JP2006033966A - Motor drive unit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To continue the operation of a motor at the failure of a power converter, and to prevent a high voltage from being generated at the power converter, in a motor drive unit that is constituted of a secondary battery, the power converter and the motor. <P>SOLUTION: The output torque Tm of the motor is set in a range of an upper limit Tmmax to a lower limit Tmmim that correspond to charge permission power Win that reflects the state of the secondary battery and power Wout capable of being outputted on the basis of requested power to the motor (S120, S150 and S160). When an abnormality occurs in power conversion to the charging power of the secondary battery from the generated power of the motor due to an abnormality of a step-up/step-down converter, power generation by the motor is prohibited by setting such a limit as the charge permission power Win=0, and the output torque Tm≥0 (S140, S170) in the basic output torque setting. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、電動機駆動装置に関し、より特定的には、二次電池、電力変換器および電動機で構成された電動機駆動装置における電力変換器故障時の制御に関する。   The present invention relates to an electric motor drive device, and more particularly to control when a power converter fails in an electric motor drive device including a secondary battery, a power converter, and an electric motor.

電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド自動車（ＨＥＶ）に代表される種々の機器やシステムにおいて、二次電池に蓄積された電力を電力変換器で電力変換して電動機を駆動制御するタイプの電動機駆動装置が用いられている。この種の電動機駆動装置では、電動機が正のトルクを発生する場合には、二次電池からの供給電力を源に電力変換器を介して電動機へ駆動電力が供給される一方で、電動機が負のトルクを発生する場合には、電動機の回生制動動作による発電電力が電力変換器で二次電池の充電電力に変換されて、二次電池へ供給される。すなわち、電動機の発生トルクの正・負に応じて、双方向の電力変換が実行される構成が一般的である。   In various devices and systems typified by an electric vehicle (EV) and a hybrid vehicle (HEV), there is a motor drive device of a type that drives and controls a motor by converting power stored in a secondary battery with a power converter. It is used. In this type of motor drive device, when the motor generates a positive torque, the drive power is supplied to the motor via the power converter using the power supplied from the secondary battery as a source, while the motor is negative. Is generated, the power generated by the regenerative braking operation of the electric motor is converted into the charging power of the secondary battery by the power converter and supplied to the secondary battery. That is, a configuration in which bidirectional power conversion is performed according to the positive / negative of the torque generated by the electric motor is common.

ところで、上記のように構成された電動機駆動装置では、電力供給系すなわち二次電池あるいは電力変換器の異常発生時に、意図しない過大電圧の発生による回路損傷を防止することが必要である。   By the way, in the motor drive device configured as described above, it is necessary to prevent circuit damage due to unintentional generation of an excessive voltage when an abnormality occurs in the power supply system, that is, the secondary battery or the power converter.

このような観点から、電力変換器が二次電池の出力電圧を昇圧可能な昇圧コンバータおよび当該昇圧コンバータの出力電力を交流電圧に変換するインバータを含む構成において、昇圧コンバータ故障時に昇圧コンバータをバイパスして二次電池およびインバータ間を直接接続するバイパス経路を設ける構成が開示されている（たとえば特許文献１）。このようなバイパス機構を設けることにより、昇圧コンバータ故障時にもバッテリ電力によって電動機から正のトルクを発生することができる。   From such a viewpoint, the power converter bypasses the boost converter when the boost converter fails in a configuration including a boost converter capable of boosting the output voltage of the secondary battery and an inverter that converts the output power of the boost converter into an AC voltage. In other words, a configuration is disclosed in which a bypass path for directly connecting a secondary battery and an inverter is provided (for example, Patent Document 1). By providing such a bypass mechanism, it is possible to generate positive torque from the electric motor with battery power even when the boost converter fails.

あるいは、同様に電力変換器が昇圧コンバータおよびインバータを含む構成において、昇圧コンバータの故障時には、インバータを強制停止してより安全な対処を行なう技術が開示されている（たとえば特許文献２）。   Alternatively, similarly, in a configuration in which the power converter includes a boost converter and an inverter, a technique is disclosed in which the inverter is forcibly stopped and a safer measure is taken when the boost converter fails (for example, Patent Document 2).

さらに、同様の電力変換器の構成において、主電源遮断時、すなわちバッテリ異常時に、インバータ入側の平滑コンデンサの残留電荷を補機系で消費することによって、システム全体の耐久性を向上する技術が開示されている（たとえば特許文献３）。   Furthermore, in the same power converter configuration, there is a technology that improves the durability of the entire system by consuming the residual charge of the smoothing capacitor on the inverter input side in the auxiliary system when the main power is shut off, that is, when the battery is abnormal. It is disclosed (for example, Patent Document 3).

