(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を、モータを駆動するための交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータへ入力される前記直流電圧を電圧指令値に従って可変制御するコンバータと、
前記コンバータから前記インバータへの電力供給線に接続される平滑コンデンサと、
前記モータがトルク指令値に基づくトルクを出力するように、前記インバータを制御する制御手段と、
所定の制御タイミングで、電圧指令クライテリア値と電圧指令値との偏差に基づく平滑コンデンサパワーを算出し、算出した平滑コンデンサパワーをモータの回転数で除することにより、トルク指令値の変動率Ａを算出する算出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記トルク指令値が急峻に変動する状態を推定する状態推定手段を備え、
前記算出手段は、前記トルク指令値変動率Ａの算出に加え、電圧指令クライテリア値と前記モータが動作する実際の動作電圧との偏差に基づく平滑コンデンサパワーを算出し、算出した平滑コンデンサパワーをモータの回転数で除することにより、トルク指令値の変動率Ｂを算出し、
前記制御手段は、前記状態推定手段により、前記トルク指令値が急峻に変動する状態であると推定された場合、前記トルク指令値を前記トルク指令値変動率Ｂに基づいて調整し、前記トルク指令値が急峻に変動する状態でないと推定された場合、前記トルク指令値を前記トルク指令値変動率Ａに基づいて調整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、モータの制御装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車、ハイブリッド自動車及び燃料電池自動車等には、モータを高効率で駆動させるために、モータを駆動制御する装置が搭載されている。
【０００３】
例えば、特許文献１，２には、バッテリからの直流電圧を昇降圧コンバータによって、昇降圧してモータ動作電圧を発生し、当該モータ動作電圧をインバータで交流電圧に変換し、モータを駆動制御する制御装置の構成が開示されている。そして、このような構成では、コンバータの出力側に、モータ動作電圧を安定化するための平滑コンデンサを設ける必要がある。
【０００４】
また、例えば、特許文献３には、モータを駆動制御する装置に誤って大きな電源電圧が印加された場合でも、平滑コンデンサに過電圧が印加されないような装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４４８０１号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０７７９号公報
【特許文献３】特開２００８−１７６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のモータを駆動制御する装置では、モータのトルク指令値が急峻に変動する場合（例えば、車両振動を抑えるための制振制御の実施又は停止、パワーリミット制御時、車速の変速時等により引き起こされる）に起因するモータの指令電圧の変動を抑制することについては考慮されていない。そして、モータの指令電圧が指令電圧の上限クライテリアを超えてしまうと、平滑コンデンサが破壊される虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、モータのトルク指令値の急峻な変動を抑制するモータの駆動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】
【０００８】
本発明のモータの制御装置は、直流電圧を、モータを駆動するための交流電圧に変換するインバータと、前記インバータへ入力される前記直流電圧を電圧指令値に従って可変制御するコンバータと、前記コンバータから前記インバータへの電力供給線に接続される平滑コンデンサと、前記モータがトルク指令値に基づくトルクを出力するように、前記インバータを制御する制御手段と、所定の制御タイミングで、電圧指令クライテリア値と電圧指令値との偏差に基づく平滑コンデンサパワーを算出し、算出した平滑コンデンサパワーをモータの回転数で除することにより、トルク指令値の変動率Ａを算出する算出手段と、を備え、前記制御手段は、必要に応じて、前記トルク指令値を前記トルク指令値変動率Ａに基づいて調整する。
【０００９】
また、前記モータの制御装置において、前記制御手段は、予め設定した通常のトルク指令値変動率と前記算出したトルク指令値変動率Ａとを比較し、前記算出したトルク指令値変動率Ａが小さい場合には、前記トルク指令値を前記トルク指令値変動率Ａに基づいて調整することが好ましい。
【００１０】
また、前記モータの制御装置において、前記算出手段は、平滑コンデンサパワーの算出の際に用いる電圧指令値を前記モータが動作する実際の動作電圧に代えて、前記平滑コンデンサパワーを算出し、算出した平滑コンデンサパワーをモータの回転数で除することにより、トルク指令値の変動率Ｂを算出することが好ましい。
