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WO2013002043A1 - 回転電機制御装置 - Google Patents

回転電機制御装置 Download PDF

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Publication number
WO2013002043A1
WO2013002043A1 PCT/JP2012/065361 JP2012065361W WO2013002043A1 WO 2013002043 A1 WO2013002043 A1 WO 2013002043A1 JP 2012065361 W JP2012065361 W JP 2012065361W WO 2013002043 A1 WO2013002043 A1 WO 2013002043A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
inverter
control
torque
electrical machine
rotating electrical
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/065361
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
関谷崇臣
サハスブラタ
中村充
島田有礼
Original Assignee
アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
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 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 filed Critical アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
Priority to CN201280025896.8A priority Critical patent/CN103563237B/zh
Priority to US14/112,390 priority patent/US9106174B2/en
Priority to DE112012001311.5T priority patent/DE112012001311T5/de
Publication of WO2013002043A1 publication Critical patent/WO2013002043A1/ja

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/36Arrangements for braking or slowing; Four quadrant control
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/003Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to inverters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0061Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electrical machines
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • the present invention relates to a rotating electrical machine including an inverter that is interposed between a DC power supply unit including a power storage device and an AC rotating electrical machine and converts power between the DC power of the DC power supply unit and the AC power of the rotating electrical machine.
  • the present invention relates to a rotating electrical machine control device that controls a drive device.
  • a switchgear is provided between the battery and the rotating electric machine, more specifically between the battery and the inverter.
  • the contactor When the contactor is closed, the battery and the inverter (and rotating electric machine) are electrically connected.
  • the contactor is opened, the electric connection between the battery and the inverter (and rotating electric machine) is cut off.
  • the contactor is opened. In this case, the electric power regenerated from the rotating electrical machine to the battery via the inverter is interrupted by the contactor.
  • a rotating electrical machine drive device including an inverter that is interposed between a DC power supply unit including a power storage device and an AC rotating electrical machine and converts power between the DC power of the DC power supply unit and the AC power of the rotating electrical machine.
  • a rotating electrical machine control device to control In the two-axis orthogonal coordinate system that rotates in synchronization with the rotation of the rotating electrical machine, the inverter is controlled by controlling an armature current that is a combined vector of a field current and a drive current along each axis of the orthogonal coordinate system
  • An inverter control unit for controlling The inverter control unit determines that the connection between the DC power supply unit and the inverter is in a cut-off state, and if the connection is determined to be in the cut-off state, the inverter so that the regenerative torque of the rotating electrical machine becomes zero And zero loss control for changing the field current so as to increase the armature current while maintaining the torque command in the zero torque control.
  • Regenerative power can be suppressed by executing zero torque control that controls the inverter so that the regenerative torque of the rotating electrical machine becomes zero. Further, by executing the high loss control that changes the field current so that the armature current increases while maintaining the torque command in the zero torque control, the regenerative power is excessively consumed and the regenerative power is further suppressed. it can. As a result, when the connection between the rotating electrical machine drive device including the inverter and the DC power supply unit is interrupted, the regenerative power regenerated from the rotating electrical machine via the inverter can be quickly reduced.
  • the inverter control unit of the rotating electrical machine control device is configured so that the torque change rate when the regenerative torque of the rotating electrical machine is reduced to zero when the zero torque control is performed in the shut-off state. Is preferably set to a value larger than the torque change rate limit value in a state where the connection between the DC power supply unit and the inverter is maintained.
  • the torque change rate may take a different value depending on the rotation speed of the rotating electrical machine, but a constant value is often used in normal control.
  • the connection between the DC power supply unit and the inverter is cut off, it is preferable to quickly reduce the regenerative power. Therefore, it is preferable to control the inverter so that the regenerative torque of the rotating electrical machine becomes zero with a large torque change rate within a range in which the control can follow.
  • the inverter control unit of the rotating electrical machine control device is configured so that the torque change rate when the regenerative torque of the rotating electrical machine is reduced to zero when the zero torque control is performed in the shut-off state. Is preferably variably set according to the rotational speed of the rotating electrical machine.
  • the magnitude of regenerative power may reach the allowable amount of the rotating electrical machine drive device.
  • This allowable amount can be determined by, for example, a DC voltage (a voltage between positive and negative electrodes) of the inverter. And it is suitable when the safety
  • the inverter includes a plurality of switching elements and a free wheel diode connected in parallel to each of the switching elements, and the inverter control unit Constitutes the inverter when the voltage between the terminals of the smoothing capacitor, which maintains the connection between the DC positive and negative poles of the inverter even after entering the cut-off state, exceeds a predetermined overvoltage threshold value. It is preferable to execute shutdown control for turning off all the switching elements.
  • Block diagram schematically showing a configuration example of a rotating electrical machine drive device Explanatory drawing which shows typically the principle of zero torque control and regenerative electric power suppression processing in current vector space (orthogonal coordinate system showing a current vector).
  • Flowchart showing the flow of overall control processing including regenerative power suppression processing Flowchart showing the flow of regenerative power suppression processing Flow chart showing the flow of high loss control processing Flow chart showing the flow of convergence processing
  • Block diagram schematically showing another configuration example of the rotating electrical machine drive device Block diagram schematically showing another configuration example of the rotating electrical machine drive device
  • Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, taking as an example the case where the present invention is applied to a so-called two-motor split type hybrid vehicle drive device (rotary electrical machine drive device).
  • This hybrid vehicle includes an internal combustion engine (not shown) and a pair of motors (rotating electrical machines) MG1, MG2 as a driving force source.
  • the hybrid vehicle drive device includes a differential gear device (not shown) for power distribution that distributes the output of the internal combustion engine to the first motor MG1 side and the wheels and the second motor MG2 side.
  • the drive device 1 (rotary electric machine drive device) is configured as a device for driving the two motors MG1, MG2.
  • each of the first motor MG1 and the second motor MG2 is an AC motor that operates by multi-phase AC (here, three-phase AC), and is a synchronous motor (IPMSM: interior permanent magnet synchronous) with an embedded magnet structure. motor).
  • IPMSM interior permanent magnet synchronous
  • motors MG1 and MG2 operate as motors and generators as necessary.
  • the motor MG will be simply described unless it is particularly necessary to distinguish between the two motors.
  • 1st motor MG1 and 2nd motor MG2 are electrically connected to the battery 3 (DC power supply part) via the drive device 1, as shown in FIG.
  • the drive device 1 and the battery 3 are electrically connected via a contactor 2 (opening / closing device).
  • the contactor 2 is closed, the drive device 1 and the battery 3 are electrically connected.
  • the contactor 2 is open, the electrical connection between the battery 3 and the drive device 1 is interrupted. For example, when the main switch of the vehicle is turned off or when it is necessary to ensure the safety of the vehicle, the contactor 2 is opened.
  • the driving device 1 includes two inverters, a first inverter 5A corresponding to the first motor MG1 and a second inverter 5B corresponding to the second motor MG2.
  • the inverter 5 will be referred to as an inverter 5 unless it is particularly necessary to distinguish between the two inverters 5A and 5B.
  • the driving device 1 includes one converter 4 common to the two inverters 5 (5A, 5B).
  • the converter 4 is a voltage converter for converting DC power (voltage) between the system voltage Vdc common to the two inverters 5 (5A, 5B) and the voltage of the battery 3.
  • the driving device 1 also includes a first smoothing capacitor Q1 that smoothes the voltage between the positive and negative electrodes of the battery 3, and a second smoothing capacitor Q2 that smoothes the system voltage Vdc that is the DC voltage of the inverter 5. .
  • the battery 3 can supply electric power to the motors MG1 and MG2 via the converter 4 and the two inverters 5A and 5B, and can store electric power obtained by the electric power generated by the motors MG1 and MG2. That is, the battery 3 in the present embodiment corresponds to a “DC power supply unit including a power storage device” in the present invention.
  • a battery 3 for example, various secondary batteries such as a nickel hydride secondary battery and a lithium ion secondary battery, a capacitor, or a combination thereof is used.
  • the battery 3 and the converter 4 may be combined to correspond to the “DC power supply unit including the power storage device” in the present invention. In this case, it is possible to substantially cut off the electrical connection between the battery 3 and the converter 4 and the inverter 5 by turning off the switching elements constituting the converter 4.
  • the converter 4 also has a contactor (opening / closing device) function.
  • the converter 4 is configured as a DC-DC converter that converts the DC voltage of the battery 3 to generate a desired system voltage Vdc.
  • Vdc system voltage
  • Converter 4 is connected in parallel (reversely connected in parallel) to reactor L1, switching elements E1 and E2, and switching elements E1 and E2 such that the flow directions of the rectification units are opposite to each other. Wheel diodes D1 and D2 are provided.
  • converter 4 includes a pair of upper arm element E1 and lower arm element E2 connected in series as switching elements.
  • IGBTs insulated gate bipolar transistors
  • power transistors having various structures such as a bipolar type, a field effect type, and a MOS type can be used. The same applies to the switching elements E3 to E14 of the inverter 5 described below.
  • Each of the switching elements E1 and E2 operates according to control signals S1 and S2 output from the control device 10.
  • the control signals S1 and S2 are switching control signals for controlling the switching of the switching elements E1 and E2, more specifically, gate driving signals for driving the gates of the switching elements E1 and E2.
