JP7211242B2 - Modulation method switching device - Google Patents
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Description
本発明は、複相回転電機を制御する際の変調方式を切り替える変調方式切替装置に関する。 The present invention relates to a modulation scheme switching device for switching modulation schemes when controlling a multi-phase rotating electric machine.
従来、電力変換装置のパルス幅変調において、3相変調から2相変調、そして過変調(1パルス駆動)まで、変調率(電圧指令値の振幅/搬送波の振幅)に応じてシームレスに変調方式を切り替える技術がある(特許文献1参照) Conventionally, in pulse width modulation of power converters, the modulation method can be seamlessly selected according to the modulation rate (amplitude of voltage command value/amplitude of carrier wave), from 3-phase modulation to 2-phase modulation and over-modulation (1-pulse drive). There is a technique for switching (see Patent Document 1)
ところで、バッテリから印加されるバッテリ電圧により複相回転電機を駆動する場合、複相回転電機の負荷が変動することに伴って、バッテリから流れるバッテリ電流が変動する。バッテリ電流が変動することにより、バッテリ電圧が変動し、ひいては変調率が変動する。このため、変調率に応じて変調方式を切り替える特許文献1の技術では、変調方式が不適切に切り替わり、過渡的にバッテリ電流が変動するおそれがある。
By the way, when a multi-phase rotating electric machine is driven by a battery voltage applied from a battery, the battery current flowing from the battery fluctuates as the load of the multi-phase rotating electric machine fluctuates. Fluctuations in the battery current cause the battery voltage to fluctuate, which in turn causes the modulation rate to fluctuate. For this reason, in the technique of
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、バッテリ電圧により駆動される複相回転電機を制御する際の変調方式を切り替える変調方式切替装置において、過渡的にバッテリ電流が変動することを抑制することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and its main object is to provide a modulation scheme switching device for switching a modulation scheme when controlling a multi-phase electric rotating machine driven by a battery voltage, in which a transient To suppress fluctuation of battery current.
上記課題を解決するための第1手段は、
バッテリ(20)から印加されるバッテリ電圧により駆動される複相回転電機(30)を制御する際の変調方式を切り替える変調方式切替装置(60)であって、
前記複相回転電機の各相(34U、34V、34W、34UA、34VA、34WA、34UB、34VB、34WB)に印加される印加電圧が、第1上限電圧以下に制限されている第1変調方式を実行する第1実行部(61)と、
前記複相回転電機の各相に印加される印加電圧が、前記第1上限電圧よりも高い第2上限電圧以下に制限されている第2変調方式を実行する第2実行部(62)と、
前記複相回転電機の回転に伴って前記各相に誘起される誘起電圧に相関するパラメータに基づいて、前記第2実行部により実行される前記第2変調方式において前記印加電圧から前記誘起電圧を引いた相電圧が所定電圧よりも低くなることを条件として、前記第1変調方式から前記第2変調方式へ切り替える切替部(64)と、
を備える。
The first means for solving the above problems is
A modulation scheme switching device (60) for switching a modulation scheme when controlling a multi-phase electric rotating machine (30) driven by a battery voltage applied from a battery (20),
A first modulation method in which the applied voltage applied to each phase (34U, 34V, 34W, 34UA, 34VA, 34WA, 34UB, 34VB, 34WB) of the multiphase rotating electric machine is limited to a first upper limit voltage or less. A first execution unit (61) that executes
a second execution unit (62) that executes a second modulation scheme in which the applied voltage applied to each phase of the multi-phase rotating electric machine is limited to a second upper limit voltage or less that is higher than the first upper limit voltage;
The induced voltage is reduced from the applied voltage in the second modulation method executed by the second execution unit based on a parameter correlated with the induced voltage induced in each phase as the multiphase rotating electric machine rotates. a switching unit (64) for switching from the first modulation method to the second modulation method on condition that the subtracted phase voltage is lower than a predetermined voltage;
Prepare.
上記構成によれば、変調方式切替装置は、バッテリ電圧により駆動される複相回転電機を制御する際の変調方式を切り替える。第1実行部は第1変調方式を実行し、第2実行部は第2変調方式を実行する。第1変調方式では、複相回転電機の各相に印加される印加電圧が、第1上限電圧以下に制限されている。第2変調方式では、複相回転電機の各相に印加される印加電圧が、第1上限電圧よりも高い第2上限電圧以下に制限されている。このため、第2変調方式により各相に印加される電圧は、第1変調方式により各相に印加される電圧よりも高くなり易く、第1変調方式から第2変調方式への切り替え時に過渡的にバッテリ電流が増加するおそれがある。 According to the above configuration, the modulation scheme switching device switches the modulation scheme when controlling the multi-phase rotating electric machine driven by the battery voltage. A first execution unit executes a first modulation scheme and a second execution unit executes a second modulation scheme. In the first modulation method, the applied voltage applied to each phase of the multi-phase rotating electrical machine is limited to the first upper limit voltage or less. In the second modulation method, the applied voltage applied to each phase of the multi-phase rotating electric machine is limited to a second upper limit voltage or less, which is higher than the first upper limit voltage. For this reason, the voltage applied to each phase by the second modulation method tends to be higher than the voltage applied to each phase by the first modulation method. battery current may increase.
この点、切替部は、複相回転電機の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧に相関するパラメータに基づいて、第2実行部により実行される第2変調方式において印加電圧から誘起電圧を引いた相電圧が所定電圧よりも低くなることを条件として、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える。すなわち、各相に印加される印加電圧から誘起電圧を引いた相電圧が、電流の増加に寄与する。このため、相電圧が所定電圧よりも低くなることを条件として、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えることにより、過渡的にバッテリ電流が増加(変動)することを抑制することができる。 In this respect, the switching unit converts the applied voltage to the induced voltage in the second modulation method executed by the second execution unit, based on parameters correlated with the induced voltage induced in each phase as the multiphase rotating electric machine rotates. is lower than a predetermined voltage, the first modulation method is switched to the second modulation method. That is, the phase voltage obtained by subtracting the induced voltage from the applied voltage applied to each phase contributes to the current increase. Therefore, by switching from the first modulation method to the second modulation method on condition that the phase voltage becomes lower than the predetermined voltage, it is possible to suppress the transient increase (fluctuation) of the battery current.
複相回転電機の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧は、複相回転電機の回転速度及び磁場の磁束密度に応じて変化する。 The induced voltage induced in each phase as the multi-phase rotating electrical machine rotates changes according to the rotational speed of the multi-phase rotating electrical machine and the magnetic flux density of the magnetic field.
この点、第2の手段では、前記パラメータは、前記複相回転電機の回転速度を含む。こうした構成によれば、複相回転電機の回転速度に基づいて、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えられる。したがって、複相回転電機の回転速度の変化に伴って誘起電圧が変化したとしても、上記相電圧が所定電圧よりも低くなることを正確に判断して、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えることができる。 In this regard, in the second means, the parameter includes the rotational speed of the multi-phase rotating electric machine. According to such a configuration, switching from the first modulation method to the second modulation method is performed based on the rotational speed of the multi-phase rotating electric machine. Therefore, even if the induced voltage changes with the change in the rotational speed of the multi-phase rotating electric machine, it is possible to accurately determine that the phase voltage is lower than the predetermined voltage, and switch from the first modulation method to the second modulation method. You can switch.
複相回転電機の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧が大きくなると、複相回転電機が発生可能なトルクの最大値が小さくなる。このため、複相回転電機が要求トルクを発生できなくなる前に、より大きなトルクを発生することのできる変調方式に切り替えることが望ましい。 As the induced voltage induced in each phase increases as the multi-phase rotating electric machine rotates, the maximum value of torque that can be generated by the multi-phase rotating electric machine decreases. Therefore, it is desirable to switch to a modulation method capable of generating a larger torque before the multiple-phase rotating electrical machine becomes unable to generate the required torque.
この点、第3の手段では、前記切替部は、前記第1実行部により実行される前記第1変調方式で前記複相回転電機が発生可能なトルクの最大値が要求トルクよりも小さくなる前であることをさらに条件として、前記第1変調方式から前記第2変調方式へ切り替える。こうした構成によれば、過渡的にバッテリ電流が増加することを抑制するだけでなく、複相回転電機が要求トルクを発生できなくなる前に、より大きなトルクを発生することのできる変調方式に切り替えることができる。 In this regard, in the third means, the switching unit performs the switching before the maximum value of the torque that can be generated by the multi-phase rotating electric machine in the first modulation method executed by the first execution unit becomes smaller than the required torque. Further, on the condition that , the first modulation scheme is switched to the second modulation scheme. According to such a configuration, it is possible not only to suppress a transient increase in battery current, but also to switch to a modulation method capable of generating a larger torque before the multi-phase rotating electric machine becomes unable to generate the required torque. can be done.
複相回転電機の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧は、複相回転電機の回転速度が高いほど大きくなる。このため、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える回転速度と、第2変調方式から第1変調方式へ切り替える回転速度とに、ヒステリシスが設けられていると、第2変調方式から第1変調方式への切り替えが遅れて上記印加電圧が高くなるおそれがある。その場合、第2変調方式においてバッテリ電流が増加するおそれがある。 The higher the rotational speed of the multi-phase rotating electrical machine, the higher the induced voltage induced in each phase as the multi-phase rotating electrical machine rotates. For this reason, if hysteresis is provided in the rotation speed for switching from the first modulation method to the second modulation method and the rotation speed for switching from the second modulation method to the first modulation method, the rotation speed for switching from the second modulation method to the first modulation method There is a risk that the applied voltage will increase due to the delay in switching to the system. In that case, the battery current may increase in the second modulation scheme.
