[go: up one dir, main page]

JP5744072B2 - In-vehicle rotating electrical machine drive device - Google Patents

In-vehicle rotating electrical machine drive device Download PDF

Info

Publication number
JP5744072B2
JP5744072B2 JP2013002289A JP2013002289A JP5744072B2 JP 5744072 B2 JP5744072 B2 JP 5744072B2 JP 2013002289 A JP2013002289 A JP 2013002289A JP 2013002289 A JP2013002289 A JP 2013002289A JP 5744072 B2 JP5744072 B2 JP 5744072B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
voltage
inverter
electrical machine
rotating electrical
power source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013002289A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013063020A (en
Inventor
高博 水野
高博 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2013002289A priority Critical patent/JP5744072B2/en
Publication of JP2013063020A publication Critical patent/JP2013063020A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5744072B2 publication Critical patent/JP5744072B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

本発明は、車両に搭載される回転電機(モータ)を駆動する車載用回転電機の駆動装置に関するものである。   The present invention relates to a drive device for a vehicle-mounted rotating electrical machine that drives a rotating electrical machine (motor) mounted on a vehicle.

モータを駆動するインバータと、電力を供給するバッテリと、バッテリとインバータの間にあってバッテリの電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータとを備える車載用の駆動装置およびその制御方法については従来から数多く提案されている。   Many in-vehicle drive devices and control methods therefor have been provided with an inverter for driving a motor, a battery for supplying electric power, and a boost converter for boosting the voltage of the battery between the battery and the inverter and supplying the boosted voltage to the inverter. Proposed.

しかしながら、昇圧コンバータの電圧センサ等の故障により、バッテリからの電力を昇圧コンバータで昇圧せずにインバータに供給してモータを駆動させる動作において、昇圧コンバータとインバータを結ぶ電力ラインに過大な電圧が印加されるとバッテリが損傷することがある。したがって、昇圧コンバータの動作状態により過大な電圧が印加されることがあるインバータやバッテリを保護する必要がある。   However, an excessive voltage is applied to the power line connecting the boost converter and the inverter in the operation of driving the motor by supplying the power from the battery to the inverter without boosting the boost converter due to a failure of the voltage sensor of the boost converter. Doing so can damage the battery. Therefore, it is necessary to protect an inverter or a battery that may be applied with an excessive voltage depending on the operating state of the boost converter.

この対策として、例えば、特許文献1に示される電源装置およびその制御方法並びに車両では、走行用のモータを駆動するインバータと、バッテリと、直列接続された二つのスイッチング素子とスイッチング素子の間に接続されたインダクタンスと、バッテリからの電圧を昇圧してインバータに供給する昇圧コンバータとにより構成され、昇圧コンバータ故障時には、昇圧コンバータのスイッチング素子のうちインバータの正極側とバッテリの正極側に接続されたスイッチング素子をオン固定にすると共に、バッテリの正極側と負極側に接続されたスイッチング素子をオフ固定にしてバッテリとインバータが直結されるが、昇圧前電圧がバッテリの許容電圧を超えたときには、昇圧コンバータ、インバータをゲート遮断する。これにより、バッテリに過大な電圧が印加されるのを抑制している。   As a countermeasure, for example, in the power supply device and the control method thereof and the vehicle disclosed in Patent Document 1, an inverter that drives a motor for traveling, a battery, and a connection between two switching elements and the switching elements connected in series. Switching circuit connected to the positive side of the inverter and the positive side of the battery among the switching elements of the boost converter when the boost converter fails While the element is fixed on and the switching element connected to the positive side and the negative side of the battery is fixed off, the battery and the inverter are directly connected. When the pre-boost voltage exceeds the allowable voltage of the battery, the boost converter Shut off the inverter gate. Thereby, it is suppressed that an excessive voltage is applied to the battery.

特開2008−289258号公報JP 2008-289258 A

しかしながら、特許文献1に示される電源装置およびその制御方法においては、昇圧コンバータの短絡といった故障モードへの対策が考慮されておらず、走行中に何らかの原因で昇圧コンバータが短絡した場合、バッテリから過大な電流が流れ、これが原因でバッテリに損傷を与える可能性があるという問題があった。   However, the power supply device and the control method disclosed in Patent Document 1 do not consider measures against a failure mode such as a short circuit of the boost converter, and if the boost converter is short-circuited for some reason during traveling, the battery is excessively large. There is a problem that a large amount of current flows and this may cause damage to the battery.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、電圧変換装置である昇圧コンバータの短絡といった故障モードにおいても、直流電源のバッテリ等の過電流を防止することができ、バッテリの損傷を回避できる車載用回転電機の駆動装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can prevent overcurrent of a DC power supply battery or the like even in a failure mode such as a short circuit of a boost converter that is a voltage converter, An object of the present invention is to provide a drive device for a vehicle-mounted rotating electrical machine that can avoid damage to a battery.

