JP5067604B2 - Electric vehicle control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流電源の電圧を変換手段で変換してシステム電圧を発生させ、このシステム電圧によってインバータを介して交流モータを駆動するシステムを搭載した電気自動車の制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for an electric vehicle equipped with a system in which a voltage of a DC power source is converted by a conversion means to generate a system voltage and an AC motor is driven by the system voltage via an inverter.
車両の動力源として交流モータを搭載した電気自動車においては、例えば特許文献1(特開2004−274945号公報)に記載されているように、車両の駆動輪を駆動するための交流モータと、内燃機関で駆動されて発電するための交流モータとを備え、直流電源(二次電池)の電圧を昇圧コンバータで昇圧した直流電圧を電源ラインに発生させ、この電源ラインに、それぞれインバータを介して各交流モータを接続し、昇圧コンバータで昇圧した直流電圧をインバータで交流電圧に変換して交流モータを駆動したり、交流モータで発電した交流電圧をインバータで直流電圧に変換して、この直流電圧を昇圧コンバータで降圧してバッテリに回収させるようにしたものがある。 In an electric vehicle equipped with an AC motor as a power source for a vehicle, for example, as described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-274945), an AC motor for driving a drive wheel of a vehicle and an internal combustion engine are disclosed. An AC motor driven by an engine to generate electric power, and a DC voltage obtained by boosting a voltage of a DC power source (secondary battery) by a boost converter is generated in the power line, and each power line is connected to each of the power lines via an inverter. An AC motor is connected and the DC voltage boosted by the boost converter is converted to AC voltage by an inverter to drive the AC motor, or the AC voltage generated by the AC motor is converted to DC voltage by the inverter and this DC voltage is converted. Some are stepped down by a step-up converter and collected by a battery.
このようなシステムにおいては、電源ラインの電圧を安定化させるために、昇圧コンバータで電源ラインの電圧を目標電圧に制御すると共に、電源ラインに接続された平滑コンデンサで電源ラインの電圧を平滑するようにしたものがある。
しかし、車両の運転状態の変化等によって一方の交流モータの駆動電力と他方の交流モータの発電電力との関係(2つの交流モータの電力収支)が大きく変化した場合、それによって生じる電源ラインの電圧変動を昇圧コンバータや平滑コンデンサで吸収しきれずに電源ラインの電圧が過大になって、電源ラインに接続された電子機器に過電圧が印加されてしまう可能性がある。この対策として、昇圧コンバータの高性能化や平滑コンデンサの大容量化によって電源ラインの電圧安定化効果を高める方法があるが、この方法では、昇圧コンバータや平滑コンデンサの大型化、高コスト化を招いてしまい、システムの小型化、低コスト化の要求を満たすことができないという問題がある。 However, when the relationship between the driving power of one AC motor and the generated power of the other AC motor (power balance of the two AC motors) changes greatly due to changes in the driving state of the vehicle, etc., the voltage of the power line generated by the change The fluctuation may not be absorbed by the boost converter or the smoothing capacitor, the voltage of the power supply line becomes excessive, and the overvoltage may be applied to the electronic device connected to the power supply line. As a countermeasure, there is a method to increase the voltage stabilization effect of the power supply line by increasing the performance of the boost converter and increasing the capacity of the smoothing capacitor. However, this method increases the size and cost of the boost converter and smoothing capacitor. As a result, there is a problem that it is impossible to satisfy the demands for downsizing and cost reduction of the system.
尚、上記特許文献1では、直流電源の故障時に直流電源と昇圧コンバータとの間をリレーで遮断する際に2つの交流モータのエネルギの総和(電力収支)を「0」にするようにインバータを制御する技術が開示されているが、この技術は、直流電源の故障時の対策であって、直流電源の正常時には電源ラインの電圧安定化効果を高めることができない。また、仮に、通常時に2つの交流モータのエネルギの総和を「0」にするようにインバータを制御しようとしても、一方の交流モータが車両の駆動軸に連結され、他方の交流モータが内燃機関の出力軸に連結されている場合(つまり2つの交流モータが挙動の異なる要素に連結されている場合)や、車両の運転状態が変化する過渡時のようにインバータ制御の演算遅れの影響が大きくなる場合には、2つの交流モータのエネルギの総和を「0」にするように制御するのは極めて困難である。更に、内燃機関に連結されている交流モータは、内燃機関のトルク変動に起因する電力変動を避けられず、これが2つの交流モータのエネルギの総和を「0」にする制御を更に困難にする。
In
本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、システムの小型化、低コスト化の要求を満たしながら、電源ラインの電圧安定化効果を高めることができる電気自動車の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of these circumstances. Therefore, the object of the present invention is to enhance the voltage stabilization effect of the power supply line while satisfying the demands for system miniaturization and cost reduction. It is to provide a control device for an electric vehicle.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、直流電源の電圧を変換して電源ラインにシステム電圧を発生させる変換手段と、電源ラインに接続されたインバータ及び該インバータで駆動される交流モータからなる少なくとも1つのモータ駆動ユニット(以下「MGユニット」と表記する)とを備えた電気自動車の制御装置において、システム電圧制御手段によりMGユニットの交流モータのトルク発生に必要な電力とは異なる入力電力を操作してシステム電圧の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を実行し、このシステム電圧安定化制御の際に、交流モータのトルク指令値が0の場合に該交流モータに通電する電流又は電圧を強め界磁側に設定し、更に、システム電圧の目標値を目標電圧設定手段により設定すると共に、システム電圧を電圧検出手段により検出し、システム電圧の目標値と検出したシステム電圧とに基づいてMGユニットの入力電力操作量を演算し、この入力電力操作量に基づいてシステム電圧を制御するようにしたものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
この構成では、システム電圧制御手段によってシステム電圧安定化制御を実行することでMGユニット(交流モータ)の入力電力を操作してシステム電圧の変動を抑制することが可能となるため、車両の運転状態の変化等によって交流モータの電力収支が大きく変化した場合でも、システム電圧(電源ラインの電圧)を効果的に安定化させることができる。しかも、変換手段の高性能化や平滑手段の大容量化を行うことなく、電源ラインの電圧安定化効果を高めることができ、システムの小型化、低コスト化の要求を満たすことができる。また、システム電圧安定化制御の際に、交流モータのトルク発生に必要な電力とは異なる入力電力(つまり無効電力)を操作してシステム電圧を制御するため、交流モータのトルクをほぼ一定(例えばトルク指令値)に保持したまま交流モータの入力電力を操作してシステム電圧を制御することができ、車両の運転状態に悪影響を及ぼすことなくシステム電圧の変動を抑制することができる。 In this configuration, the system voltage stabilization control is executed by the system voltage control means so that the input power of the MG unit (AC motor) can be manipulated to suppress fluctuations in the system voltage. Even when the power balance of the AC motor is greatly changed due to the change in the system voltage, the system voltage (voltage of the power supply line) can be stabilized effectively. In addition, the voltage stabilizing effect of the power supply line can be enhanced without increasing the performance of the conversion means and increasing the capacity of the smoothing means, and the requirements for downsizing and cost reduction of the system can be satisfied. In addition, during system voltage stabilization control, the system voltage is controlled by operating input power (that is, reactive power) that is different from the power required for generating torque of the AC motor, so that the torque of the AC motor is substantially constant (for example, The system voltage can be controlled by operating the input power of the AC motor while maintaining the torque command value), and fluctuations in the system voltage can be suppressed without adversely affecting the driving state of the vehicle.