この点、第4の手段では、前記切替部は、前記複相回転電機の回転速度に基づいて前記第1変調方式と前記第2変調方式とを切り替え、前記第1変調方式から前記第2変調方式へ切り替える前記回転速度と、前記第2変調方式から前記第1変調方式へ切り替える前記回転速度とが同一である。こうした構成によれば、第2変調方式から第1変調方式への切り替えが遅れることを抑制することができ、第2変調方式においてバッテリ電流が増加することを抑制することができる。 In this regard, in the fourth means, the switching unit switches between the first modulation method and the second modulation method based on the rotation speed of the multi-phase rotating electric machine, and switches from the first modulation method to the second modulation method. The rotation speed for switching to the method is the same as the rotation speed for switching from the second modulation method to the first modulation method. According to such a configuration, delay in switching from the second modulation scheme to the first modulation scheme can be suppressed, and an increase in battery current in the second modulation scheme can be suppressed.
第5の手段では、前記第1実行部は、前記第1変調方式において所定周期のうち前記各相に前記バッテリ電圧を印加する時間の割合であるDutyを制御し、前記Dutyを第1上限Duty以下に制限し、前記第2実行部は、前記第2変調方式において前記Dutyを制御し、前記Dutyを前記第1上限Dutyよりも大きい第2上限Duty以下に制限し、前記第2実行部は、前記第1変調方式から前記第2変調方式へ切り替えられた際に、前記Dutyを第3上限Duty以下に制限し、前記第3上限Dutyを前記第1上限Dutyから前記第2上限Dutyまで徐々に大きくする。 In a fifth means, the first execution unit controls Duty, which is a ratio of the time during which the battery voltage is applied to each of the phases in a predetermined period in the first modulation method, and sets the Duty to a first upper limit Duty The second execution unit controls the Duty in the second modulation method, limits the Duty to a second upper limit Duty that is larger than the first upper limit Duty, and the second execution unit , when the first modulation scheme is switched to the second modulation scheme, the Duty is limited to a third upper limit Duty or less, and the third upper limit Duty is gradually increased from the first upper limit Duty to the second upper limit Duty. increase to
上記構成によれば、第1実行部は、第1変調方式において所定周期のうち各相にバッテリ電圧を印加する時間の割合であるDutyを制御し、Dutyを第1上限Duty以下に制限する。このため、第1変調方式では、上記印加電圧を第1上限Dutyに対応する電圧以下に制限することができる。また、第2実行部は、第2変調方式においてDutyを制御し、Dutyを第1上限Dutyよりも大きい第2上限Duty以下に制限する。このため、第2変調方式では、上記印加電圧を第2上限Dutyに対応する電圧以下に制限することができる。ここで、第2上限Dutyは第1上限Dutyよりも大きいため、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えられた際に、過渡的にバッテリ電流が増加するおそれがある。 According to the above configuration, the first execution unit controls the duty, which is the ratio of the time during which the battery voltage is applied to each phase in the predetermined period in the first modulation method, and limits the duty to the first upper limit duty or less. Therefore, in the first modulation method, the applied voltage can be limited to the voltage corresponding to the first upper limit duty or less. In addition, the second execution unit controls the Duty in the second modulation method and limits the Duty to a second upper limit Duty that is larger than the first upper limit Duty or less. Therefore, in the second modulation method, the applied voltage can be limited to the voltage corresponding to the second upper limit duty or less. Here, since the second upper limit Duty is larger than the first upper limit Duty, the battery current may increase transiently when the first modulation method is switched to the second modulation method.
この点、第2実行部は、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えられた際に、Dutyを第3上限Duty以下に制限し、第3上限Dutyを第1上限Dutyから第2上限Dutyまで徐々に大きくする。したがって、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えられた際に、印加電圧が急激に上昇することを抑制することができ、過渡的にバッテリ電流が増加することを抑制することができる。 In this regard, when the first modulation scheme is switched to the second modulation scheme, the second execution unit limits the Duty to the third upper limit Duty or less, and changes the third upper limit Duty from the first upper limit Duty to the second upper limit Duty. gradually increase to Therefore, when the first modulation method is switched to the second modulation method, it is possible to suppress a rapid increase in the applied voltage, and it is possible to suppress a transient increase in the battery current.
第6の手段では、前記複相回転電機の各相に印加される印加電圧が、前記第2上限電圧よりも高い第3上限電圧以下に制限されている第3変調方式を実行する第3実行部(63)を備え、前記所定電圧は第1所定電圧であり、前記切替部は、前記パラメータに基づいて、前記第3実行部により前記各相に印加される印加電圧から前記誘起電圧を引いた相電圧が前記第1所定電圧よりも低い第2所定電圧よりも低くなることを条件として、前記第2変調方式から前記第3変調方式へ切り替える。 In the sixth means, a third execution for executing a third modulation method in which the applied voltage applied to each phase of the multi-phase rotating electric machine is limited to a third upper limit voltage or less that is higher than the second upper limit voltage. a section (63), wherein the predetermined voltage is a first predetermined voltage, and the switching section subtracts the induced voltage from the applied voltage applied to each phase by the third execution section based on the parameter; The second modulation method is switched to the third modulation method on condition that the phase voltage obtained is lower than a second predetermined voltage which is lower than the first predetermined voltage.
上記構成によれば、第3実行部は第3変調方式を実行する。第3変調方式では、複相回転電機の各相に印加される印加電圧が、第2上限電圧よりも高い第3上限電圧以下に制限されている。このため、第3変調方式により各相に印加される電圧は、第2変調方式により各相に印加される電圧よりも高くなり易く、第2変調方式から第3変調方式への切り替え時に過渡的にバッテリ電流が増加するおそれがある。 According to the above configuration, the third execution section executes the third modulation scheme. In the third modulation method, the applied voltage applied to each phase of the multi-phase rotating electrical machine is limited to a third upper limit voltage or less, which is higher than the second upper limit voltage. For this reason, the voltage applied to each phase by the third modulation method tends to be higher than the voltage applied to each phase by the second modulation method, and there is a transitional voltage when switching from the second modulation method to the third modulation method. battery current may increase.
この点、切替部は、上記パラメータに基づいて、第3実行部により各相に印加される印加電圧から誘起電圧を引いた相電圧が第1所定電圧よりも低い第2所定電圧よりも低くなることを条件として、第2変調方式から第3変調方式へ切り替える。このため、過渡的にバッテリ電流が増加(変動)することを抑制することができる。さらに、変調方式切替装置は、第1実行部及び第2実行部に加えて第3実行部を備えているため、印加電圧を徐々に上昇させることができる。その結果、過渡的にバッテリ電流が増加することをさらに抑制することができる。 In this respect, the switching unit makes the phase voltage obtained by subtracting the induced voltage from the applied voltage applied to each phase by the third execution unit lower than a second predetermined voltage lower than the first predetermined voltage based on the parameter. On this condition, the second modulation scheme is switched to the third modulation scheme. Therefore, it is possible to suppress the transient increase (fluctuation) of the battery current. Furthermore, since the modulation scheme switching device includes the third execution section in addition to the first execution section and the second execution section, it is possible to gradually increase the applied voltage. As a result, a transient increase in battery current can be further suppressed.
第7の手段では、前記切替部は、前記複相回転電機の回転速度が所定回転速度よりも低い場合に、前記パラメータに基づいて、前記第2実行部により前記各相に印加される印加電圧から前記誘起電圧を引いた相電圧が所定電圧よりも低くなることを条件として、前記第1変調方式から前記第2変調方式へ切り替え、前記複相回転電機の回転速度が前記所定回転速度よりも高い場合に、前記印加電圧の指令値の変調率に基づいて変調方式を切り替える。 In the seventh means, the switching unit controls the applied voltage applied to each phase by the second execution unit based on the parameter when the rotational speed of the multi-phase rotating electric machine is lower than a predetermined rotational speed. on the condition that the phase voltage obtained by subtracting the induced voltage from is lower than a predetermined voltage, the first modulation method is switched to the second modulation method, and the rotational speed of the multi-phase rotating electric machine is higher than the predetermined rotational speed. If it is high, the modulation method is switched based on the modulation rate of the applied voltage command value.
複相回転電機の回転速度が所定回転速度よりも低い場合、例えば複相回転電機によりエンジンを始動する場合は、バッテリ電流が急増し易いため、バッテリ電流の急増を抑制することが望ましい。一方、複相回転電機の回転速度が所定回転速度よりも高い場合、例えば複相回転電機によりエンジンの駆動力をアシストする場合は、複相回転電機が発生するトルクの変動を抑制することが望ましい。 When the rotational speed of the multi-phase rotating electrical machine is lower than a predetermined rotational speed, for example, when the engine is started by the multi-phase rotating electrical machine, the battery current tends to increase rapidly, so it is desirable to suppress the rapid increase of the battery current. On the other hand, when the rotational speed of the multi-phase rotating electrical machine is higher than the predetermined rotational speed, for example, when the driving force of the engine is assisted by the multi-phase rotating electrical machine, it is desirable to suppress the fluctuation of the torque generated by the multi-phase rotating electrical machine. .
この点、上記構成によれば、複相回転電機の回転速度が所定回転速度よりも低い場合は、誘起電圧に相関するパラメータに基づいて第1変調方式から前記第2変調方式へ切り替える。このため、バッテリ電流の急増を抑制することができる。一方、複相回転電機の回転速度が所定回転速度よりも高い場合は、印加電圧の指令値の変調率に基づいて変調方式を切り替える。このため、バッテリ電流の変動を抑制することよりも、複相回転電機が発生するトルクの変動を抑制することを優先することができる。 In this respect, according to the above configuration, when the rotation speed of the multi-phase rotating electric machine is lower than the predetermined rotation speed, the first modulation method is switched to the second modulation method based on the parameter correlated with the induced voltage. Therefore, a rapid increase in battery current can be suppressed. On the other hand, when the rotation speed of the multi-phase rotating electric machine is higher than the predetermined rotation speed, the modulation method is switched based on the modulation rate of the applied voltage command value. Therefore, it is possible to prioritize suppression of torque fluctuations generated by the multi-phase rotating electric machine over suppression of battery current fluctuations.
