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JP7474181B2 - Motor control device and motor control method - Google Patents
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JP7474181B2 - Motor control device and motor control method - Google Patents

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Description

本発明は、モータ制御装置及びモータ制御方法に関する。 The present invention relates to a motor control device and a motor control method.

EV(Electric Vehicle)システムでは、例えば特許文献1に示されているように、バッテリとモータの駆動回路との間に、コンタクタが挿入されている。モータが回生動作中、コンタクタは閉状態(オン状態)となっており、モータの回生電流により、バッテリが充電されていく。 In an EV (Electric Vehicle) system, as shown in Patent Document 1, for example, a contactor is inserted between the battery and the motor drive circuit. When the motor is in regenerative operation, the contactor is in a closed state (on state), and the battery is charged by the regenerative current of the motor.

図9A及び図9Bは、EVのモータ制御装置の概要を示すブロック図である。図9A及び図9Bにおいて、バッテリ501と駆動回路502との間には、コンタクタ503が挿入される。駆動回路502はブリッジ回路を基本構成とするインバータであり、駆動電流によりモータ505を駆動している。コンデンサ504は平滑コンデンサである。 Figures 9A and 9B are block diagrams showing an overview of an EV motor control device. In Figures 9A and 9B, a contactor 503 is inserted between a battery 501 and a drive circuit 502. The drive circuit 502 is an inverter that basically has a bridge circuit configuration, and drives a motor 505 with a drive current. The capacitor 504 is a smoothing capacitor.

モータ505を回生動作させると、モータ505が発電機として機能する。この場合、通常、図9Aに示すように、コンタクタ503は閉状態になっている。したがって、モータ505からの回生電流がバッテリ501に送られ、バッテリ501が充電されていく。 When the motor 505 is operated in regenerative mode, the motor 505 functions as a generator. In this case, the contactor 503 is normally in a closed state, as shown in FIG. 9A. Therefore, the regenerative current from the motor 505 is sent to the battery 501, and the battery 501 is charged.

ところが、コンタクタコイル駆動電圧の変動、コンタクタコイル駆動ハーネスの接触不良、機械的衝撃などにより、モータ作動中にコンタクタ503が開状態(オフ状態)になることがある。回生動作中にコンタクタ503が開状態になると、図9Bに示すように、モータ505からの回生電流をバッテリ501に送る経路が遮断され、バッテリ501が充電されなくなる。また、回生動作中にコンタクタ503が開状態になると、モータ505からの回生電流によりコンデンサ504の電圧が上昇していく。 However, due to fluctuations in the contactor coil drive voltage, poor contact in the contactor coil drive harness, mechanical shock, etc., contactor 503 may open (off) while the motor is operating. If contactor 503 opens during regenerative operation, as shown in FIG. 9B, the path that sends the regenerative current from motor 505 to battery 501 is cut off, and battery 501 is no longer charged. Furthermore, if contactor 503 opens during regenerative operation, the voltage of capacitor 504 increases due to the regenerative current from motor 505.

特許第6296169号公報Patent No. 6296169

回生動作中にコンタクタ503が開状態となった場合、コンデンサ504の電圧が上昇するため、電子部品を保護するための過電圧保護機能が必要となる。EVシステムとしては、このような状況が発生した場合、回生ブレーキが失陥するため、早急に機能復帰が望まれる。しかしながら、過電圧状態でコンタクタ503を閉動作(オン動作)させると、コンデンサ504からバッテリ501へ突入電流が流れるため、コンタクタ接点やバッテリを痛めてしまう恐れがある。また、コンタクタコイルの電源にコンデンサの電荷を利用する場合、コンタクタコイルの最大許容電圧を超過してしまう恐れがある。 If contactor 503 opens during regenerative operation, the voltage of capacitor 504 rises, making an overvoltage protection function necessary to protect electronic components. In an EV system, if such a situation occurs, the regenerative brake will fail, so it is desirable for functionality to be restored as soon as possible. However, if contactor 503 is closed (turned on) in an overvoltage state, an inrush current will flow from capacitor 504 to battery 501, which may damage the contactor contacts and battery. In addition, if the charge of the capacitor is used to power the contactor coil, there is a risk that the maximum allowable voltage of the contactor coil will be exceeded.

上述の課題を鑑み、本発明は、回生動作中にコンタクタが開状態となった場合に、速やかにコンデンサ電荷を放電し、回生動作を復帰させることができるモータ制御装置及びモータ制御方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention aims to provide a motor control device and a motor control method that can quickly discharge the capacitor charge and restore regenerative operation when the contactor opens during regenerative operation.

本発明の一態様に係るモータ制御装置は、ブラシレスモータに接続されるブリッジ回路にゲート信号を印加するゲート駆動出力部と、電源から前記ブリッジ回路に供給される電源を平滑化するコンデンサと、を有するモータ制御装置であって、前記電源と前記ブリッジ回路との間に接続されるコンタクタと、前記コンタクタがオフとなったことを検出するコンタクタ開検出部と、前記ブラシレスモータに備えられたコイルのインダクタンスの変化が基準値以内であるロータの回転角度を相毎に記憶する記憶部と、ロータの回転角度を検出するロータ位置検出部と、回生動作中にコンタクタがオフとなったことが検出されると、前記記憶部を参照し、前記検出された回転角度に基づいて前記インダクタンスの変化が基準値以内である相のコイルに対し前記コンデンサから放電する指令を、前記ゲート駆動出力部に出力する指令出力部と、前記コンデンサから放電する期間が終了すると前記コンタクタをオンにするコンタクタ制御部とを有する。 A motor control device according to one aspect of the present invention is a motor control device having a gate drive output unit that applies a gate signal to a bridge circuit connected to a brushless motor, and a capacitor that smoothes the power supplied from a power source to the bridge circuit, and has a contactor connected between the power source and the bridge circuit, a contactor open detection unit that detects when the contactor is turned off, a memory unit that stores the rotor rotation angle for each phase at which the inductance change of the coil provided in the brushless motor is within a reference value, a rotor position detection unit that detects the rotor rotation angle, a command output unit that, when it is detected that the contactor is turned off during regenerative operation, refers to the memory unit and outputs a command to the gate drive output unit to discharge the capacitor to the coil of the phase at which the inductance change is within a reference value based on the detected rotation angle, and a contactor control unit that turns on the contactor when the period for discharging the capacitor ends.

本発明によれば、回生動作中にコンタクタが開状態になり、コンデンサ電圧が上昇した場合に、各相のモータコイルの中でインダクタンスの変化が小となる相のコイルを用いてコンデンサの電荷を放電させることで、コンデンサの電荷を素早く放電し、回生動作を復帰させることができる。これにより、回生ブレーキ機能の失陥を最小限に抑えることができる。 According to the present invention, when the contactor opens during regenerative operation and the capacitor voltage rises, the charge in the capacitor is discharged using the motor coil of the phase with the smallest change in inductance, thereby quickly discharging the charge in the capacitor and restoring regenerative operation. This makes it possible to minimize the failure of the regenerative brake function.