ところで、システム電圧安定化制御の際に、交流モータの発生トルクがほぼ0の場合には、交流モータのロータの回転座標として設定したd−q座標系のd軸上で電流ベクトルを制御して無効電力を操作することになる。しかし、この場合、図4に破線で示すように、電流ベクトルを弱め界磁側に設定して負のd軸電流を流すと、d軸電機子反作用が永久磁石を減磁させるように逆極性に作用するため、永久磁石が不可逆減磁する可能性がある。永久磁石が不可逆減磁されると、交流モータの特性が変化するため、交流モータを用いた制御(システム電圧安定化制御やトルク制御等)の制御精度が低下する可能性がある。 By the way, when the generated torque of the AC motor is almost zero during the system voltage stabilization control, the current vector is controlled on the d-axis of the dq coordinate system set as the rotation coordinate of the rotor of the AC motor. The reactive power will be operated. However, in this case, as shown by the broken line in FIG. 4, when the current vector is set to the field weakening side and a negative d-axis current is passed, the d-axis armature reaction reverses polarity so that the permanent magnet is demagnetized. Therefore, the permanent magnet may be irreversibly demagnetized. When the permanent magnet is irreversibly demagnetized, the characteristics of the AC motor change, so that the control accuracy of the control using the AC motor (system voltage stabilization control, torque control, etc.) may be reduced.
この対策として、本発明は、システム電圧安定化制御の際に、交流モータの発生トルクがほぼ0となるトルク指令値が0の場合に該交流モータに通電する電流又は電圧を強め界磁側に設定するようにしている。このようにすれば、交流モータの発生トルクがほぼ0となるトルク指令値が0の場合(つまりd軸上で電流ベクトル又は電圧ベクトルを制御して無効電力を操作する場合)に、電流ベクトル又は電圧ベクトルを強め界磁側に設定して正のd軸電流を流すことで、永久磁石の不可逆減磁を防止して交流モータの特性変化を防止することができるため、交流モータを用いた制御(システム電圧安定化制御やトルク制御等)の永久磁石の不可逆減磁による制御精度の低下を防止することができる。 As a countermeasure against this, the present invention is configured to increase the current or voltage applied to the AC motor to the field-enhancing side when the torque command value at which the generated torque of the AC motor is substantially 0 is 0 during the system voltage stabilization control. I am trying to set it. In this way, when the torque command value at which the generated torque of the AC motor becomes almost zero is 0 (that is, when the reactive power is operated by controlling the current vector or voltage vector on the d axis), Control by using an AC motor can prevent the irreversible demagnetization of the permanent magnet and change the characteristics of the AC motor by setting the voltage vector to the strong field side and flowing a positive d-axis current. It is possible to prevent a decrease in control accuracy due to irreversible demagnetization of the permanent magnet (system voltage stabilization control, torque control, etc.).
また、システム電圧安定化制御の具体的な制御方法は、請求項1のように、システム電圧の目標値を目標電圧設定手段により設定すると共に、システム電圧を電圧検出手段により検出し、システム電圧の目標値と検出したシステム電圧とに基づいてMGユニットの入力電力操作量を演算し、この入力電力操作量に基づいてシステム電圧を制御するようにすると良い。このようにすれば、システム電圧の目標値とシステム電圧の検出値との偏差を小さくするようにMGユニットの入力電力を操作することができ、システム電圧の変動を確実に抑制することができる。
Further, the specific control method of the system voltage stabilization control is to set the target value of the system voltage by the target voltage setting means and to detect the system voltage by the voltage detection means as in
この場合、請求項2のように、電圧検出手段で検出したシステム電圧のうちの所定の周波数以下の成分を通過させる第一の低域通過手段を設け、この第一の低域通過手段を通過した所定の周波数以下のシステム電圧を用いてMGユニットの入力電力操作量を演算するようにしても良い。このようにすれば、MGユニットの入力電力操作量を演算する際に、システム電圧の検出値に含まれるノイズ成分(高周波成分)を第一の低域通過手段によって除去したシステム電圧を用いることができ、MGユニットの入力電力操作量の演算精度を向上させることができる。 In this case, as in claim 2 , a first low-pass means for passing a component having a predetermined frequency or less in the system voltage detected by the voltage detection means is provided, and the first low-pass means is passed. The input power manipulated variable of the MG unit may be calculated using a system voltage equal to or lower than the predetermined frequency. In this way, when calculating the input power manipulated variable of the MG unit, the system voltage obtained by removing the noise component (high frequency component) included in the detected value of the system voltage by the first low-pass means is used. It is possible to improve the calculation accuracy of the input power manipulated variable of the MG unit.
ところで、MGユニットの入力電力を操作してシステム電圧の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を行うと、このMGユニットの入力電力操作によるシステム電圧の制御と変換手段によるシステム電圧の制御とが互いに干渉する可能性がある。 By the way, when system voltage stabilization control is performed to suppress fluctuations in system voltage by manipulating the input power of the MG unit, the control of the system voltage by the input power operation of the MG unit and the control of the system voltage by the conversion means are mutually performed. There is a possibility of interference.
この対策として、請求項3のように、変換電力制御手段により変換手段の入力電力又は出力電力(以下「変換電力」という)を制御するようにしても良い。具体的には、請求項4のように、変換電力の指令値を変換電力指令値演算手段により演算すると共に、変換電力を変換電力検出手段により検出し、変換電力の指令値と検出した変換電力とに基づいて変換電力の制御量を演算し、この変換電力の制御量に基づいて変換電力を制御するようにしても良い。このようにすれば、システム電圧安定化制御(MGユニットの入力電力操作によるシステム電圧の制御)の影響で変換電力(変換手段の入力電力又は出力電力)が変動しても、変換電力の指令値と検出した変換電力との偏差を小さくするように変換電力を制御することができ、MGユニットの入力電力操作によるシステム電圧の制御と変換手段によるシステム電圧の制御との干渉を防止することができる。 As a countermeasure, the conversion power control means may control the input power or output power (hereinafter referred to as “conversion power”) of the conversion means as in claim 3 . Specifically, as in claim 4 , the converted power command value is calculated by the converted power command value calculating means, the converted power is detected by the converted power detecting means, and the converted power command value and the detected converted power are detected. Based on the above, the control amount of the conversion power may be calculated, and the conversion power may be controlled based on the control amount of the conversion power. In this way, even if the conversion power (input power or output power of the conversion means) fluctuates due to the influence of the system voltage stabilization control (system voltage control by the input power operation of the MG unit), the command value of the conversion power The conversion power can be controlled so as to reduce the deviation between the detected conversion power and the detected conversion power, and interference between the control of the system voltage by the input power operation of the MG unit and the control of the system voltage by the conversion means can be prevented. .
また、変換電力の指令値は、請求項5のように、電源ラインに接続されたMGユニットを含む全ての電気負荷の入力電力(例えばMGユニットの入力電力の合計値に商用100Vの電気機器を駆動するDCACコンバータ等のMGユニット以外の電力負荷を加算した電力)に基づいて変換電力の指令値を演算するようにしても良い。MGユニットの入力電力を操作すると、MGユニットを含む全ての電気負荷の入力電力の合計値が変化するため、MGユニットを含む全ての電気負荷の入力電力の合計値に基づいて変換電力の指令値を演算すれば、MGユニットの入力電力操作の影響を精度良く反映した変換電力の指令値を演算することができる。 Further, the command value of the conversion power, as in claim 5, the electrical equipment of a commercial 100V to the total value of the input power of the input power (e.g., MG units of all the electric loads including the connected MG unit to the power line The command value of the converted power may be calculated based on the power obtained by adding a power load other than the MG unit such as a DCAC converter to be driven. When the input power of the MG unit is manipulated, the total value of the input power of all the electric loads including the MG unit changes. Therefore, the command value of the converted power is based on the total value of the input power of all the electric loads including the MG unit. Is calculated, it is possible to calculate the command value of the converted power that accurately reflects the influence of the input power operation of the MG unit.