上記課題を解決するために、本発明の車載用回転電機の駆動装置は、充放電可能な直流電源と、回転電機を駆動するインバータと、前記直流電源の電圧を変換して前記インバータに電力供給する電圧変換装置と、前記直流電源から前記電圧変換装置への電力供給を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記電圧変換装置を迂回するバイパス回路と、前記直流電源を前記バイパス回路又は前記電圧変換装置を通して前記インバータに電力供給を行う切替装置と、前記電圧変換装置の入出力側にそれぞれ設けられた電圧センサと、前記電圧センサの電圧情報により前記切替装置を制御する制御回路と、を備えたものであり、前記入力側に設けられた電圧センサ又は前記出力側に設けられた電圧センサで測定された電圧が接地電位と等しい場合には、前記直流電源を前記バイパス回路に切り替えることを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems, a drive device for a vehicle-mounted rotating electrical machine according to the present invention includes a chargeable / dischargeable DC power supply, an inverter that drives the rotating electrical machine, and a voltage of the DC power supply to supply power to the inverter. And a control device that controls power supply from the DC power supply to the voltage conversion device, the control device bypassing the voltage conversion device, and bypassing the DC power supply A switching device that supplies power to the inverter through a circuit or the voltage converter, a voltage sensor provided on each of the input and output sides of the voltage converter, and a control circuit that controls the switching device according to voltage information of the voltage sensor When, which includes a voltage measured by the voltage sensor provided to the voltage sensor or the output side is provided on the input side is equal to the ground potential Case, is characterized in that switching the DC power to the bypass circuit.

本発明によれば、電圧変換装置が短絡した場合には、制御装置により直流電源から電圧変換装置への電力供給を遮断することにより、直流電源に過電流が流れることを阻止し、直流電源の損傷を回避することができるといった顕著な効果を奏するものである。   According to the present invention, when the voltage conversion device is short-circuited, the control device cuts off the power supply from the DC power supply to the voltage conversion device, thereby preventing overcurrent from flowing through the DC power supply. There is a remarkable effect that damage can be avoided.

実施の形態1における車載用回転電機の駆動装置の概略全体構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic whole structure of the drive device of the vehicle-mounted rotary electric machine in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2における車載用回転電機の駆動装置の概略全体構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a schematic overall configuration of a drive device for a vehicle-mounted rotating electrical machine according to a second embodiment.

以下、本発明の実施の形態に係る車載用回転電機の駆動装置について図1〜図2に基づいて説明する。   Hereinafter, a drive device for an in-vehicle rotating electrical machine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1における車載用回転電機の駆動装置の概略全体構成を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic overall configuration of a drive device for a vehicle-mounted rotating electrical machine according to the first embodiment.

図1において、駆動装置1は、電力を供給する直流電源であるバッテリ2と、バッテリ2の電圧を昇圧する電圧変換装置である昇圧コンバータ3と、昇圧コンバータ3から供給される直流電流を三相交流電流に変換するインバータ4と、インバータ4の交流電流により駆動される回転電機である交流同期モータ(以下モータと称する)5と、昇圧コンバータ3の入力部3aでの電圧を測定する電圧センサV1とバッテリ2と昇圧コンバータ3との回路の開閉を行う開閉装置である開閉スイッチ6と電圧センサV1からの電圧情報に基づき開閉スイッチ6を操作する制御回路7とを備え昇圧コンバータ3への電力供給を制御する制御装置8と、で構成されている。   In FIG. 1, a driving device 1 includes a battery 2 that is a DC power source that supplies power, a boost converter 3 that is a voltage converter that boosts the voltage of the battery 2, and a DC current supplied from the boost converter 3 in three phases. An inverter 4 for converting into an alternating current, an AC synchronous motor (hereinafter referred to as a motor) 5 that is a rotating electrical machine driven by the alternating current of the inverter 4, and a voltage sensor V1 that measures a voltage at the input 3a of the boost converter 3. And an open / close switch 6 that is an open / close device that opens and closes a circuit between the battery 2 and the boost converter 3, and a control circuit 7 that operates the open / close switch 6 based on voltage information from the voltage sensor V1. And a control device 8 for controlling.

次に、実施の形態1における車載用回転電機の駆動装置の動作について、図1を参照して説明する。なお、本発明の主体は駆動装置にあるので、車両の動作の説明は省略する。   Next, the operation of the drive device for the on-vehicle rotating electrical machine in the first embodiment will be described with reference to FIG. In addition, since the main body of this invention exists in a drive device, description of operation | movement of a vehicle is abbreviate | omitted.

