(57)【要約】【課題】システムシャットダウン時に、インバータのコンデンサの電荷放電によるトルクショックで運転者に違和感を与えることのないモータ制御装置を提供する。【解決手段】コンデンサＣを備えたインバータ１０４のＰＷＭ制御によりモータ１０５を駆動するとき、システムシャットダウン時に、制御手段（モータコントローラ１０３のＰＷＭ変換部１５）により、モータ１０５が脱調する電気角周波数ωで該モータ１０５に電流を流し、インバータ１０４のコンデンサＣの電荷を放電する。【選択図】図１
2009207259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサを備え、ＰＷＭ制御によりモータを駆動するインバータと、
システムシャットダウン時に、前記モータが脱調する電気角周波数で該モータに電流を流し、前記インバータのコンデンサの電荷を放電する制御手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、トルク指令に基づく３相交流電圧指令と搬送波を比較して前記インバータのスイッチングを制御する信号を生成するＰＷＭ制御手段であり、システムシャットダウン時には、前記搬送波１周期毎に変化するパターンを持つ放電用３相交流電圧指令と前記搬送波を比較して前記インバータのスイッチングを制御する信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記電気角周波数は、前記搬送波周波数で実現可能な最大周波数であることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ制御装置に係り、特に、システムシャットダウン時に、インバータのコンデンサの電荷放電によるトルクショックで運転者に違和感を与えることのないモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車や電気自動車の駆動システムにおいては、直流電源からの電力をインバータによって交流に変換し、該インバータのＰＷＭ制御によりモータを駆動するモータ制御装置が適用されている。このようなインバータにおいて、通常、直流電流を平滑するコンデンサが設けられている。システムのシャットダウン時には、直流電源とインバータとを接続する電源ラインに設けられたリレー等のスイッチをオフした後に、このコンデンサの電荷を放電する。
【０００３】
コンデンサの放電は、モータの巻線にコンデンサから電流を流して放電することが可能である。しかし、コンデンサ放電時の発生トルクによって車両に振動等が発生しないように、小さな電流でしか放電できず、そのため放電に時間がかかるという問題がある。このような問題に対処するものとして、例えば特開平９−７０１９６号公報に開示の「インバータ内部蓄電手段の放電装置」では、シャットダウン時に、インバータのコンデンサの電荷を放電するために、ベクトル制御を適用し、トルクを発生するｑ軸電流をゼロとしトルクを発生しないｄ軸電流のみをモータへ流すことで放電している。また、回転位置検出器の位相誤差によるトルク発生（その結果として乗り心地悪化へ）の影響を少なくするために、ｄ軸電流を正負に与えることも述べている。
【特許文献１】特開平９−７０１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術においては、回転位置検出器や電流フィードバックにより、ベクトル制御を用いて放電d軸電流を制御しているため、回転位置検出器や電流検出器の異常時には、d軸電流を制御することができず、放電によるトルクショックが発生して運転者へ違和感を与える可能性があるという事情があった。
【０００５】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、システムシャットダウン時に、インバータのコンデンサの電荷放電によるトルクショックで運転者に違和感を与えることのないモータ制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を解決するため、本発明は、コンデンサを備え、ＰＷＭ制御によりモータを駆動するインバータと、システムシャットダウン時に、前記モータが脱調する電気角周波数で該モータに電流を流し、前記インバータのコンデンサの電荷を放電する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るモータ制御装置では、システムシャットダウン時に、モータが脱調する電気角周波数で該モータに電流を流し、インバータのコンデンサの電荷を放電するので、回転位置検出器や電流検出器の異常時でも、運転者への違和感（ショック）の無い放電が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のモータ制御装置の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