この場合、請求項6のように、電源ラインに接続されたMGユニットを含む全ての電気負荷の入力電力のうちの所定の周波数以下の成分を通過させる第二の低域通過手段を設け、この第二の低域通過手段を通過した所定の周波数以下の電力に基づいて変換電力の指令値を演算するようにしても良い。このようにすれば、MGユニットを含む全ての電気負荷の入力電力の合計値に含まれるノイズ成分(高周波成分)を第二の低域通過手段によって除去した電力に基づいて変換電力の指令値を精度良く演算することができると共に、帯域を制限することで変換手段の高速化を防止できるため、変換手段の性能を低減して変換手段を小型化できるため車両搭載には有利となる。 In this case, as in claim 6 , second low-pass means for passing a component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency out of input power of all electric loads including the MG unit connected to the power supply line is provided. You may make it calculate the command value of conversion electric power based on the electric power below the predetermined frequency which passed the 2nd low-pass means. In this way, the command value of the conversion power is set based on the power obtained by removing the noise component (high frequency component) included in the total value of the input power of all electric loads including the MG unit by the second low-pass means. Since calculation can be performed with high accuracy and the speed of the conversion means can be prevented by limiting the bandwidth, the performance of the conversion means can be reduced and the conversion means can be downsized, which is advantageous for mounting in a vehicle.
また、変換電力の検出は、請求項7のように、システム電圧の目標値又は検出したシステム電圧と、検出した変換手段の出力電流とに基づいて変換電力を演算するようにしても良い。このようにすれば、変換電力を精度良く演算することができる。 The detection of the conversion power, as in claim 7, the target value or the detected system voltage of the system voltage may be computed the conversion power based on the output current of the detected converter. In this way, the conversion power can be calculated with high accuracy.
この場合、請求項8のように、電流検出手段で検出した変換手段の出力電流のうちの所定の周波数以下の成分を通過させる第三の低域通過手段を設け、この第三の低域通過手段を通過した所定の周波数以下の出力電流を用いて変換電力を演算するようにしても良い。このようにすれば、変換電力を演算する際に、変換手段の出力電流の検出値に含まれるノイズ成分(高周波成分)を第三の低域通過手段により除去した後の出力電流を用いることができ、変換電力の演算精度を向上させることができる。 In this case, as in claim 8 , there is provided third low-pass means for passing a component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency in the output current of the conversion means detected by the current detection means, and this third low-pass means is provided. You may make it calculate conversion electric power using the output current below the predetermined frequency which passed the means. In this way, when calculating the conversion power, the output current after the noise component (high frequency component) included in the detected value of the output current of the conversion means is removed by the third low-pass means is used. It is possible to improve the calculation accuracy of the conversion power.
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
まず、図1に基づいて電気自動車の駆動システムの概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン12と第1の交流モータ13及び第2の交流モータ14が搭載され、エンジン12と第2の交流モータ14が車輪11を駆動する動力源となる。エンジン12のクランク軸15の動力は、遊星ギヤ機構16で二系統に分割される。この遊星ギヤ機構16は、中心で回転するサンギヤ17と、このサンギヤ17の外周を自転しながら公転するプラネタリギヤ18と、このプラネタリギヤ18の外周を回転するリングギヤ19とから構成され、プラネタリギヤ18には図示しないキャリアを介してエンジン12のクランク軸15が連結され、リングギヤ19には第2の交流モータ14の回転軸が連結され、サンギヤ17には、主に発電機として使用する第1の交流モータ13が連結されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a schematic configuration of an electric vehicle drive system will be described with reference to FIG. An
二次電池等からなる直流電源20には昇圧コンバータ21(変換手段)が接続され、この昇圧コンバータ21は、直流電源20の直流電圧を昇圧して電源ライン22とアースライン23との間に直流のシステム電圧を発生させたり、このシステム電圧を降圧して直流電源20に電力を戻す機能を持つ。電源ライン22とアースライン23との間には、システム電圧を平滑化する平滑コンデンサ24や、システム電圧を検出する電圧センサ25(電圧検出手段)が接続され、電流センサ26(電流検出手段)によって電源ライン22に流れる電流が検出される。
A step-up converter 21 (conversion means) is connected to the
更に、電源ライン22とアースライン23との間には、電圧制御型の三相の第1のインバータ27と第2のインバータ28が接続され、第1のインバータ27で第1の交流モータ13が駆動される共に、第2のインバータ28で第2の交流モータ14が駆動される。第1のインバータ27と第1の交流モータ13で第1のモータ駆動ユニット(以下「第1のMGユニット」と表記する)29が構成され、第2のインバータ28と第2の交流モータ14で第2のモータ駆動ユニット(以下「第2のMGユニット」と表記する)30が構成されている。
Further, a voltage-controlled three-phase
メイン制御装置31は、車両全体を総合的に制御するコンピュータであり、アクセル操作量(アクセルペダルの操作量)を検出するアクセルセンサ32、車両の前進運転や後退運転やパーキング或はニュートラルなどのシフト操作を検出するシフトスイッチ33、ブレーキ操作を検出するブレーキスイッチ34、車速を検出する車速センサ35等の各種センサやスイッチの出力信号を読み込んで車両の運転状態を検出する。このメイン制御装置31は、エンジン12の運転を制御するエンジン制御装置36と、第1及び第2の交流モータ13,14の運転を制御するモータ制御装置37との間で制御信号やデータ信号を送受信し、各制御装置36,37によって車両の運転状態に応じてエンジン12と第1及び第2の交流モータ13,14の運転を制御する。
The
次に、図2乃至図6に基づいて第1及び第2の交流モータ13,14の制御について説明する。図2に示すように、第1及び第2の交流モータ13,14は、それぞれ三相永久磁石式同期モータで、永久磁石が内装されたものであり、それぞれロータの回転位置を検出するロータ回転位置センサ39,40が搭載されている。また、電圧制御型の三相の第1のインバータ27は、モータ制御装置37から出力される三相の電圧指令信号UU1 ,UV1 ,UW1 に基づいて、電源ライン22の直流電圧(昇圧コンバータ21によって昇圧されたシステム電圧)を三相の交流電圧U1 ,V1 ,W1 に変換して第1の交流モータ13を駆動する。第1の交流モータ13のU相電流iU1 とW相電流iW1 が、それぞれ電流センサ41,42によって検出される。
Next, control of the first and
一方、電圧制御型の三相の第2のインバータ28は、モータ制御装置37から出力される三相の電圧指令信号UU2 ,UV2 ,UW2 に基づいて、電源ライン22の直流電圧を三相の交流電圧U2 ,V2 ,W2 に変換して第2の交流モータ14を駆動する。第2の交流モータ14のU相電流iU2 とW相電流iW2 が、それぞれ電流センサ43,44によって検出される。
On the other hand, the voltage-controlled three-phase
尚、第1及び第2の交流モータ13,14は、インバータ27,28で負のトルクで駆動されるときには発電機として機能する。例えば、車両の減速時には減速エネルギにより第2の交流モータ14で発電した交流電力がインバータ28で直流電力に変換されて直流電源20に充電される。通常は、エンジン12の動力の一部がプラネタリギヤ18を介して第1の交流モータ13に伝達されて第1の交流モータ13で発電することでエンジン12の動力を引き出し、その発電電力が第2の交流モータ14に供給されて第2の交流モータ14が電動機として機能する。また、エンジン12の動力が遊星ギヤ機構16で分割されてリングギヤ19に伝達されるトルクが車両走行に要求されるトルクより大きくなる状態では、第1の交流モータ13が電動機として機能してエンジン12の動力を引き出し、この場合、第2の交流モータ14が発電機として機能して、その発電電力が第1の交流モータ13に供給される。
The first and