まず、モータ5の通常駆動時の動作について説明する。バッテリ2から開閉スイッチ6を介して、昇圧コンバータ3に電力が供給され、昇圧コンバータ3にて所定の電圧に昇圧される。昇圧された電力は、インバータ4に供給され、直流から三相交流に変換されて、モータ5を駆動させる。昇圧コンバータ3にてバッテリ2の電圧を必要に応じて昇圧することで、モータ5の効率を向上させるとともに出力を増大させることができる。   First, the operation during normal driving of the motor 5 will be described. Power is supplied from the battery 2 to the boost converter 3 through the open / close switch 6, and the voltage is boosted to a predetermined voltage by the boost converter 3. The boosted power is supplied to the inverter 4 and converted from direct current to three-phase alternating current to drive the motor 5. By boosting the voltage of the battery 2 as necessary by the boost converter 3, the efficiency of the motor 5 can be improved and the output can be increased.

また、モータ5の回生時には、モータ5により発電された電力は、インバータ4により三相交流から直流に変換され、昇圧コンバータ3にて電圧が降圧されて、開閉スイッチ6を介して、バッテリ2に充電される。この際、インバータ4から出力される電圧がバッテリ2の電圧を超えることがあるが、昇圧コンバータ3によりバッテリ2を充電するのに適した電圧に降圧調整される。   Further, during regeneration of the motor 5, the electric power generated by the motor 5 is converted from three-phase alternating current to direct current by the inverter 4, the voltage is stepped down by the step-up converter 3, and is supplied to the battery 2 via the open / close switch 6. Charged. At this time, the voltage output from the inverter 4 may exceed the voltage of the battery 2, but is stepped down to a voltage suitable for charging the battery 2 by the boost converter 3.

続いて、昇圧コンバータ3に異常が発生したした場合の動作について説明する。昇圧コンバータ3の入力部3aの電圧は電圧センサV1により監視され、測定された電圧が接地電位と等しい場合には、制御回路7にて昇圧コンバータ3の入力部3aが短絡しているものと判定され、制御回路7から開閉スイッチ6を開にするよう指示が出され、昇圧コンバータ3への電力供給が遮断される。これにより、昇圧コンバータ3の入力部3aが短絡し
た場合にバッテリ2に過電流が流れることを阻止し、バッテリ2の損傷を回避する。
Next, the operation when an abnormality occurs in boost converter 3 will be described. The voltage at the input 3a of the boost converter 3 is monitored by the voltage sensor V1, and if the measured voltage is equal to the ground potential, the control circuit 7 determines that the input 3a of the boost converter 3 is short-circuited. Then, the control circuit 7 issues an instruction to open the open / close switch 6, and the power supply to the boost converter 3 is cut off. Thereby, when the input part 3a of the boost converter 3 is short-circuited, an overcurrent is prevented from flowing through the battery 2, and damage to the battery 2 is avoided.

このように、実施の形態1における車載用回転電機の駆動装置では、昇圧コンバータのバッテリ側に、電力供給を遮断する開閉装置を有する制御装置を設置することにより、昇圧コンバータの入力部が短絡した場合に、バッテリが短絡状態になることを回避し、過電流によるバッテリの損傷を回避することができるという顕著な効果がある。   As described above, in the drive device for the on-vehicle rotating electrical machine in the first embodiment, the input unit of the boost converter is short-circuited by installing the control device having the opening / closing device that cuts off the power supply on the battery side of the boost converter. In this case, the battery can be prevented from being short-circuited, and the battery can be prevented from being damaged due to overcurrent.

なお、実施の形態1で使用される開閉装置としては、図1で示すリレータイプの開閉スイッチ6を利用する場合について説明したが、半導体スイッチなどの他のタイプものであっても構わない。また、バッテリのメンテナンス用などの目的に予めバッテリ内に装着されたブレーカを利用してもよい。また、このブレーカと併用しても構わない。   In addition, although the case where the relay type opening / closing switch 6 shown in FIG. 1 is used as the opening / closing device used in the first embodiment has been described, other types such as a semiconductor switch may be used. Further, a breaker mounted in the battery in advance for the purpose of battery maintenance may be used. Moreover, you may use together with this breaker.