  • converter 4 boosts the output voltage of battery 3 to a desired system voltage Vdc and supplies it to inverter 5. Note that, when boosting by the converter 4 is not performed, the system voltage Vdc is equal to the voltage of the battery 3.
  • the first inverter 5A performs power conversion between DC power having the system voltage Vdc and AC power of the first motor MG1.
  • Second inverter 5B performs power conversion between DC power having system voltage Vdc and AC power of second motor MG2.
  • the first inverter 5A and the second inverter 5B are configured by a bridge circuit, and each include a plurality of sets of switching elements E3 to E8 and E9 to E14.
  • the first inverter 5A and the second inverter 5B each include a pair of switching elements for each leg (three phases of U phase, V phase, and W phase) of the first motor MG1 and the second motor MG2.
  • the U phase includes a leg composed of an upper arm element E3 and a lower arm element E4, and a leg composed of an upper arm element E9 and a lower arm element E10.
  • the V phase includes a leg composed of an upper arm element E5 and a lower arm element E6, and a leg composed of an upper arm element E11 and a lower arm element E12.
  • the W phase includes a leg composed of an upper arm element E7 and a lower arm element E8, and a leg composed of an upper arm element E13 and a lower arm element E14.
  • IGBTs are used as the switching elements E3 to E14.
  • free wheel diodes D3 to D14 are connected in antiparallel to the switching elements E3 to E14, respectively.
  • Each of the switching elements E3 to E14 operates according to switching control signals S3 to S14 output from the inverter control unit 11 of the control device 10.
  • the switching control signals S3 to S14 are gate drive signals that drive the gates of the switching elements E3 to E14.
  • the inverter 5 converts DC power of the system voltage Vdc into AC power and supplies it to the motor MG, and a target torque TM (TM1, TM1, TM2) provided from a host control device such as a travel control ECU (electronic control unit) (not shown). Torque corresponding to TM2) is output to the motor MG.
  • each of the switching elements E3 to E14 follows a control mode such as a pulse width modulation control mode (hereinafter referred to as “PWM control mode” as appropriate) or a rectangular wave control mode according to the switching control signals S3 to S14. Performs switching operation. Further, when the motor MG functions as a generator, the inverter 5 converts AC power obtained by power generation into DC power and regenerates it to the battery 3 via the converter 4.
  • PWM control mode pulse width modulation control mode
  • Each functional unit of the control device 10 that controls the drive device 1 includes hardware or software (program) for performing various processes on input data using a logic circuit such as a microcomputer as a core member. It consists of both.
  • the control device 10 includes an inverter control unit 11 that performs current feedback control using a vector control method and controls the motors MG1 and MG2 via the inverters 5A and 5B.
  • the control device 10 also includes a converter control unit (not shown) that performs DC voltage conversion control for controlling the converter 4 to generate a desired system voltage Vdc, for example.
  • the inverter control unit 11 has at least pulse width modulation (PWM) control and rectangular wave control (one pulse control) as switching pattern forms (voltage waveform control forms) of the switching elements E3 to E14 constituting the inverter 5. ) And two control modes.
  • the inverter control unit 11 is a normal field control such as a maximum torque control that outputs a maximum torque with respect to a motor current and a maximum efficiency control that drives the motor with a maximum efficiency with respect to the motor current, as a form of the field control of the stator.
  • field adjustment control such as field weakening control that weakens the field flux by flowing a field current that does not contribute to torque, and conversely strong field control that strengthens the field flux.
  • the motor MG is controlled by executing current feedback control using a current vector control method in a two-axis orthogonal coordinate system (orthogonal vector space) that is rotated by the rotation of the motor MG.
  • a current vector control method for example, a two-axis orthogonal coordinate system (orthogonal vector) of a d-axis along the direction of the field magnetic flux by a permanent magnet and a q-axis that is electrically advanced by ⁇ / 2 with respect to the d-axis.
  • Current feedback control is performed in space.
  • the inverter control unit 11 determines the torque command T * based on the target torque TM of the motor MG to be controlled, and determines the d-axis and q-axis current commands Id * and Iq * . Then, the inverter control unit 11 obtains a difference between the current commands Id * , Iq * and the actual currents Iu1, Iv1, Iw1, Iu2, Iv2, Iw2 flowing between the coils of the motor MG and performs proportional-integral control. Calculation (PI control calculation) and proportional-integral-derivative control calculation (PID control calculation) are performed to finally determine a three-phase voltage command. Based on this voltage command, switching control signals S3 to S14 are generated.
  • a mutual coordinate transformation between the actual three-phase space (three-axis coordinate system on a two-dimensional plane) and the two-axis orthogonal vector space (two-axis orthogonal coordinate system) of the motor MG is detected by the rotation sensor 65. Based on the magnetic pole position ⁇ . Further, the rotational speed ⁇ (angular speed) and the rotational speed N [rpm] of the motor MG are derived from the detection results of the rotation sensor 65 (65A, 65B).
  • the switching mode of the inverter 5 includes the PWM control mode and the rectangular wave control mode.
  • the PWM waveform that is the output voltage waveform of the inverter 5 of each phase of U, V, and W is divided into a high level period in which the upper arm element is turned on and a low level period in which the lower arm element is turned on.
  • the duty of each pulse is set so that the fundamental wave component becomes substantially sinusoidal in a certain period.
  • SPWM sinusoidal PWM
  • SVPWM space vector PWM
  • overmodulation PWM control and the like are included.
  • an armature current that is a combined vector of a field current (d-axis current) and a drive current (q-axis current) along each axis of the orthogonal coordinate system is controlled to control the inverter 5.
  • the inverter control unit 11 controls the current phase angle (angle formed by the q-axis current vector and the armature current vector) of the armature current in the dq-axis vector space (dq-axis orthogonal coordinate system).
  • Drive control of the inverter 5 is performed. Therefore, the PWM control is also referred to as current phase control.
  • the rectangular wave control (one pulse control) is a method of controlling the inverter 5 by controlling the voltage phase of the three-phase AC power.
  • the voltage phase of the three-phase AC power corresponds to the phase of the three-phase voltage command value.
  • each switching element of the inverter 5 is turned on and off once per electrical angle cycle of the motor MG, and one pulse is output per electrical angle cycle for each phase.
  • Rotation synchronization control In the present embodiment, the rectangular wave control is called voltage phase control because the inverter 5 is driven by controlling the voltage phase of the three-phase voltage.
  • the field control mode includes normal field control and field adjustment control.
  • Normal field control such as maximum torque control and maximum efficiency control is a control mode using basic current command values (d-axis current command, q-axis current command) set based on the target torque TM of the motor MG.
  • field weakening control is a control mode in which the d-axis current command is adjusted among the basic current command values in order to weaken the field magnetic flux from the stator.
  • the strong field control is a control mode in which the d-axis current command is adjusted among the basic current command values in order to increase the field magnetic flux from the stator.
  • This adjustment value is referred to as field adjustment current.
  • the motor MG is driven and controlled by current phase control and voltage phase control according to the target torque.
  • the contactor 2 is opened, and the battery 3 (DC power supply unit) and the inverter 5 is disconnected.
  • the converter 4 is shut down, and both the upper arm element E1 and the lower arm element E2 are turned off.
  • the electric power generated by the motor MG is not regenerated to the battery 3 and is charged in the second smoothing capacitor Q2 that smoothes the DC voltage (system voltage Vdc) of the inverter 5.
  • At least one of the first motor MG1 and the second motor MG2 is in the regenerative operation, and the regenerative power exceeds the power running power and is regenerated toward the battery 3 via the inverter 5,
  • a case where the contactor 2 is in an open state will be described as an example.
  • a case where the motor MG during the regenerative operation is controlled in the PWM control mode will be described as an example.
  • FIG. 2 shows a current vector space (orthogonal coordinate system representing a current vector).
  • curves 100 (101 to 103) are isotorque lines indicating the vector locus of the armature current at which the motor MG outputs a certain torque.
  • the equal torque line 102 has a lower torque than the equal torque line 101, and the equal torque line 103 has a lower torque than the equal torque line 102.
  • a curve 200 (201 to 204) represents a constant current circle, and a curve 300 represents a voltage speed ellipse (voltage limit ellipse).
  • the low current circle is a vector locus in which the armature current has a constant value.
  • the voltage speed ellipse is a vector locus indicating a current command range that can be set according to the rotation speed of the motor MG and the value of the DC voltage (system voltage Vdc) of the inverter 5.
  • the size of the voltage speed ellipse 300 is determined based on the system voltage Vdc and the rotational speed ⁇ (or the rotational speed N) of the motor MG. Specifically, the diameter of the voltage speed ellipse 300 is proportional to the system voltage Vdc and inversely proportional to the rotational speed ⁇ of the motor MG.
  • the current commands Id * and Iq * are set as values at the operating point on the isotorque line 100 existing in the constant current circle 200 in such a current vector space (orthogonal coordinate system representing the current vector).
  • a current command map to be described later is a map defined based on such a current vector space (orthogonal coordinate system representing a current vector).
  • the inverter control part 11 will perform a regenerative power suppression process, if the raise of the voltage between the terminals of the 2nd smoothing capacitor Q2 is estimated.
  • the inverter control unit 11 first executes zero torque control for setting the target torque TM to zero and controlling the inverter 5 so that the regenerative torque of the motor MG becomes zero.