また、モータ制御装置37は、第1の交流モータ13のトルクを制御するトルク制御を実行すると共に、第2の交流モータ14のトルクを制御するトルク制御及び第2の交流モータ14のトルク発生に必要な電力とは異なる入力電力(以下「無効電力」という)を操作してシステム電圧の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を実行する。更に、昇圧コンバータ21の出力電力を指令値に一致させるように昇圧コンバータ21の出力電力を制御する変換電力制御を実行する。
Further, the
以下、モータ制御装置37で実行する第1の交流モータ13のトルク制御、第2の交流モータ14のトルク制御、システム電圧安定化制御、変換電力制御について説明する。
Hereinafter, the torque control of the
図2に示すように、モータ制御装置37は、第1の交流モータ13をトルク制御する場合には、メイン制御装置31から出力されるトルク指令値T1*と、第1の交流モータ13のU相電流iU1 とW相電流iW1 (電流センサ41,42の出力信号)と、第1の交流モータ13のロータ回転位置θ1 (ロータ回転位置センサ39の出力信号)に基づいて正弦波PWM制御方式で三相電圧指令信号UU1 ,UV1 ,UW1 を次のようにして生成する。
As shown in FIG. 2, when the
まず、第1の交流モータ13のロータ回転位置θ1 (ロータ回転位置センサ39の出力信号)を第1の回転速度演算部45に入力して、第1の交流モータ13の回転速度N1 を演算する。この後、第1の交流モータ13のロータの回転座標として設定したd−q座標系において、d軸電流id1とq軸電流iq1をそれぞれ独立に電流フィードバック制御するために、第1のトルク制御電流演算部46で、第1の交流モータ13のトルク指令値T1*と回転速度N1 とに応じたトルク制御電流ベクトルit1* (d軸トルク制御電流idt1*,q軸トルク制御電流iqt1*)をマップ又は数式等により演算する。
First, the rotor rotational position θ1 of the first AC motor 13 (the output signal of the rotor rotational position sensor 39) is input to the first
この後、第1の電流ベクトル制御部47で、第1の交流モータ13のU相,W相の電流iU1 ,iW1 (電流センサ41,42の出力信号)と第1の交流モータ13のロータ回転位置θ1 (ロータ回転位置センサ39の出力信号)に基づいて第1の交流モータ13に実際に流れるモータ電流の検出値である検出電流ベクトルi1 (d軸検出電流id1,q軸検出電流iq1)を演算し、d軸トルク制御電流idt1*とd軸検出電流id1との偏差Δid1が小さくなるようにPI制御等によりd軸指令電圧Vd1* を演算すると共に、q軸トルク制御電流iqt1*とq軸検出電流iq1との偏差Δiq1が小さくなるようにPI制御等によりq軸指令電圧Vq1* を演算する。そして、d軸指令電圧Vd1* とq軸指令電圧Vq1* を三相電圧指令信号UU1 ,UV1 ,UW1 に変換し、これらの三相電圧指令信号UU1 ,UV1 ,UW1 を第1のインバータ27に出力する。
Thereafter, in the first current
このようにして、メイン制御装置31から出力されるトルク指令値T1*を実現するように第1の交流モータ13のトルクを制御するトルク制御を実行する。
In this way, torque control for controlling the torque of the
一方、モータ制御装置37は、第2の交流モータ14をトルク制御する場合には、メイン制御装置31から出力されるトルク指令値T2*と、第2の交流モータ14のU相電流iU2 とW相電流iW2 (電流センサ43,44の出力信号)と、第2の交流モータ14のロータ回転位置θ2 (ロータ回転位置センサ40の出力信号)に基づいて正弦波PWM制御方式で三相電圧指令信号UU2 ,UV2 ,UW2 を生成する。
On the other hand, when the
その際、第2の交流モータ14のトルク発生に必要な電力とは異なる入力電力(つまり無効電力)のみを変化させるように電流ベクトルを操作することで、第2の交流モータ14のトルクをほぼ一定(トルク指令値T2*)に保持したまま第2のMGユニット30(第2の交流モータ14)の入力電力を制御してシステム電圧の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を実行する。
At that time, the torque of the
本実施例のシステム電圧安定化制御では、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref よりも高いか又はトルク指令値T2*(発生トルクの情報)が所定値Tref よりも大きい場合には、電流ベクトルを遅れ側(d軸のマイナス方向)に操作して入力電力を操作することで、システム電圧安定化に必要な入力電力操作量Pm を確実に実現できるようにする。一方、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref 以下で且つトルク指令値T2*が所定値Tref 以下の場合には、電流ベクトルを進み側(d軸のプラス方向)に操作して入力電力を操作することで、トルク変動を小さくする。
In the system voltage stabilization control of this embodiment, when the rotational speed N2 of the
また、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*がほぼ0の場合(つまりd軸上で電流ベクトルを制御して無効電力を操作する場合)には、電流ベクトルを強め界磁側に設定して正のd軸電流を流すことで、交流モータ14の永久磁石の不可逆減磁を防止して交流モータ14の特性変化を防止する。
Further, when the torque command value T2 * of the
具体的には、まず、第2の交流モータ14のロータ回転位置θ2 (ロータ回転位置センサ40の出力信号)を第2の回転速度演算部48に入力して、第2の交流モータ14の回転速度N2 を演算する。この後、第2の交流モータ14のロータの回転座標として設定したd−q座標系において、d軸電流id2とq軸電流iq2をそれぞれ独立に電流フィードバック制御するために、第2のトルク制御電流演算部49で、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*と回転速度N2 とに応じたトルク制御電流ベクトルit2* (d軸トルク制御電流idt2*,q軸トルク制御電流iqt2*)をマップ又は数式等により演算する。
Specifically, first, the rotor rotational position θ2 of the second AC motor 14 (the output signal of the rotor rotational position sensor 40) is input to the second rotational
更に、システム電圧目標値演算部50(目標電圧演算手段)で、システム電圧の目標値Vs*を演算し、電圧センサ25で検出したシステム電圧の検出値Vs を第1のローパスフィルタ51(第一の低域通過手段)に入力して、システム電圧の検出値Vs のうちの低周波域の成分のみを通過させるローパスフィルタ処理を施す。この後、偏差器52で、システム電圧の目標値Vs*とローパスフィルタ処理後のシステム電圧の検出値Vsfとの偏差ΔVs を求め、この偏差ΔVs をPI制御器53に入力して、システム電圧の目標値Vs*とローパスフィルタ処理後のシステム電圧の検出値Vsfとの偏差ΔVs が小さくなるようにPI制御等により第2の交流モータ14の入力電力操作量Pm を演算する。
Further, the system voltage target value calculation unit 50 (target voltage calculation means) calculates the target value Vs * of the system voltage, and the detected value Vs of the system voltage detected by the
この後、入力電力操作量Pm とトルク制御電流ベクトルit2* (d軸トルク制御電流idt2*,q軸トルク制御電流iqt2*)とトルク指令値T2*を指令電流演算部54に入力して、第2の交流モータ14のトルク発生に寄与しない無効電力を入力電力操作量Pm だけ変化させる電力制御電流ベクトルip*(d軸電力制御電流idp* ,q軸電力制御電流iqp* )を求める。
Thereafter, the input power manipulated variable Pm, the torque control current vector it2 * (d-axis torque control current itt2 *, q-axis torque control current iqt2 *) and the torque command value T2 * are input to the command
その際、図3に示すように、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref 以下で且つ第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が所定値Tref 以下の場合には、進み側の電力制御電流ベクトルip*(d軸のプラス方向を向いた電力制御電流ベクトルip*)を求める。一方、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref よりも高いか又はトルク指令値T2*が所定値Tref よりも大きい場合には、遅れ側の電力制御電流ベクトルip*(d軸のマイナス方向を向いた電力制御電流ベクトルip*)を求める。
At this time, as shown in FIG. 3, when the rotational speed N2 of the
この後、トルク制御電流ベクトルit2* (d軸トルク制御電流idt2*,q軸トルク制御電流iqt2*)と進み側又は遅れ側の電力制御電流ベクトルip*(d軸電力制御電流idp* ,q軸電力制御電流iqp* )とを合成して進み側又は遅れ側の指令電流ベクトルi2*(d軸指令電流id2* ,q軸指令電流iq2* )を求める。
i2*(id2* ,iq2* )=it2* (idt2*,iqt2*)+ip*(idp* ,iqp* )
Thereafter, the torque control current vector it2 * (d-axis torque control current idt2 *, q-axis torque control current iqt2 *) and the power control current vector ip * (d-axis power control current idp *, q-axis) The command current vector i2 * (d-axis command current id2 *, q-axis command current iq2 *) on the advance side or the lag side is obtained by combining the power control current iqp *).