第8の手段では、前記バッテリから流れるバッテリ電流を検出する検出部と、前記検出部により検出された前記バッテリ電流が所定電流よりも大きい状態が、所定時間よりも長く継続した場合に異常と判定する判定部(66)と、を備える。 In the eighth means, a detection unit for detecting a battery current flowing from the battery, and when a state in which the battery current detected by the detection unit is greater than a predetermined current continues for a period longer than a predetermined time, it is determined that there is an abnormality. and a determination unit (66) for determining
上記構成によれば、判定部は、検出部により検出されたバッテリ電流が所定電流よりも大きい状態が、所定時間よりも長く継続した場合に異常と判定する。こうした構成において、過渡的にバッテリ電流が増加することを抑制することができるため、変調方式の切り替え時に判定部により異常と誤判定されることを抑制することができる。 According to the above configuration, the determination unit determines that there is an abnormality when the state in which the battery current detected by the detection unit is greater than the predetermined current continues for a period longer than the predetermined time. In such a configuration, it is possible to suppress a transient increase in the battery current, so that it is possible to suppress an erroneous determination that the determination unit is abnormal when switching the modulation scheme.
複相回転電機が上記各相を有する系を複数備える場合、複数の系において同時に変調方式を切り替えると過渡的なバッテリ電流の変動が増幅するおそれがある。 In the case where a multi-phase rotating electric machine has a plurality of systems having the respective phases, if the modulation schemes are switched simultaneously in the plurality of systems, transient battery current fluctuations may be amplified.
この点、第9の手段では、複数の系において変調方式を切り替える時期を互いに異ならせる。こうした構成によれば、複相回転電機が上記各相を有する系を複数備える場合であっても、過渡的なバッテリ電流の変動が増幅することを抑制することができる。 In this respect, in the ninth means, the times for switching the modulation schemes are made different from each other in the plurality of systems. According to such a configuration, even if the multi-phase rotating electric machine includes a plurality of systems having the respective phases, it is possible to suppress amplification of transient battery current fluctuations.
<第1実施形態>
以下、車両に搭載した回転電機及び変調方式切替装置に具現化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
<First embodiment>
A first embodiment embodied in a rotating electric machine and a modulation method switching device mounted on a vehicle will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、車両は、車載主機としてのエンジン10を備えている。エンジン10は、燃料噴射弁等を備え、燃料噴射弁から噴射されたガソリン又は軽油等の燃料の燃焼により動力を発生する。発生した動力は、エンジン10の出力軸10aから出力される。
As shown in FIG. 1, the vehicle includes an
車両は、直流電源としてのバッテリ20と、負荷22と、制御システムとを備えている。バッテリ20は、例えば、定格電圧が12Vのリチウム蓄電池、鉛蓄電池等である。制御システムは、交流駆動される回転電機30を備えている。本実施形態では、回転電機30(複相回転電機)として、巻線界磁型の同期機が用いられている。また、本実施形態では、回転電機30として、電動機の機能が付加された発電機であるISG(Integrated Starter Generator)が用いられている。なお、回転電機30は、例えば突極機である。
The vehicle includes a
回転電機30は、ロータ31を備えている。ロータ31は、界磁巻線32を備えている。ロータ31の回転軸は、図示しないプーリ等を介してエンジン10の出力軸10aと動力伝達が可能とされている。回転電機30が発電機として駆動される場合、出力軸10aから供給される回転動力によってロータ31が回転し、回転電機30が発電する。回転電機30の発電電力により、バッテリ20が充電される。一方、回転電機30が電動機として駆動される場合、ロータ31の回転に伴って出力軸10aが回転し、出力軸10aに回転力が付与される。これにより、エンジン10を始動させたり、車両の走行(エンジン10の駆動力)をアシストしたりすることができる。なお、出力軸10aには、変速装置等を介して車両の駆動輪が接続されている。
The rotating
回転電機30は、ステータ33を備えている。ステータ33は、ステータ巻線を備えている。ステータ巻線は、電気角で互いに120°ずれた状態で配置されたU,V,W相巻線34U,34V,34Wを含む。
The rotating
制御システムは、3相のインバータ40と、界磁通電回路41と、コンデンサ21とを備えている。インバータ40は、U,V,W相上アームスイッチSUp,SVp,SWpと、U,V,W相下アームスイッチSUn,SVn,SWnとの直列接続体を備えている。U,V,W相上アームスイッチSUp,SVp,SWpと、U,V,W相下アームスイッチSUn,SVn,SWnとの接続点には、U,V,W相巻線34U,34V,34Wの第1端が接続されている。U,V,W相巻線34U,34V,34Wの第2端は、中性点で接続されている。すなわち本実施形態において、U,V,W相巻線34U,34V,34Wは、星形結線されている。本実施形態では、各アームスイッチSUp~SWnとして、IGBTが用いられている。U,V,W相上アームスイッチSUp,SVp,SWpには、U,V,W相上アームダイオードDUp,DVp,DWpが逆並列接続されている。U,V,W相下アームスイッチSUn,SVn,SWnには、U,V,W相下アームダイオードDUn,DVn,DWnが逆並列接続されている。
The control system includes a three-
U,V,W相上アームスイッチSUp,SVp,SWpの高電位側端子であるコレクタには、高電位側電気経路Lpを介してバッテリ20の正極端子が接続されている。U,V,W相下アームスイッチSUn,SVn,SWnの低電位側端子であるエミッタには、低電位側電気経路Lnを介してバッテリ20の負極端子が接続されている。各電気経路Lp,Lnは、バスバー等の導電部材である。高電位側電気経路Lpのうち各上アームスイッチSUp,SVp,SWpのコレクタとの接続点よりもバッテリ20の正極端子側には、コンデンサ21の高電位側端子が接続されている。低電位側電気経路Lnのうち各下アームスイッチSUn,SVn,SWnのエミッタとの接続点よりもバッテリ20の負極端子側には、コンデンサ21の低電位側端子が接続されている。
A positive electrode terminal of the
界磁通電回路41は、フルブリッジ回路であり、第1上アームスイッチSH1及び第1下アームスイッチSL1の直列接続体と、第2上アームスイッチSH2及び第2下アームスイッチSL2の直列接続体とを備えている。第1上アームスイッチSH1と第1下アームスイッチSL1との接続点には、図示しないブラシを介して界磁巻線32の第1端が接続されている。第2上アームスイッチSH2と第2下アームスイッチSL2との接続点には、図示しないブラシを介して界磁巻線32の第2端が接続されている。本実施形態では、各アームスイッチSH1,SL1,SH2,SL2として、IGBTが用いられている。また、各アームスイッチSH1,SL1,SH2,SL2には、各ダイオードDH1,DL1,DH2,DL2が逆並列接続されている。
The
第1,第2上アームスイッチSH1,SH2の高電位側端子であるコレクタには、高電位側電気経路Lpのうちコンデンサ21の高電位側端子との接続点よりもインバータ40側が接続されている。第1,第2下アームスイッチSL1,SL2の低電位側端子であるエミッタには、低電位側電気経路Lnのうちコンデンサ21の低電位側端子との接続点よりもインバータ40側が接続されている。
The
制御システムは、電圧検出部50、相電流検出部51、界磁電流検出部52及び角度検出部53を備えている。電圧検出部50は、コンデンサ21の端子電圧を電源電圧VDC(バッテリ電圧)として検出する。相電流検出部51は、U,V,W相巻線34U,34V,34Wに流れる相電流を検出する。界磁電流検出部52は、界磁巻線32に流れる界磁電流を検出する。角度検出部53は、ロータ31の回転角に応じた信号である角度信号を出力する。各検出部50~53の出力信号は、車両が備える制御装置60に入力される。本実施形態において、回転電機30、インバータ40、界磁通電回路41及び制御装置60が一体化されて機電一体型駆動装置とされている。
The control system includes a
制御装置60(変調方式切替装置)は、記憶部に相当するメモリ68を備えている。メモリ68は、非遷移的実体的記録媒体(non-transitory computer readable medium)に相当し、例えば不揮発性のメモリである。制御装置60は、第1実行部61、第2実行部62、第3実行部63、切替部64、及び判定部66を備えている。これらについては後述する。
The control device 60 (modulation method switching device) includes a
なお、制御装置60の各機能の一部又は全部は、例えば、1つ又は複数の集積回路等によりハードウェア的に構成されていてもよい。また、制御装置60の各機能は、例えば、非遷移的実体的記録媒体に記録されたソフトウェア及びそれを実行するコンピュータによって構成されていてもよい。
