JP5673068B2 - Vehicle drive device - Google Patents
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Description
本発明は、モータによって車両を駆動する車両駆動装置に関し、特に、モータの回転位相に応じてモータを制御する装置に関する。 The present invention relates to a vehicle drive device that drives a vehicle with a motor, and more particularly to a device that controls a motor in accordance with the rotational phase of the motor.
エンジンおよびモータを用いて走行するハイブリッド自動車、モータを用いて走行する電気自動車等、モータによって駆動される車両が広く用いられている。このような車両は、モータに供給する電力を調整してモータの回転状態を制御するモータ駆動回路、およびモータ駆動回路を制御するコントロールユニットを備える。 Vehicles driven by a motor, such as a hybrid vehicle that travels using an engine and a motor, and an electric vehicle that travels using a motor, are widely used. Such a vehicle includes a motor drive circuit that controls the rotation state of the motor by adjusting electric power supplied to the motor, and a control unit that controls the motor drive circuit.
モータ駆動回路は、電池の電圧を昇圧するDCDCコンバータ、および、DCDCコンバータから出力された直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータに供給するインバータを備える。モータは、モータ駆動回路から供給された交流電力によってトルクを発生し車両を駆動する。コントロールユニットは、モータが車両の走行状態および運転操作に応じたトルクを発生するよう、DCDCコンバータおよびインバータを制御する。 The motor drive circuit includes a DCDC converter that boosts the voltage of the battery, and an inverter that converts DC power output from the DCDC converter into AC power and supplies the AC power to the motor. The motor drives the vehicle by generating torque with AC power supplied from the motor drive circuit. The control unit controls the DCDC converter and the inverter so that the motor generates torque according to the running state of the vehicle and the driving operation.
一般に、車両に用いられるモータは、そのシャフトを軸として回転する回転子、および、回転子の周りに回転磁界を発生する界磁巻線を備える。回転子の回転に応じた回転磁界を発生するため、界磁巻線には、回転子の回転位相に同期した電流が供給される。そこで、コントロールユニットは、インバータからモータの界磁巻線に至る電力供給線に流れる交流電流が、回転子の回転位相に同期するようインバータを制御する。 2. Description of the Related Art Generally, a motor used in a vehicle includes a rotor that rotates about its shaft, and a field winding that generates a rotating magnetic field around the rotor. In order to generate a rotating magnetic field corresponding to the rotation of the rotor, a current synchronized with the rotation phase of the rotor is supplied to the field winding. Therefore, the control unit controls the inverter so that the alternating current flowing through the power supply line from the inverter to the field winding of the motor is synchronized with the rotational phase of the rotor.
複数のスイッチング素子を備え、PWM(Pulse Width Modulation)制御を行う一般的なインバータでは、このような同期制御を行った場合には、モータの回転が妨げられモータが停止すると、特定のスイッチング素子に電流が集中し、そのスイッチング素子の温度が上昇する。 In a general inverter having a plurality of switching elements and performing PWM (Pulse Width Modulation) control, when such synchronous control is performed, when the motor stops and the motor stops, a specific switching element is Current concentrates and the temperature of the switching element rises.
なお、以下の特許文献1〜3には、車両駆動用のモータを駆動するインバータおよびその制御方法が記載されている。特許文献1に記載の制御方法では、モータがロック状態となったときには、モータを正方向と逆方向に交互に回転させることで、インバータのスイッチング素子の過熱状態が回避される。また、特許文献2および3に記載の制御方法では、モータがロック状態となったときには、モータが発生するトルクを制限することでインバータのスイッチング素子の過熱状態が回避される。
The following Patent Documents 1 to 3 describe an inverter that drives a motor for driving a vehicle and a control method therefor. In the control method described in Patent Literature 1, when the motor is in a locked state, the motor is alternately rotated in the forward direction and the reverse direction, thereby avoiding an overheating state of the switching element of the inverter. In the control methods described in
車両が急な坂道に進入したり、縁石等の障害物に乗り上がろうとしたりした場合、車輪およびモータがロックした状態となることがある。これによって、インバータが備える特定のスイッチング素子に電流が集中し、そのスイッチング素子が過熱状態となることがある。このような場合、従来技術では、モータが発生するトルクを制限等することでスイッチング素子の過熱状態を回避していた。しかし、この制御は、モータのトルクの増加を許容し、トルクの増加によってロック状態を解消するものではない。 When the vehicle enters a steep slope or tries to climb on an obstacle such as a curbstone, the wheel and the motor may be locked. As a result, current concentrates on a specific switching element included in the inverter, and the switching element may be overheated. In such a case, in the prior art, the overheated state of the switching element is avoided by limiting the torque generated by the motor. However, this control allows an increase in the torque of the motor and does not cancel the locked state by the increase in torque.
本発明は、車両駆動用のモータが回転制限状態となったときに、インバータ等の電力変換部が過熱状態となることを回避すると共に、モータのトルクの増加が許容される状態を形成することを目的とする。 The present invention prevents a power converter such as an inverter from being overheated when a vehicle driving motor is in a rotation restricted state, and forms a state in which an increase in motor torque is allowed. With the goal.
本発明は、スイッチングにより直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部から供給された3相の交流電力によって車両を駆動するモータと、前記モータの回転位相に応じて前記電力変換部のスイッチングを行い、前記モータを制御するコントロールユニットと、を備え、前記電力変換部は、直列接続された2つのスイッチング素子をそれぞれが備える3対のスイッチング素子対を備え、各スイッチング素子対がなす直列接続経路の両端に直流電力が供給され、各スイッチング素子対の直列接続点から前記モータに交流電力を供給し、前記コントロールユニットは、前記電力変換部と前記モータとの間を流れる3相の交流電流が前記モータの回転位相に同期するよう、前記電力変換部のスイッチングを行い、前記モータが回転制限状態となったときに、そのときの前記モータの回転位相に応じた目標位相に前記モータの回転位相が達するよう前記モータを制御し、前記目標位相は、前記3対のスイッチング素子対のうち1対のスイッチング素子対に流れる電流が零となり、他の2対のスイッチング素子対のそれぞれについては、直列接続された2つのスイッチング素子のうちオンとなる方のスイッチング素子が入れ替わる位相である、ことを特徴とする。 The present invention includes a power converter that converts DC power into AC power by switching, a motor that drives a vehicle with three-phase AC power supplied from the power converter, and the power according to the rotational phase of the motor. A control unit that performs switching of the conversion unit and controls the motor, and the power conversion unit includes three switching element pairs, each of which includes two switching elements connected in series. DC power is supplied to both ends of the series connection path formed by the power supply, AC power is supplied to the motor from a series connection point of each switching element pair, and the control unit flows between the power conversion unit and the motor 3 as an alternating current phase is synchronized with the rotational phase of the motor, it performs switching of the power conversion unit, wherein the motor is rotating When a limiting condition, and controls the motor so that the rotation phase of the motor to a target phase corresponding to the rotational phase of the motor at that time reaches the target phase, of the switching element pairs of the three pairs The current flowing through one pair of switching elements is zero, and each of the other two pairs of switching elements has a phase in which one of the two switching elements connected in series is switched on. It is characterized by.