i2 * (id2 *, iq2 *) = it2 * (idt2 *, iqt2 *) + ip * (idp *, iqp *)
また、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*がほぼ0の場合(つまりd軸上で電流ベクトルを制御して無効電力を操作する場合)には、図4に実線で示すように、d軸上でプラス方向を向いた強め界磁側の電力制御電流ベクトルip*(idp* ,0)を求める。トルク指令値T2*がほぼ0の場合、トルク制御電流ベクトルit2* (idt2*,iqt2*)がほぼ0となるため、強め界磁側の電力制御電流ベクトルip*(idp* ,0)をそのまま指令電流ベクトルi2*(id2* ,iq2* )とすることで、指令電流ベクトルi2*を強め界磁側に設定する。
i2*(id2* ,iq2* )=ip*(idp* ,0)
Further, when the torque command value T2 * of the
i2 * (id2 *, iq2 *) = ip * (idp *, 0)
これらの指令電流ベクトルi2*の演算は、図5に示す指令電流ベクトル演算プログラムに従って実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ101で、第2の交流モータ14のロータ回転位置θ2 (ロータ回転位置センサ40の出力信号)に基づいて第2の交流モータ14の回転速度N2 を演算した後、ステップ102に進み、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*と回転速度N2 とに応じたトルク制御電流ベクトルit2* (d軸トルク制御電流idt2*,q軸トルク制御電流iqt2*)をマップ又は数式等により演算する。
The calculation of the command current vector i2 * is executed according to the command current vector calculation program shown in FIG. When this program is started, first, in
この後、ステップ103に進み、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が0であるか否かを判定し、トルク指令値T2*が0でなければ、ステップ104に進み、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref 以下で且つ第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が所定値Tref 以下であるか否かを判定する。
Then, the procedure proceeds to step 103, torque command value T2 * of the
その結果、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref 以下で且つ第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が所定値Tref 以下であると判定された場合には、ステップ105に進み、進み側のd軸電力制御電流idp* のマップ参照して、入力電力操作量Pm とトルク制御電流ベクトルit2* (d軸トルク制御電流idt2*,q軸トルク制御電流iqt2*)とに応じた進み側のd軸電力制御電流idp* を算出する。この進み側のd軸電力制御電流idp* のマップは、第2の交流モータ14の無効電力を入力電力操作量Pm だけ変化させる電力制御電流ベクトルip*がd軸のプラス方向を向いた進み側の電力制御電流ベクトルip*となるように進み側のd軸電力制御電流idp* が設定されている。
As a result, if it is determined that the rotational speed N2 of the
一方、上記ステップ104で、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref よりも高いと判定された場合、又は、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が所定値Tref よりも大きいと判定された場合には、ステップ106に進み、遅れ側のd軸電力制御電流idp* のマップ参照して、入力電力操作量Pm とトルク制御電流ベクトルit2* (d軸トルク制御電流idt2*,q軸トルク制御電流iqt2*)とに応じた遅れ側のd軸電力制御電流idp* を算出する。この遅れ側のd軸電力制御電流idp* のマップは、第2の交流モータ14の無効電力を入力電力操作量Pm だけ変化させる電力制御電流ベクトルip*がd軸のマイナス方向を向いた遅れ側の電力制御電流ベクトルip*となるように遅れ側のd軸電力制御電流idp* が設定されている。
On the other hand, if it is determined in
この後、ステップ107に進み、進み側又は遅れ側のd軸電力制御電流idp* を用いて、次式により進み側又は遅れ側のq軸電力制御電流iqp* を演算する。
これらのステップ105〜107の処理により、第2の交流モータ14のトルクをほぼ一定(トルク指令値T2*)に保持したまま第2の交流モータ14の入力電力(無効電力)を入力電力操作量Pm だけ変化させる進み側又は遅れ側の電力制御電流ベクトルip*(d軸電力制御電流idp* ,q軸電力制御電流iqp* )を求める。
By the processing of these
この後、ステップ110に進み、トルク制御電流ベクトルit2* (d軸トルク制御電流idt2*,q軸トルク制御電流iqt2*)と進み側又は遅れ側の電力制御電流ベクトルip*(d軸電力制御電流idp* ,q軸電力制御電流iqp* )とを合成して進み側又は遅れ側の指令電流ベクトルi2*(d軸指令電流id2* ,q軸指令電流iq2* )を求める。
i2*(id2* ,iq2* )=it2* (idt2*,iqt2*)+ip*(idp* ,iqp* )
Thereafter, the process proceeds to step 110, where the torque control current vector it2 * (d-axis torque control current idt2 *, q-axis torque control current iqt2 *) and the power control current vector ip * (d-axis power control current) on the advance side or the lag side. idp * and q-axis power control current iqp *) are combined to determine the lead-side or lag-side command current vector i2 * (d-axis command current id2 *, q-axis command current iq2 *).
i2 * (id2 *, iq2 *) = it2 * (idt2 *, iqt2 *) + ip * (idp *, iqp *)
これにより、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref 以下で且つトルク指令値T2*が所定値Tref 以下の場合には、トルク制御電流ベクトルit2* よりも進み側に指令電流ベクトルi2*を設定することで、電流ベクトルを進み側に操作して入力電力を操作する。一方、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref よりも高いか又はトルク指令値T2*が所定値Tref よりも大きい場合には、トルク制御電流ベクトルit2* よりも遅れ側に指令電流ベクトルi2*を設定することで、電流ベクトルを遅れ側に操作して入力電力を操作する。
As a result, when the rotational speed N2 of the
一方、上記ステップ103で、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が0であると判定された場合には、ステップ108に進み、q軸電力制御電流iqp* を「0」に設定した後、ステップ109に進み、強め界磁側のd軸電力制御電流idp* のマップ参照して、入力電力操作量Pm に応じた強め界磁側のd軸電力制御電流idp* を算出する。この強め界磁側のd軸電力制御電流idp* のマップは、第2の交流モータ14の無効電力を入力電力操作量Pm だけ変化させる電力制御電流ベクトルip*がd軸上でプラス方向を向いた強め界磁側の電力制御電流ベクトルip*となるように強め界磁側のd軸電力制御電流idp* がプラス値に設定されている。
On the other hand, if it is determined in
この後、ステップ110に進み、トルク制御電流ベクトルit2* と電力制御電流ベクトルip*とを合成して指令電流ベクトルi2*を求めるが、トルク指令値T2*が0の場合は、トルク制御電流ベクトルit2* (idt2*,iqt2*)がほぼ0となるため、強め界磁側の電力制御電流ベクトルip*(idp* ,0)をそのまま指令電流ベクトルi2*(id2* ,iq2* )とする。
i2*(id2* ,iq2* )=ip*(idp* ,0)
Thereafter, the process proceeds to step 110, where the command current vector i2 * is obtained by combining the torque control current vector it2 * and the power control current vector ip *. If the torque command value T2 * is 0 , the torque control current vector Since it2 * (id2 *, iqt2 *) is substantially 0, the power control current vector ip * (idp *, 0) on the strong field side is directly used as the command current vector i2 * (id2 *, iq2 *).