〔実施例〕
図１に電気自動車駆動システムの構成図を例示する。本発明の一実施例に係るモータ制御装置はこの電気自動車駆動システムに適用されており、まず、図１を参照して電気自動車駆動システムの概略構成を説明する。この電気自動車駆動システムは、大まかに車両コントローラ１０２、モータコントローラ１０３、インバータ１０４およびモータ１０５を備えた構成である。
【００１０】
車両コントローラ１０２は、例えばＣＰＵ、ＭＰＵ等のプロセッサおよびメモリとその周辺部品等で実現され、車速・シフト・ブレーキ・アクセルおよびキーポジション等の車両情報１０１による車両の必要駆動力に応じて、モータ１０５へのトルク指令Ｔｍを算出してモータコントローラ１０３へ送信する。ここで、例示した車速・シフト・ブレーキおよびアクセル等の車両情報１０１は、それぞれ図示しない車速センサ、シフトセンサ、ブレーキセンサおよびアクセルセンサからの検出信号に基づき取得する。
【００１１】
また、車両が停止し、キーＯＦＦ（シャットダウン）した場合には、インバータ１０４内の平滑コンデンサＣの電荷を放電するため、モータコントローラ１０３に対して放電要求を出力する。
【００１２】
また、モータコントローラ１０３は、例えばＣＰＵ、ＭＰＵ等のプロセッサおよびメモリとその周辺部品等で実現され、車両コントローラ１０２からのモータトルク指令Ｔｍを基に、トルク発生に必要なモータ電流を実現するためのスイッチング信号をインバータ１０４へ出力する。放電要求時は後述する方法により、モータ１０５へ電流を流すことで平滑コンデンサＣの電荷を放電する。
【００１３】
また、インバータ１０４は、モータ１０５に駆動力を発生させるため、バッテリ１０７、リレー１０８からの直流電力をＩＧＢＴ等のパワースイッチング素子で３相交流電力に変換し、モータ１０５に供給し、ＰＷＭ制御によりモータ１０５を駆動する。さらにモータ１０５は、ギヤ１０６を介して走行駆動力を発生する。
【００１４】
次に、図２を参照して、モータコントローラ１０３の構成とその機能について詳細に説明する。図２は本実施例のモータ制御装置であるモータコントローラ１０３の構成図である。
【００１５】
図２において、モータコントローラ１０３は、電流指令部１１、電流制御部１２、２相３相変換部１３、３相２相変換部１４、ＰＷＭ変換部１５（特許請求の範囲にいう制御手段またはＰＷＭ制御手段に該当する）、磁極位置検出部１６およびモータ電気角周波数検出部１７を備えている。
【００１６】
なお、図２では、図１の構成に加えて、インバータ１０４からモータ１０５に供給される電流を検出する電流検出器１１２と、モータ１０５に設置されたレゾルバ等の回転位置検出器１１１と、が付加された構成となっている。
【００１７】
ここで、磁極位置検出部１６は、レゾルバ等の回転位置検出器１１１からのモータ回転信号に基づいてモータ１０５の磁極位置θを検出し、モータ電気角周波数検出部１７は該モータ回転信号に基づいてモータ１０５のモータ電気角周波数ω［rad/sec］を検出する。また、３相２相変換部１４は、磁極位置検出部１６によって検出される磁極位置θに基づいて、電流検出器１１２によって検出される電流値iu，iv，iwを、励磁電流成分であるｄ軸電流idおよびトルク電流成分であるｑ軸電流iqに変換する。
【００１８】
まず電流指令部１１は、車両コントローラ１０２からのモータトルク指令Ｔｍ、磁極位置検出部１６からの磁極位置θおよびモータ電気角周波数検出部１７からのモータ電気角周波数ωに基づいて、図示しないメモリに記憶された電流指令値テーブルからモータ１０５への２相直流電流指令値、即ち、ｄ軸およびｑ軸の電流指令値id*およびiq*を設定する。
【００１９】