実施の形態2.
図2は、実施の形態2における車載用回転電機の駆動装置の概略全体構成を示す図である。
図2に示すように、実施の形態2における駆動装置1は、昇圧コンバータ3を迂回するバイパス回路10と、バッテリ2からの電力を昇圧コンバータ3とバイパス回路10とを切り替える切替スイッチ9aおよび9bと、昇圧コンバータ3の入力部3aの電圧を測定する電圧センサV1と、昇圧コンバータ3の出力部3bの電圧を測定する電圧センサV2と、インバータ4の入力部4aの電圧を測定する電圧センサV4と、バッテリ2の出力部2bの電圧を測定する電圧センサV3と、電圧センサV1から電圧センサV4の電圧情報に基づき切替スイッチ9a、9bを操作する制御回路7とを備え、昇圧コンバータ3への電力供給を制御する制御装置8と、バッテリ2の出力側に接続されている補機用電源11と補機12で構成されている点を除き、電力を供給する直流電源であるバッテリ2と、バッテリ2の電圧を昇圧する電圧変換装置である昇圧コンバータ3と、昇圧コンバータ3から供給される直流電流を三相交流電流に変換するインバータ4と、インバータ4の交流電流により駆動されるモータ5については、実施の形態1と同様である。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic overall configuration of a drive device for a vehicle-mounted rotating electrical machine according to the second embodiment.
As shown in FIG. 2, the drive device 1 in the second embodiment includes a bypass circuit 10 that bypasses the boost converter 3, and selector switches 9 a and 9 b that switch power from the battery 2 between the boost converter 3 and the bypass circuit 10. A voltage sensor V1 that measures the voltage at the input 3a of the boost converter 3, a voltage sensor V2 that measures the voltage at the output 3b of the boost converter 3, and a voltage sensor V4 that measures the voltage at the input 4a of the inverter 4. A voltage sensor V3 that measures the voltage of the output unit 2b of the battery 2, and a control circuit 7 that operates the changeover switches 9a and 9b based on voltage information from the voltage sensor V1 to the voltage sensor V4. It is composed of a control device 8 that controls supply, an auxiliary power source 11 and an auxiliary device 12 connected to the output side of the battery 2. Except for the above, a battery 2 that is a DC power source that supplies power, a boost converter 3 that is a voltage converter that boosts the voltage of the battery 2, and an inverter 4 that converts a DC current supplied from the boost converter 3 into a three-phase AC current. The motor 5 driven by the alternating current of the inverter 4 is the same as in the first embodiment.

次に、実施の形態2の車載用回転電機の駆動装置の動作について、図2を用いて説明する。
まず、モータ5の通常駆動時の動作について説明する。バッテリ2から切替スイッチ9aを介して、昇圧コンバータ3に電力が供給され、昇圧コンバータ3にて所定の電圧に昇圧される。昇圧された電力は、切替スイッチ9bを介して、インバータ4に供給され、直流から三相交流に変換されて、モータ5を駆動させる。実施の形態1と同様、昇圧コンバータ3にてバッテリ2の電圧を必要に応じて昇圧することで、モータ5の効率を向上させるとともに出力を増大させることができる。また、モータ5の回生時には、モータ5により発電された電力は、インバータ4により三相交流から直流に変換され、切替スイッチ9bを介して、昇圧コンバータ3にて電圧が降圧されて、切替スイッチ9aを介して、バッテリ2に充電される。この際、インバータ4から出力される電圧がバッテリ2の電圧を超えることがあるが、昇圧コンバータ3によりバッテリ2を充電するのに適した電圧に降圧調整される。
Next, the operation of the drive device for the on-vehicle rotating electrical machine according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
First, the operation during normal driving of the motor 5 will be described. Power is supplied from the battery 2 to the boost converter 3 via the changeover switch 9a, and the voltage is boosted to a predetermined voltage by the boost converter 3. The boosted power is supplied to the inverter 4 via the changeover switch 9b, and is converted from direct current to three-phase alternating current to drive the motor 5. As in the first embodiment, the boost converter 3 boosts the voltage of the battery 2 as necessary, thereby improving the efficiency of the motor 5 and increasing the output. Further, during regeneration of the motor 5, the electric power generated by the motor 5 is converted from three-phase AC to DC by the inverter 4, and the voltage is stepped down by the boost converter 3 via the changeover switch 9b, and the changeover switch 9a. The battery 2 is charged via At this time, the voltage output from the inverter 4 may exceed the voltage of the battery 2, but is stepped down to a voltage suitable for charging the battery 2 by the boost converter 3.

