２を演算によって導出する。このため、本実施形態のシステムは、蓄電池１０１の出力電流Ｉ１を検出する電流センサは必要だが、負荷電流Ｉ２を検出する電流センサを備えることなく、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。 As described above, in the present embodiment, the load power calculation unit 457 derives the load power P2 by calculation. For this reason, the system of this embodiment needs a current sensor for detecting the output current I1 of the storage battery 101, but has the same effect as the first embodiment without providing a current sensor for detecting the load current I2. Can do.

上記説明した第１〜第４の実施形態では昇圧コンバータ１０５を例に説明したが、図１５に示す昇降圧コンバータ５０５又は降圧コンバータであっても良い。 Although the boost converter 105 has been described as an example in the first to fourth embodiments described above, the step-up / down converter 505 or the step-down converter illustrated in FIG. 15 may be used.

また、上記説明した実施形態のシステムは、電動機及び／又は内燃機関の駆動力によって走行するＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle：ハイブリッド電気自動車）に搭載可能である。図１６は、一実施形態のシステムを搭載したＨＥＶの内部構成を示すブロック図である。第１の実施形態で説明した、システムを統合的に管理するコントローラは、図１６中に示したマネジメントＥＣＵ６００に相当する。マネジメントＥＣＵ６００は、図１７に示したグラフが示すマップに基づいてＨＥＶがゼロ電力モードであると判断すれば、制御装置１００に対して駆動要求指令を行わない。図１７は、アクセルペダル開度と車速又はエンジン回転数と電動機１０３の動作モードとの関係を示すグラフである。 Further, the system of the embodiment described above can be mounted on a HEV (Hybrid Electrical Vehicle) that travels by the driving force of an electric motor and / or an internal combustion engine. FIG. 16 is a block diagram showing the internal configuration of the HEV equipped with the system of one embodiment. The controller that integrally manages the system described in the first embodiment corresponds to the management ECU 600 shown in FIG. If the management ECU 600 determines that the HEV is in the zero power mode based on the map shown in the graph shown in FIG. 17, the management ECU 600 does not issue a drive request command to the control device 100. FIG. 17 is a graph showing the relationship between the accelerator pedal opening, the vehicle speed or the engine speed, and the operation mode of the electric motor 103.

なお、コンバータ１０５の負荷としてインバータ１０７及び電動機１０３を例に説明したが、シートヒータ等に利用される熱線や、メータのバックライト等に利用されるランプ、ペルチェ素子、空気清浄機等の補機を負荷としても良い。 The inverter 107 and the electric motor 103 have been described as an example of the load of the converter 105. However, auxiliary devices such as a heat wire used for a seat heater, a lamp used for a backlight of a meter, a Peltier element, an air cleaner, etc. It is good also as a load.

１０１蓄電池
１０３電動機
１０５昇圧コンバータ
１０７インバータ
１００，２００，３００，４００制御装置
１０９，１１１電圧センサ
１１３ｕ，１１３ｗ，１１５電流センサ
１１７レゾルバ
１００Ｃ，２００Ｃ，３００Ｃ，４００Ｃコンバータ制御部
１５１ＦＦ制御部
１５３ＦＢ制御部
１５５ＰＷＭ制御部
１５７，２５７，３５７，４５７負荷電力演算部
１５９動作休止判断部
１６１補正トルク演算部
１００Ｉインバータ制御部
１７１角速度算出部
１７３電流指令算出部
１７５３相−ｄｑ変換部
１７７電流ＦＢ制御部
１７９ｄｑ−３相変換部
１８１ＰＷＭ制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Storage battery 103 Electric motor 105 Boost converter 107 Inverter 100, 200, 300, 400 Control device 109, 111 Voltage sensor 113u, 113w, 115 Current sensor 117 Resolver 100C, 200C, 300C, 400C Converter control part 151 FF control part 153 FB control part 155 PWM control units 157, 257, 357, 457 Load power calculation unit 159 Operation pause determination unit 161 Correction torque calculation unit 100I Inverter control unit 171 Angular velocity calculation unit 173 Current command calculation unit 175 Three-phase-dq conversion unit 177 Current FB control unit 179 dq-3 phase converter 181 PWM controller

Claims

A control device for a load driving system in which an output voltage of a DC power source is boosted or lowered to a command value and applied to a load.
A load drive control unit for controlling the drive of the load based on an external command;
A switching control unit for controlling the switching of the converter;
A load power deriving unit for deriving load power;
A switching operation control unit that instructs the switching control unit to pause the switching operation of the converter when the absolute value of the load power is less than a predetermined value;
Command correction for correcting the command given to the load drive control unit so that the absolute value of the deviation between the command value and the output voltage of the converter decreases when the absolute value of the load power is less than a predetermined value. And
A control device for a load drive system comprising:

The load drive system control device according to claim 1,
The converter includes two switching elements connected in series that are switched with opposite logic, two diodes connected in parallel to each switching element, and a reactor connected to a connection point of the two switching elements. Have
When the absolute value of the load power is less than a predetermined value, the switching operation control unit instructs the switching control unit to suspend the switching operation of the converter by turning off both of the two switching elements. A control device for a load drive system.

A control device for a load drive system according to claim 1 or 2,
When the change amount of the command value per unit time is less than a predetermined value,
The switching operation control unit instructs the switching control unit to pause the switching operation of the converter,
The command correction unit corrects the command given to the load drive control unit so that an absolute value of a deviation between the command value and the output voltage of the converter is reduced. Control device.

It is the control apparatus of the load drive system as described in any one of Claims 1-3,
The DC power source is a storage battery;
When the remaining capacity of the storage battery is a predetermined value or more,
The switching operation control unit instructs the switching control unit to pause the switching operation of the converter,
The command correction unit corrects the command given to the load drive control unit so that an absolute value of a deviation between the command value and the output voltage of the converter is reduced. Control device.

A control device for a load drive system according to any one of claims 1 to 4,
A capacitor connected in parallel to the converter and the load;
The load includes an electric motor and an inverter that converts an output voltage of the converter into an AC voltage and applies the AC voltage to the electric motor.
The control device for a load drive system, wherein the correction amount of the command by the command correction unit is smaller as the rotation speed of the electric motor is higher and the capacitance of the capacitor is smaller.

A control device for a load drive system according to claim 5,
The command correction unit drives the motor in a regeneration direction when the output voltage of the converter falls below the command value, and drives the motor in a power running direction when the output voltage of the converter exceeds the command value. A control device for a load driving system, wherein the command is corrected so as to be driven at a time.