また、本発明は、スイッチングにより直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部から供給された交流電力によって車両を駆動するモータと、前記モータの回転位相に応じて前記電力変換部のスイッチングを行い、前記モータを制御するコントロールユニットと、を備え、前記コントロールユニットは、前記モータが回転制限状態となったときに、そのときの前記電力変換部のスイッチング状態に応じた目標位相に前記モータの回転位相が達するよう前記モータを制御し、前記コントロールユニットは、前記モータに対するトルク指令値を前記車両の運転操作に応じて決定するトルク指令値決定手段を備え、前記トルク指令値に応じて前記電力変換部のスイッチングを行い、前記トルク指令値決定手段は、前記モータが前記回転制限状態となったときにおける前記コントロールユニットの制御により、前記モータの回転位相が前記目標位相に達したときに、前記モータが前記回転制限状態でないときの上限値よりも大きい値を上限値として前記トルク指令値を決定する、ことを特徴とする。 The present invention also provides a power converter that converts DC power into AC power by switching, a motor that drives a vehicle with AC power supplied from the power converter, and the power conversion according to the rotational phase of the motor. And a control unit that controls the motor, and the control unit has a target phase according to the switching state of the power conversion unit at that time when the motor is in a rotation limited state. The control unit includes torque command value determining means for determining a torque command value for the motor according to a driving operation of the vehicle, and the torque command value is set to the torque command value. In response to the switching of the power conversion unit, the torque command value determining means When the rotation phase of the motor reaches the target phase by the control of the control unit when the rotation restricted state is reached, a value larger than the upper limit value when the motor is not in the rotation restricted state is set as the upper limit value. The torque command value is determined .
また、本発明に係る車両駆動装置は、望ましくは、前記電力変換部は、直列接続された2つのスイッチング素子をそれぞれが備える3対のスイッチング素子対を備え、各スイッチング素子対がなす直列接続経路の両端に直流電力が供給され、各スイッチング素子対の直列接続点から前記モータに交流電力を供給する。 In the vehicle drive device according to the present invention, preferably, the power conversion unit includes three switching element pairs each including two switching elements connected in series, and a series connection path formed by each switching element pair. DC power is supplied to both ends of the switch, and AC power is supplied to the motor from a series connection point of each switching element pair.
また、本発明に係る車両駆動装置は、望ましくは、前記コントロールユニットは、前記モータに対するトルク指令値を前記車両の運転操作に応じて決定するトルク指令値決定手段を備え、前記トルク指定値に応じて前記電力変換部のスイッチングを行い、前記トルク指令値決定手段は、前記モータが前記回転制限状態となったときにおける前記コントロールユニットの制御により、前記モータの回転位相が前記目標位相に達したときに、前記モータが前記回転制限状態でないときの上限値よりも大きい値を上限値として前記トルク指令値を決定する。 In the vehicle drive device according to the present invention, preferably, the control unit includes torque command value determining means for determining a torque command value for the motor according to a driving operation of the vehicle, and according to the torque specified value. Switching the power converter, and the torque command value determining means is configured to control the control unit when the motor is in the rotation restricted state, when the rotational phase of the motor reaches the target phase. In addition, the torque command value is determined with an upper limit value that is larger than the upper limit value when the motor is not in the rotation limit state.
また、本発明に係る車両駆動装置は、望ましくは、前記コントロールユニットは、前記電力変換部に含まれる素子の温度に基づいて当該素子が過熱状態にあるか否かを判定する手段を備え、前記トルク指令値決定手段は、前記モータが前記回転制限状態となったときにおける前記コントロールユニットの制御の後に、前記素子が前記過熱状態にない旨の判定がなされたときに、前記モータが前記回転制限状態でないときの上限値よりも大きい値を上限値として前記トルク指令値を決定する。 In the vehicle drive device according to the present invention, preferably, the control unit includes means for determining whether or not the element is in an overheated state based on a temperature of the element included in the power conversion unit, The torque command value determining means is configured to determine whether the element is not in the overheat state after the control of the control unit when the motor is in the rotation limit state. The torque command value is determined with an upper limit value that is larger than the upper limit value when not in a state.
また、本発明に係る車両駆動装置は、望ましくは、前記コントロールユニットは、前記電力変換部に含まれる素子の温度に基づいて当該素子が温度上昇状態にあるか否かを判定する手段を備え、前記モータが回転制限状態となり、かつ、前記素子が前記温度上昇状態にある旨の判定がなされたときに、前記目標位相に前記モータの回転位相が達するよう前記モータを制御する。 In the vehicle drive device according to the present invention, preferably, the control unit includes means for determining whether or not the element is in a temperature rising state based on a temperature of the element included in the power conversion unit, The motor is controlled so that the rotational phase of the motor reaches the target phase when it is determined that the motor is in a rotational restricted state and the element is in the temperature rising state.
また、本発明に係る車両駆動装置は、望ましくは、前記コントロールユニットは、前記モータが前記回転制限状態となったときに、前記モータが発生するトルクを減少させ、走行面における高低差による前記車両の移動に基づいて前記モータを回転させる。 In the vehicle drive device according to the present invention, preferably, the control unit reduces the torque generated by the motor when the motor is in the rotation restricted state, and the vehicle is caused by a difference in height on a running surface. The motor is rotated based on the movement of.
また、本発明に係る車両駆動装置は、望ましくは、前記車両の走行面の傾斜角を検出する傾斜センサを備え、前記コントロールユニットは、前記傾斜センサによる検出値に基づいて前記車両が傾斜面に位置するか否かを判定する手段を備え、前記モータが前記回転制限状態となり、かつ、前記車両が傾斜面に位置する旨の判定がなされたときに、前記モータが発生するトルクを減少させ、走行面の傾斜による前記車両の移動に基づいて前記モータを回転させる。 In addition, the vehicle drive device according to the present invention preferably includes an inclination sensor that detects an inclination angle of the traveling surface of the vehicle, and the control unit detects that the vehicle is inclined on the basis of a detection value by the inclination sensor. A means for determining whether or not the motor is positioned, and when the motor is in the rotation restricted state and it is determined that the vehicle is positioned on an inclined surface, the torque generated by the motor is reduced; The motor is rotated based on the movement of the vehicle due to the inclination of the running surface.
また、本発明に係る車両駆動装置は、望ましくは、前記コントロールユニットは、前記モータが前記回転制限状態となったときに、前記モータが発生するトルクを増加させ、当該トルクの増加による前記車両の移動に基づいて前記モータを回転させる。 In the vehicle drive device according to the present invention, preferably, the control unit increases a torque generated by the motor when the motor is in the rotation restricted state, and the vehicle is driven by the increase in the torque. The motor is rotated based on the movement.
本発明によれば、車両駆動用のモータが回転制限状態となったときに、インバータ等の電力変換部が過熱状態となることを回避すると共に、モータのトルクの増加が許容される状態を形成することができる。 According to the present invention, when the motor for driving the vehicle is in the rotation restricted state, the power conversion unit such as the inverter is prevented from being overheated, and a state in which an increase in the motor torque is allowed is formed. can do.