  • the operating point when the regenerative torque is zero is the center of the constant current circle 200 (operating point P0) as shown in FIG. Accordingly, as indicated by broken line arrows in FIG. 2, the absolute values (current amounts) of the d-axis current and the q-axis current are decreased from the operating point P1 to the operating point P0.
  • the d-axis current is increased while decreasing the q-axis current to bring the torque closer to zero. That is, as indicated by a block arrow in FIG. 2, the current operating point P1 is transited to an operating point P2 where the q-axis current is zero and the absolute value of the d-axis current is larger than the operating point P1.
  • the operating point P ⁇ b> 2 is the center of the voltage speed ellipse 300.
  • the absolute value of the d-axis current is decreased while maintaining the q-axis current contributing to the torque at zero, and finally the target of the zero torque control is set. The transition is made to the operating point P0.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the entire process including the regenerative power suppression process.
  • the open / closed state of the contactor 2 is determined based on detection signals from sensors and switches (not shown) that indicate the open / closed state of the contactor 2 (# 101). If the inverter control unit 11 determines that the contactor 2 is in the open state (contactor open), then the determination is made based on whether the voltage between the terminals of the second smoothing capacitor Q2, that is, the system voltage Vdc, is necessary for the regenerative power suppression process. It is determined whether or not the threshold value TH1 is exceeded (# 102). When system voltage Vdc exceeds determination threshold value TH1, regenerative power suppression process # 200 described in detail below with reference to FIGS. 4 to 6 is executed.
  • step # 106 normal vector control processing is executed (# 106). That is, the above-described current phase control and voltage phase control are executed.
  • the limit value LT [N / s] per unit time of the torque command T * set for control in accordance with the target torque TM is the normal torque change rate.
  • the limit value LT1 [N / s] is set (# 104).
  • the final target torque T ** set according to the target torque TM is set to the target torque TM (# 105).
  • Id * which is a d-axis current command
  • Id * is acquired from a current command map generated in advance based on torque characteristics. That is, the d-axis current command Id * is acquired from the current command map according to the torque command T * set within the range of the torque change rate limit value LT from the current torque toward the final target torque T **. Is done.
  • the d-axis current command Id * in the normal vector control process is used as a variable Id_tmp in the regenerative power suppression process # 200, which will be described in detail later.
  • the torque change rate ⁇ T includes a power change rate ⁇ W [kW / s] that is the maximum value of the regenerative power change rate within a range that can be controlled by the motor MG, and the current rotation speed N [rmp] (rotation) of the motor MG. Based on the speed ⁇ ).
  • this torque change rate ⁇ T exceeds the normal torque change rate limit value LT1 of the torque change rate (# 202).
  • the torque change rate ⁇ T calculated above is adopted as the torque change rate ⁇ T (# 203).
  • the normal torque change rate limit value LT1 is set as the torque change rate ⁇ T (# 204). That is, in the regenerative power suppression process, it is preferable to realize the zero torque control by reducing the torque as quickly as possible, and therefore, a torque change rate ⁇ T that is as large as possible is used.
  • the maximum value of the torque change rate ⁇ T calculated based on the power change rate ⁇ W and the rotation speed N is substantially limited by the power change rate ⁇ W.
  • the limit value is approximately 5 to 6 times the normal torque change rate limit value LT1.
  • the torque change rate limit value LT is the torque change rate limit value in a state where the connection between the battery 3 and the inverter 5 is maintained. It is preferable to set a value larger than LT1. As described above with reference to step # 201 in FIG.
  • the torque change rate ⁇ T is the power change rate ⁇ W [kW / s], which is the maximum value of the regenerative power change rate within the range that can be controlled by the motor MG.
  • the torque change rate ⁇ T Based on the current rotational speed N [rmp] (rotational speed ⁇ ) of the motor MG. Accordingly, the torque change rate ⁇ T based on the predetermined rotation speed N and the power change rate ⁇ W within a practical range becomes the torque change rate limit value LT.
  • the power change rate ⁇ W defines the torque change rate limit value LT.
  • the torque change rate ⁇ T can take different values depending on the rotational speed of the motor MG, a constant value is often used in normal control.
  • the connection between the battery 3 and the inverter 5 is cut off, it is preferable to quickly reduce the regenerative power. Therefore, it is preferable to control the inverter 5 so that the regenerative torque of the motor MG becomes zero at a large torque change rate ⁇ T within a range in which the control can follow.
  • the torque change rate ⁇ T when the regenerative torque of the motor MG is reduced to zero is variably set according to the rotational speed N (rotational speed ⁇ ) of the motor MG.
  • the torque change rate ⁇ T is a power change rate ⁇ W [kW / s] which is the maximum value of the regenerative power change rate within a range that can be controlled by the motor MG.
  • the current rotational speed N [rmp] (rotational speed ⁇ ) of the motor MG is set to be inversely proportional to the rotational speed N (rotational speed ( ⁇ ), and to increase as the rotational speed N decreases.
  • the transition time t [s] required for changing the torque at the torque change rate ⁇ T is calculated from the current final target torque T ** to zero (# 205). Since this value is substantially used in the high-loss control process # 300 described later, the transition time t may be calculated in the high-loss control process # 300.
  • the current control mode is the PWM control mode (# 206).
  • the process proceeds to the high loss control process # 300, and the final target torque T ** is set to zero.
  • the rectangular wave control is executed (# 208, # 209). This is because the rectangular wave control mode is voltage phase control, and high loss control that increases the absolute value of the d-axis current by controlling the current phase cannot be performed.
  • the current control mode is the PWM control mode
  • the high loss control process # 300 is executed.
  • a high loss d-axis current command Id_loss is set as a variable, and the Id_tmp (current d-axis) described above with reference to step # 106 of FIG.
  • the current command Id * is substituted (# 301).
  • step # 302 If it is determined in step # 302 that zero torque control has not been achieved, a change amount ⁇ Id per unit time of the d-axis current command Id * is calculated (# 303). As described above, zero torque control is executed in the regenerative power suppression process. Therefore, the difference between the d-axis current value Id_o at the center of the voltage velocity ellipse 300 (operation point P2) and the current d-axis current command value Id_loss is divided by the transition time t [s] described above. Then, the change amount ⁇ Id of the d-axis current per unit time is calculated.
  • the change amount ⁇ Id of the d-axis current per unit time that can be changed according to the transition time t [s] required to change the torque to zero at the torque change rate ⁇ T is calculated.
  • the difference between the value of the d-axis current at the operating point P1 and the value of the d-axis current at the operating point P0, the value of the d-axis current at the operating point P1, and the value of the d-axis current at the operating point P2 When the operating point P2 is set so that the difference between them is the same, the value at the center of the constant current circle 200 (operating point P0) may be used as Id_o if the signs are appropriately matched.
  • the inverter control unit 11 In field adjustment, the inverter control unit 11, first, the high losses d-axis current command Id_loss which is a d-axis current command Id * value of current, d-axis current command Id * variation ⁇ Id obtained in step # 303 And the value of the high loss d-axis current command Id_loss is updated (# 307). Next, the difference between the updated high loss d-axis current command Id_loss and the d-axis current command Id * obtained by referring to the current command map is obtained as the field adjustment value Id_AFR of the d-axis current (# 308).
  • the field adjustment value Id_AFR can be handled in the same manner as the adjustment value used in the field weakening control or the field strengthening control. Therefore, when performing field adjustment in high-loss control, it is possible to share a functional unit prepared for field weakening control or field strengthening control without adding a new calculation function.
  • the inverter control unit 11 refers to the current command map again based on the torque command T * and the field adjustment value Id_AFR of the d-axis current, and acquires the high loss q-axis current command Iq_loss (# 309). .
  • step # 307 and the high loss q-axis current command Iq_loss obtained in step # 309 are set as the d-axis current command Id * and the q-axis current command Iq * , respectively ( # 310). As described above, step # 302 to step # 310 are repeated until the motor MG achieves zero torque control.
  • the d-axis current is changed to the current value (here, zero) at the operating point P0 at the center of the constant current circle 200.
  • the process proceeds to the convergence process # 350 (# 302 ⁇ $ 1).
  • the convergence time d-axis current command Id_0Nm_loss is set as a variable.
  • the above-described high loss d-axis current command Id_loss (current d-axis current command Id * ) is substituted into the convergence d-axis current command Id_0Nm_loss (# 351).
  • step # 352 it is determined whether or not the operating point has reached the center of the constant current circle 200 (operating point P0) (# 352).
  • the d-axis current at the operating point P0 is zero and approaches zero from a negative value
  • the normal discharge control process # 357 is, for example, shutdown of the inverter 5 (all switching elements are turned off). When the normal discharge control process # 357 is completed, the regenerative power suppression process # 200 is terminated.
  • step # 352 If it is determined in step # 352 that the d-axis current command Id * has not reached zero, the convergence-time d-axis current command Id_0Nm_loss corresponds to the change amount ⁇ Id of the d-axis current command Id * described above. Then, it is updated in the direction of the center of the constant current circle (operating point P0) (# 353). Next, it is determined whether or not the updated d-axis current command Id_0Nm_loss is less than zero (# 354). If the updated d-axis current command Id_0Nm_loss is not less than zero, for example, if it exceeds zero, it has a positive value and has passed the operating point P0.
  • the convergence time d-axis current command Id_0Nm_loss is set in the d-axis current command Id * , and Steps # 352 to # 354 are repeated (# 355).