A part or all of each function of the
制御装置60は、インバータ40及び界磁通電回路41を構成する各スイッチの駆動信号を生成する。
The
まず、インバータ40について説明する。制御装置60は、角度検出部53の角度信号を取得し、取得した角度信号に基づいて、インバータ40を構成する各スイッチSUp~SWnをオンオフする駆動信号を生成する。詳しくは、制御装置60は、回転電機30を電動機として駆動させる場合、バッテリ20から出力された直流電力を交流電力に変換してU,V,W相巻線34U,34V,34Wに供給すべく、各アームスイッチSUp~SWnをオンオフする駆動信号を生成し、生成した駆動信号を各アームスイッチSUp~SWnのゲートに供給する。一方、制御装置60は、回転電機30を発電機として駆動させる場合、U,V,W相巻線34U,34V,34Wから出力された交流電力を直流電力に変換してバッテリ20及び負荷22の少なくとも一方に供給すべく、各アームスイッチSUp~SWnをオンオフする駆動信号を生成する。
First, the
続いて、界磁通電回路41について説明する。制御装置60は、界磁巻線32を励磁すべく、界磁通電回路41を構成する各スイッチをオンオフする。詳しくは、制御装置60は、図2(a)に示す第1状態と図2(b)に示す第2状態とが交互に出現するように各スイッチをオンオフする。第1状態は、第1上アームスイッチSH1と第2下アームスイッチSL2とがオンされて、かつ、第2上アームスイッチSH2と第1下アームスイッチSL1とがオフされている状態である。第2状態は、第1上アームスイッチSH1と第2下アームスイッチSL2とがオフされて、かつ、第2上アームスイッチSH2と第1下アームスイッチSL1とがオンされている状態である。
Next, the
制御装置60は、角度検出部53の角度信号に基づいて、回転電機30の電気角θeと、ロータ31の回転速度Nmとを算出する。制御装置60は、相電流検出部により検出されたU,V,W相巻線34U,34V,34Wに流れる相電流と、界磁電流検出部52により検出された界磁電流とに基づいて、バッテリ20から流れるバッテリ電流を検出(推定)する。判定部66は、検出されたバッテリ電流が所定電流Ihよりも大きい状態が、所定時間よりも長く継続した場合に異常と判定(過電流判定)する。所定電流Ihは、正常な状態において、エンジン10の始動時に流れるバッテリ電流として想定される最大の電流である。所定時間は、ノイズ等による影響ではなく、バッテリ電流が実際に流れていることを判定することのできる時間である。
続いて、制御装置60が行う回転電機30のトルク制御について説明する。図3及び図4は、トルク制御のブロック図である。
Next, the torque control of the rotary
まず、図3に示すトルク制御について説明する。このトルク制御は、図5に「3相変調(Duty制限)」で示すように、回転電機30の回転速度Nmが第1回転速度Nm1以下の場合に行われる。第1回転速度Nm1の設定方法については後述する。
First, the torque control shown in FIG. 3 will be described. This torque control is performed when the rotation speed Nm of the rotary
2相変換部70は、相電流検出部51により検出された相電流及び電気角θeに基づいて、回転電機30の3相固定座標系におけるU,V,W相電流IU,IV,IWを、2相回転座標系であるdq座標系におけるd,q軸電流Idr,Iqrに変換する。
Based on the phase current and the electrical angle θe detected by the phase
d軸指令設定部71は、指令トルクTrq*(要求トルク)、回転速度Nm及び電圧検出部50により検出された電源電圧VDCに基づいて、回転電機30のトルクを指令トルクTrq*とするためのd軸指令電流Id*を設定する。具体的には、d軸指令設定部71は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCとd軸指令電流Id*とが関係付けられたマップ情報に基づいて、d軸指令電流Id*を設定する。このマップ情報は、メモリ68に記憶されている。
The d-axis
q軸指令設定部72は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCに基づいて、回転電機30のトルクを指令トルクTrq*とするためのq軸指令電流Iq*を設定する。具体的には、q軸指令設定部72は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCとq軸指令電流Iq*とが関係付けられたマップ情報に基づいて、q軸指令電流Iq*を設定する。このマップ情報は、メモリ68に記憶されている。
The q-axis
ステータ制御部73は、d軸電流Idrをd軸指令電流Id*にフィードバック制御するための操作量として、d軸指令電圧Vd*を算出する。具体的には、ステータ制御部73は、d軸指令電流Id*からd軸電流Idrを減算した値としてd軸電流偏差ΔIdを算出し、算出したd軸電流偏差ΔIdを0にフィードバック制御するための操作量として、d軸指令電圧Vd*を算出する。
The
ステータ制御部73は、q軸電流Iqrをq軸指令電流Iq*にフィードバック制御するための操作量として、q軸指令電圧Vq*を算出する。具体的には、ステータ制御部73は、q軸指令電流Iq*からq軸電流Iqrを減算した値としてq軸電流偏差ΔIqを算出し、算出したq軸電流偏差ΔIqを0にフィードバック制御するための操作量として、q軸指令電圧Vq*を算出する。
The
本実施形態において、ステータ制御部73で用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。なお、フィードバック制御としては、比例積分制御に限らず、例えば比例積分微分制御であってもよい。
In this embodiment, the feedback control used in the
d軸指令電圧Vd*及びq軸指令電圧Vq*により、dq座標系における電圧ベクトルの指令値である指令電圧ベクトルが定まる。ここで、ステータ巻線に印加される電圧ベクトルVtrは、図6に示すように、そのd軸成分がd軸電圧Vdとなり、q軸成分がq軸電圧Vqとなるものである。本実施形態において、電圧ベクトルVtrの位相である電圧位相δは、d軸の正方向を基準とし、この基準から反時計回りの方向が正方向として定義されている。 A command voltage vector, which is a command value of the voltage vector in the dq coordinate system, is determined by the d-axis command voltage Vd* and the q-axis command voltage Vq*. Here, the voltage vector Vtr applied to the stator winding has a d-axis voltage Vd as its d-axis component and a q-axis voltage Vq as its q-axis component, as shown in FIG. In this embodiment, the voltage phase δ, which is the phase of the voltage vector Vtr, is defined with the positive direction of the d-axis as a reference, and the counterclockwise direction from this reference as the positive direction.
3相変換部74は、d,q軸指令電圧Vd*,Vq*及び電気角θeに基づいて、d,q軸指令電圧Vd*,Vq*を、3相固定座標系におけるU,V,W相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*に変換する。本実施形態において、U,V,W相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*は、電気角で位相が120°ずれた正弦波状の波形となる。
Based on the d- and q-axis command voltages Vd* and Vq* and the electrical angle θe, the three-
ステータ生成部75は、キャリア信号(搬送波)、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*及び電源電圧VDCに基づいて、正弦波PWM制御により、インバータ40の各スイッチSUp~SWnをオンオフするための各駆動信号を生成する。詳しくは、正弦波PWM制御は、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*を「VDC/2」で除算した値と、キャリア信号との大小比較に基づいて、各駆動信号を生成するものである。キャリア信号は、三角波信号である。各駆動信号は、所定周期のうちU,V,W相に電源電圧VDCを印加する時間の割合であるDutyとして生成される。「3相変調(Duty制限)」では、Dutyを第1上限Duty以下に制限する。第1上限Dutyは、例えば80[%]である。
The
正弦波PWM制御において、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*の振幅を「VDC/2」で除算した値は、キャリア信号の振幅以下である。本実施形態において、各相指令電圧Vu*,Vv*,Vw*の振幅を「VDC/2」で除算した値が変調率Mrとして定義されている。ステータ生成部75において、回転速度Nmが第1回転速度Nm1となる場合に変調率Mrが1となり、回転速度Nmが第1回転速度Nm1未満の場合に変調率Mrが1よりも小さくなる。なお、変調率として、電圧指令値の振幅を搬送波の振幅で除算した値等を採用することもできる。
In sinusoidal PWM control, the value obtained by dividing the amplitude of each phase command voltage Vu*, Vv*, Vw* by "VDC/2" is equal to or less than the amplitude of the carrier signal. In this embodiment, a value obtained by dividing the amplitude of each phase command voltage Vu*, Vv*, Vw* by "VDC/2" is defined as the modulation factor Mr. In the
「3相変調(Duty制限)」によれば、Dutyが第1上限Duty以下に制限されつつ、d,q軸指令電圧Vd*,Vq*により定まる指令電圧ベクトルに実際の電圧ベクトルが制御される。 According to "three-phase modulation (duty limit)", the actual voltage vector is controlled to the command voltage vector determined by the d and q axis command voltages Vd* and Vq* while the duty is limited to the first upper limit duty or less. .