次に、電流制御部１２は、ｄ軸，ｑ軸の電流指令値id*，iq*と実電流値id，iqの差がゼロとなるように、ｄ軸，ｑ軸の電圧指令値vd*，vq*を式（１）のＰＩ制御に基づき演算し、決定する。
【００２０】
（数１）
vd*＝Kpd(id*−id)＋Kid∫(id*−id)dt
vq*＝Kpq(iq*−iq)＋Kiq∫(iq*−iq)dt                  （１）
ここで、Kpd，Kpqはそれぞれｄ軸，ｑ軸の比例ゲイン、Kid，Kiqはそれぞれｄ軸，ｑ軸の積分ゲインである。
【００２１】
次に、２相３相変換部１３は、磁極位置θに基づいてｄ軸，ｑ軸の電圧指令値vd*，vq*を３相交流電圧指令値vu*，vv*，vw*に変換する。
【００２２】
次に、ＰＷＭ変換部１５は、３相交流電圧指令値vu*，vv*，vw*と１０［ｋＨｚ］程度の搬送波（一般に三角波）を比較し、インバーター１０８のパワースイッチング素子に対してスイッチング信号Pu*，Pv*，Pw*を出力する。以上によりＰＷＭ変換を行なっている。また、車両コントローラ１０２から放電要求があった時には、後述する方法により放電用３相交流電圧指令値vu1*，vv1*，vw1*と１０［ｋＨｚ］程度の搬送波（一般に三角波）を比較し、スイッチング信号Pu*，Pv*，Pw*を出力する。
【００２３】
さらに、インバータ１０４では、ＰＷＭ変換部１５からのスイッチング信号Pu*，Pv*，Pw*を基に、バッテリ１０７の直流電圧をパワースイッチング素子によりスイッチングし、モータ１０５に与える３相交流電圧を出力する。
【００２４】
ここで、従来技術（特開平９−７０１９６号公報）では、システムシャットダウン時に、トルクの出ないd軸電流をモータに流してインバータの平滑コンデンサの電荷を放電する場合、回転位置検出器や電流検出器の検出値を用いてd軸電流を制御しているため、回転位置検出器や電流検出器の故障時には、トルクの出ないd軸に放電することが保証できず、運転者にショック感等の違和感を与える場合がある。
【００２５】
本実施例のモータ制御装置では、車両コントローラ１０２から放電要求があった時にＰＷＭ変換部１５で以下の制御を行うことで、回転位置検出器１１１や電流検出器１１２の故障時でもトルクショックの無いインバータ１０４の平滑コンデンサＣの放電を可能とする。
【００２６】
図３および図４を参照して、放電要求の有無に応じたＰＷＭ変換部１５における制御について説明する。ここで、図３はＰＷＭ変換部１５における制御の処理手順を説明するフローチャートであり、図４は３相交流電圧指令値vu*，vv*，vw*と搬送波の関係を例示する説明図である。
【００２７】
まずＰＷＭ変換部１５は、車両コントローラ１０２からの放電要求があるかどうかを判定する（ステップＳ１０１）。放電要求がある場合にはステップＳ１０２に移行し、また放電要求が無い場合にはステップＳ１０５に移行する。
【００２８】
次に、放電が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１０２）。具体的には、インバータ１０４のコンデンサＣの電圧が所定の判定レベルα（例えば、α＝６０［Ｖ］）よりも小さくなったかどうかを判定する。判定レベルα以上の場合には放電未完了としてステップＳ１０３へ移行し、また、判定レベルα未満の場合には放電完了としてステップＳ１０４へ移行する。
【００２９】
次に、放電用３相電圧指令値vu1*，vv1*，vw1*と搬送波（ここでは周波数１０［ｋＨｚ］の三角波)を比較し、パワースイッチング素子に対するスイッチング信号Pu*，Pv*，Pw*を生成する（ステップＳ１０３）。
【００３０】
具体的には、放電用３相電圧指令値vu1*，vv1*，vw1*を、図４に示すような搬送波1周期毎に変化するパターンとすることで、搬送波周波数で実現可能な最大周波数（ここでは３．３［ｋＨｚ］） の３相交流電圧を生成する。ここで、放電要求時には車両が停止しており、モータ回転数もゼロとなるため、モータ１０５は脱調する。
【００３１】
このときの電圧値Ｖは、モータ１０５への放電電流をＩ［Ａpeak］，モータ１０５の巻線抵抗をＲ［Ω],モータ１０５のインダクタンスをＬ［Ｈ］とすると、次の式（２）で求めれば良い。若しくは、放電電流Ｉを実現するように実験的に求めても良い。
【００３２】
（数２）
Ｖ＝Ｒ・Ｉ／(１−e(-t/τ))      ・・・（２）