  • the q-axis current command Iq * is set to a zero value since zero torque control has already been achieved (# 355).
  • the q-axis current command Iq * is referred to the current command map based on the torque command T * and the converged d-axis current command Id_0Nm_loss (d-axis current command Id * ) as in step # 309 in FIG. It may be set.
  • the inverter control unit 11 may be configured to execute the shutdown control of the inverter 5.
  • the overvoltage threshold at this time is a value larger than the determination threshold TH1 shown in step # 102 of FIG.
  • the shutdown control is control in which all of the switching elements E3 to E8 constituting the inverter 5A and all of the switching elements E9 to E14 constituting the inverter 5B are switched to the OFF state. In a state where the inverter 5 is shut down, the current from the motor MG flows back through the freewheel diodes D3 to D14 connected in reverse parallel to the switching elements E3 to E14, and gradually decreases.
  • the inverter control part 11 can reduce regenerative electric power rapidly by performing the high loss control using a field current with zero torque control.
  • the torque change rate limit value is increased to allow a larger torque change rate than during normal control, and the regenerative torque can be quickly generated with a torque change rate greater than during normal control. Reduce. Therefore, it is possible to reduce the regenerative power more quickly than the conventional method.
  • the rotating electric machine control device that controls the driving device (rotating electric machine driving device) for a hybrid vehicle of the two-motor split type has been described as an example, but the present invention is limited to this example. is not.
  • a rotating electrical machine control device that controls a driving device that drives one rotating electrical machine may be used.
  • the drive device 1 may be comprised without providing a converter.
  • the high loss control has been described by showing an example in which the loss is increased by increasing the d-axis current (field current) that does not contribute to the torque.
  • the d-axis current field current
  • those skilled in the art will be able to increase the loss and reduce the regenerative power by other methods.
  • the modulation frequency (carrier frequency) of PWM control is increased, the number of times of switching per unit time increases and the loss increases.
  • the present invention has a technical feature in performing high-loss control using a field current together with zero-torque control, but does not prevent the loss from being increased by other methods.
  • the present invention relates to a rotating electrical machine including an inverter that is interposed between a DC power supply unit including a power storage device and an AC rotating electrical machine and converts power between the DC power of the DC power supply unit and the AC power of the rotating electrical machine.
  • the present invention can be applied to a rotating electrical machine control device that controls a drive device.
  • ⁇ T torque change rate
  • rotational speed 1: drive device (rotary electric machine drive device) 3: Battery (DC power supply)
  • MG Motor (rotary electric machine) MG1: First motor (rotary electric machine) MG2: Second motor (rotary electric machine) N: Number of rotations
  • TM Target torque T * : Torque command
  • Vdc System voltage TH1: Determination threshold value
  • LT Limit value of torque change rate

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Abstract

 回転電機駆動装置と直流電源部との接続が遮断された場合に、回転電機からインバータを介して回生される電力を迅速に低減させる。回転電機に同期して回転する2軸の直交座標系において、各軸に沿った界磁電流と駆動電流との合成ベクトルである電機子電流を制御してインバータを制御するインバータ制御部は、直流電源部とインバータとの接続が遮断状態であると判定した場合には、回転電機の回生トルクがゼロとなるようにインバータを制御するゼロトルク制御を実行すると共に、ゼロトルク制御におけるトルク指令を維持しつつ電機子電流が増加するように界磁電流を変化させる高損失制御を実行する。

Description

回転電機制御装置
 本発明は、蓄電装置を備えた直流電源部と交流の回転電機との間に介在されて、直流電源部の直流電力と回転電機の交流電力との間で電力変換するインバータを備えた回転電機駆動装置を制御する回転電機制御装置に関する。
 化石燃料の消費による環境負荷を軽減するべく、交流の回転電機により駆動される電気自動車や、交流の回転電機及び内燃機関により駆動されるハイブリッド自動車が提案されている。このような電気自動車やハイブリッド自動車では、回転電機と、回転電機に電力を供給するバッテリとが接続される。回転電機は、車両の駆動源となる電動機としての機能に留まらず、車両や内燃機関などの運動エネルギーにより発電を行う発電機としての機能も併せ持っている。回転電機により発電された電力は、バッテリに回生されて蓄電される。尚、このようなバッテリは直流電源であるから、バッテリと回転電機との間には、一般的に、直流電力と交流電力との間で電力変換を行うインバータが備えられる。
 ところで、バッテリと回転電機の間、より具体的にはバッテリとインバータとの間には、開閉装置(コンタクタ)が備えられている場合がある。コンタクタが閉状態においてバッテリとインバータ(及び回転電機)とが電気的に接続され、コンタクタが開状態においてバッテリとインバータ(及び回転電機)との電気的接続が遮断される。例えば、車両のメインスイッチがオフ状態となった場合や、車両の安全を確保する必要が生じた場合などに、このコンタクタが開状態となる。この場合、回転電機からインバータを介してバッテリへ回生される電力がコンタクタによって遮断される。このため、例えばコンタクタとインバータとの間に備えられる平滑コンデンサに当該電力が蓄えられ、インバータに印加される直流電圧が上昇する。特開2009-232652号公報(特許文献1)には、バッテリと回転電機との間の接続が解除された際に、回転電機のトルクがゼロとなるようにインバータを制御して回生電力を低下させ、平滑コンデンサの電圧上昇を抑制する回転電機制御装置が開示されている(第52段落等)。