続いて、昇圧コンバータ3に異常が発生したした場合の動作について説明する。昇圧コンバータ3の入力部3aの電圧は電圧センサV1により監視され、測定された電圧が接地電位と等しい場合には、制御回路7にて昇圧コンバータ3の入力部3aが短絡しているものと判定される。また、昇圧コンバータ3の出力部3bの電圧は電圧センサV2により監視され、測定された電圧が接地電位と等しい場合には、制御回路7にて昇圧コンバータ3の出力部3bが短絡しているものと判定される。これらいずれかの短絡により昇圧コンバータ3に不具合が発生した場合には、制御回路7から切替スイッチ9a、9bをバイパス回路10側に切り替えるよう指示が出され、昇圧コンバータ3への電力供給が遮断される
。これにより、昇圧コンバータ3の入力部3aが短絡した場合にバッテリ2に過電流が流れることを阻止し、バッテリ2の損傷を回避するとともに、切替スイッチ9a、9bの切り替えによりバイパス回路10を経由してインバータ4への電力供給が継続され、モータ5の駆動が可能になる。これにより、昇圧コンバータ3の短絡した場合においても、バイパス回路10を経由してインバータ4に電力供給を続けることができ、車両の走行を継続することができる。
Next, the operation when an abnormality occurs in boost converter 3 will be described. The voltage at the input 3a of the boost converter 3 is monitored by the voltage sensor V1, and if the measured voltage is equal to the ground potential, the control circuit 7 determines that the input 3a of the boost converter 3 is short-circuited. Is done. Further, the voltage of the output unit 3b of the boost converter 3 is monitored by the voltage sensor V2, and when the measured voltage is equal to the ground potential, the output unit 3b of the boost converter 3 is short-circuited in the control circuit 7. It is determined. When a malfunction occurs in boost converter 3 due to one of these short circuits, control circuit 7 issues an instruction to switch selector switches 9a and 9b to bypass circuit 10 side, and power supply to boost converter 3 is shut off. The This prevents overcurrent from flowing to the battery 2 when the input unit 3a of the boost converter 3 is short-circuited, avoids damage to the battery 2, and passes through the bypass circuit 10 by switching the selector switches 9a and 9b. Thus, the power supply to the inverter 4 is continued, and the motor 5 can be driven. Thereby, even when the boost converter 3 is short-circuited, it is possible to continue supplying power to the inverter 4 via the bypass circuit 10 and to continue traveling of the vehicle.

昇圧コンバータ3の短絡時に、バイパス回路10を経由して直接、インバータ4にバッテリ2の電力を供給してモータ5を駆動する場合には、バッテリ2の出力電圧を昇圧することができないためモータ5の効率が低下する。そこで、この対策として、モータ5の回転速度及びトルクの両方もしくは一方に上限値を設けることによりモータの効率の低下を抑えることが可能となる。これは、モータ固有の回転数とトルク特性の関係から、必要な出力トルクを得るためには回転数を上限値以下で動作させる必要があり、また、逆に必要な回転数を得るためには出力トルクを上限値以内で動作させる必要がある。上限値の制御方法については、上限値を超える値がインバータ4、モータ5に入力された場合にインバータ4の制御装置8が上限値でクリップすることにより行う。   When the motor 5 is driven by supplying power from the battery 2 directly to the inverter 4 via the bypass circuit 10 when the boost converter 3 is short-circuited, the output voltage of the battery 2 cannot be boosted. Decreases the efficiency. Therefore, as a countermeasure, it is possible to suppress a reduction in motor efficiency by providing an upper limit value for both or one of the rotational speed and torque of the motor 5. From the relationship between the motor specific rotation speed and torque characteristics, it is necessary to operate the rotation speed below the upper limit value in order to obtain the required output torque, and conversely to obtain the required rotation speed. It is necessary to operate the output torque within the upper limit. About the control method of an upper limit value, when the value exceeding an upper limit value is input into the inverter 4 and the motor 5, the control apparatus 8 of the inverter 4 clips by the upper limit value.

また、バッテリ2の出力電圧を昇圧することができないためモータ5の出力の低下を抑える対策として、インバータ4の変調率を変化させ、インバータ4からの出力電圧の基本波成分を増大させることによりモータ5の出力の低下を最小限に抑えることが可能である。これは、モータの出力に寄与する電圧成分は基本波成分により決まることによる。この基本波成分を大きくするには、インバータ4の変調率を変化させ、電圧の基本波成分を増大させて、モータ5の出力を向上させることができる。ここで、変調率とはインバータの電源電圧に対する出力電圧波形の基本波成分の割合を表す。一般的に用いられるPWM(パルス幅変調)で最大の基本波成分を発生させることができる電圧波形で、変調率は0.78(理論値)である。この基本波成分を大きくするには、インバータ4の出力電圧波形を歪ませ、電圧の基本波成分を増大させて、モータ5の出力を向上させることができる。ここで、変調率とはインバータの電源電圧に対する出力電圧波形の基本波成分の割合を表す。一般的に用いられるPWM(パルス幅変調)で最大の基本波成分を発生させることができる電圧波形で、変調率は0.78(理論値)である。   Further, since the output voltage of the battery 2 cannot be boosted, as a measure for suppressing a decrease in the output of the motor 5, the motor 4 is increased by changing the modulation factor of the inverter 4 and increasing the fundamental component of the output voltage from the inverter 4. 5 can be minimized. This is because the voltage component contributing to the output of the motor is determined by the fundamental wave component. In order to increase the fundamental wave component, the output of the motor 5 can be improved by changing the modulation factor of the inverter 4 and increasing the fundamental wave component of the voltage. Here, the modulation rate represents the ratio of the fundamental wave component of the output voltage waveform to the power supply voltage of the inverter. A voltage waveform capable of generating the maximum fundamental wave component by PWM (pulse width modulation) generally used, and the modulation rate is 0.78 (theoretical value). In order to increase the fundamental wave component, the output voltage waveform of the inverter 4 can be distorted, the fundamental wave component of the voltage can be increased, and the output of the motor 5 can be improved. Here, the modulation rate represents the ratio of the fundamental wave component of the output voltage waveform to the power supply voltage of the inverter. A voltage waveform capable of generating the maximum fundamental wave component by PWM (pulse width modulation) generally used, and the modulation rate is 0.78 (theoretical value).