図1に本発明の実施形態に係る電気自動車駆動装置の構成を示す。図1に示されるDCDCコンバータ12およびインバータ14は、上述したモータ駆動回路に相当する。電気自動車駆動装置は、電池10から供給される電力に基づいてモータジェネレータ18にトルクを発生させ、そのトルクで車両を加速すると共に、モータジェネレータ18による回生制動に基づく発電電力によって電池10を充電する。
FIG. 1 shows a configuration of an electric vehicle driving apparatus according to an embodiment of the present invention. The
運転操作部24は、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含み、ユーザの操作に基づいてコントロールユニット26に指令を与える。コントロールユニット26は、運転操作部24による指令、車両の速度等に基づいてDCDCコンバータ12およびインバータ14を制御し、車両の加速または回生制動を行う。
The
車両の加速時においては、DCDCコンバータ12は、電池10の出力電圧を昇圧し、昇圧された電圧をインバータ14に出力する。インバータ14は、DCDCコンバータ12から出力された直流電力を交流電力に変換し、その交流電力をモータジェネレータ18に出力する。モータジェネレータ18は、インバータ14から出力された交流電力によってトルクを発生し、そのトルクを動力伝達機構20に与える。動力伝達機構20は、モータジェネレータ18から与えられたトルクを車輪22に伝達する。これによって、電池10から供給される電力に基づいて車両が加速する。
During acceleration of the vehicle,
回生制動時においては、モータジェネレータ18は、回生制動発電に基づく交流電力をインバータ14に出力する。インバータ14は、モータジェネレータ18から出力された交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をDCDCコンバータ12に出力する。DCDCコンバータ12は、インバータ14から出力された電圧を降圧し、降圧された電圧を電池10に印加する。これによって、モータジェネレータ18が発電した電力に基づいて電池10が充電される。
During regenerative braking,
インバータ14およびモータジェネレータ18の具体的な構成および動作について説明する。インバータ14は、3対のスイッチング素子対16u、16vおよび16wを備える。ここで、スイッチング素子対は、一方のエミッタ端子が他方のコレクタ端子に接続された2つのIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)からなる。回路図上側のIGBT16−1および回路図下側のIGBT16−2のそれぞれのコレクタ端子とエミッタ端子との間には、エミッタ端子にアノード端子が接続されるようダイオード16−3が接続されている。
Specific configurations and operations of the
インバータ14が備えるスイッチング素子対16u、16vおよび16wの回路図上側のIGBT16−1のコレクタ端子は共通に接続され、その共通接続端は、DCDCコンバータ12の昇圧出力側の正極端子に接続されている。そして、スイッチング素子対16u、16vおよび16wの回路図下側のIGBT16−2のエミッタ端子もまた共通に接続され、その共通接続端は、DCDCコンバータ12の昇圧出力側の負極端子に接続されている。
The collector terminal of the IGBT 16-1 on the upper side of the circuit diagram of the switching
スイッチング素子対16u、16vおよび16wは、モータジェネレータ18に至る3相の電力伝送線U、VおよびWに対応する。すなわち、各スイッチング素子対における上側のIGBT16−1と下側のIGBT16−2の接続点には、対応する相の電力伝送線が接続されている。
The switching element pairs 16 u, 16 v and 16 w correspond to the three-phase power transmission lines U, V and W leading to the
各スイッチング素子対のIGBTは、コントロールユニット26によってスイッチングされる。これによって、インバータ14は、DCDCコンバータ12とモータジェネレータ18との間で直流交流変換を行う。すなわち、インバータ14は、DCDCコンバータ12の昇圧側の電圧と、電力伝送線U、VおよびWの相互間の電圧の大小関係に応じて、DCDCコンバータ12から出力された直流電力を3相交流電力に変換し、その3相交流電力をモータジェネレータ18に出力する。また、インバータ14は、DCDCコンバータ12の昇圧側の電圧と、電力伝送線U、VおよびWの相互間の電圧の大小関係に応じて、モータジェネレータ18の発電に基づく3相交流電力を直流電力に変換し、その直流電力をDCDCコンバータ12に出力する。
The IGBT of each switching element pair is switched by the
なお、ここでは、スイッチング素子対16u、16vおよび16wのそれぞれをなすスイッチング素子としてIGBTを用いた例を示しているが、スイッチング素子には、サイリスタ、トライアック、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ等のその他の半導体素子を用いてもよい。
Here, an example is shown in which an IGBT is used as a switching element forming each of the switching
モータジェネレータ18は、そのシャフトを軸として回転する回転子、および、回転子の周りに回転磁界を発生する3相の界磁巻線を備える。電力伝送線U、VおよびWは、3相の界磁巻線に接続されている。また、モータジェネレータ18は、その回転位相を検出するレゾルバ28を備える。レゾルバ28は、回転位相の検出値を位相検出値としてコントロールユニット26に出力する。位相検出値は0°〜360°の範囲で定義される。位相検出値は、モータジェネレータ18の回転と共に0°から360°まで増加し、360°に達すると共に再び0°から360°まで増加するという変化を繰り返す。また、モータジェネレータ18が逆回転する場合には、位相検出値は、モータジェネレータ18の回転と共に360°から0°まで減少し、0°に達すると共に再び360°から0°まで減少するという変化を繰り返す。
The
コントロールユニット26は、運転操作部24による指令、車両の速度等に基づいてトルク指令値を求める。コントロールユニット26は、トルク指令値および位相検出値を用いて3対のスイッチング素子に対してPWM制御を行い、電力伝送線U、VおよびWに、それぞれ、位相検出値と同期した3相交流電流Iu、IvおよびIwを流す。
The
図2には、位相検出値と3相交流電流Iu、IvおよびIwとの関係が例示されている。図2において横軸は位相検出値を示し、縦軸は3相交流電流Iu、IvおよびIwを示す。ここで、モータジェネレータ18の回転位相は、車両が後退すると共に増加するよう定義されているものとする。3相交流電流Iu、IvおよびIwの極性は、インバータ14からモータジェネレータ18に向かう方向を正とする。3相交流電流Iu、IvおよびIwは、位相検出値の変化に対し正弦波状に変化する。また、3相交流電流Iu、IvおよびIwの相互の位相差は120°である。3相交流電流Iu、IvおよびIwの最大値Imはトルク指令値に応じた値を有する。
FIG. 2 illustrates the relationship between the phase detection value and the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the phase detection value, and the vertical axis indicates the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw. Here, it is assumed that the rotational phase of
このような制御によれば、モータジェネレータ18の回転位相に同期した3相交流電流が、モータジェネレータ18に流れる。これによって、モータジェネレータ18がその回転位相に応じて同期駆動される。モータジェネレータ18に流れる電流はトルク指令値に応じた大きさとなり、モータジェネレータ18はトルク指令値に応じたトルクを発生する。
According to such control, a three-phase alternating current synchronized with the rotational phase of the
コントロールユニット26が、トルク指令値を設定する処理について説明する。コントロールユニット26には、トルク指令値に対する上限値の時間特性が記憶されている。図3(a)にはトルク指令値に対する上限値の時間特性が例示されている。この時間特性は、アクセルペダルが踏み込まれた時を基準とし、その後の上限値の時間変化を規定したものである。時刻0から時刻t1までの間は、上限値は時間経過と共に増加し、時刻t1においてトルク最大値Mに達する。時刻t1から時刻t2までの間、上限値はトルク最大値Mを維持し、時刻t2から時刻t3間での間、上限値はトルク最大値Mから連続出力可能値Tまで減少する。時刻t3以降において上限値は連続出力可能値Tとなる。
A process in which the
トルク指令値は、上限値を超えないという条件の下で、アクセルペダルの踏み込み量が大きい程、大きい値に設定される。例えば、図3(b)に示すように、時刻0から時間の経過と共にアクセルペダルの踏み込み量を増加させた場合には、時刻t1と時刻t2との間の時刻τ1にトルク指令値が上限値に達してトルク最大値Mとなり、その後、トルク指令値は上限値と同一の値となって変化する。
The torque command value is set to a larger value as the amount of depression of the accelerator pedal is larger under the condition that the upper limit value is not exceeded. For example, as shown in FIG. 3B, when the amount of depression of the accelerator pedal is increased as time elapses from
このようなトルク指令値の上限値の時間特性によれば、トルク指令値がトルク最大値Mとなる時間が時間t2−t1以下に制限される。これによって、インバータ14のIGBTに過大な電流が流れ、そのIGBTが過熱状態となることが回避される。
According to such a time characteristic of the upper limit value of the torque command value, the time during which the torque command value becomes the torque maximum value M is limited to the time t2-t1 or less. As a result, an excessive current flows through the IGBT of the
しかし、このような制御では、次のような問題点が生じることがある。例えば、車両の急な坂道への進入、障害物への乗り上がり、走行面陥没部への車輪22の嵌り込み等により、車輪22およびモータジェネレータ18がロックすることがある。このとき、トルク指令値がトルク最大値Mとなる時間は時間t2−t1以下に制限されものの、依然として6個のIGBTのうち特定のものに電流が集中するため、そのIGBTは過熱状態となり易い傾向にある。