本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a motor control device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置でのコンデンサの放電制御の説明図である。3 is an explanatory diagram of capacitor discharge control in the motor control device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置でのコンデンサの放電制御の説明図である。3 is an explanatory diagram of capacitor discharge control in the motor control device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置でのコンデンサの放電制御の説明図である。3 is an explanatory diagram of capacitor discharge control in the motor control device according to the first embodiment of the present invention. FIG. SRモータのインダクタンスの変化の一例を示すグラフである。11 is a graph showing an example of a change in inductance of an SR motor. 本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置での回生駆動制御を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing regenerative drive control in the motor control device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置でのコンデンサ電圧及び電源電流の時間変化を示すグラフである。5 is a graph showing changes over time in a capacitor voltage and a power supply current in the motor control device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態に係るモータ制御装置の構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a motor control device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態における過電圧検出のフローチャートである。10 is a flowchart of overvoltage detection in a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態での過電圧検出の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of overvoltage detection in a second embodiment of the present invention. EVのモータ制御装置の概要を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overview of a motor control device for an EV. EVのモータ制御装置の概要を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an overview of a motor control device for an EV.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置1の構成図である。図1において、モータ10は、EV(Electric Vehicle)で車両を駆動するモータである。モータ10としては、SR(Switched reluctance)モータが用いられる。SRモータは、ブラシレスであり、凸極型のロータと、3相のモータコイル11u、11v、11wとを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First Embodiment
Fig. 1 is a configuration diagram of a motor control device 1 according to a first embodiment of the present invention. In Fig. 1, a motor 10 is a motor that drives an EV (electric vehicle). An SR (switched reluctance) motor is used as the motor 10. The SR motor is brushless and includes a salient pole rotor and three-phase motor coils 11u, 11v, and 11w.

モータ10の各相のモータコイル11u、11v、11wには、駆動回路30を構成するハーフブリッジ回路から、各相のPWM(Pulse Width Modulation)駆動信号が供給される。各相のモータコイル11u、11v、11wに流れる電流は、電流センサ13u、13v、13wで検出される。また、モータ10には、ロータの回転位置を検出するための回転センサ12が取り付けられている。 The motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase of the motor 10 are supplied with PWM (Pulse Width Modulation) drive signals from the half-bridge circuit that constitutes the drive circuit 30. The currents flowing through the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase are detected by current sensors 13u, 13v, and 13w. In addition, the motor 10 is equipped with a rotation sensor 12 for detecting the rotational position of the rotor.

バッテリ20は、モータ10を駆動するための電源である。バッテリ20としては、鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等、充電可能な二次電池が用いられる。 The battery 20 is a power source for driving the motor 10. The battery 20 may be a rechargeable secondary battery such as a lead-acid battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-metal hydride battery, or a lithium-ion battery.

駆動回路30はインバータであり、バッテリ20から送られてきた直流電源からU相、V相、W相の3相の駆動電流を生成し、モータ10の各相のモータコイル11u、11v、11wに供給して、モータ10を駆動する。駆動回路30は、MOSトランジスタ31u、31v、31wと、MOSトランジスタ32u、32v、32wと、ダイオード33u、33v、33wと、ダイオード34u、34v、34wとから構成される。 The drive circuit 30 is an inverter that generates three-phase drive currents, U-phase, V-phase, and W-phase, from the DC power source sent from the battery 20, and supplies them to the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase of the motor 10 to drive the motor 10. The drive circuit 30 is composed of MOS transistors 31u, 31v, and 31w, MOS transistors 32u, 32v, and 32w, diodes 33u, 33v, and 33w, and diodes 34u, 34v, and 34w.

MOSトランジスタ31u及び32u、ダイオード33u及び34uは、U相のモータコイル11uに駆動信号を供給するハーフブリッジ回路を構成している。MOSトランジスタ31v及び32v、ダイオード33v及び34vは、V相のモータコイル11vに駆動信号を供給するハーフブリッジ回路を構成している。MOSトランジスタ31w及び32w、ダイオード33w及び34wは、W相のモータコイル11wに駆動信号を供給するハーフブリッジ回路を構成している。 The MOS transistors 31u and 32u and the diodes 33u and 34u form a half-bridge circuit that supplies a drive signal to the U-phase motor coil 11u. The MOS transistors 31v and 32v and the diodes 33v and 34v form a half-bridge circuit that supplies a drive signal to the V-phase motor coil 11v. The MOS transistors 31w and 32w and the diodes 33w and 34w form a half-bridge circuit that supplies a drive signal to the W-phase motor coil 11w.

バッテリ20の正極から駆動回路30に電源を供給するハイサイド電源ライン21a、21b中には、コンタクタ23が挿入される。電圧センサ61は、バッテリ20側のハイサイド電源ライン21aとローサイド電源ライン22との間のバッテリ電圧を検出している。電圧センサ62は、駆動回路30側のハイサイド電源ライン21bとローサイド電源ライン22との間のコンデンサ電圧を検出している。また、電流センサ63は、ハイサイド電源ライン21bに流れる電源電流を検出している。 A contactor 23 is inserted into the high-side power supply lines 21a and 21b that supply power from the positive electrode of the battery 20 to the drive circuit 30. A voltage sensor 61 detects the battery voltage between the high-side power supply line 21a on the battery 20 side and the low-side power supply line 22. A voltage sensor 62 detects the capacitor voltage between the high-side power supply line 21b on the drive circuit 30 side and the low-side power supply line 22. A current sensor 63 detects the power supply current flowing through the high-side power supply line 21b.

ハイサイド電源ライン21bとローサイド電源ライン22との間に、コンデンサ25が接続される。コンデンサ25は、バッテリ20から駆動回路30に供給される電源を平滑化する。 A capacitor 25 is connected between the high-side power supply line 21b and the low-side power supply line 22. The capacitor 25 smoothes the power supplied from the battery 20 to the drive circuit 30.

また、ハイサイド電源ライン21aとローサイド電源ライン22との間に、MOSトランジスタ27及びMOSトランジスタ28が直列に接続される。MOSトランジスタ27及びMOSトランジスタ28の接続点は、抵抗29を介して、ハイサイド電源ライン21bに接続される。MOSトランジスタ27及びMOSトランジスタ28は、コンデンサ25のプリチャージ及びディスチャージを行う。 In addition, MOS transistors 27 and 28 are connected in series between the high-side power supply line 21a and the low-side power supply line 22. The connection point of MOS transistors 27 and 28 is connected to the high-side power supply line 21b via resistor 29. MOS transistors 27 and 28 precharge and discharge capacitor 25.

制御回路40は、CPU(Central Processing Unit)やMPU(Micro Processor Unit)、メモリ等からなり、各部の制御を行う。制御回路40は、電圧検出部401、電流検出部402、ロータ位置検出部403、各相コイル電流検出部404、モータ駆動制御部405、ゲート駆動出力部406、起動・停止認識処理部407、プリチャージ・ディスチャージ制御部408、コンタクタ開検出部409、コンタクタ制御部410、ディスチャージ指令出力部411、及びディスチャージタイミング記憶部412からなる。 The control circuit 40 is made up of a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processor Unit), memory, etc., and controls each part. The control circuit 40 is made up of a voltage detection part 401, a current detection part 402, a rotor position detection part 403, a coil current detection part for each phase 404, a motor drive control part 405, a gate drive output part 406, a start/stop recognition processing part 407, a precharge/discharge control part 408, a contactor open detection part 409, a contactor control part 410, a discharge command output part 411, and a discharge timing memory part 412.

電圧検出部401は、電圧センサ61及び62の検出信号から、バッテリ電圧及びコンデンサ電圧を検出する。電流検出部402は、電流センサ63の検出信号から、電源電流を検出する。ロータ位置検出部403は、回転センサ12の検出信号から、モータ10のロータの回転角度を検出する。各相コイル電流検出部404は、電流センサ13u、13v、13wの検出信号から、各相のモータコイル11u、11v、11wを流れる電流を検出する。 The voltage detection unit 401 detects the battery voltage and the capacitor voltage from the detection signals of the voltage sensors 61 and 62. The current detection unit 402 detects the power supply current from the detection signal of the current sensor 63. The rotor position detection unit 403 detects the rotation angle of the rotor of the motor 10 from the detection signal of the rotation sensor 12. The coil current detection unit 404 for each phase detects the current flowing through the motor coils 11u, 11v, and 11w for each phase from the detection signals of the current sensors 13u, 13v, and 13w.