 一方、近年、回転電機制御装置の省スペース化や低コスト化を実現するため、平滑コンデンサの容量を小さくすることが要求されている。平滑コンデンサの容量が小さくなると、コンタクタが開状態となった際に電圧が速く上昇することになる。従って、特許文献1に比べてさらに回生電力を抑制することが望まれる。
特開2009-232652号公報
 上記背景に鑑みて、インバータを備えた回転電機駆動装置と直流電源部との接続が遮断された場合に、回転電機からインバータを介して回生される回生電力を迅速に低減させることが望まれる。
 上記課題に鑑みた本発明に係る回転電機制御装置の特徴構成は、
 蓄電装置を備えた直流電源部と交流の回転電機との間に介在されて前記直流電源部の直流電力と前記回転電機の交流電力との間で電力変換するインバータを備えた回転電機駆動装置を制御する回転電機制御装置であって、
 前記回転電機の回転に同期して回転する2軸の直交座標系において、当該直交座標系の各軸に沿った界磁電流と駆動電流との合成ベクトルである電機子電流を制御して前記インバータを制御するインバータ制御部を備え、
 前記インバータ制御部は、前記直流電源部と前記インバータとの接続が遮断状態であることを判定し、当該遮断状態と判定した場合には、前記回転電機の回生トルクがゼロとなるように前記インバータを制御するゼロトルク制御を実行すると共に、前記ゼロトルク制御におけるトルク指令を維持しつつ前記電機子電流が増加するように、前記界磁電流を変化させる高損失制御を実行する点にある。
 回転電機の回生トルクがゼロとなるようにインバータを制御するゼロトルク制御を実行することによって回生電力を抑制することができる。また、ゼロトルク制御におけるトルク指令を維持しつつ電機子電流が増加するように界磁電流を変化させる高損失制御を実行することによって、回生電力が余分に消費され、さらに回生電力を抑制することができる。その結果、インバータを備えた回転電機駆動装置と直流電源部との接続が遮断された場合に、回転電機からインバータを介して回生される回生電力を迅速に低減させることが可能となる。
 一般的に、トルク指令を変動させる場合には、制御の追従性を確保したり、急激な変化に伴う振動を抑制したりするためにトルク変化率に制限が設けられる。しかし、直流電源部とインバータとの接続が遮断状態となった場合は、速やかに回生電力を低下させるために、回生トルクも速やかに低下させることが好ましい。このため、制御が追従可能な範囲内で大きいトルク変化率が許容されると好適である。1つの態様として、本発明に係る回転電機制御装置の前記インバータ制御部は、前記遮断状態での前記ゼロトルク制御の実行に際して、前記回転電機の回生トルクをゼロに低下させていく際のトルク変化率の制限値を、前記直流電源部と前記インバータとの接続が維持されている状態でのトルク変化率の制限値よりも大きい値に設定すると好適である。
 上述したように、トルク指令を変動させる場合には、制御の追従性を確保したり、急激な変化に伴う振動を抑制したりするためにトルク変化率に制限が設けられる場合が多い。このトルク変化率は、回転電機の回転速度に応じて異なる値を採り得るが、通常の制御においては定数値が用いられることが多い。しかし、直流電源部とインバータとの接続が遮断状態となった場合は、速やかに回生電力を低下させることが好ましい。従って、制御が追従可能な範囲内で大きいトルク変化率で回転電機の回生トルクがゼロとなるようにインバータを制御することが好適である。1つの態様として、本発明に係る回転電機制御装置の前記インバータ制御部は、前記遮断状態での前記ゼロトルク制御の実行に際して、前記回転電機の回生トルクをゼロに低下させていく際のトルク変化率を、前記回転電機の回転速度に応じて可変設定すると好適である。
 ところで、ゼロトルク制御を実行すると共に高損失制御を実行した場合であっても、回生電力の大きさが回転電機駆動装置の許容量に達する可能性がある。この許容量は、例えば、インバータの直流電圧(正負両極間電圧)によって判定することが可能である。そして、その判定結果に応じて、回転電機駆動装置の安全が確保されると好適である。1つの態様として、本発明に係る回転電機制御装置は、前記インバータが、複数のスイッチング素子を有すると共に前記スイッチング素子のそれぞれに並列接続されたフリーホイールダイオードを有して構成され、前記インバータ制御部は、前記遮断状態となった後にも前記インバータの直流正負両極間における接続が維持されている平滑コンデンサの端子間電圧が、所定の過電圧しきい値以上となった場合に、前記インバータを構成する全ての前記スイッチング素子をオフ状態とするシャットダウン制御を実行すると好適である。
回転電機駆動装置の構成例を模式的に示すブロック図 ゼロトルク制御及び回生電力抑制処理の原理を電流ベクトル空間(電流ベクトルを表す直交座標系)において模式的に示す説明図 回生電力抑制処理を含む制御全体の処理の流れを示すフローチャート 回生電力抑制処理の流れを示すフローチャート 高損失制御処理の流れを示すフローチャート 収束処理の流れを示すフローチャート 回転電機駆動装置の他の構成例を模式的に示すブロック図 回転電機駆動装置の他の構成例を模式的に示すブロック図
 以下、いわゆる2モータスプリット方式のハイブリッド車両用の駆動装置(回転電機駆動装置)を制御する回転電機制御装置に本発明を適用した場合を例として、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。このハイブリッド車両は、駆動力源として不図示の内燃機関と一対のモータ(回転電機)MG1,MG2とを備える。また、ハイブリッド車両の駆動装置は、当該内燃機関の出力を、第1モータMG1側と、車輪及び第2モータMG2側とに分配する動力分配用の差動歯車装置(不図示)を備えて構成されている。本実施形態において、駆動装置1(回転電機駆動装置)は、2つのモータMG1,MG2を駆動するための装置として構成されている。ここで、第1モータMG1及び第2モータMG2は、いずれも多相交流(ここでは3相交流)により動作する交流のモータであって、埋込磁石構造の同期モータ(IPMSM : interior permanent magnet synchronous motor)である。これらのモータMG1,MG2は、必要に応じてモータとしても発電機(ジェネレータ)としても動作する。以下、特に両モータを区別する必要がある場合を除き、単にモータMGと称して説明する。
 第1モータMG1及び第2モータMG2は、図1に示すように、駆動装置1を介してバッテリ3(直流電源部)に電気的に接続されている。また、駆動装置1とバッテリ3とは、コンタクタ2(開閉装置)を介して電気的に接続されている。コンタクタ2が閉状態において駆動装置1とバッテリ3とが電気的に接続され、コンタクタ2が開状態においてバッテリ3と駆動装置1との電気的接続が遮断される。例えば、車両のメインスイッチがオフ状態となった場合や、車両の安全を確保する必要が生じた場合などに、このコンタクタ2が開状態となる。
 駆動装置1は、第1モータMG1に対応する第1インバータ5Aと、第2モータMG2に対応する第2インバータ5Bとの2つのインバータを備えている。以下、特に2つのインバータ5A,5Bを区別する必要がある場合を除き、インバータ5と称して説明する。また、本実施形態では、駆動装置1は、2つのインバータ5(5A,5B)に共通の1つのコンバータ4を備えている。コンバータ4は、2つのインバータ5(5A,5B)に共通のシステム電圧Vdcとバッテリ3の電圧との間で直流電力(電圧)を変換するための電圧変換装置である。また、駆動装置1は、バッテリ3の正負両極間の電圧を平滑化する第1平滑コンデンサQ1と、インバータ5の直流電圧であるシステム電圧Vdcを平滑化する第2平滑コンデンサQ2とを備えている。
 第2平滑コンデンサQ2の端子間電圧、即ちインバータ5の直流電圧(システム電圧Vdc)は、電圧センサ62により検出されて制御装置10(回転電機制御装置)のインバータ制御部11へ提供される。バッテリ3は、コンバータ4及び2つのインバータ5A,5Bを介してモータMG1,MG2に電力を供給可能であると共に、モータMG1,MG2が発電して得られた電力を蓄電可能に構成されている。即ち、本実施形態におけるバッテリ3は、本発明における「蓄電装置を備えた直流電源部」に相当する。このようなバッテリ3としては、例えば、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の各種二次電池、キャパシタ、或いはこれらの組合せ等が用いられる。尚、バッテリ3とコンバータ4とを合わせて、本発明における「蓄電装置を備えた直流電源部」に対応させてもよい。この場合、コンバータ4を構成するスイッチング素子をオフ状態とすることで実質的にバッテリ3及びコンバータ4と、インバータ5との電気的な接続を遮断することが可能であるから、コンタクタ2に加えてコンバータ4もコンタクタ(開閉装置)の機能を備えることになる。
 コンバータ4は、バッテリ3の直流電圧を変換して所望のシステム電圧Vdcを生成するDC-DCコンバータとして構成されている。なお、モータMG1,MG2が発電機として機能する際には、システム電圧Vdcを降圧してバッテリ3に供給し、当該バッテリ3を充電する。コンバータ4は、リアクトルL1と、スイッチング素子E1,E2と、スイッチング素子E1,E2に対してそれぞれ整流部の通流方向が互いに逆方向となるように並列接続された(逆並列接続された)フリーホイールダイオードD1,D2とを備えて構成されている。ここでは、コンバータ4は、スイッチング素子として、直列に接続された一対の上アーム素子E1及び下アーム素子E2を備えている。これらのスイッチング素子E1,E2として、本例では、IGBT(insulated gate bipolar transistor)を用いる。IGBTの他に、バイポーラ型、電界効果型、MOS型など種々の構造のパワートランジスタを用いることができる。これは、以下で説明するインバータ5のスイッチング素子E3~E14についても同様である。
 スイッチング素子E1,E2のそれぞれは、制御装置10から出力される制御信号S1,S2に従って動作する。本実施形態では、制御信号S1、S2は、各スイッチング素子E1,E2のスイッチングを制御するスイッチング制御信号、より詳しくは、各スイッチング素子E1,E2のゲートを駆動するゲート駆動信号である。これにより、コンバータ4は、バッテリ3の出力電圧を所望のシステム電圧Vdcまで昇圧し、インバータ5に供給する。尚、コンバータ4による昇圧を行わない場合には、システム電圧Vdcはバッテリ3の電圧と等しくなる。