However, such control may cause the following problems. For example, the
また、ユーザによるアクセルペダルの踏み込み量が十分でない場合、例えば、図3(c)に示すように、時刻t3以降の時刻τ2にトルク指令値が連続出力可能値Tに達した場合には、トルク指令値が連続出力可能値Tより大きくなることはない。この場合、モータジェネレータ18が十分なトルクを発生することができず、モータジェネレータ18がロックした状態を回避することが困難となる場合がある。
Further, when the amount of depression of the accelerator pedal by the user is not sufficient, for example, as shown in FIG. 3C, when the torque command value reaches the continuously output possible value T at time τ2 after time t3, The command value does not become larger than the continuous output possible value T. In this case, the
本実施形態に係る電気自動車駆動装置は、このような問題点に鑑み、次に説明する回転制限解消制御を実行する。回転制限解消制御によれば、インバータ14のスイッチング素子が過熱状態となることが回避されると共に、モータジェネレータ18のトルクを増加させることが可能となる。
In view of such a problem, the electric vehicle driving apparatus according to the present embodiment executes rotation restriction cancellation control described below. According to the rotation restriction cancellation control, the switching element of the
図4には回転制限解消制御においてコントロールユニット26が実行する処理のフローチャートが示されている。コントロールユニット26は、レゾルバ28が出力する位相検出値の時間変化に基づいて、モータジェネレータ18の回転数を求める(S101)。そして、モータジェネレータ18の回転数とトルク指令値とに基づいて、モータジェネレータ18が回転制限状態にあるか否かを判定する(S102)。ここで回転制限状態とは、車輪22およびモータジェネレータ18がロックして停止している状態の他、わずかに回転している場合、すなわち、トルク指令値が所定のトルク閾値を超えているにも関わらず、モータジェネレータ18の回転数が所定の回転数閾値以下である状態を含む。モータジェネレータ18が回転制限状態であるか否かの判定は、トルク指令値がトルク閾値を超えているという条件の下、回転数が回転数閾値以下であるか否かに基づいて行われる。
FIG. 4 shows a flowchart of processing executed by the
コントロールユニット26は、モータジェネレータ18が回転制限状態にある旨の判定をしたときは、レゾルバ28から読み込まれた位相検出値に基づいて目標位相を求める(S103)。ここで、目標位相とは、IGBTの電気的負担が軽減され、IGBTの過熱状態が回避されるモータジェネレータ18の回転位相をいう。コントロールユニット26は、位相検出値の数値範囲と目標位相との対応関係を表す目標位相取得テーブルを記憶しており、ステップS103においては目標位相取得テーブルを参照して位相検出値に対応する目標位相を求める。後述するように、コントロールユニット26は、走行面の傾斜等を利用した車両の移動によってモータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせる制御を実行し、インバータ14のIGBTの過熱状態を回避する。
When it is determined that the
図5には、位相検出値と3相交流電流Iu、IvおよびIwとの間に図2に示されるような関係がある場合の目標位相取得テーブルが例示されている。この目標位相取得テーブルでは、60°の角度範囲で位相検出値が区分され、各区分の角度範囲の中央の値に120°を加えた角度が目標位相とされている。 FIG. 5 illustrates a target phase acquisition table when there is a relationship as shown in FIG. 2 between the phase detection value and the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw. In this target phase acquisition table, the phase detection values are divided in an angle range of 60 °, and the angle obtained by adding 120 ° to the central value of the angle range of each division is set as the target phase.
図2から明らかなように、この目標位相取得テーブルの各区分の角度範囲内では、3相交流電流Iu、IvおよびIwのうち特定の2相の電流の大きさが0.5Im以上となる。例えば、0°以上60°未満の範囲では、W相の電流の大きさが0.5Im以上となり、U相の電流の大きさが0.5Imを超える。また、60°以上120°未満の範囲では、V相の電流の大きさが0.5Im以上となり、W相の電流の大きさが0.5Imを超える。そして、120°以上180°未満の範囲では、U相の電流の大きさが0.5Im以上となり、V相の電流の大きさが0.5Imを超える。このように、3相交流電流Iu、IvおよびIwのうち特定の2相の電流の大きさが0.5Im以上となる場合、その2相の電流を流すIGBTは過熱状態となり易い。 As is apparent from FIG. 2, the magnitude of the specific two-phase current among the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw is 0.5 Im or more within the angular range of each section of the target phase acquisition table. For example, in the range of 0 ° or more and less than 60 °, the magnitude of the W-phase current is 0.5 Im or more, and the magnitude of the U-phase current is more than 0.5 Im. In the range of 60 ° or more and less than 120 °, the magnitude of the V-phase current is 0.5 Im or more, and the magnitude of the W-phase current is more than 0.5 Im. In the range from 120 ° to less than 180 °, the magnitude of the U-phase current is 0.5 Im or more, and the magnitude of the V-phase current exceeds 0.5 Im. As described above, when the magnitude of a specific two-phase current among the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw is 0.5 Im or more, the IGBT through which the two-phase current flows is likely to be overheated.
すなわち、U相電流Iuが0.5Im以上となり、V相電流Ivが−0.5Im以下となるときは、スイッチング素子対16uの上側のIGBT16−1およびスイッチング素子対16vの下側のIGBT16−2がオンとなる時間が他のIGBTがオンとなる時間よりも長くなり、これらのIGBTに電流が集中する。
That is, when U-phase current Iu is 0.5 Im or more and V-phase current Iv is −0.5 Im or less, IGBT 16-1 on the upper side of switching
同様に、V相電流Ivが0.5Im以上となり、W相電流Iwが−0.5Im以下となるときは、スイッチング素子対16vの上側のIGBT16−1およびスイッチング素子対16wの下側のIGBT16−2に電流が集中する。そして、W相電流Iwが0.5Im以上となり、U相電流Iuが−0.5Im以下となるときは、スイッチング素子対16wの上側のIGBT16−1およびスイッチング素子対16uの下側のIGBT16−2に電流が集中する。さらに、特定のIGBTに電流が集中するこれらの状態に対し、電流が流れる方向が逆であるときは、電流が集中するIGBTの上下が入れ替わる。
Similarly, when V-phase current Iv is 0.5 Im or more and W-phase current Iw is −0.5 Im or less, IGBT 16-1 on the upper side of switching
ここで、各区分の角度範囲の中央の値に120°を加えた角度を目標位相とすることでIGBTの過熱状態が回避される原理について図2を参照して説明する。例えば、位相検出値として検出される回転位相が60°以上120°未満の範囲Dでは、V相電流Ivが閾値0.5Im以上の値を有し、W相電流が閾値−0.5Im未満の値を有する。したがって、スイッチング素子対16vの上側のIGBT16−1およびスイッチング素子対16wの下側のIGBT16−2に電流が集中する。
Here, the principle that an overheated state of the IGBT is avoided by setting an angle obtained by adding 120 ° to the central value of the angle range of each section as a target phase will be described with reference to FIG. For example, in the range D where the rotational phase detected as the phase detection value is 60 ° or more and less than 120 °, the V-phase current Iv has a value of the threshold value 0.5 Im or more, and the W-phase current is less than the threshold value −0.5 Im. Has a value. Therefore, current concentrates on the IGBT 16-1 on the upper side of the switching
これに対し、回転位相が範囲Dの中央の値+120°、すなわち210°の場合には、スイッチング素子対16wの上側のIGBT16−1およびスイッチング素子対16uの下側のIGBT16−2に電流が集中する。また、V相電流は0となり、スイッチング素子対16vの2つのIGBTには電流が流れない。
On the other hand, when the rotation phase is the central value + 120 ° of the range D, that is, 210 °, the current is concentrated on the IGBT 16-1 on the upper side of the switching