i2 * (id2 *, iq2 *) = ip * (idp *, 0)
これにより、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が0の場合には、指令電流ベクトルi2*を強め界磁側に設定することで、電流ベクトルを強め界磁側に操作して正のd軸電流を流す。
As a result, when the torque command value T2 * of the
このようにして、指令電流ベクトルi2*を演算した後、図2に示すように、第2の電流ベクトル制御部55で、第2の交流モータ14のU相,W相の電流iU2 ,iW2 (電流センサ43,44の出力信号)と第2の交流モータ14のロータ回転位置θ2 (ロータ回転位置センサ40の出力信号)に基づいて第2の交流モータ14に実際に流れるモータ電流の検出値である検出電流ベクトルi2 (d軸検出電流id2,q軸検出電流iq2)を演算し、d軸指令電流id2* とd軸検出電流id2との偏差Δid2が小さくなるようにPI制御等によりd軸指令電圧Vd2* を演算すると共に、q軸指令電流iq2* とq軸検出電流iq2との偏差Δiq2が小さくなるようにPI制御等によりq軸指令電圧Vq2* を演算する。そして、d軸指令電圧Vd2* とq軸指令電圧Vq2* を三相電圧指令信号UU2 ,UV2 ,UW2 に変換し、これらの三相電圧指令信号UU2 ,UV2 ,UW2 を第2のインバータ28に出力する。
After calculating the command current vector i2 * in this manner, as shown in FIG. 2, the second current
以上のようにして、メイン制御装置31から出力されるトルク指令値T2*を実現するように第2の交流モータ14のトルクを制御するトルク制御を実行すると共に、第2の交流モータ14のトルクをほぼ一定(トルク指令値T2*)に保持したままシステム電圧の目標値Vs*と検出値Vsfとの偏差ΔVs が小さくなるように第2のMGユニット30(第2の交流モータ14)の入力電力(無効電力)を操作してシステム電圧の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を実行する。この場合、PI制御器53、指令電流演算部54等がシステム電圧制御手段としての役割を果たす。
As described above, torque control for controlling the torque of the
また、モータ制御装置37は、昇圧コンバータ21の出力電力の指令値Pif* と検出値Pi との偏差ΔPi が小さくなるように昇圧コンバータ21の出力電力を制御する変換電力制御を実行する。
Further, the
具体的には、図2に示すように、昇圧コンバータ21の出力電力の指令値Pif* を演算する場合には、まず、第1の交流モータ13のトルク指令値T1*と回転速度N1 を第1の軸出力演算部56に入力して第1の交流モータ13の軸出力PD1 を演算すると共に、第1の交流モータ13のトルク指令値T1*と回転速度N1 を第1の出力損失演算部57に入力して第1の交流モータ13の出力損失PL1 を演算した後、加算器58で第1の交流モータ13の軸出力PD1 に出力損失PL1 を加算して第1の交流モータ13の入力電力Pi1を求める。この際、第1の交流モータ13が発電機として機能している場合には、第1の交流モータ13の入力電力Pi1の演算結果が負の値となる。
Specifically, as shown in FIG. 2, when calculating the command value Pif * of the output power of the
更に、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*と回転速度N2 を第2の軸出力演算部59に入力して第2の交流モータ14の軸出力PD2 を演算すると共に、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*と回転速度N2 を第2の出力損失演算部60に入力して第2の交流モータ14の出力損失PL2 を演算した後、加算器61で第2の交流モータ14の軸出力PD2 に出力損失PL2 を加算して第2の交流モータ14の入力電力Pi2を求める。この際、第2の交流モータ14が発電機として機能している場合には、第2の交流モータ14の入力電力Pi2の演算結果が負の値となる。
Further, the torque command value T2 * and the rotational speed N2 of the
この後、合計器62で第1の交流モータ13の入力電力Pi1と第2の交流モータの入力電力Pi2とを合計して合計電力Pi*を求め、この合計電力Pi*を第2のローパスフィルタ63(第二の低域通過手段)に入力して合計電力Pi*のうちの低周波域の成分のみを通過させるローパスフィルタ処理を施し、このローパスフィルタ処理後の合計電力Pif* を出力電力の指令値Pif* とする。これら合計器62と第2のローパスフィルタ63等が変換電力指令値演算手段としての役割を果たす。
Thereafter, the total power Pi * is obtained by summing the input power Pi1 of the
一方、昇圧コンバータ21の出力電力の検出値Pi を演算する場合は、電流センサ26で検出した昇圧コンバータ21の出力電流の検出値ic を第3のローパスフィルタ64(第三の低域通過手段)に入力して昇圧コンバータ21の出力電流の検出値ic のうちの低周波域の成分のみを通過させるローパスフィルタ処理を施し、変換電力検出部65(変換電力検出手段)でシステム電圧の目標値Vs*とローパスフィルタ処理後の昇圧コンバータ21の出力電流の検出値icfとを乗算して出力電力の検出値Pi を求める。尚、システム電圧の検出値Vsfと出力電流の検出値icfとを乗算して出力電力の検出値Pi を求めるようにしても良い。
On the other hand, when the detected value Pi of the output power of the
この後、偏差器66で昇圧コンバータ21の出力電力の指令値Pif* と検出値Pi との偏差ΔPi を求め、この偏差ΔPi をPI制御器67に入力して、昇圧コンバータ21の出力電力の指令値Pif* と検出値Pi との偏差ΔPi が小さくなるようにPI制御等により昇圧コンバータ21のスイッチング素子の通電デューティ比Dc を演算する。この後、昇圧駆動信号演算部68で、通電デューティ比Dc に基づいて昇圧駆動信号UCU,UCLを演算し、この昇圧駆動信号UCU,UCLを昇圧コンバータ21に出力する。
Thereafter, the deviation ΔPi between the command value Pif * of the output power of the
このようにして、昇圧コンバータ21の出力電力の指令値Pif* と検出値Pi との偏差ΔPi が小さくなるように昇圧コンバータ21の出力電力を制御する変換電力制御を実行することで、システム電圧安定化制御(第2のMGユニット30の入力電力操作によるシステム電圧の制御)と、昇圧コンバータ21によるシステム電圧の制御との干渉を防止する。この場合、PI制御器67、昇圧駆動信号演算部68等が変換電力制御手段としての役割を果たす。
Thus, by executing the conversion power control for controlling the output power of the
以上説明した本実施例では、システム電圧の目標値Vs*と検出値Vsfとの偏差ΔVs が小さくなるように第2のMGユニット30(第2の交流モータ14)の入力電力を操作してシステム電圧(電源ライン22の電圧)の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を実行するようにしたので、車両の運転状態の変化等によって2つの交流モータ13,14の電力収支が大きく変化した場合でも、システム電圧を効果的に安定化させることができる。しかも、昇圧コンバータ21の高性能化や平滑コンデンサ24の大容量化を行うことなく、電源ライン22の電圧安定化効果を高めることができ、システムの小型化、低コスト化の要求を満たすことができる。
In the present embodiment described above, the system is operated by operating the input power of the second MG unit 30 (second AC motor 14) so that the deviation ΔVs between the target value Vs * of the system voltage and the detected value Vsf becomes small. Since the system voltage stabilization control that suppresses fluctuations in the voltage (voltage of the power supply line 22) is executed, even when the power balance of the two
また、本実施例では、システム電圧安定化制御の際に、第2の交流モータ14のトルク発生に寄与しない無効電力のみを変化させるように電流ベクトルを制御することで、第2の交流モータ14のトルクをほぼ一定(トルク指令値T2*)に保持したまま第2のMGユニット30(第2の交流モータ14)の入力電力を制御してシステム電圧を制御するようにしたので、車両の運転状態に悪影響を及ぼすことなくシステム電圧の変動を抑制することができる。
In the present embodiment, the
ところで、図6に示すように、交流モータ13,14を制御する際の電流の制限値は電流制限円で表すことができ、電圧の制限値は電圧制限楕円で表すことができる。この電流制限円の内側で且つ電圧制限楕円の内側となる範囲が電流ベクトルの操作可能範囲となり、交流モータ13,14の回転速度が高くなるほど電圧制限楕円が小さくなって電流ベクトルの操作可能範囲がd軸のマイナス方向(d軸電流が小さくなる方向)に狭められるという特性がある。
By the way, as shown in FIG. 6, the current limit value when controlling
このため、システム電圧安定化制御の際に、第2の交流モータ14の回転速度が高くなって電流ベクトルの操作可能範囲がd軸のマイナス方向に狭められたときに、電流ベクトルを進み側(d軸のプラス方向)に操作して入力電力を操作しようとすると、電流ベクトルの操作可能範囲内ではシステム電圧安定化に必要な入力電力操作量Pm を実現できなくなる可能性がある。また、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が大きくなって電流ベクトル(トルク制御電流ベクトルit2* )が長くなったときも、電流ベクトルを進み側(d軸のプラス方向)に操作して入力電力を操作しようとすると、電流ベクトルの操作可能範囲内ではシステム電圧安定化に必要な入力電力操作量Pm を実現できなくなる可能性がある。