 第1インバータ5Aは、システム電圧Vdcを有する直流電力と第1モータMG1の交流電力との間の電力変換を行う。第2インバータ5Bは、システム電圧Vdcを有する直流電力と第2モータMG2の交流電力との間の電力変換を行う。第1インバータ5A及び第2インバータ5Bは、ブリッジ回路により構成され、それぞれ複数組のスイッチング素子E3~E8、及びE9~E14を備えている。
 第1インバータ5A及び第2インバータ5Bは、それぞれ第1モータMG1及び第2モータMG2の各相(U相、V相、W相の3相)のそれぞれのレッグについて一対のスイッチング素子を備えて構成されている。具体的には、U相は、上アーム素子E3及び下アーム素子E4からなるレッグ、上アーム素子E9及び下アーム素子E10からなるレッグにより構成される。V相は、上アーム素子E5及び下アーム素子E6からなるレッグ、上アーム素子E11及び下アーム素子E12からなるレッグにより構成される。W相は、上アーム素子E7及び下アーム素子E8からなるレッグ、上アーム素子E13及び下アーム素子E14からなるレッグにより構成される。これらのスイッチング素子E3~E14として、本実施形態ではIGBTを用いる。また、各スイッチング素子E3~E14には、それぞれフリーホイールダイオードD3~D14が、逆並列接続されている。
 スイッチング素子E3~E14のそれぞれは、制御装置10のインバータ制御部11から出力されるスイッチング制御信号S3~S14に従って動作する。本実施形態では、スイッチング制御信号S3~S14は、各スイッチング素子E3~E14のゲートを駆動するゲート駆動信号である。インバータ5は、システム電圧Vdcの直流電力を交流電力に変換してモータMGに供給し、不図示の走行制御ECU(electronic control unit)などの上位の制御装置から提供される目標トルクTM(TM1,TM2)に応じたトルクをモータMGに出力させる。この際、各スイッチング素子E3~E14は、スイッチング制御信号S3~S14に従って、後述するパルス幅変調制御モード(以下適宜「PWM制御モード」と称す。)や矩形波制御モード等の制御モードに従ったスイッチング動作を行う。また、インバータ5は、モータMGが発電機として機能する際には、発電により得られた交流電力を直流電力に変換してコンバータ4を介してバッテリ3へ回生する。
 インバータ5とモータMGの各相のコイルとの間を流れる実電流Iu1,Iv1,Iw1,Iu2,Iv2,Iw2は電流センサ63(63A,63B)により検出され制御装置10へ出力される。尚、本例では、3相全ての電流を検出する構成を示しているが、3相は平衡状態にあり、電流の瞬時値の総和は零であるので2相のみの電流をセンサで検出し、制御装置10において残りの1相の電流を演算により求めてもよい。また、モータMGのロータの各時点での磁極位置θ(θ1,θ2)は、回転センサ65(65A,65B)により検出され、制御装置10へ出力される。回転センサ65は、例えばレゾルバ等により構成される。ここで、磁極位置θ1、θ2は、電気角上でのロータの回転角度を表している。
 駆動装置1の制御を行う制御装置10の各機能部は、マイクロコンピュータ等の論理回路を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うためのハードウエア又はソフトウエア(プログラム)或いはその両方により構成されている。本実施形態では、制御装置10は、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、インバータ5A,5Bを介してモータMG1,MG2を制御するインバータ制御部11を備えて構成される。制御装置10は、他の機能部として、例えばコンバータ4を制御して所望のシステム電圧Vdcを生成する直流電圧変換制御を行う不図示のコンバータ制御部も有している。
 インバータ制御部11は、インバータ5を構成するスイッチング素子E3~E14のスイッチングパターンの形態(電圧波形制御の形態)として、少なくともパルス幅変調(PWM:pulse width modulation)制御と矩形波制御(1パルス制御)との2つの制御形態を有している。また、インバータ制御部11は、ステータの界磁制御の形態として、モータ電流に対して最大トルクを出力する最大トルク制御や、モータ電流に対して最大効率でモータを駆動する最大効率制御などの通常界磁制御、及び、トルクに寄与しない界磁電流を流して界磁磁束を弱める弱め界磁制御や、逆に界磁磁束を強める強め界磁制御などの界磁調整制御を有している。
 本実施形態では、モータMGの回転に動機して回転する2軸の直交座標系(直交ベクトル空間)における電流ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を実行してモータMGを制御する。電流ベクトル制御法では、例えば、永久磁石による界磁磁束の方向に沿ったd軸と、このd軸に対して電気的にπ/2進んだq軸との2軸の直交座標系(直交ベクトル空間)において電流フィードバック制御を行う。インバータ制御部11は、制御対象となるモータMGの目標トルクTMに基づいてトルク指令Tを決定し、d軸及びq軸の電流指令Id,Iqを決定する。そして、インバータ制御部11は、電流指令Id,IqとモータMGの各相のコイルとの間を流れる実電流Iu1,Iv1,Iw1,Iu2,Iv2,Iw2との偏差を求めて比例積分制御演算(PI制御演算)や比例積分微分制御演算(PID制御演算)を行い、最終的に3相の電圧指令を決定する。この電圧指令に基づいて、スイッチング制御信号S3~S14が生成される。モータMGの実際の3相空間(2次元平面上の3軸座標系)と2軸の直交ベクトル空間(2軸の直交座標系)との間の相互の座標変換は、回転センサ65により検出された磁極位置θに基づいて行われる。また、モータMGの回転速度ω(角速度)や回転数N[rpm]は、回転センサ65(65A,65B)の検出結果より導出される。
 ところで、上述したように、本実施形態では、インバータ5のスイッチング形態には、PWM制御モードと矩形波制御モードとがある。PWM制御は、U,V,Wの各相のインバータ5の出力電圧波形であるPWM波形が、上アーム素子がオン状態となるハイレベル期間と、下アーム素子がオン状態となるローレベル期間とにより構成されるパルスの集合で構成されると共に、その基本波成分が一定期間で略正弦波状となるように、各パルスのデューティが設定される制御である。公知の正弦波PWM(SPWM : sinusoidal PWM)や、空間ベクトルPWM(SVPWM : space vector PWM)、過変調PWM制御などが含まれる。本実施形態においては、PWM制御では、直交座標系の各軸に沿った界磁電流(d軸電流)と駆動電流(q軸電流)との合成ベクトルである電機子電流を制御してインバータ5を駆動制御する。つまり、インバータ制御部11は、d-q軸ベクトル空間(d-q軸直交座標系)における電機子電流の電流位相角(q軸電流ベクトルと電機子電流ベクトルとの為す角)を制御してインバータ5を駆動制御する。従って、PWM制御は、電流位相制御とも称される。
 これに対して、矩形波制御(1パルス制御)は、3相交流電力の電圧位相を制御してインバータ5を制御する方式である。3相交流電力の電圧位相とは、3相の電圧指令値の位相に相当する。本実施形態では、矩形波制御は、インバータ5の各スイッチング素子のオン及びオフがモータMGの電気角1周期に付き1回ずつ行われ、各相について電気角1周期に付き1パルスが出力される回転同期制御である。本実施形態においては、矩形波制御は、3相電圧の電圧位相を制御することによってインバータ5を駆動するので、電圧位相制御と称される。
 また、上述したように、本実施形態では界磁制御の形態として、通常界磁制御と、界磁調整制御とを有している。最大トルク制御や最大効率制御などの通常界磁制御は、モータMGの目標トルクTMに基づいて設定される基本的な電流指令値(d軸電流指令、q軸電流指令)を用いた制御形態である。これに対して、弱め界磁制御とは、ステータからの界磁磁束を弱めるために、この基本的な電流指令値の内のd軸電流指令を調整する制御形態である。また、強め界磁制御とは、ステータからの界磁磁束を強めるために、この基本的な電流指令値の内のd軸電流指令を調整する制御形態である。弱め界磁制御や強め界磁制御などの際には、このようにd軸電流が調整されるが、ここでは、この調整値を界磁調整電流と称する。
 上述したように、モータMGは、目標トルクに応じて電流位相制御、電圧位相制御により駆動制御される。ところで、モータMGが駆動中に車両のメインスイッチがオフ状態となったり、車両の安全を確保する必要が生じたりした場合には、コンタクタ2が開状態となり、バッテリ3(直流電源部)とインバータ5との接続が遮断される。また、この際、コンバータ4がシャットダウンされ、上アーム素子E1、下アーム素子E2が共にオフ状態となる。ここで、モータMGの回転が続くと、モータMGにより発電された電力がバッテリ3まで回生されず、インバータ5の直流電圧(システム電圧Vdc)を平滑する第2平滑コンデンサQ2に充電される。この充電により、第2平滑コンデンサQ2の端子間電圧、つまりシステム電圧Vdcが上昇する。システム電圧Vdcがインバータ5の耐圧、つまりスイッチング素子E3~E14の耐圧を超えないように、以下に詳述する回生電力抑制処理が実行される。
 本実施形態では、第1モータMG1、第2モータMG2の少なくとも一方が回生運転中であり、その回生電力が力行電力を上回ってインバータ5を介してバッテリ3の方向へ回生されている状態で、コンタクタ2が開状態となった場合を例として説明する。また、ここでは、回生運転中のモータMGが、PWM制御モードで制御されている場合を例として説明する。
 図2は、電流ベクトル空間(電流ベクトルを表す直交座標系)を示している。図2において、曲線100(101~103)は、それぞれモータMGが、あるトルクを出力する電機子電流のベクトル軌跡を示す等トルク線である。等トルク線101よりも等トルク線102の方が低トルクであり、さらに等トルク線102よりも等トルク線103の方が低トルクである。曲線200(201~204)は、定電流円を示しており、曲線300は電圧速度楕円(電圧制限楕円)を示している。低電流円は、電機子電流が一定値となるベクトル軌跡である。電圧速度楕円は、モータMGの回転速度及びインバータ5の直流電圧(システム電圧Vdc)の値に応じて設定可能な電流指令の範囲を示すベクトル軌跡である。電圧速度楕円300の大きさは、システム電圧VdcとモータMGの回転速度ω(又は回転数N)とに基づいて定まる。具体的には、電圧速度楕円300の径はシステム電圧Vdcに比例し、モータMGの回転速度ωに反比例する。電流指令Id,Iqは、このような電流ベクトル空間(電流ベクトルを表す直交座標系)において定電流円200内に存在する等トルク線100の線上の動作点における値として設定される。後述する電流指令マップは、このような電流ベクトル空間(電流ベクトルを表す直交座標系)に基づいて規定されたマップである。