モータ駆動制御部405には、駆動指令、停止指令、回生指令が入力される。モータ駆動制御部405は、駆動指令を入力すると、モータ10を駆動するための制御信号を生成して、ゲート駆動出力部406に出力する。このときには、モータ10は力行動作となる。また、モータ駆動制御部405は、停止指令を入力すると、モータ10を停止するための制御信号を生成して、ゲート駆動出力部406に出力する。このときには、モータ10は惰性回転した後、停止する。モータ駆動制御部405は、回生指令を入力すると、モータ10に回生動作を行わせるための制御信号を生成して、ゲート駆動出力部406に出力する。この場合、モータ10は、回生動作となる。 The motor drive control unit 405 receives a drive command, a stop command, and a regeneration command. When the motor drive control unit 405 receives a drive command, it generates a control signal for driving the motor 10 and outputs it to the gate drive output unit 406. At this time, the motor 10 operates in power running mode. When the motor drive control unit 405 receives a stop command, it generates a control signal for stopping the motor 10 and outputs it to the gate drive output unit 406. At this time, the motor 10 rotates by inertia and then stops. When the motor drive control unit 405 receives a regeneration command, it generates a control signal for causing the motor 10 to perform a regenerative operation and outputs it to the gate drive output unit 406. In this case, the motor 10 operates in regenerative mode.

ゲート駆動出力部406は、モータ駆動制御部405からの制御信号から、駆動回路30のMOSトランジスタ31u、31v、31w及びMOSトランジスタ32u、32v、32wへのゲート信号を生成する。これにより、モータ10の各相のモータコイル11u、11v、11wに駆動電流が供給され、モータ10が回転される。 The gate drive output unit 406 generates gate signals for the MOS transistors 31u, 31v, and 31w and the MOS transistors 32u, 32v, and 32w of the drive circuit 30 from the control signal from the motor drive control unit 405. This causes a drive current to be supplied to the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase of the motor 10, causing the motor 10 to rotate.

起動・停止認識処理部407は、起動スイッチの状態から起動及び停止を認識する。起動・停止認識処理部407は、起動及び停止を認識すると、プリチャージ・ディスチャージ制御部408に制御信号を出力し、MOSトランジスタ27及び28を制御して、コンデンサ25をプリチャージ及びディスチャージする。 The start/stop recognition processing unit 407 recognizes start and stop from the state of the start switch. When the start/stop recognition processing unit 407 recognizes start and stop, it outputs a control signal to the precharge/discharge control unit 408, which controls the MOS transistors 27 and 28 to precharge and discharge the capacitor 25.

プリチャージ・ディスチャージ制御部408は、MOSトランジスタ27及び28のゲートにゲート信号を供給して、コンデンサ25の充放電を制御する。コンタクタ23が開状態の間に、MOSトランジスタ27がオンし、MOSトランジスタ28がオフのときには、抵抗29を介してコンデンサ25がプリチャージされる。MOSトランジスタ28がオンし、MOSトランジスタ27がオフのときには、コンデンサ25の電荷が抵抗29を介してディスチャージされる。 The precharge/discharge control unit 408 supplies gate signals to the gates of the MOS transistors 27 and 28 to control the charging and discharging of the capacitor 25. When the contactor 23 is open, the MOS transistor 27 is on and the MOS transistor 28 is off, the capacitor 25 is precharged via the resistor 29. When the MOS transistor 28 is on and the MOS transistor 27 is off, the charge in the capacitor 25 is discharged via the resistor 29.

コンタクタ開検出部409は、電圧検出部401の検出出力と、電流検出部402の検出出力に基づいて、コンタクタ23が開(オフ)状態にあるか、閉(オン)状態にあるかを検出する。より具体的には、コンタクタ開検出部409は、電流センサ63から取得される電源電流が基準電流(0A)であって、かつ、電圧センサ62から得られるコンデンサ25の電圧が基準電圧以上になった場合に、コンタクタ23が開状態になったことを検出する。すなわち、コンタクタ23が閉状態において回生動作が行われると、回生電流がバッテリ20に流れるため、電源電流はマイナスとなる。また、このときには、コンデンサ25の電圧は基準電圧以下になる。コンタクタ23が開状態で回生動作が行われると、回生電流がバッテリ20に流れないため、電源電流は基準電流(0A)となる。また、コンデンサ25に回生電流が流れ込むため、コンデンサ25の電圧は基準電圧以上になる。 The contactor open detection unit 409 detects whether the contactor 23 is in an open (off) state or a closed (on) state based on the detection output of the voltage detection unit 401 and the detection output of the current detection unit 402. More specifically, the contactor open detection unit 409 detects that the contactor 23 is in an open state when the power supply current acquired from the current sensor 63 is a reference current (0 A) and the voltage of the capacitor 25 acquired from the voltage sensor 62 is equal to or higher than the reference voltage. That is, when a regenerative operation is performed with the contactor 23 in a closed state, the regenerative current flows to the battery 20, so the power supply current becomes negative. At this time, the voltage of the capacitor 25 becomes equal to or lower than the reference voltage. When a regenerative operation is performed with the contactor 23 in an open state, the regenerative current does not flow to the battery 20, so the power supply current becomes the reference current (0 A). Also, the regenerative current flows into the capacitor 25, so the voltage of the capacitor 25 becomes equal to or higher than the reference voltage.

コンタクタ制御部410は、電圧検出部401の検出出力と、プリチャージ・ディスチャージ制御部408、コンタクタ開検出部409の検出出力に基づいて、コンタクタ23の開閉を制御する。 The contactor control unit 410 controls the opening and closing of the contactor 23 based on the detection output of the voltage detection unit 401, the detection outputs of the precharge/discharge control unit 408, and the contactor open detection unit 409.

ディスチャージ指令出力部411は、モータ10を回生動作中に、コンタクタ23が開状態を検出した場合に、コンデンサ25の電荷をモータコイル11u、11v、11wにより放電させる制御を行う。後に説明するように、本実施形態では、ディスチャージ指令出力部411は、ロータの回転角に対応して、各相のモータコイル11u、11v、11wの中でトルク最小となる相のコイルに放電路を形成して、コンデンサ25の電荷が放電されるように、各相のMOSトランジスタ31u、31v、31w及びMOSトランジスタ32u、32v、32wを制御する。 When the contactor 23 is detected to be open while the motor 10 is in a regenerative operation, the discharge command output unit 411 controls the motor coils 11u, 11v, and 11w to discharge the charge of the capacitor 25. As will be described later, in this embodiment, the discharge command output unit 411 forms a discharge path in the coil of the phase that has the smallest torque among the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase in response to the rotation angle of the rotor, and controls the MOS transistors 31u, 31v, and 31w and the MOS transistors 32u, 32v, and 32w of each phase so that the charge of the capacitor 25 is discharged.

ディスチャージタイミング記憶部412は、ロータの回転角に対応して、各相のモータコイル11u、11v、11wの中でトルク最小となる相のタイミングデータを記憶している。ディスチャージ指令出力部411は、コンデンサ25の電荷をディスチャージさせる制御を行う際に、ディスチャージタイミング記憶部412に記憶されているタイミングデータを用いて、各相のモータコイル11u、11v、11wの中でトルクが最小となる相のコイルに放電経路を形成する。 The discharge timing memory unit 412 stores timing data for the phase with the smallest torque among the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase, corresponding to the rotation angle of the rotor. When controlling the discharge of the charge in the capacitor 25, the discharge command output unit 411 uses the timing data stored in the discharge timing memory unit 412 to form a discharge path in the coil of the phase with the smallest torque among the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase.