【００１１】
また、前記モータの制御装置において、前記制御手段は、前記トルク指令値が急峻に変動する状態を推定する状態推定手段を備え、前記算出手段は、前記トルク指令値変動率Ａの算出に加え、電圧指令クライテリア値と前記モータが動作する実際の動作電圧との偏差に基づく平滑コンデンサパワーを算出し、算出した平滑コンデンサパワーをモータの回転数で除することにより、トルク指令値の変動率Ｂを算出し、前記制御手段は、前記状態推定手段により、前記トルク指令値が急峻に変動する状態であると推定された場合、前記トルク指令値を前記トルク指令値変動率Ｂに基づいて調整し、前記トルク指令値が急峻に変動する状態でないと推定された場合、前記トルク指令値を前記トルク指令値変動率Ａに基づいて調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、モータのトルク指令値の急峻に変動を抑制することができる。その結果、モータのトルク指令値が変動しても、モータの指令電圧が指令電圧の上限クライテリアを超えることはなく、平滑コンデンサの破壊を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態に係るモータの制御装置を備える電源装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】トルク指令値と電圧指令値との関係を説明するための図である。
【図３】本実施形態に係るモータの制御装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図４】本実施形態に係るモータの制御装置の動作の他の一例を説明するフローチャートである。
【図５】本実施形態に係るモータの制御装置の動作の他の一例を説明するフローチャートである。
【図６】本実施形態に係るモータの制御装置の動作の他の一例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係るモータの制御装置を備える電源装置の概略構成の一例を示す図である。図１に示す電源装置１は、蓄電装置１０、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂ、モータの制御装置を備える。モータの制御装置は、コンバータ１４、平滑コンデンサ１６、インバータ１８ａ，１８ｂ、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２０を備える。なお、電源装置は、特に制限されるものではないが、電気自動車、ハイブリッド自動車等の車輌に搭載される。
【００１６】
蓄電装置１０は、鉛二次電池、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池等により構成される。但し、必ずしも蓄電装置１０はこれらに制限されるものではなく、電気二重層キャパシタに代表されるキャパシタ等の他の形式の蓄電装置であってもよい。
【００１７】
モータジェネレータ１２ａ，１２ｂは、主にモータとして機能するモータジェネレータと、主にジェネレータとして機能するモータジェネレータと、を含むものであり、車両の走行状態に応じて、ジェネレータとして機能したり、モータとして機能するものである。
【００１８】
ＥＣＵ２０には、運転状況、車両状況を示す各種センサからの各種センサ出力が入力される。各種センサ出力は、アクセル踏み込み量や車両速度等である。そして、ＥＣＵ２０は、各種センサ出力に基づき、モータジェネレータへのトルク指令値を設定する。また、ＥＣＵ２０は、モータ回転数、及びトルク指令値等から、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂへの電圧指令値を決定する。
【００１９】
ＥＣＵ２０は、設定したトルク指令値に従って、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂがトルクを出力するように、インバータ１８ａ，１８ｂの動作を制御し、また、設定した電圧指令値に従って、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂが動作するように、コンバータ１４の動作を制御する制御手段としての機能を有する。
【００２０】
コンバータ１４は、蓄電装置１０からの入力電圧を受けて、ＥＣＵ２０により決定した電圧指令値に従って、その入力電圧を昇降圧してモータジェネレータの動作電圧を生成し、電源配線２２及び２３間に出力する。
【００２１】
平滑コンデンサ１６は、電源配線２２及び２３の間に接続されている。そして、平滑コンデンサ１６は、電源配線２２及び２３間にコンバータ１４から出力されたモータの動作電圧を平滑化する。
【００２２】