 ここで、モータMGが等トルク線101上の動作点P1で回生動作しており、コンタクタ2が閉状態から開状態となり、コンバータ4もシャットダウンしたとする。インバータ制御部11は、第2平滑コンデンサQ2の端子間電圧の上昇が予測されると、回生電力抑制処理を実行する。インバータ制御部11は、回生電力抑制処理として、まず、目標トルクTMをゼロに設定してモータMGの回生トルクがゼロとなるようにインバータ5を制御するゼロトルク制御を実行する。回生トルクがゼロの際の動作点は、図2に示すように、定電流円200の中心(動作点P0)である。従って、図2に破線矢印で示すように、動作点P1から動作点P0まで、d軸電流及びq軸電流の絶対値(電流量)を減少させることになる。
 但し、第2平滑コンデンサQ2への回生電力を抑制する上では、トルクに寄与しないd軸電流については、電流量を減らすことなく、より多く流し続けて損失を増大させることが好ましい。そこで、回生電力抑制処理として、さらにd軸電流を利用した高損失制御が実行される。具体的には、現在の動作点P1からゼロトルク制御の目標となる動作点P0までの遷移と同様に、q軸電流を減少させてトルクをゼロに近づけていきながら、d軸電流を増加させる。つまり、図2にブロック矢印で示すように、現在の動作点P1から、q軸電流がゼロでd軸電流の絶対値が動作点P1よりも大きい動作点P2まで遷移させる。ここでは、動作点P2は電圧速度楕円300の中心である。動作点P2に達した後は、図2にブロック矢印で示すように、トルクに寄与するq軸電流をゼロに維持したままd軸電流の絶対値を減少させ、最終的にゼロトルク制御の目標となる動作点P0まで遷移させる。
 以下、図3~図6のフローチャートも利用して、回生電力抑制処理について詳述する。図3は、回生電力抑制処理を含む全体の処理の流れを示すフローチャートである。はじめに、コンタクタ2の開閉状態を示す不図示のセンサやスイッチの検出信号に基づいて、コンタクタ2の開閉状態が判定される(#101)。インバータ制御部11は、コンタクタ2が開状態(コンタクタオープン)であると判定すると、次に第2平滑コンデンサQ2の端子間電圧、つまりシステム電圧Vdcが、回生電力抑制処理の要否を判定する判定しきい値TH1を超えているか否かを判定する(#102)。システム電圧Vdcが判定しきい値TH1を超えていると、図4~図6を用いて以下に詳述する回生電力抑制処理#200が実行される。
 ステップ#101においてコンタクタ2が閉状態と判定された場合や、ステップ#102においてシステム電圧Vdcが判定しきい値TH1以下であると判定された場合には、通常ベクトル制御処理が実行される(#106)。つまり、上述した電流位相制御や、電圧位相制御が実行される。尚、この通常ベクトル制御に対しては、目標トルクTMに応じて制御のために設定されるトルク指令Tの単位時間当たりの変化率の制限値LT[N/s]は、通常トルク変化率制限値LT1[N/s]に設定される(#104)。また、目標トルクTMに応じて設定される最終目標トルクT**は、目標トルクTMに設定される(#105)。通常ベクトル制御処理が、電流位相制御(PWM制御モード)により実行される場合には、d軸電流指令であるIdは、トルク特性に基づいて予め生成された電流指令マップから取得される。つまり、d軸電流指令Idは、現在のトルクから最終目標トルクT**に向かってトルク変化率の制限値LTの範囲内で設定されたトルク指令Tに応じて、電流指令マップから取得される。尚、通常ベクトル制御処理におけるd軸電流指令Idは、詳細を後述する回生電力抑制処理#200において変数Id_tmpとして利用される。
 回生電力抑制処理#200では、モータMGの回生トルクをゼロ[Nm]とするゼロトルク制御が実行される。図4に示すように、回生電力抑制処理#200の実行に際して、まず、トルク変化率ΔT[N/s]が演算される(#201)。このトルク変化率ΔTは、モータMGが制御可能な範囲での回生電力の変化率の最大値である電力変化率ΔW[kW/s]と、現在のモータMGの回転数N[rmp](回転速度ω)とに基づいて演算される。
 次に、このトルク変化率ΔTが、トルク変化率の通常トルク変化率制限値LT1を越えているか否かが判定される(#202)。トルク変化率ΔTが通常トルク変化率制限値LT1を越えている場合には、トルク変化率ΔTとして、上記で演算されたトルク変化率ΔTが採用される(#203)。一方、トルク変化率ΔTが通常トルク変化率制限値LT1以下の場合には、トルク変化率ΔTとして、通常トルク変化率制限値LT1が設定される(#204)。つまり、回生電力抑制処理においては、できるだけ速くトルクを下げてゼロトルク制御を実現することが好ましいので、可能な限り大きいトルク変化率ΔTが用いられる。尚、電力変化率ΔWと回転数Nとに基づいて演算されるトルク変化率ΔTの最大値は、実質的に電力変化率ΔWによって制限されることになる。本実施形態では、概ね、通常トルク変化率制限値LT1の5~6倍程度の制限値となる。
 一般的に、トルク指令Tを変動させる場合には、制御の追従性を確保したり、急激な変化に伴う振動を抑制したりするためにトルク変化率ΔTに制限が設けられる。しかし、バッテリ3とインバータ5との接続が遮断状態となった場合は、速やかに回生電力を低下させるために、回生トルクも速やかに低下することが好ましい。このため、制御が追従可能な範囲内で大きいトルク変化率ΔTが許容されると好適である。上述したように、ゼロトルク制御の実行に際して、トルク変化率の制限値LTが、バッテリ3とインバータ5との接続が維持されている状態でのトルク変化率の制限値である通常トルク変化率制限値LT1よりも大きい値に設定されると好適である。図4のステップ#201を参照して上述したように、トルク変化率ΔTは、モータMGが制御可能な範囲での回生電力の変化率の最大値である電力変化率ΔW[kW/s]と、現在のモータMGの回転数N[rmp](回転速度ω)とに基づいて演算される。従って、実用的な範囲内での所定の回転数Nと電力変化率ΔWとに基づくトルク変化率ΔTが、トルク変化率の制限値LTとなる。実質的には、電力変化率ΔWがトルク変化率の制限値LTを規定することになる。
 また、トルク変化率ΔTは、モータMGの回転速度に応じて異なる値を採り得るが、通常の制御においては定数値が用いられることが多い。しかし、バッテリ3とインバータ5との接続が遮断状態となった場合は、速やかに回生電力を低下させることが好ましい。従って、制御が追従可能な範囲内で大きいトルク変化率ΔTでモータMGの回生トルクがゼロとなるようにインバータ5を制御することが好適である。上述したように、モータMGの回生トルクをゼロに低下させていく際のトルク変化率ΔTが、モータMGの回転数N(回転速度ω)に応じて可変設定されると好適である。図4のステップ#201を参照して、上述したように、トルク変化率ΔTは、モータMGが制御可能な範囲での回生電力の変化率の最大値である電力変化率ΔW[kW/s]と、現在のモータMGの回転数N[rmp](回転速度ω)とに基づいて演算される。つまり、トルク変化率ΔTは、回転数N(回転速度(ω)に反比例し、回転数Nが小さくなるに従って大きくなるように設定される。
 続いて、現時点での最終目標トルクT**からトルクをゼロにするまで、トルク変化率ΔTでトルクを変化させる場合に要する遷移時間t[s]が演算される(#205)。実質的にこの値が利用されるのは、後述する高損失制御処理#300であるので、遷移時間tは、高損失制御処理#300の中で演算されてもよい。次に、現時点での制御モードが、PWM制御モードであるか否かが判定される(#206)。モータMGが、PWM制御モードではなく、例えば、矩形波制御モードで制御されている場合には、高損失制御処理#300へ移行せず、最終目標トルクT**をゼロに設定した上で、矩形波制御が実行される(#208,#209)。矩形波制御モードは電圧位相制御であり、電流位相を制御することによってd軸電流の絶対値を増加させる高損失制御を行うことができないからである。現時点での制御モードが、PWM制御モードである場合には、高損失制御処理#300が実行される。
 図5に示すように、高損失制御処理#300のはじめに、変数として高損失d軸電流指令Id_lossが設定され、この変数に図3のステップ#106を参照して上述したId_tmp(現在のd軸電流指令Id)が代入される(#301)。次に、トルク指令Tと、回転数Nとの関係から、モータMGが回生運転中であるか否か、つまりゼロトルク制御が未達成であるか否かが判定される(#302)。ゼロトルク制御が達成されている場合には、後述する収束処理(図6の#351~#356)へと移行する($1)。
 ステップ#302において、ゼロトルク制御が未達成であると判定された場合には、d軸電流指令Idの単位時間当たりの変化量ΔIdが演算される(#303)。上述したように、回生電力抑制処理では、ゼロトルク制御が実行される。このため、電圧速度楕円300の中心(動作点P2)でのd軸電流の値Id_oと、現在のd軸電流指令の値であるId_lossとの差分を、上述した遷移時間t[s]で除して、単位時間当たりのd軸電流の変化量ΔIdを演算する。つまり、トルク変化率ΔTでトルクをゼロに変化させるまでに要する遷移時間t[s]に応じて変化させることが可能な単位時間当たりのd軸電流の変化量ΔIdが算出される。尚、動作点P1でのd軸電流の値と動作点P0でのd軸電流の値との差と、動作点P1でのd軸電流の値と動作点P2でのd軸電流の値との差が同じであるように動作点P2が設定される場合には、符号が適切に整合されればId_oとして定電流円200の中心(動作点P0)での値を用いてもよい。
 続いて、最終目標トルクT**がゼロに設定される(#304)。そして、インバータ制御部11は、現在のトルク指令Tから最終目標トルクT**(=0)に向かう方向にトルク変化率ΔTを減じて、トルク指令Tを更新する(#305)。インバータ制御部11は、更新されたトルク指令Tに基づいて、電流指令マップを参照し、d軸電流指令Id、q軸電流指令Iqの値を取得する(#306)。このd軸電流指令Idは、最大トルク制御や最大効率制御の場合の電流指令であるから低損失である。従って、損失を増大させて回生電力を消費させる高損失制御を実現するために、弱め界磁制御や強め界磁制御など同様に、d軸電流指令Idは、界磁調整電流によって調整される。