次に、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置1の動作について説明する。本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置1は、EVで車両を駆動するのに用いられる。EVのモータ10では、バッテリ20からの電源をモータ10に供給してロータを回転させる力行動作と、ロータの回転により生じるモータ10の回生電流によりバッテリ20を充電させる回生動作とが行われる。 Next, the operation of the motor control device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described. The motor control device 1 according to the first embodiment of the present invention is used to drive an EV vehicle. The motor 10 of the EV performs a power running operation in which power is supplied from the battery 20 to the motor 10 to rotate the rotor, and a regenerative operation in which the battery 20 is charged by the regenerative current of the motor 10 generated by the rotation of the rotor.

ここで、モータ10が回生動作を行っている間に、コンタクタ23が開状態になっていると、モータ10の回生電流はバッテリ20に送られなくなる。この場合には、モータ10の回生電流は、ハイサイド電源ライン21bからコンデンサ25に送られ、コンデンサ25の充電電流となる。これにより、コンデンサ25の電圧が上昇していく。コンデンサ25の電圧が上昇し、過電圧状態とならないよう、回生制御を停止するため、回生機能が失陥する。 If the contactor 23 is open while the motor 10 is performing regenerative operation, the regenerative current of the motor 10 is no longer sent to the battery 20. In this case, the regenerative current of the motor 10 is sent from the high side power supply line 21b to the capacitor 25, and becomes the charging current for the capacitor 25. This causes the voltage of the capacitor 25 to rise. If the voltage of the capacitor 25 rises, regenerative control is stopped to prevent an overvoltage state, and the regenerative function is lost.

回生ブレーキの機能を復帰させるために、直ちにコンタクタ23を閉動作させると、ハイサイド電源ライン21aとハイサイド電源ライン21bとの間に電圧差が生じているため、コンデンサ25からバッテリ20へ突入電流が流れる。これにより、コンタクタ23の接点やバッテリ20を破壊してしまう恐れがある。 If the contactor 23 is immediately closed to restore the regenerative brake function, a voltage difference occurs between the high-side power supply line 21a and the high-side power supply line 21b, causing an inrush current to flow from the capacitor 25 to the battery 20. This may destroy the contacts of the contactor 23 and the battery 20.

また、コンデンサ25の電圧が上昇したら、MOSトランジスタ28をオンして、コンデンサ25の電荷を放電することが考えられる。しかしながら、この場合、抵抗29を介してコンデンサ25の電荷が放電されるため、抵抗29の抵抗値の設定によっては、放電に時間がかかり、速やかにコンデンサ25の電圧を低下できない。 In addition, when the voltage of capacitor 25 rises, it is possible to turn on MOS transistor 28 to discharge the charge of capacitor 25. However, in this case, since the charge of capacitor 25 is discharged via resistor 29, depending on the setting of the resistance value of resistor 29, it may take some time for the discharge to occur, and the voltage of capacitor 25 may not be reduced quickly.

そこで、本実施形態では、モータ10が回生動作中に、コンタクタ23の開状態を検出した場合に、ロータの回転角に対応して、各相のモータコイル11u、11v、11wの中でトルク最小となる相のコイルに放電路を形成して、コンデンサ25の電荷が放電されるように、各相のMOSトランジスタ31u、31v、31w及びMOSトランジスタ32u、32v、32wを制御している。このことについて、以下に説明する。 Therefore, in this embodiment, when the contactor 23 is detected to be open during regenerative operation of the motor 10, a discharge path is formed in the coil of the phase of the motor coils 11u, 11v, 11w that has the smallest torque according to the rotation angle of the rotor, and the MOS transistors 31u, 31v, 31w and MOS transistors 32u, 32v, 32w of each phase are controlled so that the charge of the capacitor 25 is discharged. This will be explained below.

図2A、図2B、及び図2Cは、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置でのコンデンサの放電制御の説明図である。 Figures 2A, 2B, and 2C are explanatory diagrams of capacitor discharge control in a motor control device according to a first embodiment of the present invention.

図2Aから図2Cに示すように、各モータコイル11u、11v、11wは、駆動回路30を構成するハーフブリッジ回路に接続される。すなわち、MOSトランジスタ31u及び32u、ダイオード33u及び34uは、U相のモータコイル11uに駆動信号を供給するハーフブリッジ回路を構成している。MOSトランジスタ31uとダイオード34uとの接続点と、ダイオード33uとMOSトランジスタ32uとの接続点との間に、u相のモータコイル11uが接続される。 As shown in Figures 2A to 2C, each of the motor coils 11u, 11v, and 11w is connected to a half-bridge circuit that constitutes the drive circuit 30. That is, the MOS transistors 31u and 32u and the diodes 33u and 34u constitute a half-bridge circuit that supplies a drive signal to the U-phase motor coil 11u. The u-phase motor coil 11u is connected between the connection point between the MOS transistor 31u and the diode 34u and the connection point between the diode 33u and the MOS transistor 32u.

MOSトランジスタ31v及び32v、ダイオード33v及び34vは、V相のモータコイル11vに駆動信号を供給するハーフブリッジ回路を構成している。MOSトランジスタ31vとダイオード34vとの接続点と、ダイオード33vとMOSトランジスタ32vとの接続点との間に、V相のモータコイル11vが接続される。 MOS transistors 31v and 32v and diodes 33v and 34v form a half-bridge circuit that supplies a drive signal to the V-phase motor coil 11v. The V-phase motor coil 11v is connected between the connection point between MOS transistor 31v and diode 34v and the connection point between diode 33v and MOS transistor 32v.

MOSトランジスタ31w及び32w、ダイオード33w及び34wは、W相のモータコイル11wに駆動信号を供給するハーフブリッジ回路を構成している。MOSトランジスタ31wとダイオード34wとの接続点と、ダイオード33wとMOSトランジスタ32wとの接続点との間に、W相のモータコイル11wが接続される。 MOS transistors 31w and 32w and diodes 33w and 34w form a half-bridge circuit that supplies a drive signal to the W-phase motor coil 11w. The W-phase motor coil 11w is connected between the connection point between MOS transistor 31w and diode 34w and the connection point between diode 33w and MOS transistor 32w.

ここで、図2Aに示すように、U相のMOSトランジスタ31u及びMOSトランジスタ32uをオンさせると、コンデンサ25の電荷は、MOSトランジスタ31u、モータコイル11u、MOSトランジスタ32uを介して流れ、コンデンサ25の電荷を放電させることができる。また、図2Bに示すように、V相のMOSトランジスタ31v及びMOSトランジスタ32vをオンさせると、コンデンサ25の電荷は、MOSトランジスタ31v、モータコイル11v、MOSトランジスタ32vを介して流れ、コンデンサ25の電荷を放電させることができる。また、図2Cに示すように、W相のMOSトランジスタ31w及びMOSトランジスタ32wをオンさせると、コンデンサ25の電荷は、MOSトランジスタ31w、モータコイル11w、MOSトランジスタ32wを介して流れ、コンデンサ25の電荷を放電させることができる。 Now, as shown in FIG. 2A, when the MOS transistor 31u and the MOS transistor 32u of the U phase are turned on, the charge of the capacitor 25 flows through the MOS transistor 31u, the motor coil 11u, and the MOS transistor 32u, and the charge of the capacitor 25 can be discharged. Also, as shown in FIG. 2B, when the MOS transistor 31v and the MOS transistor 32v of the V phase are turned on, the charge of the capacitor 25 flows through the MOS transistor 31v, the motor coil 11v, and the MOS transistor 32v, and the charge of the capacitor 25 can be discharged. Also, as shown in FIG. 2C, when the MOS transistor 31w and the MOS transistor 32w of the W phase are turned on, the charge of the capacitor 25 flows through the MOS transistor 31w, the motor coil 11w, and the MOS transistor 32w, and the charge of the capacitor 25 can be discharged.