インバータ１８ａ，１８ｂは、電源配線２２及び２３の間にコンバータ１４から出力されたモータの動作電圧（直流電圧）を、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂを駆動する交流電圧に変換する。インバータ１８ａ，１８ｂは、ＥＣＵ２０により設定されたトルク指令値に従ったトルクを生じさせるモータ電流が流れるように、ＥＣＵ２０から制御信号が送られている。
【００２３】
図２は、トルク指令値と電圧指令値との関係を説明するための図である。車両振動を抑えるための制振制御の実施又は停止、パワーリミット制御時、車速の変速時等によって、ＥＣＵ２０により設定されるトルク指令値は、図２上段の一点鎖線枠Ａに示すように、急峻に変動する場合がある。従来では、トルク指令値が急峻に変動する場合の変動率は予め設定（例えば、トルク指令最大値／２４ｍｓｅｃ）されているが、このような一般的に設定されている変動率でトルク指令値が変動すると、図２下段の一点鎖線枠Ｂに示すように、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂへの電圧指令値が上昇し、電圧指令クライテリア値を超える可能性がある。電圧指令値が電圧指令クライテリア値を超えてしまうと、平滑コンデンサ１６に過電圧が掛かり、平滑コンデンサ１６が破壊される虞がある。
【００２４】
本実施形態では、上記のようなトルク指令値の急峻な変動を抑制するために、ＥＣＵ２０により、所定の制御タイミングで、電圧指令クライテリア値（ＶＨ０）と電圧指令値（ＶＨ１）との偏差に基づく平滑コンデンサパワー（Ｐ）を算出し、算出した平滑コンデンサパワー（Ｐ）をモータ回転数（Ｎ）で除することにより、トルク指令値変動率Ａを算出する。すなわち、ＥＣＵ２０は上記トルク指令値変動率Ａを算出する算出手段としての機能を有する。電圧指令クライテリア値（ＶＨ０）と電圧指令値（ＶＨ１）との偏差に基づく平滑コンデンサパワー（Ｐ）は以下の式（１）により求められ、トルク指令値変動率Ａは以下の式（２）により求められる。
Ｐ＝１／２×Ｃ（ＶＨ０２−ＶＨ１２）／ΔＴ        （１）
Ｃ：平滑コンデンサ容量
ΔＴ：制御周期（所定の制御タイミング）
トルク指令値変動率Ａ＝Ｐ／Ｎ                  （２）
【００２５】
また、本実施形態では、制御乱れによる電圧指令値の変動の影響を勘案し、平滑コンデンサパワーを正確に算出することができる点で、上記式（１）の電圧指令値（ＶＨ１）に代えて、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂが動作する実際の動作電圧（すなわち、コンバータ１４から出力されるモータの動作電圧であり、例えばモータジェネレータ１２ａ，１２ｂに設置される電圧センサから検出される。）に代えて、平滑コンデンサパワー（Ｐ）を算出し、その平滑コンデンサパワー（Ｐ）をモータ回転数（Ｎ）で除することにより、トルク指令値変動率Ｂを算出してもよい。電圧指令クライテリア値（ＶＨ０）とモータジェネレータ１２ａ，１２ｂが動作する実際の動作電圧（ＶＨ２）との偏差に基づく平滑コンデンサパワー（Ｐ）は以下の式（３）により求められる。
Ｐ＝１／２×Ｃ（ＶＨ０２−ＶＨ２２）／ΔＴ        （３）
【００２６】
そして、ＥＣＵ２０は、必要に応じて、トルク指令値をトルク指令値変動率Ａ又はＢに基づいて調整する。必要に応じてトルク指令値をトルク指令値変動率Ａ又はＢに基づいて調整する場合は、例えば、算出したトルク指令値変動率Ａ又はＢの方が予め設定されているトルク指令値変動率より小さい場合、車両振動を抑えるための制振制御の実施又は停止の切り替え、パワーリミット制御時、車速の変速時等によって、トルク指令値が急峻に変動する場合等である。ここで、ＥＣＵ２０は、車両振動を抑えるための制振制御の実施又は停止の切り替え、パワーリミット制御、車速の変速等の運転状況データが入力され、トルク指令値が急峻に変動する状態を推定する状態推定手段としての機能を有する。
【００２７】
また、ＥＣＵ２０は、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂが調整したトルク指令値に基づくトルクを出力するように、インバータ１８ａ，１８ｂを制御する。
【００２８】
図３は、本実施形態に係るモータの制御装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【００２９】
図３に示すように、まず、ステップＳ１０では、ＥＣＵ２０により、所定の制御タイミングで、電圧指令クライテリア値（ＶＨ０）と電圧指令値（ＶＨ１）との偏差に基づく平滑コンデンサパワー（Ｐ）が算出され、その平滑コンデンサパワー（Ｐ）をモータ回転数（Ｎ）で除して、トルク指令値変動率Ａが算出される。そして、ＥＣＵ２０により、予め設定されているトルク指令値変動率（例えば、トルク指令最大値／２４ｍｓｅｃ）と算出したトルク指令値変動率Ａが比較される。そして、予め設定されているトルク指令値変動率の方が算出したトルク指令値変動率Ａより小さい場合は、ステップＳ１２に進み、ＥＣＵ２０により、予め設定されているトルク指令値変動率に基づいてトルク指令値が調整される。一方、算出したトルク指令値変動率Ａの方が予め設定されているトルク指令値変動率より小さい場合は、ステップＳ１４に進み、ＥＣＵ２０により、算出したトルク指令値変動率Ａに基づいてトルク指令値が調整される。ステップＳ１６では、ＥＣＵ２０により、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂが調整したトルク指令値に基づくトルクを出力するように、インバータ１８ａ，１８ｂが制御される。