For this reason, during the system voltage stabilization control, when the rotational speed of the
これらの対策として、本実施例では、システム電圧安定化制御の際に、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref よりも高いか又はトルク指令値T2*が所定値Tref よりも大きい場合には、トルク制御電流ベクトルit2* に遅れ側の電力制御電流ベクトルip*を合成してトルク制御電流ベクトルit2* よりも遅れ側に指令電流ベクトルi2*を設定することで、電流ベクトルを遅れ側に操作して入力電力を操作する。これにより、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref よりも高くなって電流ベクトルの操作可能範囲がd軸のマイナス方向に狭められたときや、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が所定値Tref よりも大きくなって電流ベクトル(トルク制御電流ベクトルit2* )が長くなったときには、電流ベクトルを遅れ側に操作して入力電力を操作することができるため、電流ベクトルの操作可能範囲内でシステム電圧安定化に必要な入力電力操作量Pm を実現することができ、システム電圧安定化機能を十分に発揮させることができる。
As these countermeasures, in this embodiment, in the system voltage stabilization control, the rotational speed N2 of the
一方、第2の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref 以下で且つトルク指令値T2*が所定値Tref 以下の場合には、トルク制御電流ベクトルit2* に進み側の電力制御電流ベクトルip*を合成してトルク制御電流ベクトルit2* よりも進み側に指令電流ベクトルi2*を設定することで、電流ベクトルを進み側に操作して入力電力を操作する。第2の交流モータ14のトルクを一定に保持したまま第2の交流モータ14の入力電力を操作する場合、つまり、定トルク曲線(図3参照)に沿って電流ベクトルを操作する場合、電流ベクトルを遅れ側に操作するよりも進み側に操作する方がトルク変動が小さくなる傾向があるため、第1の交流モータ14の回転速度N2 が所定値Nref 以下で且つトルク指令値T2*が所定値Tref 以下のときに電流ベクトルを進み側に操作して入力電力を操作することで、第2の交流モータ14の低回転・低トルク領域(トルク変動の影響が大きくなる領域)でトルク変動を小さくすることができる。
On the other hand, when the rotational speed N2 of the
また、システム電圧安定化制御の際に、第2の交流モータ14の発生トルクがほぼ0の場合には、d軸上で電流ベクトルを制御して無効電力を操作することになるが、図4に破線で示すように、電流ベクトルを弱め界磁側に設定して負のd軸電流を流すと、第2の交流モータ14の永久磁石が不可逆減磁する可能性があり、永久磁石が不可逆減磁されると、第2の交流モータ14の特性が変化するため、第2の交流モータ14を用いた制御(システム電圧安定化制御やトルク制御等)の制御精度が低下する可能性がある。
Further, in the system voltage stabilization control, when the generated torque of the
この対策として、本実施例では、システム電圧安定化制御の際に、第2の交流モータ14のトルク指令値T2*が0の場合には、図4に実線で示すように、電力制御電流ベクトルip*を強め界磁側に設定して指令電流ベクトルi2*を強め界磁側に設定することで、電流ベクトルを強め界磁側に操作して正のd軸電流を流すようにしたので、第2の交流モータ14の永久磁石の不可逆減磁を防止して該交流モータ14の特性変化を防止することができ、第2の交流モータ14を用いた制御(システム電圧安定化制御やトルク制御等)の永久磁石の不可逆減磁による制御精度の低下を防止することができる。
As a countermeasure, in this embodiment, when the torque command value T2 * of the
尚、上記実施例では、第2の交流モータ14の発生トルクの情報として、トルク指令値T2*を用いるようにしたが、これに代えて、第2の交流モータ14の運転状態等に基づいて推定した推定トルクを用いるようにしても良い。また、上記実施例では、システム電圧安定化制御の際に、第2の交流モータ14の電流ベクトルを操作するようにしたが、第2の交流モータ14の電圧ベクトルを操作するようにしても良い。
In the above embodiment, the torque command value T2 * is used as information on the torque generated by the
また、本実施例では、ローパスフィルタ処理後のシステム電圧の検出値Vsfを用いて第2の交流モータ14の入力電力操作量Pm を演算するようにしたので、入力電力操作量Pm を演算する際に、システム電圧の検出値Vs に含まれるノイズ成分(高周波成分)をローパスフィルタ処理で除去した後のシステム電圧の検出値Vsfを用いることができ、入力電力操作量Pm の演算精度を向上させることができる。
In this embodiment, since the input power manipulated variable Pm of the
更に、本実施例では、第1の交流モータ13の入力電力Pi1と第2の交流モータの入力電力Pi2とを合計した合計電力Pi*から昇圧コンバータ21の出力電力の指令値Pif* を求めると共に、システム電圧の目標値Vs*(又は検出値Vsf)と昇圧コンバータ21の出力電流の検出値icfとを乗算して出力電力の検出値Pi を求め、これらの出力電力の指令値Pif* と検出値Pi との偏差ΔPi が小さくなるように昇圧コンバータ21の出力電力を制御する変換電力制御を実行するようにしたので、第2のMGユニット30の入力電力操作によるシステム電圧の制御と昇圧コンバータ21によるシステム電圧の制御との干渉を防止することができる。
Furthermore, in this embodiment, the command value Pif * of the output power of the
また、本実施例では、第1の交流モータ13の入力電力Pi1と第2の交流モータの入力電力Pi2との合計電力Pi*をローパスフィルタ処理した後の合計電力Pif* を昇圧コンバータ21の出力電力の指令値Pif* とするようにしたので、ノイズ成分(高周波成分)をローパスフィルタ処理で除去した後の合計電力Pif* を出力電力の指令値Pif* とすることができ、出力電力の指令値Pif* を精度良く設定することができる。しかも、帯域を制限することで、昇圧コンバータ21の高速化を防止できるため、昇圧コンバータ21の要求性能を低減して昇圧コンバータ21を小型化でき、車両搭載には有利となる。
In this embodiment, the total power Pif * after the low-pass filter processing is performed on the total power Pi * of the input power Pi1 of the
更に、本実施例では、ローパスフィルタ処理後の昇圧コンバータ21の出力電流の検出値icfを用いて出力電力の検出値Pi を演算するようにしたので、出力電力の検出値Pi を演算する際に、出力電流の検出値ic に含まれるノイズ成分(高周波成分)をローパスフィルタ処理で除去した後の出力電流の検出値icfを用いることができ、出力電力の検出値Pi の演算精度を向上させることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the output power detection value Pi is calculated using the output current detection value icf of the
尚、上記実施例では、変換電力制御の際に、昇圧コンバータ21の出力電力の指令値Pif* と検出値Pi との偏差ΔPi が小さくなるように昇圧コンバータ21の出力電力を制御するようにしたが、昇圧コンバータ21の入力電力の指令値と検出値との偏差が小さくなるように昇圧コンバータ21の入力電力を制御するようにしても良い。
In the above embodiment, the output power of the
また、上記実施例では、システム電圧安定化制御の際に、第2のMGユニット30(第2の交流モータ14)の入力電力を制御してシステム電圧の変動を抑制するようにしたが、第1のMGユニット29(第1の交流モータ13)の入力電力を制御してシステム電圧の変動を抑制するようにしても良い。或は、図示しないが、例えば従動輪に第3のMGユニットを搭載した全輪駆動構成の車両においては、この第3のMGユニットの入力電力を制御してシステム電圧の変動を抑制するようにしても良い。 In the above-described embodiment, the system voltage stabilization control is performed by controlling the input power of the second MG unit 30 (second AC motor 14) to suppress fluctuations in the system voltage. The input power of one MG unit 29 (first AC motor 13) may be controlled to suppress fluctuations in system voltage. Or, although not shown, for example, in a vehicle having an all-wheel drive configuration in which the third MG unit is mounted on the driven wheel, the input power of the third MG unit is controlled to suppress fluctuations in the system voltage. May be.