モータコイル11u、11v、11w中の何れの相にコンデンサ25の放電経路を形成するかは、モータの回転に対する影響を考慮して決定される。本実施形態では、ロータの回転角に対応して、各相のモータコイル11u、11v、11wの中でトルク最小となる相のコイルがコンデンサ25の放電経路となるように、各相のMOSトランジスタを駆動している。 Which of the motor coils 11u, 11v, and 11w will form the discharge path for the capacitor 25 is determined taking into consideration the effect on the rotation of the motor. In this embodiment, the MOS transistors of each phase are driven so that the coil of the phase with the smallest torque among the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase corresponds to the rotation angle of the rotor and becomes the discharge path for the capacitor 25.

つまり、SRモータのトルクは、以下の式で求められる。 In other words, the torque of an SR motor can be calculated using the following formula:

Figure 0007474181000001
Figure 0007474181000001

上式から、インダクタンスの変化量(dL/dθ)が最小となる相が、トルクが最小となる相のコイルとなる。 From the above formula, the phase in which the inductance change (dL/dθ) is the smallest is the coil phase in which the torque is the smallest.

図3は、SRモータのインダクタンスの変化の一例を示すグラフである。図3において、横軸はロータの回転角を示し、縦軸はインダクタンスを示す。 Figure 3 is a graph showing an example of the change in inductance of an SR motor. In Figure 3, the horizontal axis shows the rotation angle of the rotor, and the vertical axis shows the inductance.

図3において、LuがU相のインダクタンスの変化を示し、LvがV相のインダクタンスの変化を示し、LwがW相のインダクタンスの変化を示す。SRモータのトルクが上式で示されることから、U、V、Wの各相のインダクタンスの中で、その変化量が最小になる相においてトルクが最小となる。 In Figure 3, Lu indicates the change in inductance of the U phase, Lv indicates the change in inductance of the V phase, and Lw indicates the change in inductance of the W phase. Since the torque of an SR motor is expressed by the above formula, the torque is smallest in the phase where the amount of change in inductance of each of the U, V, and W phases is the smallest.

図3のグラフによると、期間T1では、U相のインダクタンスの変化を示す曲線Luの傾きが最も小さい。よって、期間T1のタイミングでは、各相のモータコイル11u、11b、11wの中でトルク最小となる相のコイルはU相のモータコイル11uである。この場合、図2Aに示したように、U相のMOSトランジスタ31u及びMOSトランジスタ32uがオンされ、モータコイル11uを通じて、コンデンサ25の電荷が放電される。 According to the graph in FIG. 3, the slope of the curve Lu, which indicates the change in inductance of the U-phase, is the smallest during period T1. Therefore, during period T1, the motor coil 11u of the U-phase has the smallest torque among the motor coils 11u, 11b, and 11w of each phase. In this case, as shown in FIG. 2A, the MOS transistor 31u and the MOS transistor 32u of the U-phase are turned on, and the charge of the capacitor 25 is discharged through the motor coil 11u.

期間T2では、V相のインダクタンスの変化を示す曲線Lvの傾きが最も小さい。よって、期間T2のタイミングでは、各相のモータコイル11u、11v、11wの中でトルク最小となる相のコイルはV相のモータコイル11vである。この場合、図2Bに示したように、V相のMOSトランジスタ31v及びMOSトランジスタ32vがオンされ、モータコイル11vを通じて、コンデンサ25の電荷が放電される。 In period T2, the slope of curve Lv, which indicates the change in inductance of V-phase, is the smallest. Therefore, at the timing of period T2, the coil of the phase with the smallest torque among the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase is the V-phase motor coil 11v. In this case, as shown in FIG. 2B, the MOS transistor 31v and the MOS transistor 32v of V-phase are turned on, and the charge of the capacitor 25 is discharged through the motor coil 11v.

期間T3では、W相のインダクタンスの変化を示す曲線Lwの傾きが最も小さい。よって、期間T3のタイミングでは、各相のモータコイル11u、11v、11wの中でトルク最小となる相のコイルはW相のモータコイル11wである。この場合、図2Cに示したように、W相のMOSトランジスタ31w及びMOSトランジスタ32wがオンされ、モータコイル11wを通じて、コンデンサ25の電荷が放電される。 In period T3, the slope of curve Lw, which indicates the change in inductance of the W phase, is the smallest. Therefore, at the timing of period T3, the motor coil 11w of the W phase is the coil with the smallest torque among the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase. In this case, as shown in FIG. 2C, the MOS transistor 31w and the MOS transistor 32w of the W phase are turned on, and the charge of the capacitor 25 is discharged through the motor coil 11w.

ディスチャージタイミング記憶部412には、図3に示すグラフを基に、ロータの回転角に対応して、トルクが最小となる相のコイルを示すタイミングデータが記憶される。ディスチャージ指令出力部411は、ディスチャージタイミング記憶部412のデータを基に、各相のモータコイル11u、11v、11wの中で、そのタイミングで、トルクが最小となる相のコイルを判定する。ゲート駆動出力部406は、モータコイル11u、11v、11wのうち、判定された相のコイルがコンデンサ25の放電経路となるように、MOSトランジスタ31u、31v、31w及びMOSトランジスタ32u、32v、32wにゲート信号を出力する。 The discharge timing memory unit 412 stores timing data indicating the phase coil with the minimum torque corresponding to the rotor rotation angle based on the graph shown in FIG. 3. The discharge command output unit 411 determines the phase coil with the minimum torque at that timing among the motor coils 11u, 11v, 11w of each phase based on the data in the discharge timing memory unit 412. The gate drive output unit 406 outputs gate signals to the MOS transistors 31u, 31v, 31w and the MOS transistors 32u, 32v, 32w so that the coil of the determined phase among the motor coils 11u, 11v, 11w becomes the discharge path of the capacitor 25.

図4は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置での回生駆動制御を示すフローチャートである。 Figure 4 is a flowchart showing regenerative drive control in the motor control device according to the first embodiment of the present invention.

(ステップS1)コンタクタ開検出部409は、コンタクタ23が開状態か否かを判定し、コンタクタ23が開状態でなければ(ステップS1:No)、処理をステップS2に進める。前述したように、コンタクタ開検出部409は、電流センサ63から取得される電源電流が基準電流(0A)であって、かつ、電圧センサ62から得られるコンデンサ25の電圧が基準電圧以上になった場合に、コンタクタ23が開状態になったと判定する。 (Step S1) The contactor open detection unit 409 determines whether the contactor 23 is open or not, and if the contactor 23 is not open (Step S1: No), the process proceeds to Step S2. As described above, the contactor open detection unit 409 determines that the contactor 23 is open when the power supply current acquired from the current sensor 63 is the reference current (0 A) and the voltage of the capacitor 25 acquired from the voltage sensor 62 is equal to or higher than the reference voltage.

(ステップS2)モータ駆動制御部405は、モータ10の回転により発電を行い、回生動作を行う。 (Step S2) The motor drive control unit 405 generates electricity by rotating the motor 10 and performs regenerative operation.