界磁指令設定部80は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCに基づいて、界磁指令電流If*を設定する。具体的には、界磁指令設定部80は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCと界磁指令電流If*とが関係付けられたマップ情報に基づいて、界磁指令電流If*を設定する。このマップ情報は、メモリ68に記憶されている。
The field
界磁電流制御部81は、界磁電流検出部52により検出された界磁電流Ifrを界磁指令電流If*にフィードバック制御するための操作量として、界磁指令電圧Vf*を算出する。具体的には、界磁電流制御部81は、界磁指令電流If*から界磁電流Ifrを減算した値として界磁電流偏差ΔIfを算出し、算出した界磁電流偏差ΔIfを0にフィードバック制御するための操作量として、界磁指令電圧Vf*を算出する。本実施形態において、界磁電流制御部81で用いられるフィードバック制御は、例えば比例積分制御である。なお、フィードバック制御としては、比例積分制御に限らず、例えば比例積分微分制御であってもよい。
The field
界磁生成部82は、界磁指令電圧Vf*を電源電圧VDCで除算した値と、三角波信号であるキャリア信号との大小比較に基づいて、界磁巻線32の印加電圧を界磁指令電圧Vf*に制御するための界磁通電回路41の各スイッチSH1~SL2の各駆動信号を生成する。
The
続いて、図4に示すトルク制御について説明する。このトルク制御は、図5に「過変調」で示すように、回転電機30の回転速度Nmが第3回転速度Nm3(>Nm2>Nm1)以上の場合に行われる。「3相変調(Duty制限)」から「過変調」までの制御は、エンジン10の始動時に行われる制御である。第3回転速度Nm3の設定方法については後述する。
Next, torque control shown in FIG. 4 will be described. This torque control is performed when the rotation speed Nm of the rotary
位相情報設定部90は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCに基づいて、回転電機30のトルクを指令トルクTrq*とするための電圧位相δの指令値である指令電圧位相δ*を設定する。具体的には、位相情報設定部90は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCと指令電圧位相δ*とが関係付けられたマップ情報に基づいて、指令電圧位相δ*を設定する。このマップ情報は、メモリ68に記憶されている。
Based on the command torque Trq*, the rotation speed Nm, and the power supply voltage VDC, the phase
振幅情報設定部91は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCに基づいて、変調率Mrの指令値である指令変調率Mr*を設定する。具体的には、振幅情報設定部91は、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCと指令変調率Mr*とが関係付けられたマップ情報に基づいて、指令変調率Mr*を設定する。このマップ情報は、メモリ68に記憶されている。指令変調率Mr*は、指令電圧ベクトルの大きさである電圧振幅と正の相関を有する。指令変調率はMr*は、例えば、矩形波制御(過変調制御)におけるオン期間Tonを定めるのに使用される。オン期間Tonとは、インバータ40の各スイッチSUp~SWnをオンする期間のことである。オン期間Tonは、例えば、電気角で120°~180°の間で設定される。
The amplitude
パターン生成部92は、指令電圧位相δ*、指令変調率Mr*及び電気角θeに基づいて、回転電機30を矩形波制御で駆動させるためのインバータ40の各スイッチSUp~SWnの各駆動信号を生成する。矩形波制御では、各相において、上アームスイッチがオンされてかつ下アームスイッチがオフされる状態と、上アームスイッチがオフされてかつ下アームスイッチがオンされる状態とが回転電機30の電気角1周期において1回ずつ出現する。また、矩形波制御では、上アームスイッチのオフ状態への切り替えが相毎に電気角で互いに120°ずれている。矩形波制御では、各相巻線の相電圧の基本波成分の振幅を固定した状態で電圧位相を制御することにより、回転電機30のトルクが指令トルクTrq*に制御される。
Based on the command voltage phase δ*, the command modulation rate Mr*, and the electrical angle θe, the
メモリ68には、3相それぞれについて、上,下アームスイッチのうち、上アームスイッチのみオンする第1信号と、下アームスイッチのみオンする第2信号とのそれぞれが電気角θeと関係付けられたマップ情報であるパルスパターンが記憶されている。パルスパターンは、指令変調率Mr*及び指令電圧位相δ*と関係付けられてメモリ68に記憶されている。パターン生成部92は、指令変調率Mr*及び指令電圧位相δ*に対応するパルスパターンを選択し、選択したパルスパターンに基づいてインバータ40の各スイッチの駆動信号を生成する。本実施形態では、回転速度Nmが第3回転速度Nm3以上の場合に変調率Mrがその上限値である1.27となる。
In the
なお図4において、界磁指令設定部80、界磁電流制御部81及び界磁生成部82は、図3に示した構成と同じである。
4, the field
矩形波制御によれば、指令変調率Mr*及び指令電圧位相δ*により定まる指令電圧ベクトルに実際の電圧ベクトルが制御される。 According to the rectangular wave control, the actual voltage vector is controlled to the command voltage vector determined by the command modulation rate Mr* and the command voltage phase δ*.
続いて、回転速度Nmが第1回転速度Nm1よりも高く、且つ第3回転速度Nm3よりも低い場合のトルク制御について説明する。 Next, torque control when the rotation speed Nm is higher than the first rotation speed Nm1 and lower than the third rotation speed Nm3 will be described.
図5に示すように、回転電機30の回転速度Nmが第1回転速度Nm1よりも高く、且つ第2回転速度Nm2(>Nm1)以下の場合は、「2相変調(Duty制限)」が行われる。2相変調方式は、WO2010/119929号公報等に記載されているように周知であり、同公報に記載された内容を援用することにより、ここでは説明を省略する。第2回転速度Nm2の設定方法については後述する。
As shown in FIG. 5, when the rotational speed Nm of the rotary
本実施形態の「2相変調(Duty制限)」では、2相変調方式を実行しつつ、Dutyを第2上限Duty(>第1上限Duty)以下に制限する。第2上限Dutyは、例えば90[%]である。 In the "two-phase modulation (duty limitation)" of the present embodiment, the duty is limited to the second upper limit duty (>first upper limit duty) or less while executing the two-phase modulation method. The second upper limit Duty is, for example, 90[%].
さらに、「3相変調(Duty制限)」から「2相変調(Duty制限)」へ切り替えられた際に、Dutyを第3上限Duty以下に制限し、第3上限Dutyを第1上限Dutyから第2上限Dutyまで徐々に大きくする。例えば、図7に示すように、時刻t11で「3相変調(Duty制限)から「2相変調(Duty制限)」へ切り替えられると、第1上限Dutyから時間の経過とともに一定速度で第3上限Dutyを大きくし、時刻t12で第3上限Dutyを第2上限Dutyとする。 Furthermore, when switched from "three-phase modulation (Duty limit)" to "two-phase modulation (Duty limit)", the Duty is limited to the third upper limit Duty or less, and the third upper limit Duty is changed from the first upper limit Duty to the third 2 Gradually increase up to the upper limit duty. For example, as shown in FIG. 7 , when switching from “three-phase modulation (duty limit)” to “two-phase modulation (duty limit)” at time t11, the third upper limit duty shifts from the first upper limit duty at a constant speed over time. Duty is increased, and the third upper limit Duty is set to the second upper limit Duty at time t12.
図5に示すように、回転電機30の回転速度Nmが第2回転速度Nm2よりも高く、且つ第3回転速度Nm3(>Nm2)以下の場合は、「2相変調」が行われる。「2相変調」では、Dutyを制限しない、すなわちDutyの上限値は100[%]となる。
As shown in FIG. 5, when the rotation speed Nm of the rotary
また、「2相変調」から「2相変調(Duty制限)」へ切り替えられた際には、Dutyを第4上限Duty以下に制限し、第4上限Dutyを100[%]から第2上限Dutyまで徐々に小さくする。例えば、「2相変調」から「2相変調(Duty制限)」へ切り替えられると、100[%]から時間の経過とともに一定速度で第4上限Dutyを小さくし、第4上限Dutyを第2上限Dutyとする。 Further, when switched from "two-phase modulation" to "two-phase modulation (Duty limit)", the Duty is limited to the fourth upper limit Duty or less, and the fourth upper limit Duty is changed from 100 [%] to the second upper limit Duty gradually decrease to For example, when switched from “two-phase modulation” to “two-phase modulation (Duty limit)”, the fourth upper limit Duty is decreased at a constant speed from 100 [%] over time, and the fourth upper limit Duty is changed to the second upper limit Duty.
上述した各変調方式では、各変調方式の原理と上限Dutyとによって、U,V,W相の各相に印加される印加電圧が、それぞれの上限電圧以下に制限されている。「3相変調(Duty制限)」の上限電圧が最も低く、「2相変調(Duty制限)」、「2相変調」、「過変調」へと順に上限電圧が高くなり、「過変調」の上限電圧が最も高い。 In each modulation method described above, the applied voltage applied to each phase of the U, V, and W phases is limited to the upper limit voltage or less according to the principle of each modulation method and the upper limit duty. The upper limit voltage of "three-phase modulation (duty limit)" is the lowest, followed by "two-phase modulation (duty limit)," "two-phase modulation," and "overmodulation." Highest upper limit voltage.
ここで、印加電圧が第1上限電圧以下に制限されている変調方式を第1変調方式とし、印加電圧が第1上限電圧よりも高い第2上限電圧以下に制限されている変調方式を第2変調方式とし、印加電圧が第2上限電圧よりも高い第3上限電圧以下に制限されている変調方式を第3変調方式とする。このとき、制御装置60において、第1変調方式を実行する部分が第1実行部61(図1参照)であり、第2変調方式を実行する部分が第2実行部62であり、第3変調方式を実行する部分が第3実行部63である。
Here, a modulation method in which the applied voltage is limited to a first upper limit voltage or less is defined as a first modulation method, and a modulation method in which an applied voltage is limited to a second upper limit voltage or less, which is higher than the first upper limit voltage, is defined as a second modulation method. A third modulation method is defined as a modulation method in which the applied voltage is limited to a third upper limit voltage or less, which is higher than the second upper limit voltage. At this time, in the
例えば、「3相変調(Duty制限)」を第1変調方式とすると、「2相変調(Duty制限)」、「2相変調」、及び「過変調」のいずれかが第2変調方式となる。例えば、「2相変調(Duty制限)」を第2変調方式とすると、「2相変調」及び「過変調」のいずれかが第3変調方式となる。また例えば、「2相変調」を第1変調方式とすると、「過変調」が第2変調方式となる。 For example, if "three-phase modulation (duty limit)" is the first modulation method, any one of "two-phase modulation (duty limit)," "two-phase modulation," and "overmodulation" is the second modulation method. . For example, if “two-phase modulation (duty limitation)” is the second modulation method, either “two-phase modulation” or “overmodulation” is the third modulation method. Further, for example, if "two-phase modulation" is the first modulation method, "overmodulation" is the second modulation method.
ここで、第2変調方式では、回転電機30の各相に印加される印加電圧が、第1上限電圧よりも高い第2上限電圧以下に制限されている。このため、第2変調方式により各相に印加される電圧は、第1変調方式により各相に印加される電圧よりも高くなり易く、第1変調方式から第2変調方式への切り替え時に過渡的にバッテリ電流が増加するおそれがある。その場合、上記判定部66は、回転電機30、インバータ40、及び界磁通電回路41が異常でないにもかかわらず、異常と誤判定するおそれがある。このような誤判定を抑制するために、本実施形態では上記第1~第3回転速度Nm1~Nm3を以下のように設定している。
Here, in the second modulation method, the applied voltage applied to each phase of the rotary
図8は、相電流を説明する等価回路である。ここでは、U相に印加される印加電圧Vuと、U相に流れる相電流Iuを例にして説明する。 FIG. 8 is an equivalent circuit illustrating phase currents. Here, an applied voltage Vu applied to the U phase and a phase current Iu flowing in the U phase will be described as an example.