また、上記実施例では、エンジンの動力を遊星ギヤ機構で分割する所謂スプリットタイプのハイブリッド電気自動車に本発明を適用したが、このスプリットタイプのハイブリッド電気自動車に限定されず、他の方式であるパラレルタイプやシリーズタイプのハイブリッド電気自動車に本発明を適用しても良い。更に、上記実施例では、交流モータとエンジンを動力源とする車両に本発明を適用したが、交流モータのみを動力源とする車両に本発明を適用しても良い。また、インバータと交流モータとからなるMGユニットを1つだけ搭載した車両やMGユニットを3つ以上搭載した車両に本発明を適用しても良い。 In the above embodiment, the present invention is applied to a so-called split type hybrid electric vehicle in which engine power is divided by a planetary gear mechanism. However, the present invention is not limited to this split type hybrid electric vehicle, and other types of parallel electric vehicles are used. The present invention may be applied to type or series type hybrid electric vehicles. Further, in the above embodiment, the present invention is applied to a vehicle using an AC motor and an engine as a power source. However, the present invention may be applied to a vehicle using only an AC motor as a power source. Further, the present invention may be applied to a vehicle equipped with only one MG unit composed of an inverter and an AC motor, or a vehicle equipped with three or more MG units.
13,14…交流モータ、20…直流電源、21…昇圧コンバータ(変換手段)、22…電源ライン、24…平滑コンデンサ、25…電圧センサ(電圧検出手段)、26…電流センサ(電流検出手段)、27,28…インバータ、29,30…MGユニット、37…モータ制御装置、49…第2のトルク制御電流演算部、50…システム電圧目標値演算部(目標電圧演算手段)、51…第1のローパスフィルタ(第一の低域通過手段)、53…PI制御器(システム電圧制御手段)、54…指令電流演算部(システム電圧制御手段)、55…第2の電流ベクトル制御部、62…合計器(変換電力指令値演算手段)、63…第2のローパスフィルタ(第二の低域通過手段)、64…第3のローパスフィルタ(第三の低域通過手段)、65…変換電力検出部(変換電力検出手段)、67…PI制御器(変換電力制御手段)、68…昇圧駆動信号演算部(変換電力制御手段)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記システム電圧の目標値を設定する目標電圧設定手段と、
前記システム電圧を検出する電圧検出手段と、
前記MGユニットの交流モータのトルク発生に必要な電力とは異なる入力電力を操作して前記システム電圧の変動を抑制するシステム電圧安定化制御を実行するシステム電圧制御手段とを備え、
前記システム電圧制御手段は、前記システム電圧安定化制御の際に、前記交流モータのトルク指令値が0の場合に該交流モータに通電する電流又は電圧を強め界磁側に設定すると共に、前記目標電圧設定手段で設定したシステム電圧の目標値と前記電圧検出手段で検出したシステム電圧とに基づいて前記MGユニットの入力電力操作量を演算し、該入力電力操作量に基づいて前記システム電圧を制御することを特徴とする電気自動車の制御装置。 At least one motor drive unit (hereinafter referred to as “MG unit”) comprising conversion means for converting a voltage of a DC power source to generate a system voltage on a power supply line, an inverter connected to the power supply line, and an AC motor driven by the inverter. In a control device of an electric vehicle provided with
Target voltage setting means for setting a target value of the system voltage;
Voltage detecting means for detecting the system voltage;
Wherein a system voltage control means for executing suppressing system voltage stabilization control the fluctuation of the system voltage by operating the different input power from the power required to torque generation of the AC motor MG unit,
In the system voltage stabilization control, the system voltage control means sets the current or voltage to be supplied to the AC motor to a stronger field side when the torque command value of the AC motor is 0, and sets the target The input power manipulated variable of the MG unit is calculated based on the system voltage target value set by the voltage setting means and the system voltage detected by the voltage detecting means, and the system voltage is controlled based on the input power manipulated variable. A control device for an electric vehicle.
前記システム電圧制御手段は、前記第一の低域通過手段を通過した所定の周波数以下のシステム電圧を用いて前記MGユニットの入力電力操作量を演算することを特徴とする請求項1に記載の電気自動車の制御装置。 A first low-pass means for passing a component having a predetermined frequency or less out of the system voltage detected by the voltage detection means;
The system voltage control means according to claim 1, characterized in that computing the input power operation quantity of the MG unit by using a predetermined frequency below the system voltage has passed through the first low-pass means Electric vehicle control device.
前記変換電力を検出する変換電力検出手段とを備え、
前記変換電力制御手段は、前記変換電力指令値演算手段で演算した変換電力の指令値と前記変換電力検出手段で検出した変換電力とに基づいて前記変換電力の制御量を演算し、該変換電力の制御量に基づいて前記変換電力を制御することを特徴とする請求項3に記載の電気自動車の制御装置。 Converted power command value calculating means for calculating a command value of the converted power;
Conversion power detection means for detecting the conversion power,
The converted power control means calculates the control amount of the converted power based on the converted power command value calculated by the converted power command value calculating means and the converted power detected by the converted power detection means, and the converted power The control apparatus for an electric vehicle according to claim 3 , wherein the conversion power is controlled based on a control amount of the electric vehicle.
前記変換電力指令値演算手段は、前記第二の低域通過手段を通過した所定の周波数以下の電力に基づいて前記変換電力の指令値を演算することを特徴とする請求項5に記載の電気自動車の制御装置。 A second low-pass means for passing a component having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency out of input power of all electric loads including the MG unit connected to the power line;
6. The electric power according to claim 5 , wherein the converted power command value calculating means calculates a command value of the converted power based on power of a predetermined frequency or less that has passed through the second low-pass means. Automotive control device.
前記変換手段の出力電流を検出する電流検出手段とを備え、
前記変換電力検出手段は、前記目標電圧設定手段で設定したシステム電圧の目標値又は前記電圧検出手段で検出したシステム電圧と、前記電流検出手段で検出した変換手段の出力電流とに基づいて前記変換電力を演算することを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の電気自動車の制御装置。 At least one of target voltage setting means for setting a target value of the system voltage and voltage detection means for detecting the system voltage;
Current detection means for detecting the output current of the conversion means,
The conversion power detection means is configured to convert the conversion voltage based on a system voltage target value set by the target voltage setting means or a system voltage detected by the voltage detection means, and an output current of the conversion means detected by the current detection means. The electric vehicle control device according to any one of claims 4 to 6 , wherein electric power is calculated.
前記変換電力検出手段は、前記第三の低域通過手段を通過した所定の周波数以下の出力電流を用いて前記変換電力を演算することを特徴とする請求項7に記載の電気自動車の制御装置。 A third low-pass means for passing a component having a predetermined frequency or less in the output current of the conversion means detected by the current detection means;
8. The control apparatus for an electric vehicle according to claim 7 , wherein the converted power detection means calculates the converted power using an output current having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency that has passed through the third low-pass means. .
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