【００３０】
図４は、本実施形態に係るモータの制御装置の動作の他の一例を説明するフローチャートである。
【００３１】
図４に示すように、まず、ステップＳ２０では、ＥＣＵ２０により、所定の制御タイミングで、電圧指令クライテリア値（ＶＨ０）とモータジェネレータ１２ａ，１２ｂが動作する実際の動作電圧との偏差に基づく平滑コンデンサパワー（Ｐ）が算出され、その平滑コンデンサパワー（Ｐ）をモータ回転数（Ｎ）で除して、トルク指令値変動率Ｂが算出される。そして、ＥＣＵ２０により、予め設定されているトルク指令値変動率（例えば、トルク指令最大値／２４ｍｓｅｃ）と算出したトルク指令値変動率Ｂが比較される。そして、予め設定されているトルク指令値変動率の方が算出したトルク指令値変動率Ｂより小さい場合は、ステップＳ２２に進み、ＥＣＵ２０により、予め設定されているトルク指令値変動率に基づいてトルク指令値が調整される。一方、算出したトルク指令値変動率Ｂの方が予め設定されているトルク指令値変動率より小さい場合は、ステップＳ２４に進み、ＥＣＵ２０により、算出したトルク指令値変動率Ｂに基づいてトルク指令値が調整される。ステップＳ２６では、ＥＣＵ２０により、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂが調整したトルク指令値に基づくトルクを出力するように、インバータ１８ａ，１８ｂが制御される。
【００３２】
図５は、本実施形態に係るモータの制御装置の動作の他の一例を説明するフローチャートである。
【００３３】
図５に示すように、まず、ステップＳ３０では、ＥＣＵ２０により、所定の制御タイミングで、電圧指令クライテリア値（ＶＨ０）と電圧指令値（ＶＨ１）との偏差に基づく平滑コンデンサパワー（Ｐ）が算出され、その平滑コンデンサパワー（Ｐ）をモータ回転数（Ｎ）で除して、トルク指令値変動率Ａが算出される。また、ＥＣＵ２０により所定の制御タイミングで、電圧指令クライテリア値（ＶＨ０）とモータジェネレータ１２ａ，１２ｂが動作する実際の動作電圧との偏差に基づく平滑コンデンサパワー（Ｐ）が算出され、その平滑コンデンサパワー（Ｐ）をモータ回転数（Ｎ）で除して、トルク指令値変動率Ｂが算出される。そして、ＥＣＵ２０により、車両振動を抑えるための制振制御の実施又は停止の切り替え、パワーリミット制御時、車速の変速時等によって、トルク指令値が急峻に変動する状態が推定され、トルク指令値が急峻に変動すると推定された場合には、ステップＳ３２に進み、算出したトルク指令値変動率Ｂに基づいてトルク指令値が調整される。一方、ＥＣＵ２０により、トルク指令値が急峻に変動しないと推定された場合には、ステップＳ３４に進み、算出したトルク指令値変動率Ａに基づいてトルク指令値が調整される。ステップＳ３６では、ＥＣＵ２０により、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂが調整したトルク指令値に基づくトルクを出力するように、インバータ１８ａ，１８ｂが制御される。
【００３４】
図６は、本実施形態に係るモータの制御装置の動作の他の一例を説明するフローチャートである。
【００３５】
図６に示すように、ＥＣＵ２０により、車両振動を抑えるための制振制御の実施又は停止の切り替え、パワーリミット制御時、車速の変速時等によって、トルク指令値が急峻に変動する状態が推定され、トルク指令値が急峻に変動すると推定された場合には、ステップＳ４０に進み、任意のトルク指令値変動率に基づいてトルク指令値が調整される。一方、ＥＣＵ２０により、トルク指令値が急峻に変動しないと推定された場合には、ステップＳ４２に進み、予め設定されているトルク指令値変動率（例えば、トルク指令最大値／２４ｍｓｅｃ）に基づいてトルク指令値が調整される。ステップＳ４４では、ＥＣＵ２０により、モータジェネレータ１２ａ，１２ｂが調整したトルク指令値に基づくトルクを出力するように、インバータ１８ａ，１８ｂが制御される。
【符号の説明】
【００３６】
１  電源装置、１０  蓄電装置、１２ａ，１２ｂ  モータジェネレータ、１４  コンバータ、１６  平滑コンデンサ、１８ａ，１８ｂ  インバータ、２０  ＥＣＵ、２２，２３電源配線。
【図１】
0005418206.tif 000002
【図２】
0005418206.tif 000003
【図３】
0005418206.tif 000004
【図４】
0005418206.tif 000005
【図５】
0005418206.tif 000006
【図６】
0005418206.tif 000007