U相は、抵抗R及びインダクタンスLを有している。U相には、回転電機30のロータ31の回転に伴って、誘起電圧ωφcosθが生じる。ωはロータ31の角速度であり、φはU相巻線34Uを貫く磁束である。θ=ωtであり、tは時間である。このため、Vu=(L+R)Iu+ωφcosθで表すことができる。そして、Iu=(Vu-ωφcosθ)/(L+R)で表すことができる。この式から、ロータ31の角速度ω、すなわち回転電機30の回転速度Nmが高くなるほど、U相の相電圧(Vu-ωφcosθ)が低くなり、相電流Iuが小さくなることが分かる。
The U phase has resistance R and inductance L. An induced voltage ωφcos θ is generated in the U phase as the
したがって、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えた時に、第2変調方式におけるU相の相電圧(Vu-ωφcosθ)が所定電圧V1よりも低くなるように、第1~第3回転速度Nm1~Nm3を設定する。すなわち、上記切替部64(図1参照)は、回転電機30の回転速度Nmに基づいて、第2変調方式において印加電圧Vuから誘起電圧ωφcosθを引いた相電圧が所定電圧V1よりも低くなることを条件として、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える。そして、切替部64は、回転電機30の回転速度Nmに基づいて、第3変調方式において印加電圧Vuから誘起電圧ωφcosθを引いた相電圧が所定電圧V1よりも低い所定電圧V2(<V1)よりも低くなることを条件として、第2変調方式から第3変調方式へ切り替える。なお、回転電機30の回転速度Nmは、回転電機30の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧に相関するパラメータに相当する。
Therefore, when switching from the first modulation method to the second modulation method, the first to third rotation speeds Nm1 are adjusted so that the phase voltage (Vu−ωφcosθ) of the U phase in the second modulation method becomes lower than the predetermined voltage V1. ~Nm3 is set. That is, the switching unit 64 (see FIG. 1) determines that the phase voltage obtained by subtracting the induced voltage ωφ cos θ from the applied voltage Vu in the second modulation method becomes lower than the predetermined voltage V1 based on the rotation speed Nm of the rotary
図9は、回転電機30の回転速度Nmとトルクとの関係を示すグラフである。ここでは、第1変調方式から第2変調方式へ切替回転速度Nm12で切り替える場合を例にして説明する。実線は指令トルクTrq*を示しており、一点鎖線は第1変調方式における最大トルクTrq1を示しており、破線は第2変調方式における最大トルクTrq2を示している。最大トルクTrq1は、第1変調方式で回転電機30が発生可能なトルクの最大値である。最大トルクTrq2は、第2変調方式で回転電機30が発生可能なトルクの最大値である。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between rotational speed Nm and torque of rotating
回転速度Nmが切替回転速度Nm12を超えると、第1変調方式における最大トルクTrq1が指令トルクTrq*よりも小さくなり、第1変調方式では指令トルクTrq*を出力することができなくなる。そこで、切替部64は、回転速度Nmが切替回転速度Nm12になった時、すなわち第1変調方式における最大トルクTrq1が指令トルクTrq*よりも小さくなる前に、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える。
When rotation speed Nm exceeds switching rotation speed Nm12, maximum torque Trq1 in the first modulation method becomes smaller than command torque Trq*, and command torque Trq* cannot be output in the first modulation method. Therefore, the switching
第2変調方式における最大トルクTrq2は、回転速度Nmが切替回転速度Nm12を超えても指令トルクTrq*よりも大きくなっている。このため、第2変調方式では、回転速度Nmが切替回転速度Nm12を超えても、指令トルクTrq*を出力することができる。 The maximum torque Trq2 in the second modulation method is larger than the command torque Trq* even when the rotational speed Nm exceeds the switching rotational speed Nm12. Therefore, in the second modulation method, even if the rotation speed Nm exceeds the switching rotation speed Nm12, the command torque Trq* can be output.
図10は、回転速度Nm、相電圧(Vu-ωφcosθ)、誘起電圧ωφcosθ、印加電圧Vuの関係を示すグラフである。ここでは、図9と同様の場合を例にして説明する。図10(c)において、実線はU相指令電圧Vu*を示しており、一点鎖線は第1変調方式における最大印加電圧Vu1を示しており、破線は第2変調方式における最大印加Vu2を示している。最大印加電圧Vu1は、第1変調方式でU相に印加可能な電圧の最大値である。最大印加電圧Vu2は、第2変調方式でU相に印加可能な電圧の最大値である。 FIG. 10 is a graph showing the relationship among the rotational speed Nm, phase voltage (Vu-ωφcosθ), induced voltage ωφcosθ, and applied voltage Vu. Here, a case similar to that of FIG. 9 will be described as an example. In FIG. 10(c), the solid line indicates the U-phase command voltage Vu*, the dashed line indicates the maximum applied voltage Vu1 in the first modulation method, and the dashed line indicates the maximum applied voltage Vu2 in the second modulation method. there is The maximum applied voltage Vu1 is the maximum voltage that can be applied to the U phase in the first modulation method. The maximum applied voltage Vu2 is the maximum voltage that can be applied to the U phase in the second modulation method.
回転速度Nmが切替回転速度Nm12を超えると、第1変調方式における最大印加電圧Vu1がU相指令電圧Vu*よりも低くなり、第1変調方式ではU相指令電圧Vu*を出力することができなくなる。そこで、切替部64は、回転速度Nmが切替回転速度Nm12になった時、すなわち第1変調方式における最大印加電圧Vu1がU相指令電圧Vu*よりも低くなる前に、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える。このとき、図10(a)に示すように、切替回転速度Nm12におけるU相の相電圧Vcは、上記所定電圧V1よりも低くなっている。すなわち、回転速度Nmが切替回転速度Nm12になったことを条件として、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えることにより、第2変調方式におけるU相の相電圧を所定電圧V1よりも低くすることができる。したがって、第1変調方式から第2変調方式への切り替え時に、相電流Iuが大きくなることを抑制することができる。
When the rotation speed Nm exceeds the switching rotation speed Nm12, the maximum applied voltage Vu1 in the first modulation method becomes lower than the U-phase command voltage Vu*, and the U-phase command voltage Vu* can be output in the first modulation method. Gone. Therefore, when the rotation speed Nm reaches the switching rotation speed Nm12, that is, before the maximum applied voltage Vu1 in the first modulation method becomes lower than the U-phase command voltage Vu*, the switching
第2変調方式における最大印加電圧Vu2は、回転速度Nmが切替回転速度Nm12を超えてもU相指令電圧Vu*よりも高くなっている。このため、第2変調方式では、回転速度Nmが切替回転速度Nm12を超えても、U相指令電圧Vu*を出力することができる。 The maximum applied voltage Vu2 in the second modulation method is higher than the U-phase command voltage Vu* even when the rotation speed Nm exceeds the switching rotation speed Nm12. Therefore, in the second modulation method, the U-phase command voltage Vu* can be output even if the rotational speed Nm exceeds the switching rotational speed Nm12.
なお、回転電機30の回転に伴ってU相に誘起される誘起電圧ωφcosθは、回転電機30の回転速度Nmが高いほど大きくなる。このため、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える回転速度Nm12と、第2変調方式から第1変調方式へ切り替える回転速度Nm21とに、ヒステリシスが設けられていると、第2変調方式から第1変調方式への切り替えが遅れて印加電圧Vu(図10(c)のVu2参照)が高くなるおそれがある。その場合、第2変調方式においてバッテリ電流が増加するおそれがある。そこで、本実施形態では、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える回転速度Nm12と、第2変調方式から第1変調方式へ切り替える回転速度Nm21とを同一にしている。同様に、第2変調方式から第3変調方式へ切り替える回転速度Nm23と、第3変調方式から第2変調方式へ切り替える回転速度Nm32とを同一にしている。
Note that the induced voltage ωφcos θ induced in the U-phase as the rotating
また、図5に示すように、回転電機30の回転速度Nmが所定回転速度Nm4(>Nm3)よりも高い場合、例えば回転電機30によりエンジン10の駆動力をアシストする場合は、回転電機30が発生するトルクの変動を抑制することが望ましい。上記変調率Mrに基づく変調方式切替は、上述した回転電機30の回転速度Nmに基づく変調方式切替よりも、回転電機30が発生するトルクの変動を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 5, when the rotational speed Nm of the rotating
そこで、本実施形態では、回転電機30によりエンジン10の駆動力をアシストする場合、すなわち回転電機30の回転速度Nmが所定回転速度Nm4よりも高い場合に、指令変調率Mr*に基づいて変調方式を切り替える。具体的には、指令変調率Mr*が第1変調率Mr1以下の場合は、「3相変調アシスト用(中性点シフトあり)」を行う。指令変調率Mr*が第1変調率Mr1よりも大きく、且つ第2変調率Mr2(>Mr1)以下の場合は、「2相変調アシスト用」を行う。指令変調率Mr*が第2変調率Mr2よりも大きい場合は、「過変調アシスト用」を行う。「3相変調アシスト用(中性点シフトあり)」の上限電圧が最も低く、「2相変調アシスト用」、「過変調アシスト用」へと順に上限電圧が高くなり、「過変調アシスト用」の上限電圧が最も高い。
Therefore, in the present embodiment, when the driving force of the
図11は、変調方式の切替態様を示すタイムチャートである。 FIG. 11 is a time chart showing how modulation schemes are switched.