また、昇圧コンバータ3が故障した場合において、補機用電源11が昇圧コンバータ3の出力側ではなく、バッテリ2の出力側に接続されているため、補機12への電源供給が問題なく行うことができる。   Further, when the boost converter 3 fails, since the auxiliary power supply 11 is connected to the output side of the battery 2 instead of the output side of the boost converter 3, the power supply to the auxiliary machine 12 can be performed without any problem. Can do.

昇圧コンバータ3の短絡時に、バイパス回路10を経由してモータ5の回生電力によるバッテリ2への充電を行う場合、回生量が大きい場合の対策として、インバータ4の変調率を変化させ、インバータ4から出力される直流電圧を低下させることによりバッテリ2に過大な電圧が印加されるのを防ぎ、バッテリ2が損傷を受けることを回避するとともに充電することが可能になる。   When charging the battery 2 with the regenerative power of the motor 5 via the bypass circuit 10 when the boost converter 3 is short-circuited, as a countermeasure when the regenerative amount is large, the modulation rate of the inverter 4 is changed, By reducing the output DC voltage, it is possible to prevent an excessive voltage from being applied to the battery 2, avoiding damage to the battery 2, and charging.

また、昇圧コンバータ3の短絡時に、バイパス回路10を経由してモータ5の回生電力によるバッテリ2への充電を行う場合、回生量が大きい場合にはインバータ4から出力される電圧がバッテリ2に許容される電圧を超える可能性がある。そこで、この対策として、車両に備えられた機械式ブレーキ(図示せず)を使用し、その割合を増加させることで、回生量を抑制し、過大な電圧がバッテリ2に印加されるのを防ぎ、バッテリ2が損傷を受けることを回避するとともに充電することが可能になる。   Further, when the boost converter 3 is short-circuited, when charging the battery 2 with the regenerative power of the motor 5 via the bypass circuit 10, the voltage output from the inverter 4 is allowed to the battery 2 when the regenerative amount is large. May be exceeded. Therefore, as a countermeasure, a mechanical brake (not shown) provided in the vehicle is used, and the ratio is increased, thereby suppressing the regeneration amount and preventing an excessive voltage from being applied to the battery 2. The battery 2 can be charged while being prevented from being damaged.

このように、実施の形態2における車載用回転電機の駆動装置では、昇圧コンバータを迂回するバイパス回路と、昇圧コンバータの前後にバイパス回路に切り替える切替スイッ
チを有する制御装置を設置することにより、昇圧コンバータの入力部および出力部が短絡した場合に、バッテリが短絡状態になることを回避し、過電流によるバッテリの損傷を回避することができるという顕著な効果がある。さらに、昇圧コンバータが短絡した場合に、バイパス回路を経由してインバータへの電力の供給を継続することができ、安全な位置まで車両を走行させることができるという顕著な効果がある。
As described above, in the drive device for the on-vehicle rotating electrical machine according to the second embodiment, by installing the bypass circuit that bypasses the boost converter and the control device that includes the changeover switch that switches the bypass circuit before and after the boost converter, When the input part and the output part of the battery are short-circuited, there is a remarkable effect that the battery can be prevented from being short-circuited and damage to the battery due to overcurrent can be avoided. Furthermore, when the boost converter is short-circuited, it is possible to continue supplying power to the inverter via the bypass circuit, and there is a remarkable effect that the vehicle can travel to a safe position.