(ステップS3)モータ駆動制御部405は、回生駆動を停止させ、処理をステップS4に進める。 (Step S3) The motor drive control unit 405 stops regenerative driving and proceeds to step S4.

(ステップS4)コンタクタ開検出部409はディスチャージ指令出力部411に、モータコイルによるディスチャージを行うように、指令を出力する。モータコイルによるディスチャージ処理は、前述したように、ディスチャージタイミング記憶部412のデータから、各相のモータコイル11u、11v、11wの中でトルクが最小となる相のコイルを判定し、各相のモータコイル11u、11v,11wを用いて、コンデンサ25を放電させる処理である。 (Step S4) The contactor open detection unit 409 outputs a command to the discharge command output unit 411 to perform discharge using the motor coil. As described above, the discharge process using the motor coil is a process in which the coil of the phase with the smallest torque is determined from the data in the discharge timing storage unit 412 among the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase, and the capacitor 25 is discharged using the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase.

(ステップS5)ディスチャージ指令出力部411は、コンデンサ25の電圧が電源電圧と同程度になるまで、モータコイルによるディスチャージ処理を行う。そして、この間、コンタクタ制御部410は、コンデンサ25の電圧とバッテリ20の電圧とを検出し、コンデンサ25の電圧がバッテリ20の電圧とコンデンサ25の電圧が電源電圧と同程度になったか否かを判定し、コンデンサ25の電圧がバッテリ20の電圧と同程度になったら、処理をステップS6に進める。 (Step S5) The discharge command output unit 411 performs a discharge process using the motor coil until the voltage of the capacitor 25 becomes approximately the same as the power supply voltage. During this time, the contactor control unit 410 detects the voltage of the capacitor 25 and the voltage of the battery 20, and determines whether the voltage of the capacitor 25 has become approximately the same as the voltage of the battery 20 and the power supply voltage. If the voltage of the capacitor 25 has become approximately the same as the voltage of the battery 20, the process proceeds to step S6.

(ステップS6)ディスチャージ指令出力部411は、コンデンサ25の電圧がバッテリ20の電圧と同程度になったと判定すると、モータコイルによるコンデンサ25のディスチャージを停止して、処理をステップS7に進める。 (Step S6) When the discharge command output unit 411 determines that the voltage of the capacitor 25 has become approximately the same as the voltage of the battery 20, it stops discharging the capacitor 25 by the motor coil and proceeds to step S7.

(ステップS7)コンタクタ制御部410は、コンデンサ25の電圧がバッテリ20の電圧と同程度になったと判定すると、コンタクタ23を閉状態として、処理をステップS8に進める。コンタクタ23を閉状態とすると、モータ10からの回生電流は、ハイサイド電源ライン21b、コンタクタ23、ハイサイド電源ライン21bを通じてバッテリ20に流れ、バッテリ20が充電可能となる。 (Step S7) When the contactor control unit 410 determines that the voltage of the capacitor 25 has become approximately the same as the voltage of the battery 20, it closes the contactor 23 and proceeds to step S8. When the contactor 23 is closed, the regenerative current from the motor 10 flows through the high-side power supply line 21b, the contactor 23, and the high-side power supply line 21b to the battery 20, and the battery 20 becomes chargeable.

(ステップS8)モータ駆動制御部405は回生動作を再開し、モータ10からの回生電流をコンタクタ23を通じてバッテリ20に送り、バッテリ20を充電させる。 (Step S8) The motor drive control unit 405 resumes regenerative operation and sends regenerative current from the motor 10 to the battery 20 through the contactor 23, thereby charging the battery 20.

図5は、本発明の第1の実施形態に係るモータ制御装置1でのコンデンサ電圧及び電源電流の時間変化を示すグラフである。 Figure 5 is a graph showing the change over time in capacitor voltage and power supply current in the motor control device 1 according to the first embodiment of the present invention.

図5において、時点t10以前では、コンタクタ23が閉状態となっていて、回生動作が行われている。コンタクタ23が閉状態となっているときには、ハイサイド電源ライン21aとハイサイド電源ライン21bとはコンタクタ23を介して接続されているので、コンデンサ25の電圧は電源電圧と等しくなっている。また。コンタクタ23が閉状態において回生動作が行われるため、回生電流がバッテリ20に流れ、電源電流は0A以下のマイナス電流となる。 In FIG. 5, before time t10, the contactor 23 is in a closed state and regenerative operation is performed. When the contactor 23 is in a closed state, the high side power supply line 21a and the high side power supply line 21b are connected via the contactor 23, so the voltage of the capacitor 25 is equal to the power supply voltage. In addition, since regenerative operation is performed with the contactor 23 in a closed state, the regenerative current flows to the battery 20 and the power supply current becomes a negative current of 0 A or less.

時点t10でコンタクタ23が開状態で回生動作になると、ハイサイド電源ライン21aとハイサイド電源ライン21bとは分断され、コンデンサ25の電圧は時間とともに上昇していく。また、コンタクタ23が開状態となっている間では、バッテリ20に回生電流は流れないので、電源電流は0Aになっている。 When the contactor 23 is open at time t10 and regenerative operation begins, the high side power supply line 21a and the high side power supply line 21b are disconnected, and the voltage of the capacitor 25 increases over time. Also, while the contactor 23 is open, no regenerative current flows to the battery 20, so the power supply current is 0 A.

時点t11で、コンデンサ25の電圧が過電圧と認識されると、コンデンサ25の電圧が電源電圧と同等になるまで、各相のモータコイル11u、11v,11wを用いて、コンデンサ25の電荷が放電される。これにより、コンデンサ25の電圧は下降していく。 When the voltage of capacitor 25 is recognized as an overvoltage at time t11, the charge of capacitor 25 is discharged using the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase until the voltage of capacitor 25 becomes equal to the power supply voltage. This causes the voltage of capacitor 25 to decrease.

時点t12でコンデンサ25の電圧が電源電圧と等しくなると、コンタクタ23が閉状態になる。コンタクタ23が閉状態になることから、ハイサイド電源ライン21aとハイサイド電源ライン21bとが繋がり、コンデンサ25の電圧は電源電圧に維持される。コンタクタ23が閉状態になり回生制御が再開すると、バッテリ20に回線電流が流れるため、電源電流は0A以下のマイナス電流となる。 When the voltage of capacitor 25 becomes equal to the power supply voltage at time t12, contactor 23 is closed. Because contactor 23 is closed, high side power supply line 21a and high side power supply line 21b are connected, and the voltage of capacitor 25 is maintained at the power supply voltage. When contactor 23 is closed and regenerative control resumes, line current flows to battery 20, and the power supply current becomes a negative current of 0 A or less.

以上説明したように、本実施形態では、モータ10が回生動作を行っている間に、コンタクタ23が開状態で過電圧になると、各相のモータコイル11u、11v、11wを通じて、コンデンサ25の電荷が放電される。各相のモータコイル11u、11v、11wを通じてコンデンサ25の電荷を放電した場合、コンデンサ25の電荷を素早く放電できる。また、本実施形態では、モータコイル11u、11v、11wのうち、トルクが最小となる相のコイルを用いて、コンデンサ25の電荷を放電させている。このため、モータ10の回転に影響を与えずに、コンデンサ25の電荷を放電できる。 As described above, in this embodiment, if the contactor 23 is in the open state and an overvoltage occurs while the motor 10 is performing a regenerative operation, the charge on the capacitor 25 is discharged through the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase. When the charge on the capacitor 25 is discharged through the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase, the charge on the capacitor 25 can be quickly discharged. Furthermore, in this embodiment, the charge on the capacitor 25 is discharged using the coil of the phase among the motor coils 11u, 11v, and 11w that has the smallest torque. Therefore, the charge on the capacitor 25 can be discharged without affecting the rotation of the motor 10.