時間の経過に伴って、変調方式が、「3相変調(Duty制限)」から、「2相変調(Duty制限)」、「2相変調」、「過変調」へと順に切り替えられている。具体的には、回転速度Nmが、第1回転速度Nm1で「2相変調(Duty制限)」に切り替えられ、第2回転速度Nm2で「2相変調」に切り替えられ、第3回転速度Nm3で「過変調」に切り替えられている。また、回転速度Nmの上昇に伴って、Dutyの上限値が順に大きくされている。そして、バッテリ電流は、上記所定電流Ihよりも小さくなっており、判定部66が異常と誤判定することが避けられている。
As time elapses, the modulation method is switched from "3-phase modulation (duty limit)" to "2-phase modulation (duty limit)", "2-phase modulation", and "overmodulation" in order. Specifically, the rotation speed Nm is switched to “two-phase modulation (duty limit)” at the first rotation speed Nm1, switched to “two-phase modulation” at the second rotation speed Nm2, and switched to “two-phase modulation” at the third rotation speed Nm3. It is switched to "Overmodulation". Further, the upper limit value of Duty is increased in order as the rotation speed Nm increases. The battery current is smaller than the predetermined current Ih, so that the
以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。 The embodiment detailed above has the following advantages.
・切替部64は、回転電機30の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧ωφcosθに相関するパラメータ(回転速度Nm)に基づいて、第2実行部62により実行される第2変調方式において印加電圧Vu(Vv、Vw)から誘起電圧ωφcosθを引いた相電圧が所定電圧V1よりも低くなることを条件として、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える。すなわち、各相34U(34V、34W)に印加される印加電圧Vuから誘起電圧ωφcosθを引いた相電圧が、電流の増加に寄与する。このため、相電圧が所定電圧V1よりも低くなることを条件として、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えることにより、過渡的にバッテリ電流が増加(変動)することを抑制することができる。
In the second modulation method executed by the
・回転電機30の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧ωφcosθは、回転電機30の回転速度Nm及び磁場の磁束密度に応じて変化する。一般に、回転電機30の回転速度Nmの変化速度は、界磁巻線32に流れる界磁電流による磁束密度の変化速度よりも高い。この点、上記パラメータは、回転電機30の回転速度Nmを含む。こうした構成によれば、一般に磁束密度よりも変化速度の高い回転電機30の回転速度Nmに基づいて、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えられる。したがって、回転電機30の回転速度Nmの変化に伴って誘起電圧ωφcosθが変化したとしても、上記相電圧が所定電圧V1よりも低くなることを正確に判断して、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えることができる。
The induced voltage ωφ cos θ induced in each phase as the rotating
・回転電機30の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧ωφcosθが大きくなると、回転電機30が発生可能なトルクの最大値が小さくなる。このため、回転電機30が指令トルクTrq*を発生できなくなる前に、より大きなトルクを発生することのできる変調方式に切り替えることが望ましい。この点、切替部64は、第1実行部61により実行される第1変調方式で回転電機30が発生可能なトルクの最大値が指令トルクTrq*よりも小さくなる前であることをさらに条件として、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える。こうした構成によれば、過渡的にバッテリ電流が増加することを抑制するだけでなく、回転電機30が指令トルクTrq*を発生できなくなる前に、より大きなトルクを発生することのできる変調方式に切り替えることができる。
When the induced voltage ωφcosθ induced in each phase increases as the rotating
・切替部64は、回転電機30の回転速度Nmに基づいて第1変調方式と第2変調方式とを切り替え、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える回転速度Nm12と、第2変調方式から第1変調方式へ切り替える回転速度Nm21とが同一である。こうした構成によれば、第2変調方式から第1変調方式への切り替えが遅れることを抑制することができ、第2変調方式においてバッテリ電流が増加することを抑制することができる。
The switching
・第2実行部62は、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えられた際に、Dutyを第3上限Duty以下に制限し、第3上限Dutyを第1上限Dutyから第2上限Dutyまで徐々に大きくする。したがって、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えられた際に、印加電圧Vuが急激に上昇することを抑制することができ、過渡的にバッテリ電流が増加することを抑制することができる。
- When the first modulation scheme is switched to the second modulation scheme, the
・切替部64は、上記パラメータに基づいて、第3実行部63により各相に印加される印加電圧Vuから誘起電圧ωφcosθを引いた相電圧が第1所定電圧V1よりも低い第2所定電圧V2よりも低くなることを条件として、第2変調方式から第3変調方式へ切り替える。このため、過渡的にバッテリ電流が増加(変動)することを抑制することができる。さらに、変調方式切替装置は、第1実行部61及び第2実行部62に加えて第3実行部63を備えているため、印加電圧Vuを徐々に上昇させることができる。その結果、過渡的にバッテリ電流が増加することをさらに抑制することができる。
Based on the above parameters, the switching
・回転電機30の回転速度Nmが所定回転速度Nm4よりも低い場合は、誘起電圧ωφcosθに相関するパラメータに基づいて第1変調方式から第2変調方式へ切り替える。このため、バッテリ電流の急増を抑制することができる。一方、回転電機30の回転速度Nmが所定回転速度Nm4よりも高い場合は、印加電圧Vuの指令値の変調率(指令変調率Mr*)に基づいて変調方式を切り替える。このため、バッテリ電流の変動を抑制することよりも、回転電機30が発生するトルクの変動を抑制することを優先することができる。
When the rotation speed Nm of the rotating
・判定部66は、推定されたバッテリ電流が所定電流Ihよりも大きい状態が、所定時間よりも長く継続した場合に異常と判定する。こうした構成において、過渡的にバッテリ電流が増加することを抑制することができるため、変調方式の切り替え時に判定部66により異常と誤判定されることを抑制することができる。
- The
<第2実施形態>
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図12に示すように、回転電機が2つのステータ巻線群(系)を備えている。このため、制御システムは、第1インバータ40A及び第2インバータ40Bを備えている。なお、図12において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。また、図12では、界磁通電回路41及び制御装置60等の図示を省略している。
<Second embodiment>
The second embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on differences from the first embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 12, the rotating electrical machine includes two stator winding groups (systems). For this purpose, the control system comprises a
回転電機のステータ33は、第1ステータ巻線群及び第2ステータ巻線群を備えている。第1ステータ巻線群(第1系)は、電気角で互いに120°ずれた第1U,V,W相巻線34UA,34VA,34WAを備えている。第2ステータ巻線群(第2系)は、電気角で互いに120°ずれた第2U,V,W相巻線34UB,34VB,34WBを備えている。本実施形態では、図13に示すように、第1ステータ巻線群と第2ステータ巻線群とのなす角度である空間位相差Δθが電気角で30°とされている。
A
第1インバータ40Aは、第1U,V,W相上アームスイッチSUp1,SVp1,SWp1と、第1U,V,W相下アームスイッチSUn1,SVn1,SWn1との直列接続体を備えている。なお、第1U,V,W相上アームスイッチSUp1,SVp1,SWp1には、第1U,V,W相上アームダイオードDUp1,DVp1,DWp1が逆並列接続されている。第1U,V,W相下アームスイッチSUn1,SVn1,SWn1には、第1U,V,W相下アームダイオードDUn1,DVn1,DWn1が逆並列接続されている。
The
第2インバータ40Bは、第2U,V,W相上アームスイッチSUp2,SVp2,SWp2と、第2U,V,W相下アームスイッチSUn2,SVn2,SWn2との直列接続体を備えている。なお、第2U,V,W相上アームスイッチSUp2,SVp2,SWp2には、第2U,V,W相上アームダイオードDUp2,DVp2,DWp2が逆並列接続されている。第2U,V,W相下アームスイッチSUn2,SVn2,SWn2には、第2U,V,W相下アームダイオードDUn2,DVn2,DWn2が逆並列接続されている。
The
各上アームスイッチSUp1~SWp2のコレクタには、高電位側電気経路Lpを介してバッテリ20の正極端子が接続されている。各下アームスイッチSUn1~SWn2のエミッタには、低電位側電気経路Lnを介してバッテリ20の負極端子が接続されている。高電位側電気経路Lpのうち各上アームスイッチSUp1~SWp2のコレクタとの接続点よりもバッテリ20の正極端子側には、コンデンサ21の高電位側端子が接続されている。低電位側電気経路Lnのうち各下アームスイッチSUn1~SWn2のエミッタとの接続点よりもバッテリ20の負極端子側には、コンデンサ21の低電位側端子が接続されている。
The collectors of the upper arm switches SUp1 to SWp2 are connected to the positive terminal of the
回転電機がステータ巻線群を複数備える場合、複数のステータ巻線群において同時に変調方式を切り替えると過渡的なバッテリ電流の変動が増幅するおそれがある。 When a rotating electrical machine has a plurality of stator winding groups, switching the modulation schemes in the plurality of stator winding groups at the same time may amplify transient battery current fluctuations.
そこで、本実施形態では、複数のステータ巻線群において変調方式を切り替える時期を互いに異ならせる。例えば、回転速度Nmが切替回転速度Nm12になった時に、第1ステータ巻線群において第1変調方式から第2変調方式に切り替え、その後所定のディレイ期間が過ぎた時に第2ステータ巻線群において第1変調方式から第2変調方式に切り替える。こうした構成によれば、回転電機がステータ巻線群を複数備える場合であっても、過渡的なバッテリ電流の変動が増幅することを抑制することができる。 Therefore, in the present embodiment, the times at which the modulation schemes are switched in the plurality of stator winding groups are made different from each other. For example, when the rotational speed Nm reaches the switching rotational speed Nm12, the first stator winding group switches from the first modulation method to the second modulation method, and after a predetermined delay period has passed, the second stator winding group Switch from the first modulation scheme to the second modulation scheme. According to such a configuration, even if the rotating electrical machine includes a plurality of stator winding groups, it is possible to suppress amplification of transient battery current fluctuations.
<その他の実施形態>
上記の各実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。なお、上記の各実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
<Other embodiments>
Each of the above-described embodiments can be modified and implemented as follows. In addition, description is abbreviate|omitted by attaching|subjecting the same code|symbol about the same part as each said embodiment.