なお、実施の形態2では、図2に示すように切替スイッチ9aおよび9bは、それぞれ1つの三端子型のリレーを使用する場合について説明したが、2つの二端子型リレーで構成してもよい。また、切替スイッチはリレータイプではなく、半導体スイッチなどを用いてもよく、これに限定されるものではない。また、2つの切替スイッチ9a、9bを組み合わせて構成する場合について説明したが、切替スイッチ9aあるいは9bのいずれかを単独で搭載し、昇圧コンバータ3の入力短絡もしくは出力短絡のみに対応する構成とすることも可能である。   In the second embodiment, as shown in FIG. 2, the change-over switches 9a and 9b have been described with respect to the case where one three-terminal relay is used. . Further, the changeover switch is not limited to a relay type, and a semiconductor switch or the like may be used, but is not limited thereto. Moreover, although the case where the two changeover switches 9a and 9b are configured in combination has been described, either the changeover switch 9a or 9b is mounted singly, and only the input short circuit or the output short circuit of the boost converter 3 is configured. It is also possible.

なお、本発明で使用される直流電源としては、リチウムイオン電池の他、ニッケル水素電池などのバッテリもしくはキャパシタ等充電可能なものであれば種類は構わない。また、車載用回転電機の駆動装置としては、車載用のモータを駆動する場合について説明したが、車載用に限らず直流電源にて駆動するモータであれば適用することが可能である。   The DC power source used in the present invention may be of any type as long as it can be charged such as a lithium ion battery, a battery such as a nickel metal hydride battery or a capacitor. Further, the case of driving a vehicle-mounted motor has been described as a drive device for a vehicle-mounted rotating electrical machine. However, the present invention is not limited to a vehicle-mounted motor and can be applied to any motor that is driven by a DC power source.

また、本発明は上記実施の形態のみに限られるものではなく、これらの可能な組み合わせを含むことは云うまでもない。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that these possible combinations are included.

また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。   Moreover, in the figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.

1 駆動装置、2 バッテリ、3 昇圧コンバータ、4 インバータ、
5 モータ、6 開閉スイッチ、7 制御回路、8 制御装置、
9a,9b 切替スイッチ、10 バイパス回路、11 補機用電源
1 drive device, 2 battery, 3 boost converter, 4 inverter,
5 Motor, 6 Open / close switch, 7 Control circuit, 8 Control device,
9a, 9b changeover switch, 10 bypass circuit, 11 auxiliary power supply

Claims (6)

充放電可能な直流電源と、
回転電機を駆動するインバータと、
前記直流電源の電圧を変換して前記インバータに電力供給する電圧変換装置と、
前記直流電源から前記電圧変換装置への電力供給を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記電圧変換装置を迂回するバイパス回路と、前記直流電源を前記バイパス回路又は前記電圧変換装置を通して前記インバータに電力供給を行う切替装置と、前記電圧変換装置の入出力側にそれぞれ設けられた電圧センサと、前記電圧センサの電圧情報により前記切替装置を制御する制御回路と、を備えたものであり、
前記入力側に設けられた電圧センサ又は前記出力側に設けられた電圧センサで測定された電圧が接地電位と等しい場合には、前記直流電源を前記バイパス回路に切り替えることを特徴とする車載用回転電機の駆動装置。
A chargeable / dischargeable DC power supply,
An inverter that drives the rotating electrical machine;
A voltage converter for converting the voltage of the DC power supply and supplying power to the inverter;
A control device for controlling power supply from the DC power source to the voltage converter;
With
The control device includes a bypass circuit that bypasses the voltage conversion device, a switching device that supplies power to the inverter through the bypass circuit or the voltage conversion device, and an input / output side of the voltage conversion device. A voltage sensor provided, and a control circuit that controls the switching device according to voltage information of the voltage sensor,
The in-vehicle rotation characterized by switching the DC power source to the bypass circuit when the voltage measured by the voltage sensor provided on the input side or the voltage sensor provided on the output side is equal to the ground potential Electric drive device.
前記直流電源から前記バイパス回路を経由して、前記インバータに電力供給を行う場合に、前記インバータの変調率を制御し、前記インバータから前記回転電機に入力される電圧の基本波成分を増大させることを特徴とする請求項1に記載の車載用回転電機の駆動装置。   When power is supplied from the DC power source to the inverter via the bypass circuit, the modulation factor of the inverter is controlled and the fundamental wave component of the voltage input from the inverter to the rotating electrical machine is increased. The drive device for a vehicle-mounted rotating electrical machine according to claim 1. 前記直流電源から前記バイパス回路を経由して、前記インバータに電力供給を行う場合に、前記回転電機の回転速度及びトルクの両方もしくはいずれか一方に上限値を設け、前記インバータにより、前記上限値内で前記回転電機を動作させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車載用回転電機の駆動装置。   When supplying power to the inverter from the DC power source via the bypass circuit, an upper limit value is provided for either or both of the rotational speed and torque of the rotating electrical machine, and the inverter causes the upper limit value to be within the upper limit value. The drive device for an in-vehicle rotating electrical machine according to claim 1 or 2, wherein the rotating electrical machine is operated. 前記回転電機の回生時に前記バイパス回路を経由して、前記直流電源に電力供給を行う場合に、前記インバータの変調率を制御し、前記インバータから出力される直流電圧を低下させて前記直流電源を充電することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の車載用回転電機の駆動装置。   When supplying power to the DC power source via the bypass circuit during regeneration of the rotating electrical machine, the modulation rate of the inverter is controlled, and the DC voltage output from the inverter is reduced to reduce the DC power source. The drive device for the on-vehicle rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein charging is performed. 機械式ブレーキを備え、前記回転電機の回生時に前記バイパス回路を経由して、前記直
流電源に電力供給を行う場合に、前記機械式ブレーキの割合を制御し、前記インバータから出力される直流電圧を制御して前記直流電源を充電することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の車載用回転電機の駆動装置。
A mechanical brake is provided, and when supplying power to the DC power supply via the bypass circuit during regeneration of the rotating electrical machine, the ratio of the mechanical brake is controlled, and the DC voltage output from the inverter is 5. The drive device for a vehicle-mounted rotating electrical machine according to claim 1, wherein the direct-current power source is charged by being controlled. 6.
補機用電源を備え、前記補機用電源が前記直流電源の出力側に接続されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の車載用回転電機の駆動装置。   The drive of the on-vehicle rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5, further comprising an auxiliary power source, wherein the auxiliary power source is connected to an output side of the DC power source. apparatus.
JP2013002289A 2013-01-10 2013-01-10 In-vehicle rotating electrical machine drive device Expired - Fee Related JP5744072B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013002289A JP5744072B2 (en) 2013-01-10 2013-01-10 In-vehicle rotating electrical machine drive device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013002289A JP5744072B2 (en) 2013-01-10 2013-01-10 In-vehicle rotating electrical machine drive device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009248632A Division JP2011097721A (en) 2009-10-29 2009-10-29 Drive unit of on-vehicle dynamo-electric machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013063020A JP2013063020A (en) 2013-04-04
JP5744072B2 true JP5744072B2 (en) 2015-07-01