<第2の実施形態>
前述の第1実施形態においては、コンタクタ開検出部409は、電源電流が0Aであり、かつ、コンデンサ25の電圧が上昇していることが検出された場合に、コンタクタ23が開であることを検出したが、電源電流を参照するのではなく、バッテリ20の電圧やコンデンサ25電圧を参照するようにしてもよい。更に、バッテリ20の電圧とコンデンサ25の電圧との電圧差を用いて、コンタクタ23が開状態で過電圧になったことを検出してもよい。
Second Embodiment
In the first embodiment described above, the contactor open detection unit 409 detects that the contactor 23 is open when the power supply current is 0 A and an increase in the voltage of the capacitor 25 is detected, but instead of referring to the power supply current, the contactor open detection unit 409 may refer to the voltage of the battery 20 or the voltage of the capacitor 25. Furthermore, the contactor open detection unit 409 may detect that the contactor 23 is in an open state and an overvoltage has occurred by using the voltage difference between the voltage of the battery 20 and the voltage of the capacitor 25.

一般的に、コンデンサ25の電圧を検出する期間は短期間ではない場合が多く、また、検出結果を得る経路の途中にフィルタ回路等の部品を経由する場合もあり得る。このような場合には、検出するまでの時間がある程度必要な場合もある。バッテリ20の電圧とコンデンサ25の電圧との電圧差を用いた場合、電圧差を検出した時点では、コンデンサ25の電圧が過電圧の閾値以上まで上昇していなかったとしても、バッテリ20の電圧とコンデンサ25の電圧との差がある程度生じていることが検出された場合には、コンタクタ23が開状態で過電圧と判断できるので、コンデンサ25の電圧が過電圧の閾値以上まで上昇したことを検出することを待つまでの時間よりも前のタイミングで、コンタクタ23の開状態を検出することができる。 In general, the period for detecting the voltage of the capacitor 25 is often not short, and there may be cases where a filter circuit or other components are passed through on the path to obtain the detection result. In such cases, a certain amount of time may be required until detection. When using the voltage difference between the voltage of the battery 20 and the voltage of the capacitor 25, even if the voltage of the capacitor 25 has not risen to or above the overvoltage threshold at the time the voltage difference is detected, if it is detected that there is a certain degree of difference between the voltage of the battery 20 and the voltage of the capacitor 25, it can be determined that the contactor 23 is in the open state and an overvoltage has occurred. Therefore, the open state of the contactor 23 can be detected at a timing before the time required to detect that the voltage of the capacitor 25 has risen to or above the overvoltage threshold.

図6は、本発明の第2の実施形態に係るモータ制御装置1aの構成図である。この第2の実施形態では、電圧差判定部450が設けられる。電圧差判定部450は、バッテリ20の電圧とコンデンサ25の電圧との電圧差を検出している。コンタクタ開検出部409は、バッテリ20の電圧とコンデンサ25の電圧との電圧差を用いて、コンタクタ23が開状態で過電圧になったことを検出している。 Figure 6 is a configuration diagram of a motor control device 1a according to a second embodiment of the present invention. In this second embodiment, a voltage difference determination unit 450 is provided. The voltage difference determination unit 450 detects the voltage difference between the voltage of the battery 20 and the voltage of the capacitor 25. The contactor open detection unit 409 uses the voltage difference between the voltage of the battery 20 and the voltage of the capacitor 25 to detect that the contactor 23 is in an open state and an overvoltage has occurred.

また、この第2の実施形態では、コンタクタ23のコイルに供給する電源をハイサイド電源ラインとは別系統の制御電源50から供給することで、コンタクタ23のコイルの最大許容電圧が超過することを回避している。 In addition, in this second embodiment, the power supplied to the coil of the contactor 23 is supplied from a control power supply 50 that is separate from the high-side power supply line, thereby preventing the coil of the contactor 23 from exceeding the maximum allowable voltage.

図7は、本発明の第3の実施形態での検出処理を示すフローチャートである。
(ステップS101)電圧差判定部450は、電圧センサ61の検出出力と、電圧センサ62の検出出力とから、バッテリ20の電圧Vbatと、コンデンサ25の電圧Vcapとを取得する。
FIG. 7 is a flowchart showing a detection process in the third embodiment of the present invention.
(Step S<b>101 ) The voltage difference determination unit 450 obtains the voltage Vbat of the battery 20 and the voltage Vcap of the capacitor 25 from the detection outputs of the voltage sensors 61 and 62 .

(ステップS102)電圧差判定部450は、コンデンサ25の電圧Vcapとバッテリ20の電圧Vbatとの電圧差(Vcap-Vbat)が所定の判定基準電圧Vaより大きいか否かを判定し、電圧差(Vcap-Vbat)が所定の判定基準電圧Vaより大きい場合には(ステップS102:Yes)、ディスチャージ指令出力部411にモータコイルによるディスチャージを行う指令を出力して、処理をステップS104に進める。電圧差(Vcap-Vbat)が所定の判定基準電圧Vaより大きくない場合には(ステップS102:No)、ステップS103に処理を進める。 (Step S102) The voltage difference determination unit 450 determines whether the voltage difference (Vcap-Vbat) between the voltage Vcap of the capacitor 25 and the voltage Vbat of the battery 20 is greater than a predetermined judgment reference voltage Va. If the voltage difference (Vcap-Vbat) is greater than the predetermined judgment reference voltage Va (Step S102: Yes), it outputs a command to the discharge command output unit 411 to discharge the motor coil, and proceeds to step S104. If the voltage difference (Vcap-Vbat) is not greater than the predetermined judgment reference voltage Va (Step S102: No), it proceeds to step S103.

(ステップS103)電圧差(Vcap-Vbat)が所定の判定基準電圧Vaより大きくない場合には、通常動作を行う。 (Step S103) If the voltage difference (Vcap-Vbat) is not greater than the predetermined reference voltage Va, normal operation is performed.

(ステップS104)電圧差(Vcap-Vbat)が所定の判定基準電圧Vaより大きい場合には、ディスチャージ指令出力部411は、モータコイルによるディスチャージ処理を行う。モータコイルによるディスチャージ処理は、ディスチャージタイミング記憶部412のデータから、各相のモータコイル11u、11v、11wの中でトルク最小となる相のコイルを判定し、コンデンサ25の電圧が電源電圧と同等になるまで、各相のモータコイル11u、11v,11wを用いて、コンデンサ25の電荷を放電させる処理である。 (Step S104) If the voltage difference (Vcap-Vbat) is greater than a predetermined judgment reference voltage Va, the discharge command output unit 411 performs a discharge process using the motor coil. The discharge process using the motor coil is a process in which the coil of the phase that produces the smallest torque is determined from the data in the discharge timing memory unit 412 among the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase, and the charge of the capacitor 25 is discharged using the motor coils 11u, 11v, and 11w of each phase until the voltage of the capacitor 25 becomes equal to the power supply voltage.