したがって、モータジェネレータ18が回転制限状態にあり、位相検出値が範囲Dにある場合に、回転位相を210°に合わせることで電流が集中するIGBTが変更される。同様に、位相検出値が目標位相取得テーブルに列挙された他の角度範囲内にある場合に、それぞれの目標位相に回転位相を合わせることで、電流が集中するIGBTが変更される。これによって、モータジェネレータ18が回転制限状態になったときに電流が集中していたIGBTの過熱状態を回避することができる。
Therefore, when the
このような原理の下、コントロールユニット26は、モータジェネレータ18が発生するトルクを減少させて、走行面の傾斜、障害物、走行面陥没部等によって形成される高低差によって車両を移動させることで車輪22を回転させ、モータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせる(S104およびS105)。
Under such a principle, the
より具体的には、コントロールユニット26は、所定の減少分だけトルク指令値を減少させて、モータジェネレータ18が発生するトルクを減少させ(S104)、位相検出値が目標位相に達したか否かを判定する(S105)。コントロールユニット26は、位相検出値が目標位相に達していないときは、ステップS104に戻り更にトルク指令値を減少させる。一方、位相検出値が目標位相に達したときは、コントロールユニット26は、トルク指令値を連続出力可能値Tより大きい回転制限解消トルク値とし、モータジェネレータ18に回転制限解消トルク値のトルクを発生させる(S106)。この回転制限解消トルク値は、例えば、図3(a)に示されるトルク最大値Mとされる。
More specifically, the
他方、コントロールユニット26は、ステップS102においてモータジェネレータ18が回転制限状態にない旨の判定をした場合には、図3(a)に例示されるような予め定められた上限値の時間特性に従ってトルク指令値を設定する通常制御を実行する(S107)。
On the other hand, if the
このような制御によれば、モータジェネレータ18が回転制限状態となった場合には、モータジェネレータ18の回転位相が目標位相に合わせられる。これによって、特定のスイッチング素子が過熱状態になることが回避されると共に、回転制限状態を解消するためのより大きいトルクをモータジェネレータ18に発生させることができる。
According to such control, when the
なお、ここでは、図4のステップS104およびS105のように、モータジェネレータ18が発生するトルクを減少させて、走行面の傾斜等によって形成される高低差によって車両を移動させ、モータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせる制御について説明した。このような制御の他、モータジェネレータ18が発生するトルクを増加させて、車両を高低差の上り方向に移動させ、モータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせる制御を実行してもよい。
Here, as shown in steps S104 and S105 of FIG. 4, the torque generated by the
図4のフローチャートに示される回転制限解消制御は、走行面の傾斜等によって形成される高低差による車両の移動を利用している。このような制御は、坂道等の傾斜面に車両が位置している場合に積極的に行われることが好ましい。そこで、図6のフローチャートに示されるように、車両が傾斜面に位置するか否かの判定を行い、車両が傾斜面に位置する旨の判定が行われたときに傾斜面を利用する処理を実行してもよい。ここでは、図4に示すフローチャートの処理と同一の処理については同一の符号を付してその説明を省略する。 The rotation restriction cancellation control shown in the flowchart of FIG. 4 uses the movement of the vehicle due to the height difference formed by the inclination of the traveling surface. Such control is preferably performed positively when the vehicle is located on an inclined surface such as a slope. Therefore, as shown in the flowchart of FIG. 6, it is determined whether or not the vehicle is located on the inclined surface, and processing that uses the inclined surface when it is determined that the vehicle is located on the inclined surface is performed. May be executed. Here, the same processes as those in the flowchart shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
コントロールユニット26は、ステップS102においてモータジェネレータ18が回転制限状態にある旨の判定をした場合、水平面に対する走行面の傾斜角度を検出する傾斜センサ30から傾斜角度検出値を読み込む。そして、傾斜角度検出値と所定の角度閾値との比較に基づいて、車両が傾斜面に位置するか否かを判定する(SA101)。すなわち、コントロールユニット26は、傾斜角度検出値が所定の角度閾値を超える場合には、車両が傾斜面に位置するものと判定し、傾斜角度検出値が角度閾値以下である場合には、車両が傾斜面に位置しないものと判定する。この角度閾値は、車両が重力によって傾斜の下り方向に移動可能となる角度範囲に基づいて予め定められる。
When the
コントロールユニット26は、車両が傾斜面に位置するものと判定したときは、レゾルバ28から読み込まれた位相検出値に基づいて目標位相を求め(S103)、ステップS104以降の処理を実行する。他方、車両が傾斜面に位置しない旨の判定をした場合には、コントロールユニット26は通常制御を実行する(S107)。
When the
このような処理によれば、車両が傾斜面に位置する場合に、傾斜面を利用した車両の移動によってモータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせる制御が実行される。他方、車両が傾斜面に位置しない場合には通常制御が実行される。これによって、傾斜面を利用する処理を確実に実行することができる。
According to such a process, when the vehicle is positioned on the inclined surface, control for adjusting the rotational phase of the
次に、図4に示される回転制限解消制御にIGBTの温度検出に基づく制御を加えた応用例について説明する。図7には、そのような回転制限解消制御においてコントロールユニット26が実行する処理のフローチャートが示されている。図4に示すフローチャートの処理と同一の処理については同一の符号を付してその説明を省略する。
Next, an application example in which control based on IGBT temperature detection is added to the rotation restriction cancellation control shown in FIG. 4 will be described. FIG. 7 shows a flowchart of processing executed by the
コントロールユニット26は、ステップS102においてモータジェネレータ18が回転制限状態にある旨の判定をした場合には、各IGBTの温度推定値を求める(SA201)。この温度推定値は、冷媒温度センサ34および電流センサ32のそれぞれの検出値に基づいて求められる。冷媒温度センサ34は、インバータ14の筐体に設けられた冷媒管を流通する冷媒の温度を検出するセンサである。電流センサ32は、3相交流電流Iu、IvおよびIwを検出するセンサである。
If the
コントロールユニット26は、最も温度推定値の大きいIGBTについて、その温度推定値(以下、最大温度推定値とする。)が規定値を超えるか否かを判定する(SA202)。コントロールユニット26は、最大温度推定値が規定値以下である場合には、通常制御を実行しつつ(SA203)、ステップS101に戻る。他方、最大温度推定値が規定値を超えた場合にはステップS103に移行する。
The
ステップSA201〜SA203によれば、最も温度の高いIGBTの温度推定値が規定値を超えるまでの間は通常制御が実行される。他方、最も温度の高いIGBTの温度推定値が規定値を超え、そのIGBTが過熱状態に至る可能性のある温度上昇状態にあるときは、モータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせるステップS103以降の処理が実行される。これによって、コントロールユニット26は、通常制御によって回転制限状態を解消できる可能性がある場合には、ステップS103以降の処理を実行することなく通常制御を続行する。
According to steps SA201 to SA203, normal control is executed until the estimated temperature value of the IGBT having the highest temperature exceeds the specified value. On the other hand, when the estimated temperature value of the IGBT having the highest temperature exceeds the specified value and the IGBT is in a temperature rising state that may lead to an overheating state, the rotation phase of the
また、コントロールユニット26は、ステップS105においてモータジェネレータ18の回転位相が目標位相に達した後(S105)、最大温度推定値が規定値を超えるか否かを判定する(SA204)。そして、最大温度推定値が規定値以下であるときは、トルク指令値を回転制限解消トルク値とし、モータジェネレータ18に回転制限解消トルク値のトルクを発生させる(S106)。他方、温度推定値が規定値を超えるときは、コントロールユニット26は通常制御を実行する。このような処理によれば、モータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせたものの、過熱状態のIGBTがある場合には通常制御が実行される。これによってIGBTの保護が確実となる。
Further, after the rotational phase of the
なお、ここでは、図7のステップS104およびS105のように、モータジェネレータ18が発生するトルクを減少させて、走行面の傾斜によって車両を下り方向に移動させ、モータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせる制御について説明した。このような制御の他、モータジェネレータ18が発生するトルクを増加させて、車両を高低差の上り方向に移動させ、モータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせる制御を実行してもよい。この場合、図7のフローチャートのステップSA202における規定値は、トルクを減少させる制御を実行する場合よりも小さくすることが好ましい。