・メモリ68に記憶されている各指令値と関係付けられる回転電機30の駆動状態としては、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCの全てに限らない。駆動状態として、指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCの一部であって、かつ、少なくとも1つが用いられてもよい。
- The driving state of the rotary
・各指令値がメモリ68に記憶されている構成に限らない。例えば、取得した指令トルクTrq*、回転速度Nm及び電源電圧VDCに基づいて、制御周期毎に各指令値が算出される構成であってもよい。
・The configuration is not limited to that each command value is stored in the
・変調率が1よりも大きい場合に行われる制御としては、図4に示す矩形波制御に限らない。例えば、図14に示す120°通電制御であってもよい。 - The control performed when the modulation factor is greater than 1 is not limited to the rectangular wave control shown in FIG. For example, the 120° energization control shown in FIG. 14 may be used.
また、変調率が1よりも大きい場合に行われる制御としては、各相において、上アームスイッチがオンされてかつ下アームスイッチがオフされる状態と、上アームスイッチがオフされてかつ下アームスイッチがオンされる状態とが回転電機の電気角1周期において1回ずつ出現するものに限らない。例えば、各相電圧に含まれる高調波成分を低減することを目的として、各相電圧に含まれる基本波成分の振幅を矩形波制御の変調率に対応する振幅としつつ、上アームスイッチがオンされてかつ下アームスイッチがオフされる状態と、上アームスイッチがオフされてかつ下アームスイッチがオンされる状態とが電気角1周期において複数回ずつ出現するものであってもよい。 Controls performed when the modulation rate is greater than 1 include a state in which the upper arm switch is turned on and the lower arm switch is turned off, and a state in which the upper arm switch is turned off and the lower arm switch is turned off. is not limited to appearing once in one cycle of the electrical angle of the rotating electric machine. For example, for the purpose of reducing the harmonic components contained in each phase voltage, the amplitude of the fundamental wave component contained in each phase voltage is set to the amplitude corresponding to the modulation factor of rectangular wave control, and the upper arm switch is turned on. The state in which the lower arm switch is turned off and the state in which the upper arm switch is turned off and the lower arm switch is turned on may occur multiple times in one electrical angle cycle.
・切替部64は、回転電機30の回転速度Nmに基づいて第1変調方式と第2変調方式とを切り替え、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える回転速度Nm12と、第2変調方式から第1変調方式へ切り替える回転速度Nm21とが同一でない構成を採用することもできる。
The switching
・切替部64は、第1実行部61により実行される第1変調方式で回転電機30が発生可能なトルクの最大値が指令トルクTrq*(要求トルク)よりも小さくなった後に、第1変調方式から第2変調方式へ切り替えることもできる。すなわち、切替部64は、第1実行部61により実行される第1変調方式で回転電機30が発生可能なトルクの最大値が指令トルクTrq*よりも小さくなる前であることを、第1変調方式から第2変調方式へ切り替える条件から削除することもできる。
The switching
・制御装置60は、変調方式の切り替えのみを行うようにし、Dutyの上限値を制限しないようにしてもよい。この場合であっても、各変調方式では、各変調方式の原理によって、U,V,W相の各相に印加される印加電圧が、それぞれの上限電圧以下に制限される。
- The
・制御装置60は、第1~第3変調方式を実行する第1~第3実行部を備えるものに限らず、回転電機30の各相に印加される印加電圧が、第3上限電圧よりも高い第4上限電圧以下に制限されている第4変調方式を実行する第4実行部を備えていてもよい。そして、切替部64は、回転電機30の回転速度Nmに基づいて、第4実行部により各相に印加される印加電圧から誘起電圧を引いた相電圧が第2所定電圧V2よりも低い第3所定電圧V3よりも低くなることを条件として、第3変調方式から第4変調方式へ切り替えてもよい。また、制御装置60は、第1,第2変調方式を実行する第1,第2実行部のみを備えていてもよい。
・The
・回転電機30の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧に相関するパラメータとして、磁場の磁束密度を含めてもよい。磁束密度は、界磁電流検出部52により検出さたれ界磁巻線32に流れる界磁電流に基づいて算出することができる。
- The magnetic flux density of the magnetic field may be included as a parameter that correlates with the induced voltage induced in each phase as the rotary
・インバータ40及び界磁通電回路41で用いられるスイッチとしては、例えばNチャネルMOSFETであってもよい。
- The switches used in the
・回転電機としては、星形結線されるものに限らず、例えば、Δ結線されるものであってもよい。 - The rotating electric machine is not limited to a star-connected one, and may be, for example, a delta-connected one.
・回転電機30(複相回転電機)は、3相回転電機に限らず、4相以上の回転電機等であってもよい。回転電機30は、界磁式の回転電機に限らず、永久磁石式の回転電機であってもよい。また、回転電機30は、発電機の機能を有さず、電動機の機能のみを有していてもよい。なお、回転電機30が永久磁石式の回転電機である場合は、回転電機30の回転に伴って各相に誘起される誘起電圧に相関するパラメータとして、永久磁石の温度を含めてもよい。
- The rotating electrical machine 30 (multi-phase rotating electrical machine) is not limited to a three-phase rotating electrical machine, and may be a four-phase or more rotating electrical machine. The rotating
20…バッテリ、30…回転電機、60…制御装置、61…第1実行部、62…第2実行部、64…切替部。 20... Battery, 30... Rotary electric machine, 60... Control device, 61... First execution unit, 62... Second execution unit, 64... Switching unit.
Claims (9)
前記複相回転電機の各相(34U、34V、34W、34UA、34VA、34WA、34UB、34VB、34WB)に印加される印加電圧が、第1上限電圧以下に制限されている第1変調方式を実行する第1実行部(61)と、
前記複相回転電機の各相に印加される印加電圧が、前記第1上限電圧よりも高い第2上限電圧以下に制限されている第2変調方式を実行する第2実行部(62)と、
前記複相回転電機の回転に伴って前記各相に誘起される誘起電圧に相関するパラメータに基づいて、前記第2実行部により実行される前記第2変調方式において前記印加電圧から前記誘起電圧を引いた相電圧が所定電圧よりも低くなることを条件として、前記第1変調方式から前記第2変調方式へ切り替える切替部(64)と、
を備える変調方式切替装置。 A modulation scheme switching device (60) for switching a modulation scheme when controlling a multi-phase electric rotating machine (30) driven by a battery voltage applied from a battery (20),
A first modulation method in which the applied voltage applied to each phase (34U, 34V, 34W, 34UA, 34VA, 34WA, 34UB, 34VB, 34WB) of the multiphase rotating electric machine is limited to a first upper limit voltage or less. A first execution unit (61) that executes
a second execution unit (62) that executes a second modulation scheme in which the applied voltage applied to each phase of the multi-phase rotating electric machine is limited to a second upper limit voltage or less that is higher than the first upper limit voltage;
The induced voltage is reduced from the applied voltage in the second modulation method executed by the second execution unit based on a parameter correlated with the induced voltage induced in each phase as the multiphase rotating electric machine rotates. a switching unit (64) for switching from the first modulation method to the second modulation method on condition that the subtracted phase voltage is lower than a predetermined voltage;
A modulation scheme switching device comprising:
前記第2実行部は、前記第2変調方式において前記Dutyを制御し、前記Dutyを前記第1上限Dutyよりも大きい第2上限Duty以下に制限し、
前記第2実行部は、前記第1変調方式から前記第2変調方式へ切り替えられた際に、前記Dutyを第3上限Duty以下に制限し、前記第3上限Dutyを前記第1上限Dutyから前記第2上限Dutyまで徐々に大きくする、請求項1~4のいずれか1項に記載の変調方式切替装置。 The first execution unit controls Duty, which is a ratio of the time for applying the battery voltage to each phase in a predetermined period in the first modulation method, and limits the Duty to a first upper limit Duty or less,
The second execution unit controls the Duty in the second modulation scheme, limits the Duty to a second upper limit Duty that is greater than the first upper limit Duty, and
The second execution unit, when switched from the first modulation scheme to the second modulation scheme, limits the Duty to a third upper limit Duty or less, and increases the third upper limit Duty from the first upper limit Duty to the The modulation scheme switching device according to any one of claims 1 to 4, wherein the duty is gradually increased up to the second upper limit duty.
前記所定電圧は第1所定電圧であり、
前記切替部は、前記パラメータに基づいて、前記第3実行部により前記各相に印加される印加電圧から前記誘起電圧を引いた相電圧が前記第1所定電圧よりも低い第2所定電圧よりも低くなることを条件として、前記第2変調方式から前記第3変調方式へ切り替える、請求項1~5のいずれか1項に記載の変調方式切替装置。 a third execution unit (63) for executing a third modulation scheme in which the applied voltage applied to each phase of the multi-phase rotating electric machine is limited to a third upper limit voltage higher than the second upper limit voltage or less; ,
the predetermined voltage is a first predetermined voltage;
The switching unit, based on the parameter, determines that a phase voltage obtained by subtracting the induced voltage from the applied voltage applied to each phase by the third execution unit is higher than a second predetermined voltage lower than the first predetermined voltage. 6. The modulation scheme switching device according to any one of claims 1 to 5, wherein said second modulation scheme is switched to said third modulation scheme on condition that the modulation scheme is lowered.
前記検出部により検出された前記バッテリ電流が所定電流よりも大きい状態が、所定時間よりも長く継続した場合に異常と判定する判定部(66)と、を備える、請求項1~7のいずれか1項に記載の変調方式切替装置。 a detection unit that detects a battery current flowing from the battery;
A determination unit (66) that determines an abnormality when the state in which the battery current detected by the detection unit is greater than a predetermined current continues for a period longer than a predetermined time. 2. The modulation scheme switching device according to item 1.
複数の前記系において変調方式を切り替える時期を互いに異ならせる、請求項1~8のいずれか1項に記載の変調方式切替装置。 The multi-phase rotating electric machine includes a plurality of systems having the phases,
The modulation scheme switching device according to any one of claims 1 to 8, wherein timings for switching modulation schemes in a plurality of said systems are made different from each other.
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