図8は、本発明の第3の実施形態での過電圧検出の説明図である。図8において、過電圧閾値をVthとする。コンデンサ25の電圧から過電圧を検出した場合、コンデンサ25の電圧Vcapが過電圧閾値をVth超える時点T102が過電圧の検出タイミングとなる。これに対して、この実施形態では、コンデンサ25の電圧Vcapとバッテリ20の電圧Vbatとの電圧差(Vcap-Vbat)が所定の判定基準電圧Vaより大きくなる時点T101が過電圧の検出タイミングとなる。 Figure 8 is an explanatory diagram of overvoltage detection in the third embodiment of the present invention. In Figure 8, the overvoltage threshold is Vth. When an overvoltage is detected from the voltage of capacitor 25, the timing of overvoltage detection is the time T102 when the voltage Vcap of capacitor 25 exceeds the overvoltage threshold by Vth. In contrast, in this embodiment, the timing of overvoltage detection is the time T101 when the voltage difference (Vcap-Vbat) between the voltage Vcap of capacitor 25 and the voltage Vbat of battery 20 becomes greater than a predetermined judgment reference voltage Va.

このように、コンデンサ25の電圧Vcapとバッテリ20の電圧Vbatとの電圧差(Vcap-Vbat)を検出することで、過電圧の検出タイミングを速くすることができる。 In this way, by detecting the voltage difference (Vcap-Vbat) between the voltage Vcap of the capacitor 25 and the voltage Vbat of the battery 20, the timing of overvoltage detection can be accelerated.

なお、電圧差(Vcap-Vbat)が所定の判定基準電圧Vaより大きい場合には、駆動回路30の動作を停止して、エラーを表示しても良い。 If the voltage difference (Vcap-Vbat) is greater than a predetermined reference voltage Va, the operation of the drive circuit 30 may be stopped and an error may be displayed.

上述した実施形態におけるモータ制御装置1の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 The motor control device 1 in the above-mentioned embodiment may be realized in whole or in part by a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read into a computer system and executed to realize the function. Note that the term "computer system" here includes hardware such as an OS and peripheral devices. Furthermore, the term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks built into a computer system. Furthermore, the term "computer-readable recording medium" may include a medium that dynamically holds a program for a short period of time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and a medium that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that is a server or client in such a case. Furthermore, the above-mentioned program may be a program for realizing a part of the above-mentioned function, or may be a program that can realize the above-mentioned function in combination with a program already recorded in the computer system, or may be a program that is realized using a programmable logic device such as an FPGA.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.

10…モータ、11u、11v、11w…モータコイル、20…バッテリ、23…コンタクタ、25…コンデンサ、30…駆動回路、40…制御回路、403…ロータ位置検出部、405…モータ駆動制御部、406…ゲート駆動出力部、407…起動・停止認識処理部、408…プリチャージ・ディスチャージ制御部、409…コンタクタ開検出部、410…コンタクタ制御部、411…ディスチャージ指令出力部、412…ディスチャージタイミング記憶部 10...motor, 11u, 11v, 11w...motor coil, 20...battery, 23...contactor, 25...capacitor, 30...drive circuit, 40...control circuit, 403...rotor position detection unit, 405...motor drive control unit, 406...gate drive output unit, 407...start/stop recognition processing unit, 408...precharge/discharge control unit, 409...contactor open detection unit, 410...contactor control unit, 411...discharge command output unit, 412...discharge timing memory unit

Claims (5)

ブラシレスモータに接続されるブリッジ回路にゲート信号を印加するゲート駆動出力部と、
電源から前記ブリッジ回路に供給される電源を平滑化するコンデンサと、
を有するモータ制御装置であって、
前記電源と前記ブリッジ回路との間に接続されるコンタクタと、
前記コンタクタがオフとなったことを検出するコンタクタ開検出部と、
前記ブラシレスモータに備えられたコイルのインダクタンスの変化が基準値以内であるロータの回転角度を相毎に記憶する記憶部と、
ロータの回転角度を検出するロータ位置検出部と、
回生動作中にコンタクタがオフとなったことが検出されると、前記記憶部を参照し、前記検出された回転角度に基づいて前記インダクタンスの変化が基準値以内である相のコイルに対し前記コンデンサから放電する指令を、前記ゲート駆動出力部に出力する指令出力部と、
前記コンデンサから放電する期間が終了すると前記コンタクタをオンにするコンタクタ制御部と
を有するモータ制御装置。
a gate drive output section that applies a gate signal to a bridge circuit that is connected to the brushless motor;
a capacitor for smoothing the power supplied from a power source to the bridge circuit;
A motor control device having
a contactor connected between the power supply and the bridge circuit;
a contactor open detection unit that detects that the contactor is turned off;
a storage unit that stores, for each phase, a rotation angle of a rotor at which a change in inductance of a coil provided in the brushless motor is within a reference value;
a rotor position detection unit that detects a rotation angle of the rotor;
a command output unit that, when it is detected that the contactor has been turned off during a regenerative operation, refers to the storage unit and outputs to the gate drive output unit a command to discharge the capacitor with respect to a coil of a phase in which a change in inductance is within a reference value based on the detected rotation angle;
and a contactor control unit that turns on the contactor when a period for discharging the capacitor ends.
前記コンタクタ開検出部は、
電源電流が基準電流値であって、かつ、前記コンデンサの電圧が基準電圧以上になった場合に、コンタクタがオフとなったことを検出する
請求項1に記載のモータ制御装置。
The contactor open detection unit is
2. The motor control device according to claim 1, wherein when the power supply current is a reference current value and the voltage of the capacitor is equal to or higher than the reference voltage, it is detected that the contactor has been turned off.
前記コンタクタ制御部は、
前記コンデンサの電圧が前記電源の電圧まで低下したか否かを判定し、
前記コンデンサの電圧が前記電源の電圧まで低下したと判定された場合に、前記コンデンサから放電する期間が終了したと判定し、前記コンタクタをオンにする
請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置。
The contactor control unit is
determining whether the voltage of the capacitor has decreased to the voltage of the power supply;
3. The motor control device according to claim 1, further comprising: a control circuit for controlling a motor that controls a current flowing from the capacitor to a voltage of the power source; a control circuit for controlling a current flowing from the capacitor to a voltage of the power source;
前記コンタクタ開検出部は、前記コンデンサの電圧と前記電源の電圧との電圧差が所定の判定基準電圧よりも大きい場合に、前記コンタクタがオフになったことを検出する
請求項1に記載のモータ制御装置。
The motor control device according to claim 1 , wherein the contactor open detection unit detects that the contactor has been turned off when a voltage difference between the capacitor voltage and the power supply voltage is greater than a predetermined determination reference voltage.
電源をブリッジ回路に供給してブラシレスモータを駆動するモータ制御方法であって、
前記電源とブリッジ回路との間にはコンタクタが挿入されるとともに、前記電源から前記ブリッジ回路に供給される電源を平滑化するコンデンサが設けられており、
前記コンタクタがオフとなったことを検出する工程と、
前記ブラシレスモータのロータの回転角度を検出する工程と、
回生動作中に前記コンタクタがオフとなったことが検出されると、前記検出されたロータの回転角度に基づいて、インダクタンスの変化が基準値以内である相のコイルに対し、前記コンデンサの電荷を放電させる工程と、
前記コンデンサから放電する期間が終了すると前記コンタクタをオンにする工程と、
を含むモータ制御方法。
A motor control method for driving a brushless motor by supplying power to a bridge circuit, comprising the steps of:
a contactor is inserted between the power supply and the bridge circuit, and a capacitor is provided to smooth the power supplied from the power supply to the bridge circuit;
detecting when the contactor is off;
detecting a rotation angle of a rotor of the brushless motor;
when it is detected that the contactor has been turned off during a regenerative operation, discharging the charge of the capacitor to a coil of a phase whose inductance change is within a reference value based on the detected rotation angle of the rotor;
turning on the contactor when a period of time for discharging the capacitor is completed;
A motor control method comprising:
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