Here, as shown in steps S104 and S105 of FIG. 7, the torque generated by
また、車両が傾斜面に位置するか否かの判定を行い、車両が傾斜面に位置する旨の判定が行われたときに傾斜面を利用する処理を実行してもよい。この場合、図8のフローチャートに示されるように、ステップS102とステップSA201との間には、車両が傾斜面に位置するか否かの判定を行うステップSA101が挿入される。ここでは、図7に示すフローチャートの処理と同一の処理については同一の符号を付してその説明を省略する。 In addition, it may be determined whether or not the vehicle is located on an inclined surface, and processing that uses the inclined surface may be executed when it is determined that the vehicle is located on the inclined surface. In this case, as shown in the flowchart of FIG. 8, step SA101 for determining whether or not the vehicle is located on the inclined surface is inserted between step S102 and step SA201. Here, the same processes as those in the flowchart shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
コントロールユニット26は、ステップS102においてモータジェネレータ18が回転制限状態にある旨の判定をした場合、水平面に対する走行面の傾斜角度を検出する傾斜センサ30から傾斜角度検出値を読み込む。そして、傾斜角度検出値と所定の角度閾値との比較に基づいて、車両が傾斜面に位置するか否かを判定する(SA101)。コントロールユニット26は、車両が傾斜面に位置するものと判定したときは、各IGBTの温度推定値を求め(SA201)、ステップSA202以降の処理を実行する。他方、車両が傾斜面に位置しない旨の判定をした場合には、コントロールユニット26は通常制御を実行する(S107)。
When the
また、ここでは、各区分の角度範囲の中央の値に120°を加えた角度を目標位相とした目標位相取得テーブルについて採り上げた。このような目標位相取得テーブルに代えて、各区分の角度範囲の中央の値から120°を減じた角度を目標位相とした目標位相取得テーブルを用いてもよい。 Further, here, a target phase acquisition table having an angle obtained by adding 120 ° to the central value of the angle range of each section as a target phase is taken up. Instead of such a target phase acquisition table, a target phase acquisition table having an angle obtained by subtracting 120 ° from the central value of the angle range of each section as a target phase may be used.
さらに、コントロールユニット26は、目標位相取得テーブルを用いる代わりに、角度検出値を独立変数とし、目標位相を従属変数とする関数演算アルゴリズムを実行してもよい。この関数演算アルゴリズムは、目標位置取得テーブルに基づき予めプログラムされる。
Furthermore, instead of using the target phase acquisition table, the
次に、変形例に係る回転制限解消制御ついて説明する。図9には変形例に係る回転制限解消制御においてコントロールユニット26が実行する処理のフローチャートが示されている。図4に示すフローチャートと同様の処理については同一の符号を付してその説明を省略する。
Next, rotation restriction cancellation control according to a modification will be described. FIG. 9 shows a flowchart of processing executed by the
この回転制限解消制御は、モータジェネレータ18の回転位相が電流ピーク範囲内にあるときに回転制限状態を解消する制御を実行するものである。ここで、電流ピーク範囲とは、3相交流電流Iu、Iv、およびIwのうち1つが極大値となる回転位相を中央の値とする角度範囲をいう。位相検出値と3相交流電流Iu、IvおよびIwとの間に図2に示されるような関係がある場合、電流ピーク制御範囲は、0°、60°、120°、180°、240°および360°のそれぞれを中央の値とし、それぞれから±Δ離れるまでの範囲となる。ここでΔは、設計に応じて定められる角度範囲であり、例えば20°である。
The rotation restriction cancellation control is executed to cancel the rotation restriction state when the rotation phase of the
コントロールユニット26は、ステップS102において、モータジェネレータ18が回転制限状態にある旨の判定をした場合、位相検出値が電流ピーク範囲内にあるか否かを判定する(SA301)。そして、位相検出値が電流ピーク範囲内にない旨の判定をしたときは、通常制御を実行する(S107)。他方、位相検出値が電流ピーク範囲内にある旨の判定をしたときは、コントロールユニット26はステップS103に移行する。
If the
図10にはステップS103で用いられる目標位相取得テーブルが例示されている。この目標位相取得テーブルでは、0°以上360°未満の位相検出値の範囲において電流ピーク範囲に位相検出値が定義され、各電流ピーク範囲の中央の値に90°を加えた角度が目標位相とされている。 FIG. 10 illustrates the target phase acquisition table used in step S103. In this target phase acquisition table, the phase detection value is defined in the current peak range in the range of the phase detection value between 0 ° and less than 360 °, and the angle obtained by adding 90 ° to the center value of each current peak range is the target phase. Has been.
各電流ピーク範囲の中央の値に90°を加えた角度を目標位相とすることでIGBTの過熱状態が回避される原理について説明する。3相交流電流Iu、Iv、およびIwが正の極大値となる場合、それぞれ、スイッチング素子対16u、16vおよび16wの上側のIGBT16−1に電流が集中する。また、3相交流電流Iu、Iv、およびIwが負の極大値となる場合、それぞれ、スイッチング素子対16u、16vおよび16wの下側のIGBT16−2に電流が集中する。これらの状態においてモータジェネレータ18の回転位相を90°変化させると、それまで極大値であった電流は0となる。例えば、図2から明らかなように、3相交流電流Iu、Iv、およびIwは、位相検出値として検出される回転位相がそれぞれ、0°、120°および240°の時に極大値となるが、それぞれの回転位相に90°が加えられた回転位相では0となる。したがって、極大値の電流を流していたスイッチング素子対への電流の集中が回避される。
The principle by which the overheated state of the IGBT is avoided by setting the angle obtained by adding 90 ° to the center value of each current peak range as the target phase will be described. When the three-phase alternating currents Iu, Iv, and Iw have positive maximum values, currents concentrate on the IGBTs 16-1 on the upper side of the switching
なお、ここで述べた回転制限解消制御についても、図6および図8のフローチャートで示される回転制限解消制御と同様、ステップSA301とステップS103との間に、車両が傾斜面に位置するか否かの判定を行うこととしてもよい。この場合、車両が傾斜面に位置する旨の判定がされた場合に、傾斜面を利用した車両の移動によってモータジェネレータ18の回転位相を目標位相に合わせる制御が実行される。他方、車両が傾斜面に位置しない旨の判定がされた場合には通常制御が実行される。
Note that the rotation restriction cancellation control described here also determines whether or not the vehicle is positioned on an inclined surface between Step SA301 and Step S103, as in the rotation restriction cancellation control shown in the flowcharts of FIGS. It is good also as performing determination of. In this case, when it is determined that the vehicle is positioned on the inclined surface, control for adjusting the rotational phase of the
また、図7および図8のフローチャートで示される回転制限解消制御と同様、ステップSA301とステップS103との間に、最も温度推定値の大きいIGBTの温度推定値を最大温度推定値として求める処理を実行し、さらに、最大温度推定値が既定値を超えたときは通常制御を実行し、最大温度推定値が既定値以下であるときは、ステップS103以降の処理を実行してもよい。 Further, similarly to the rotation restriction cancellation control shown in the flowcharts of FIG. 7 and FIG. 8, processing is performed between step SA301 and step S103 to obtain the IGBT temperature estimated value with the largest temperature estimated value as the maximum temperature estimated value. In addition, normal control may be executed when the maximum temperature estimated value exceeds a predetermined value, and processing after step S103 may be executed when the maximum temperature estimated value is equal to or less than the predetermined value.