 界磁調整に際して、インバータ制御部11は、まず、現時点のd軸電流指令Idの値である高損失d軸電流指令Id_lossに、ステップ#303で求めたd軸電流指令Idの変化量ΔIdを加えて、高損失d軸電流指令Id_lossの値を更新する(#307)。次に、更新された高損失d軸電流指令Id_lossと、電流指令マップを参照して得られたd軸電流指令Idとの差分が、d軸電流の界磁調整値Id_AFRとして求められる(#308)。この界磁調整値Id_AFRの値は、弱め界磁制御や強め界磁制御の際に利用される調整値と同様に扱うことができる。従って、高損失制御に際して界磁調整を行う場合に、新たな演算機能を付加することなく、弱め界磁制御や強め界磁制御のために用意された機能部を共用することができる。
 d軸電流指令Idの値を調整することにより、等トルク線上の動作点が移動することになる。このため、q軸電流指令Iqの値にも変動が生じる。そこで、インバータ制御部11は、トルク指令Tとd軸電流の界磁調整値Id_AFRとに基づいて、再度、電流指令マップを参照し、高損失q軸電流指令Iq_lossを取得する(#309)。そして、ステップ#307で求めた高損失d軸電流指令Id_loss及びステップ#309で取得した高損失q軸電流指令Iq_lossが、それぞれd軸電流指令Id、q軸電流指令Iqとして設定される(#310)。以上、モータMGがゼロトルク制御を達成するまで、ステップ#302~ステップ#310が繰り返される。
 ステップ#302~ステップ#310の繰り返しにより、モータMGのゼロトルク制御が達成されると、次に定電流円200の中心の動作点P0における電流値(ここでは、ゼロ)にd軸電流を変化させる収束処理#350へ移行する(#302→$1)。図6に示すように、収束処理#350の開始に際して、変数として、収束時d軸電流指令Id_0Nm_lossが設定される。この収束時d軸電流指令Id_0Nm_lossには、上述した高損失d軸電流指令Id_loss(現在のd軸電流指令Id)が代入される(#351)。そして、動作点が定電流円200の中心(動作点P0)に達しているか否かが判定される(#352)。本実施形態では、動作点P0のd軸電流はゼロであり、負の値からゼロに近づいてくるから、d軸電流指令Idがゼロ以上であるか否かが判定される。ステップ#352において、d軸電流指令Idがゼロ未満ではないと判定されると、No分岐から通常放電制御処理#357に移行する。通常放電制御処理#357とは、例えば、インバータ5のシャットダウン(全スイッチング素子のオフ)などである。通常放電制御処理#357を完了すると回生電力抑制処理#200を終了する。
 ステップ#352において、d軸電流指令Idがゼロに達していないと判定された場合には、収束時d軸電流指令Id_0Nm_lossが、上述したd軸電流指令Idの変化量ΔIdに相当する分、定電流円の中心(動作点P0)の方向へ更新される(#353)。次に、更新後の収束時d軸電流指令Id_0Nm_lossが、ゼロ未満であるか否かが判定される(#354)。更新後の収束時d軸電流指令Id_0Nm_lossが、ゼロ未満でない場合、例えばゼロを超えていれば正の値を持っていることになり、動作点P0を過ぎてしまったことになる。また、収束時d軸電流指令Id_0Nm_lossがゼロの場合には、ちょうど動作点P0に達していることになる。従って、収束時d軸電流指令Id_0Nm_lossがゼロ以上の場合には、d軸電流指令Id及びq軸電流指令Iqを共にゼロに設定して、動作点を定電流円の中心(動作点P0)とする。
 ステップ#354において更新後の収束時d軸電流指令Id_0Nm_lossが、ゼロ未満であった場合には、定電流円の中心(動作点P0)に向かってさらに収束処理を継続する必要がある。従って、d軸電流指令Idに収束時d軸電流指令Id_0Nm_lossを設定して、ステップ#352~#354を繰り返す(#355)。尚、q軸電流指令Iqは、既にゼロトルク制御が達成されているのでゼロの値が設定される(#355)。尚、q軸電流指令Iqは、図5のステップ#309と同様に、トルク指令Tと収束時d軸電流指令Id_0Nm_loss(d軸電流指令Id)に基づいて電流指令マップを参照して設定されてもよい。
 尚、図3~図6のフローチャートに示した各処理とは別に、第2平滑コンデンサQ2の端子間電圧、つまりシステム電圧Vdcが所定の過電圧しきい値以上となった場合には、インバータ制御部11がインバータ5のシャットダウン制御を実行するように構成されていてもよい。この際の過電圧しきい値は、図3のステップ#102に示す判定しきい値TH1よりも大きい値である。ここで、シャットダウン制御とは、インバータ5Aを構成するスイッチング素子E3~E8の全て、インバータ5Bを構成するスイッチング素子E9~E14の全てがオフ状態にスイッチングされる制御である。インバータ5がシャットダウンされた状態では、モータMGからの電流は、各スイッチング素子E3~E14に対してそれぞれ逆並列接続されたフリーホイールダイオードD3~D14を通って還流し、次第に減少する。
 以上、説明したように、本発明によれば、インバータ5を備えた駆動装置1とバッテリ3との接続が遮断された場合に、モータMGからインバータ5を介して回生される回生電力を迅速に低減させることが可能となる。具体的には、インバータ制御部11は、ゼロトルク制御と共に界磁電流を用いた高損失制御を実行することによって、迅速に回生電力を低減することができる。また、さらにゼロトルク制御へ移行する際に、トルク変化率の制限値を大きくして通常の制御時よりも大きいトルク変化率を許容し、通常の制御時よりも大きいトルク変化率で迅速に回生トルクを低下させる。従って、従来の手法に比べてより迅速に回生電力を低減することが可能となる。例えば、制御装置10の省スペース化や低コスト化を実現するため、平滑コンデンサ(Q2)の容量を小さくしても、システム電圧Vdc(平滑コンデンサの両端電圧)の上昇を従来と同等以上に抑制することが可能となる。
〔その他の実施形態〕
 以下、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
(1)上記実施形態においては、2モータスプリット方式のハイブリッド車両用の駆動装置(回転電機駆動装置)を制御する回転電機制御装置を例として説明したが、本発明はこの例に限定されるものではない。図7に示すように、1つの回転電機を駆動する駆動装置を制御する回転電機制御装置であってもよい。また、上記実施形態においては、駆動装置1がコンバータ4を備える場合を例として説明したが、図8に示すようにコンバータを備えることなく駆動装置1が構成されてもよい。
(2)上記実施形態においては、高損失制御として、トルクに寄与しないd軸電流(界磁電流)を増加させて損失を増やす例を示して説明した。しかし、当業者であればその他の方法によって損失を増加させ、回生電力を低減させることも可能であろう。例えば、PWM制御の変調周波数(キャリア周波数)を上昇させると単位時間当たりのスイッチング回数が増加し、損失が増加する。本発明は、ゼロトルク制御と共に界磁電流を用いた高損失制御を実行することに技術的な特徴を備えるが、他の手法によって損失を増加させることを妨げるものではない。
 本発明は、蓄電装置を備えた直流電源部と交流の回転電機との間に介在されて、直流電源部の直流電力と回転電機の交流電力との間で電力変換するインバータを備えた回転電機駆動装置を制御する回転電機制御装置に適用することができる。
ΔT   :トルク変化率
ω    :回転速度
1    :駆動装置(回転電機駆動装置)
3    :バッテリ(直流電源部)
5    :インバータ
5A   :第1インバータ
5B   :第2インバータ
10   :制御装置(回転電機制御装置)
11   :インバータ制御部
D1~D14:フリーホイールダイオード
E3、E5,E7,E9,E11,E13:上アーム素子(スイッチング素子)
E4、E6,E8,E10,E12,E14:下アーム素子(スイッチング素子)
MG   :モータ(回転電機)
MG1  :第1モータ(回転電機)
MG2  :第2モータ(回転電機)
N    :回転数
Q2   :第2平滑コンデンサ(平滑コンデンサ)
TM   :目標トルク
   :トルク指令
Vdc  :システム電圧
TH1  :判定しきい値
LT   :トルク変化率の制限値
 

Claims (4)

  1.  蓄電装置を備えた直流電源部と交流の回転電機との間に介在されて前記直流電源部の直流電力と前記回転電機の交流電力との間で電力変換するインバータを備えた回転電機駆動装置を制御する回転電機制御装置であって、
     前記回転電機の回転に同期して回転する2軸の直交座標系において、当該直交座標系の各軸に沿った界磁電流と駆動電流との合成ベクトルである電機子電流を制御して前記インバータを制御するインバータ制御部を備え、
     前記インバータ制御部は、前記直流電源部と前記インバータとの接続が遮断状態であることを判定し、当該遮断状態と判定した場合には、前記回転電機の回生トルクがゼロとなるように前記インバータを制御するゼロトルク制御を実行すると共に、前記ゼロトルク制御におけるトルク指令を維持しつつ前記電機子電流が増加するように、前記界磁電流を変化させる高損失制御を実行する回転電機制御装置。
  2.  前記インバータ制御部は、前記遮断状態での前記ゼロトルク制御の実行に際して、前記回転電機の回生トルクをゼロに低下させていく際のトルク変化率の制限値を、前記直流電源部と前記インバータとの接続が維持されている状態でのトルク変化率の制限値よりも大きい値に設定する請求項1に記載の回転電機制御装置。
  3.  前記インバータ制御部は、前記遮断状態での前記ゼロトルク制御の実行に際して、前記回転電機の回生トルクをゼロに低下させていく際のトルク変化率を、前記回転電機の回転速度に応じて可変設定する請求項1又は2に記載の回転電機制御装置。
  4.  前記インバータは、複数のスイッチング素子を有すると共に前記スイッチング素子のそれぞれに並列接続されたフリーホイールダイオードを有して構成され、
     前記インバータ制御部は、前記遮断状態となった後にも前記インバータの直流正負両極間における接続が維持されている平滑コンデンサの端子間電圧が、所定の過電圧しきい値以上となった場合に、前記インバータを構成する全ての前記スイッチング素子をオフ状態とするシャットダウン制御を実行する請求項1から3の何れか一項に記載の回転電機制御装置。
     
     
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