ここでは、搬送波周波数を１０［ｋＨｚ］としているため、ｔ＝１００［μsec］であり、時定数τ＝Ｌ／Ｒである。
【００３３】
なお、本実施例では、搬送波周期毎に放電用３相電圧指令値vu1*，vv1*，vw1*のパターンを変化させているが、モータ１０５が脱調する周波数であれば、この限りではない。以上で求めた放電用３相電圧指令値vu1*，vv1*，vw1*と搬送波からパワースイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号（スイッチング信号Pu*，Pv*，Pw*）を生成してインバータ１０４へ出力する。
【００３４】
また、ステップＳ１０２において、コンデンサＣの電圧が判定レベルα未満の場合には放電完了として、パワースイッチング素子の駆動を停止（スイッチング信号Pu*，Pv*，Pw*としてスイッチングＯＦＦ）信号を出力する（ステップＳ１０４）。
【００３５】
また、ステップＳ１０１において、車両コントローラ１０２からの放電要求が無い場合には、車両コントローラ１０２からのトルク指令Ｔｍに基づいた３相交流電圧指令値vu*，vv*，vw*と１０［ｋＨｚ］程度の搬送波（一般に三角波）を比較し、インバーター１０８のパワースイッチング素子に対してスイッチング信号Pu*，Pv*，Pw*を出力する（ステップＳ１０５）。
【００３６】
以上説明したように、本実施例のモータ制御装置では、コンデンサＣを備えたインバータ１０４のＰＷＭ制御によりモータ１０５を駆動するとき、システムシャットダウン時に、制御手段（モータコントローラ１０３のＰＷＭ変換部１５）により、モータ１０５が脱調する電気角周波数ω［rad/sec］で該モータ１０５に電流を流し、インバータ１０４のコンデンサＣの電荷を放電する。
【００３７】
具体的には、制御手段は、トルク指令に基づく３相交流電圧指令と搬送波を比較してインバータ１０４のスイッチングを制御する信号を生成するＰＷＭ制御手段（ＰＷＭ変換部１５）であり、システムシャットダウン時には、搬送波１周期毎に変化するパターンを持つ放電用３相交流電圧指令と搬送波を比較してインバータ１０４のスイッチングを制御する信号を生成する。
【００３８】
これにより、モータ１０５を回転するまでのトルクは発生せず、運転者への（トルクショックによる）違和感もない。また、インバータ１０４のコンデンサＣの放電に回転位置検出器１１１や電流検出器１１２の検出値を用いないため、これら検出器が異常の時であっても運転者への違和感の無い放電が可能となる。
【００３９】
また、本実施例のモータ制御装置では、電気角周波数ωを搬送波周波数で実現可能な最大周波数とするのが望ましい。このように実現可能な最大周波数とすることで、モータ１０５が確実に脱調できる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上説明した実施例では、本発明のモータ制御装置を電気自動車駆動システムに適用した例を説明したが、これに限定されることなくハイブリッド車駆動システムにおいても同様の制御が適用することができ、同等の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例に係るモータ制御装置が適用される電気自動車駆動システムの構成図である。
【図２】実施例のモータ制御装置であるモータコントローラ１０３の構成図である。
【図３】ＰＷＭ変換部における制御の処理手順を説明するフローチャートである。
【図４】３相交流電圧指令値vu*，vv*，vw*と搬送波の関係を例示する説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０１  車両情報
１０２  車両コントローラ
１０３  モータコントローラ
１０４  インバータ
１０５  モータ
１０６  ギヤ
１０７  バッテリ
１０８  リレー
１１１  回転位置検出器
１１２  電流検出器
Ｃ  平滑コンデンサ
１１  電流指令部
１２  電流制御部
１３  ２相３相変換部
１４  ３相２相変換部
１５  ＰＷＭ変換部１５（制御手段；ＰＷＭ制御手段）
１６  磁極位置検出部
１７  モータ電気角周波数検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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