また、図7および図8のフローチャートで示される回転制限解消制御と同様、モータジェネレータ18の回転位相が目標位相に達した後(S105)、最大温度推定値に応じて、トルク指令値を回転制限解消トルク値とする制御(S106)、または、通常制御(S107)を選択的に実行することとしてもよい。
Similarly to the rotation restriction cancellation control shown in the flowcharts of FIGS. 7 and 8, after the rotational phase of the
また、上記では、各電流ピーク範囲の中央の値に90°を加えた角度を目標位相とした目標位相取得テーブルについて採り上げた。このような目標位相取得テーブルに代えて、各電流ピーク範囲の中央の値から90°を減じた角度を目標位相とした目標位相取得テーブルを用いてもよい。 Further, in the above description, the target phase acquisition table with the angle obtained by adding 90 ° to the central value of each current peak range as the target phase is taken up. Instead of such a target phase acquisition table, a target phase acquisition table having an angle obtained by subtracting 90 ° from the center value of each current peak range as a target phase may be used.
上記では、本発明の実施形態として電気自動車駆動装置について説明した。本発明は、ハイブリッド自動車駆動装置に用いてもよい。図11にハイブリッド自動車駆動装置の構成を示す。図1に示す電気自動車駆動装置の構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。 The electric vehicle driving apparatus has been described above as an embodiment of the present invention. The present invention may be used in a hybrid vehicle drive device. FIG. 11 shows the configuration of the hybrid vehicle drive apparatus. The same components as those of the electric vehicle drive device shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
このハイブリッド自動車駆動装置におけるモータジェネレータMG2は、車両を加速すると共に回生制動を行う。また、MG2用インバータ36は、DCDCコンバータ12とモータジェネレータMG2との間で直流交流変換を行う。MG2用インバータ36およびモータジェネレータMG2は、それぞれ、図1に示す電気自動車駆動装置におけるインバータ14およびモータジェネレータ18と同様の構成および機能を有する。
Motor generator MG2 in this hybrid vehicle drive apparatus accelerates the vehicle and performs regenerative braking. The
ハイブリッド自動車駆動装置は、さらに、エンジン40を始動すると共に、エンジン40の駆動力によって発電を行うモータジェネレータMG1、および、DCDCコンバータ12とモータジェネレータMG1との間で直流交流変換を行うMG1用インバータ38を備える。MG1用インバータ38およびモータジェネレータMG1もまた、それぞれ、図1に示す電気自動車駆動装置におけるインバータ14およびモータジェネレータ18と同様の構成および機能を有する。
The hybrid vehicle driving apparatus further starts the
エンジン40、モータジェネレータMG1およびMG2の各シャフトは、トルク分割機構42に取り付けられる。トルク分割機構42はこれらの相互間でトルクを作用させる。トルク分割機構42には、例えば、サンギア、リングギアおよびプラネタリギアによって構成されるプラネタリギアユニットが用いられる。さらに、モータジェネレータMG2のシャフトには、動力伝達機構20が取り付けられる。動力伝達機構20には、例えば、モータジェネレータMG2のシャフトの回転速度に対し、車輪22の回転速度を減少させるデファレンシャルギアが用いられる。
The shafts of
トルク分割機構42は、エンジン40、モータジェネレータMG1およびモータジェネレータMG2の各回転状態が調整されることで、エンジン40およびモータジェネレータMG2の少なくともいずれかによるトルクを動力伝達機構20に伝える。また、エンジン40およびモータジェネレータMG1の相互間でトルクを伝達する。
DCDCコンバータ12、MG2用インバータ36およびモータジェネレータMG2は、図1に示されるDCDCコンバータ12、インバータ14およびモータジェネレータ18の動作と同様の動作により、電池10から供給される電力に基づいてモータジェネレータMG2にトルクを発生させ、そのトルクで車両を加速すると共に、モータジェネレータMG2による回生制動に基づく発電電力によって電池10を充電する。
ハイブリッド自動車駆動装置においては、図1に示す電気自動車駆動装置と同様、モータジェネレータMG2が回転制限状態となった場合に、図4、図6、図7、図8または図9に示す回転制限解消制御が実行される。これによって、MG2用インバータ36が備える特定のスイッチング素子が過熱状態になることが回避されると共に、回転制限状態を解消するためのより大きいトルクをモータジェネレータMG2に発生させることができる。
In the hybrid vehicle drive apparatus, as in the electric vehicle drive apparatus shown in FIG. 1, when the motor generator MG2 is in the rotation restricted state, the rotation restriction shown in FIG. 4, FIG. 6, FIG. 7, FIG. Control is executed. Thus, it is possible to avoid a specific switching element included in
10 電池、12 DCDCコンバータ、14 インバータ、16u,16v,16w スイッチング素子対、16−1,16−2 IGBT、16−3 ダイオード、18 モータジェネレータ、20 動力伝達機構、22 車輪、24 運転操作部、26 コントロールユニット、28 レゾルバ、30 傾斜センサ、32 電流センサ、34 冷媒温度センサ、36 MG2用インバータ、38 MG1用インバータ、40 エンジン、42 トルク分割機構。 10 battery, 12 DCDC converter, 14 inverter, 16u, 16v, 16w switching element pair, 16-1, 16-2 IGBT, 16-3 diode, 18 motor generator, 20 power transmission mechanism, 22 wheels, 24 driving operation unit, 26 control unit, 28 resolver, 30 tilt sensor, 32 current sensor, 34 refrigerant temperature sensor, 36 MG2 inverter, 38 MG1 inverter, 40 engine, 42 torque dividing mechanism.
Claims (9)
前記電力変換部から供給された3相の交流電力によって車両を駆動するモータと、
前記モータの回転位相に応じて前記電力変換部のスイッチングを行い、前記モータを制御するコントロールユニットと、を備え、
前記電力変換部は、
直列接続された2つのスイッチング素子をそれぞれが備える3対のスイッチング素子対を備え、各スイッチング素子対がなす直列接続経路の両端に直流電力が供給され、各スイッチング素子対の直列接続点から前記モータに交流電力を供給し、
前記コントロールユニットは、
前記電力変換部と前記モータとの間を流れる3相の交流電流が前記モータの回転位相に同期するよう、前記電力変換部のスイッチングを行い、
前記モータが回転制限状態となったときに、そのときの前記モータの回転位相に応じた目標位相に前記モータの回転位相が達するよう前記モータを制御し、
前記目標位相は、
前記3対のスイッチング素子対のうち1対のスイッチング素子対に流れる電流が零となり、他の2対のスイッチング素子対のそれぞれについては、直列接続された2つのスイッチング素子のうちオンとなる方のスイッチング素子が入れ替わる位相である、
ことを特徴とする車両駆動装置。 A power converter that converts DC power to AC power by switching;
A motor that drives the vehicle with three-phase AC power supplied from the power converter;
Switching the power conversion unit according to the rotational phase of the motor, and a control unit for controlling the motor,
The power converter is
Three switching element pairs each having two switching elements connected in series are provided, DC power is supplied to both ends of a series connection path formed by each switching element pair, and the motor is connected to the motor from the series connection point of each switching element pair. AC power to
The control unit is
Switching the power conversion unit so that a three-phase alternating current flowing between the power conversion unit and the motor is synchronized with the rotation phase of the motor;
When the motor is in a rotation restricted state, the motor is controlled so that the rotation phase of the motor reaches a target phase corresponding to the rotation phase of the motor at that time ,
The target phase is
Of the three pairs of switching elements, the current flowing through one pair of switching elements is zero, and for each of the other two pairs of switching elements, one of the two switching elements connected in series is turned on. It is a phase where switching elements are switched,
The vehicle drive device characterized by the above-mentioned.