Family

ID=48187172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013002289A Expired - Fee Related JP5744072B2 (en) 2013-01-10 2013-01-10 In-vehicle rotating electrical machine drive device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5744072B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020130754A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Method and device for charging an electric vehicle directly from a DC power source

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02308935A (en) * 1989-05-23 1990-12-21 Mazda Motor Corp Engine control device
JP2004318373A (en) * 2003-04-15 2004-11-11 Toshiba Plant Systems & Services Corp Abnormality monitoring system
JP4063193B2 (en) * 2003-10-27 2008-03-19 日産自動車株式会社 Electric vehicle drive system
JP4874874B2 (en) * 2007-06-06 2012-02-15 トヨタ自動車株式会社 Vehicle power supply
JP4353304B2 (en) * 2008-02-19 2009-10-28 トヨタ自動車株式会社 Motor drive control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013063020A (en) 2013-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6169203B1 (en) Electric motor control apparatus and electric motor control method
JP5014518B2 (en) Electric vehicle propulsion control device and railway vehicle system
JP5731360B2 (en) Power converter
CN102812238B (en) For the pitch driving arrangement that can carry out instant operation of wind-force or hydroelectric power plant
US9627998B2 (en) Electric motor control device
JP5664600B2 (en) Electric car
JP2015035840A (en) Fuel cell vehicle
JP2017163728A (en) Motor drive device
JP4949288B2 (en) Hybrid construction machine
WO2014083980A1 (en) Power conversion system and method for controlling same
CN112693314B (en) Power supply system for vehicle
JP5425849B2 (en) Railway vehicle drive control device
JP6469894B2 (en) Power converter
US8183804B2 (en) AC motor driving circuit and electric car driving circuit
JP4905204B2 (en) Load drive device
JP6289597B1 (en) VEHICLE POWER DEVICE AND CONTROL METHOD FOR VEHICLE POWER DEVICE
CN111164881A (en) Control circuit of electric tool
JP5744072B2 (en) In-vehicle rotating electrical machine drive device
JP2015136213A (en) Power converter of electric vehicle
US9725056B2 (en) Apparatus for controlling direct current terminal voltage of construction machinery equipped with motor, and method for same
JP2014093883A (en) Motive power output device
JP2011097721A (en) Drive unit of on-vehicle dynamo-electric machine
JP4413565B2 (en) Power supply system
JP2015006021A (en) Motor drive device and motor
JP2019004594A (en) Power supply unit of vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130110

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140128

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140318

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140902

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20150331

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150428

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5744072

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees