(57)【要約】【課題】モータの回転数が高く、誘起電圧が大きい領域においても、電費を悪化させることなくパルス駆動を実施することができるモータの制御装置を提供すること。【解決手段】モータの制御装置は、モータ１０のトルクをパルス駆動することにより目標トルクを出力する制御部４０を備え、制御部４０が、電源電圧が誘起電圧以上となるように電源電圧を昇圧してパルス駆動を行い、電源電圧を昇圧した場合のシステム損失が、電源電圧を昇圧しない場合のシステム損失よりも小さい場合にのみ、パルス駆動を実施する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのトルクをパルス駆動することにより目標トルクを出力する制御部を備えるモータの制御装置において、
前記制御部は、
電源電圧が誘起電圧以上となるように前記電源電圧を昇圧してパルス駆動を行い、
前記電源電圧を昇圧した場合のシステム損失が、前記電源電圧を昇圧しない場合のシステム損失よりも小さい場合にのみ、前記パルス駆動を実施することを特徴とするモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、モータのトルクをパルス駆動（トルクパルス駆動）することにより、目標トルクを出力する電動車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−７４８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で開示されたパルス駆動では、二種類のトルク値を組み合わせてトルクをパルス状に出力するが、片方のトルクではインバータを停止（シャットダウン）する必要がある。しかしながら、モータの回転により発生する誘起電圧が電源電圧よりも高い場合、モータからの電流がバッテリに逆流してしまい、パルス駆動を実施できない。また、電源電圧を昇圧すればインバータを停止できるものの、車両の電費が悪化してしまう場合がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、モータの回転数が高く、誘起電圧が大きい領域においても、電費を悪化させることなくパルス駆動を実施することができるモータの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るモータの制御装置は、モータのトルクをパルス駆動することにより目標トルクを出力する制御部を備えるモータの制御装置において、前記制御部は、電源電圧が誘起電圧以上となるように前記電源電圧を昇圧してパルス駆動を行い、前記電源電圧を昇圧した場合のシステム損失が、前記電源電圧を昇圧しない場合のシステム損失よりも小さい場合にのみ、前記パルス駆動を実施することを特徴とする。
【０００７】
これにより、本発明に係るモータの制御装置は、電源電圧を誘起電圧以上に昇圧した場合のシステム損失が、電源電圧を昇圧しない場合のシステム損失よりも小さい場合にのみ、パルス駆動を実施する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るモータの制御装置によれば、モータの回転数が高く、誘起電圧が大きい領域においても、電費を悪化させることなくパルス駆動を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るモータの制御装置を含む全体のシステム構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係るモータの制御装置において、二種類のトルク値を組み合わせたパルス波形の一例を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係るモータの制御装置において、シャットダウン可能電圧ＶＨ１の算出方法を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係るモータの制御装置において、二種類のトルク値を組み合わせたパルス波形と、シャットダウン可能電圧ＶＨ１の一例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係るモータの制御装置において、パルス駆動を実施した場合のシステム損失が、トルク一定駆動を実施した場合のシステム損失よりも小さい場合を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係るモータの制御装置において、パルス駆動を実施した場合のシステム損失が、トルク一定駆動を実施した場合のシステム損失よりも大きい場合を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係るモータの制御装置による制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係るモータの制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１１】
[システム構成]
本実施形態のシステム構成は、図１に示すように、モータ１０と、パワーコントロールユニット（以下、「ＰＣＵ」という）２０と、バッテリ３０と、制御部４０と、を含んでいる。本実施形態に係るモータの制御装置は、ＥＶ車両やハイブリッド車両（ＨＶ車両）等の電動車両に搭載されるものであり、少なくともＰＣＵ２０と、制御部４０と、を備えている。また、ＰＣＵ２０は、インバータ２１と、昇圧コンバータ２２と、を備えている。
【００１２】
モータ１０は、走行用の駆動源として電動車両に搭載される。モータ１０としては、回転子に永久磁石を用いた永久磁石型モータ（ＰＭモータ）や、回転子に永久磁石を使用しないスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）等が挙げられる。モータ１０は、ＰＣＵ２０を介してバッテリ３０と電気的に接続されている。また、モータ１０とインバータ２１とは、モータ１０のコイル（図示省略）を介して電気的に接続されている。本実施形態に係るモータの制御装置では、ＰＣＵ２０を制御部４０によって制御することにより、モータ１０を電動機（力行時）または発電機（回生時）として機能させる。
【００１３】
インバータ２１は、例えば複数のスイッチング素子を備えた電気回路により構成されている。昇圧コンバータ２２は、モータ１０に印加する電圧を昇圧する。
【００１４】
制御部４０は、モータ１０を駆動制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御部４０は、ＣＰＵと、各種プログラム等のデータが格納された記憶部と、モータ１０を駆動制御するための各種の演算を行う演算部と、を備えている。そして、演算部における演算の結果、ＰＣＵ２０を制御するための指令信号が、制御部４０からＰＣＵ２０に出力される。
【００１５】
制御部４０は、モータ１０のトルクをパルス駆動することにより、目標トルクを出力する。制御部４０は、具体的には図２に示すように、第一トルクと第二トルクとにより周期的にトルクをパルス駆動する。第一トルクは、インバータ２１を停止（シャットダウン）させた際のトルク値（＝０）である。また、第二トルクは、予め用意される損失マップ等に基づいて決定される。
【００１６】
制御部４０は、バッテリ３０の電源電圧がモータ１０の回転により発生する誘起電圧以上となるように、昇圧コンバータ２２により電源電圧を昇圧してパルス駆動を実施する。また、制御部４０は、後記するように、昇圧コンバータ２２により電源電圧を昇圧することなく、通常のトルク一定駆動を行うことも可能である。
【００１７】
ここで、従来のモータの制御装置では、モータの回転により発生する誘起電圧が電源電圧よりも高い場合、すなわち誘起電圧が昇圧コンバータの出力電圧ＶＨ（以下、「出力電圧ＶＨ」という）を超えた場合、モータからの電流がバッテリに逆流し、減速トルクが発生するため、パルス駆動を実施できないという問題があった。
【００１８】
そこで、本実施形態に係るモータの制御装置の制御部４０は、バッテリ３０の電源電圧を昇圧コンバータ２２によって昇圧した場合のシステム損失が、電源電圧を昇圧しない場合のシステム損失よりも小さい場合にのみ、パルス駆動を実施する。
【００１９】
制御部４０は、具体的には図３に示すように、モータ１０の回転数およびモータ１０の誘起電圧定数に基づいて、下記式（１）によりモータ１０の誘起電圧を算出する。そして、制御部４０は、モータ１０の誘起電圧に所定のマージンを加えることにより、インバータ２１を停止可能な電圧を示す「シャットダウン可能電圧ＶＨ１」を算出する。なお、所定のマージンは、例えばセンサ誤差や制御誤差等に基づいて決定する。
【００２０】
モータの誘起電圧＝モータの回転数×誘起電圧定数  ・・・（１）
【００２１】
続いて、制御部４０は、現在の昇圧コンバータ２２の出力電圧ＶＨが、シャットダウン可能電圧ＶＨ１よりも低い場合、電源電圧を昇圧してシャットダウン可能電圧ＶＨ１によってパルス駆動を行った場合のシステム損失と、電源電圧を昇圧せずに現状の出力電圧ＶＨによって通常のトルク一定駆動を行った場合のシステム損失と、を比較する。なお、システム損失とは、モータ損失、インバータ損失、バッテリ損失および昇圧損失を合計したものを示している。
【００２２】
そして、制御部４０は、電源電圧を昇圧してパルス駆動を行った場合のシステム損失が、電源電圧を昇圧せずに通常のトルク一定駆動を行った場合のシステム損失よりも小さい場合にのみ、電源電圧を昇圧し、シャットダウン可能電圧ＶＨ１によってパルス駆動を実施する。すなわち、制御部４０は、図５に示すように、パルス駆動の場合とトルク一定駆動の場合とで全体の損失を比較し、全体の損失が減少する場合はパルス駆動を実施する。この場合、制御部４０は、昇圧コンバータ２２に対する指令（ＶＨ指令）を現状の出力電圧ＶＨからシャットダウン可能電圧ＶＨ１へと変更することにより、電源電圧を昇圧する。
【００２３】
一方、制御部４０は、電源電圧を昇圧してパルス駆動を行った場合のシステム損失が、電源電圧を昇圧せずに通常のトルク一定駆動を行った場合のシステム損失以上である場合、パルス制御を行わない。すなわち、制御部４０は、図６に示すように、パルス駆動の場合とトルク一定駆動の場合とで全体の損失を比較し、全体の損失が増加する場合はパルス駆動を実施しない。この場合、制御部４０は、電源電圧を昇圧することなく、現状の出力電圧ＶＨによって通常のトルク一定駆動を行う。
【００２４】
制御部４０は、パルス駆動を実施する場合、図４の実線Ａに示すように、電源電圧をシャットダウン可能電圧ＶＨ１に固定する。本来は、同図の破線Ｂに示すように、インバータ２１をシャットダウンした場合にのみシャットダウン可能電圧ＶＨ１に上げればよいが、パルス駆動の周期Ｔが短く、昇圧コンバータ２２による昇圧制御が追従できないため、シャットダウン可能電圧ＶＨ１は固定とする。
【００２５】
以下、本実施形態に係るモータの制御装置による制御方法について、図７を参照しながら説明する。まず、制御部４０は、トルクのパルス駆動要求があるか否かを判定する（ステップＳ１）。なお、パルス駆動要求があるか否かの判定は、例えばモータ１０の動作点（電圧、回転数、トルク）が所定の条件を満たすか否かに基づいて行う。
【００２６】
ステップＳ１において、トルクのパルス駆動要求があると判定した場合（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御部４０は、インバータ２１のシャットダウンが可能であるか否かを判定する（ステップＳ２）。なお、インバータ２１のシャットダウンが可能であるか否かの判定は、昇圧コンバータ２２の出力電圧ＶＨおよびモータ１０の回転数が所定の条件を満たすか否かに基づいて行う。
【００２７】
ステップＳ２において、インバータ２１のシャットダウンが可能であると判定した場合（ステップＳ２でＹｅｓ）、制御部４０は、パルス駆動を実施し（ステップＳ３）、本制御を終了する。
【００２８】
ステップＳ２において、インバータ２１のシャットダウンが可能ではないと判定した場合（ステップＳ２でＮｏ）、制御部４０は、上記式（１）によりモータ１０の誘起電圧を算出し、当該モータ１０の誘起電圧に所定のマージンを加えることにより、シャットダウン可能電圧ＶＨ１を算出する（ステップＳ４）。
【００２９】
続いて、制御部４０は、電源電圧を昇圧してパルス駆動を行った場合の損失（システム損失）が、電源電圧を昇圧せずにトルク一定駆動を行った場合のシステム損失よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００３０】
ステップＳ５において、パルス駆動を行った場合の損失がトルク一定駆動を行った場合の損失よりも小さいと判定した場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、制御部４０は、昇圧コンバータ２２に対する指令（ＶＨ指令）をシャットダウン可能電圧ＶＨ１に変更し（ステップＳ６）、電源電圧を昇圧する。そして、制御部４０は、パルス駆動を行い（ステップＳ３）、本制御を終了する。
【００３１】
なお、前記したステップＳ１において、トルクのパルス駆動要求がないと判定した場合（ステップＳ１でＮｏ）、および、前記したステップＳ５において、パルス駆動を行った場合の損失がトルク一定駆動を行った場合の損失以上であると判定した場合（ステップＳ５でＮｏ）、制御部４０は、パルス駆動を実施せずに（ステップＳ７）、通常のトルク一定駆動を行い、本制御を終了する。
【００３２】
以上のような制御を行う本実施形態に係るモータの制御装置によれば、電源電圧を誘起電圧以上に昇圧した場合のシステム損失が、電源電圧を昇圧しない場合のシステム損失よりも小さい場合にのみ、パルス駆動を実施する。従って、本実施形態にモータの制御装置によれば、モータ１０の回転数が高く、誘起電圧が大きい領域においても、電費を悪化させることなくパルス駆動を実施することができる。
【００３３】
以上、本発明に係るモータの制御装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３４】
１０  モータ
２０  パワーコントロールユニット（ＰＣＵ）
２１  インバータ
２２  昇圧コンバータ
３０  バッテリ
４０  制御部
【図１】
2020048260.tif 000003
【図２】
2020048260.tif 000004
【図３】
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【図４】
2020048260.tif 000006
【図５】
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【図６】
2020048260.tif 000008
【図７】
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