前記電力変換部から供給された交流電力によって車両を駆動するモータと、
前記モータの回転位相に応じて前記電力変換部のスイッチングを行い、前記モータを制御するコントロールユニットと、を備え、
前記コントロールユニットは、
前記モータが回転制限状態となったときに、そのときの前記電力変換部のスイッチング状態に応じた目標位相に前記モータの回転位相が達するよう前記モータを制御し、
前記コントロールユニットは、
前記モータに対するトルク指令値を前記車両の運転操作に応じて決定するトルク指令値決定手段を備え、
前記トルク指令値に応じて前記電力変換部のスイッチングを行い、
前記トルク指令値決定手段は、
前記モータが前記回転制限状態となったときにおける前記コントロールユニットの制御により、前記モータの回転位相が前記目標位相に達したときに、前記モータが前記回転制限状態でないときの上限値よりも大きい値を上限値として前記トルク指令値を決定する、
ことを特徴とする車両駆動装置。 A power converter that converts DC power to AC power by switching;
A motor that drives the vehicle with AC power supplied from the power converter;
Switching the power conversion unit according to the rotational phase of the motor, and a control unit for controlling the motor,
The control unit is
When the motor is in a rotation limited state, the motor is controlled so that the rotation phase of the motor reaches a target phase corresponding to the switching state of the power conversion unit at that time ,
The control unit is
A torque command value determining means for determining a torque command value for the motor according to a driving operation of the vehicle;
Switching the power converter according to the torque command value,
The torque command value determining means includes
A value larger than an upper limit value when the motor is not in the rotation restricted state when the rotation phase of the motor reaches the target phase by the control of the control unit when the motor is in the rotation restricted state. The torque command value is determined with the upper limit as
The vehicle drive device characterized by the above-mentioned.
前記電力変換部は、直列接続された2つのスイッチング素子をそれぞれが備える3対のスイッチング素子対を備え、
各スイッチング素子対がなす直列接続経路の両端に直流電力が供給され、
各スイッチング素子対の直列接続点から前記モータに交流電力を供給する、
ことを特徴とする車両駆動装置。 The vehicle drive device according to claim 2,
The power conversion unit includes three pairs of switching elements each including two switching elements connected in series,
DC power is supplied to both ends of the series connection path formed by each pair of switching elements,
AC power is supplied to the motor from a series connection point of each switching element pair.
The vehicle drive device characterized by the above-mentioned.
前記コントロールユニットは、
前記モータに対するトルク指令値を前記車両の運転操作に応じて決定するトルク指令値決定手段を備え、
前記トルク指令値に応じて前記電力変換部のスイッチングを行い、
前記トルク指令値決定手段は、
前記モータが前記回転制限状態となったときにおける前記コントロールユニットの制御により、前記モータの回転位相が前記目標位相に達したときに、前記モータが前記回転制限状態でないときの上限値よりも大きい値を上限値として前記トルク指令値を決定する、
ことを特徴とする車両駆動装置。 In the vehicle drive device according to claim 1 ,
The control unit is
A torque command value determining means for determining a torque command value for the motor according to a driving operation of the vehicle;
Switching the power converter according to the torque command value,
The torque command value determining means includes
A value larger than an upper limit value when the motor is not in the rotation restricted state when the rotation phase of the motor reaches the target phase by the control of the control unit when the motor is in the rotation restricted state. The torque command value is determined with the upper limit as
The vehicle drive device characterized by the above-mentioned.
前記コントロールユニットは、
前記電力変換部に含まれる素子の温度に基づいて当該素子が過熱状態にあるか否かを判定する手段を備え、
前記トルク指令値決定手段は、
前記モータが前記回転制限状態となったときにおける前記コントロールユニットの制御の後に、前記素子が前記過熱状態にない旨の判定がなされたときに、前記モータが前記回転制限状態でないときの上限値よりも大きい値を上限値として前記トルク指令値を決定する、
ことを特徴とする車両駆動装置。 In the vehicle drive device according to any one of claims 2 to 4 ,
The control unit is
Means for determining whether the element is in an overheated state based on the temperature of the element included in the power conversion unit;
The torque command value determining means includes
From the upper limit value when the motor is not in the rotation limit state when it is determined that the element is not in the overheat state after control of the control unit when the motor is in the rotation limit state. The torque command value is determined with a larger value as an upper limit value,
The vehicle drive device characterized by the above-mentioned.
前記コントロールユニットは、
前記電力変換部に含まれる素子の温度に基づいて当該素子が温度上昇状態にあるか否かを判定する手段を備え、
前記モータが回転制限状態となり、かつ、前記素子が前記温度上昇状態にある旨の判定がなされたときに、前記目標位相に前記モータの回転位相が達するよう前記モータを制御する、
ことを特徴とする車両駆動装置。 In the vehicle drive device according to any one of claims 1 to 5,
The control unit is
Means for determining whether or not the element is in a temperature rising state based on the temperature of the element included in the power conversion unit;
Controlling the motor so that the rotational phase of the motor reaches the target phase when it is determined that the motor is in a rotational restricted state and the element is in the temperature rising state;
The vehicle drive device characterized by the above-mentioned.
前記コントロールユニットは、
前記モータが前記回転制限状態となったときに、前記モータが発生するトルクを減少させ、走行面における高低差による前記車両の移動に基づいて前記モータを回転させる、
ことを特徴とする車両駆動装置。 In the vehicle drive device according to any one of claims 1 to 6,
The control unit is
When the motor is in the rotation restricted state, the torque generated by the motor is reduced, and the motor is rotated based on the movement of the vehicle due to a height difference on a running surface;
The vehicle drive device characterized by the above-mentioned.
前記車両の走行面の傾斜角を検出する傾斜センサを備え、
前記コントロールユニットは、
前記傾斜センサによる検出値に基づいて前記車両が傾斜面に位置するか否かを判定する手段を備え、
前記モータが前記回転制限状態となり、かつ、前記車両が傾斜面に位置する旨の判定がなされたときに、前記モータが発生するトルクを減少させ、走行面の傾斜による前記車両の移動に基づいて前記モータを回転させる、
ことを特徴とする車両駆動装置。 In the vehicle drive device according to any one of claims 1 to 7,
An inclination sensor for detecting an inclination angle of the traveling surface of the vehicle;
The control unit is
Means for determining whether the vehicle is located on an inclined surface based on a detection value by the inclination sensor;
When it is determined that the motor is in the rotation restricted state and the vehicle is located on an inclined surface, the torque generated by the motor is reduced, based on the movement of the vehicle due to the inclination of the traveling surface. Rotating the motor;
The vehicle drive device characterized by the above-mentioned.
前記コントロールユニットは、
前記モータが前記回転制限状態となったときに、前記モータが発生するトルクを増加させ、当該トルクの増加による前記車両の移動に基づいて前記モータを回転させる、
ことを特徴とする車両駆動装置。 In the vehicle drive device according to any one of claims 1 to 6,
The control unit is
When the motor is in the rotation restricted state, the torque generated by the motor is increased, and the motor is rotated based on the movement of the vehicle due to the increase in the torque.
The vehicle drive device characterized by the above-mentioned.
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