また、二次電池、電動機、電動機用インバータ、発電機および発電機用インバータを含む構成において、二次電池の不具合を検出したときに、二次電池を電動機から切離すとともに、発電機用インバータの直流出力を電動機の出力変動に従動させることにより、各インバータ入側の平滑用コンデンサに過電圧充電が生じないようにする技術が開示されている（たとえば特許文献４）。
特開平２−３０８９３５号公報 特開２００４−１１２８８３号公報 特開平１０−１９１５０３号公報 特開２００３−２３０２６９号公報 In addition, in the configuration including the secondary battery, the motor, the inverter for the motor, the generator, and the inverter for the generator, when the malfunction of the secondary battery is detected, the secondary battery is disconnected from the motor and the generator inverter A technique is disclosed in which overvoltage charging is prevented from occurring in the smoothing capacitor on the input side of each inverter by causing the DC output to follow the fluctuation in the output of the motor (for example, Patent Document 4).
JP-A-2-308935 JP 2004-112883 A JP-A-10-191503 JP 2003-230269 A

しかしながら、電気自動車やハイブリッド自動車における、いわゆる退避走行の実現のように、電動機駆動装置中で電力変換器に異常が発生した場合にも、二次電池の蓄積電力を用いて、一定の制約下で電動機の運転を継続可能な構成とすることが望ましい。以下、本明細書では、このような電動機の運転を「非常運転」と称することとする。たとえば、上記退避走行時には、通常走行は無理であっても、安全な場所まで車両を移動させるための最低限の車両駆動力を確保することが要求される。   However, even if an abnormality occurs in the power converter in the motor drive device, as in the case of so-called evacuation travel in an electric vehicle or hybrid vehicle, the stored power of the secondary battery is used under certain restrictions. It is desirable that the motor can be operated continuously. Hereinafter, in this specification, such an operation of the electric motor is referred to as “emergency operation”. For example, during the retreat travel, it is required to ensure a minimum vehicle driving force for moving the vehicle to a safe place even if normal travel is impossible.

このような観点で考えると、特許文献３および４に開示された構成では、二次電池そのものに異常が発生した場合を想定しているので、二次電池の蓄積電力を源とした電動機の非常運転を実行することができない。   Considering this point of view, the configurations disclosed in Patent Documents 3 and 4 assume a case where an abnormality occurs in the secondary battery itself. The operation cannot be executed.

また、特許文献２に開示された構成では、インバータを強制停止するため、安全確保上は好ましい構成である一方で、電動機からトルクを発生することができず非常運転を行なうことができない。   Further, in the configuration disclosed in Patent Document 2, the inverter is forcibly stopped. Therefore, the configuration is preferable for ensuring safety, but torque cannot be generated from the electric motor and emergency operation cannot be performed.

一方、特許文献１に開示された構成では、バイパス機構（特許文献１の図５におけるバイパスライン４ｃおよびリレーコイル４ｄ）によって二次電池からインバータへ電力供給が可能であるため、電動機より正のトルクを発生して、非常運転を実行することが可能である。   On the other hand, in the configuration disclosed in Patent Document 1, it is possible to supply power from the secondary battery to the inverter by the bypass mechanism (bypass line 4c and relay coil 4d in FIG. 5 of Patent Document 1). And the emergency operation can be executed.

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、昇圧チョッパ（昇圧コンバータ）の故障時に、インバータ入側の平滑コンデンサの両端の電圧が降圧されずに直流電源に供給される。したがって、電気装置（電動機）による発電量が大きい場合には、平滑コンデンサの両端に印加される電圧が高電圧になってしまう。このため、平滑コンデンサの耐電圧性能を向上させる必要があり高コスト化を招くという問題があった。   However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, when the step-up chopper (step-up converter) fails, the voltage across the smoothing capacitor on the inverter input side is not stepped down and supplied to the DC power supply. Therefore, when the amount of power generated by the electric device (electric motor) is large, the voltage applied to both ends of the smoothing capacitor becomes a high voltage. For this reason, there is a problem that it is necessary to improve the withstand voltage performance of the smoothing capacitor, resulting in an increase in cost.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、二次電池、電力変換器および電動機で構成された電動機駆動装置において、電力変換器の故障時に、一定の制約下で電動機の運転を継続するとともに、当該電力変換器に高電圧が発生することを防止可能な構成を提供することである。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a failure of a power converter in an electric motor drive device including a secondary battery, a power converter, and an electric motor. Sometimes, the operation of the electric motor is continued under certain restrictions, and a configuration capable of preventing a high voltage from being generated in the power converter is provided.

この発明による電動機駆動装置は、二次電池と、電動機と、電力変換器と、異常検出部と、第１の上下限設定手段と、第１の設定修正手段と、第２の上下限設定手段と、トルク指令値設定手段と、第２の設定修正手段とを備える。二次電池は充放電可能であり、電動機は、発生トルクが正である場合に駆動電力を消費する一方で、該発生トルクが負であるときに発電する。電力変換器は、二次電池および電動機の間に設けられ、電動機のトルク指令値に従って、二次電池の出力電力を電動機の駆動電力に変換する第１の電力変換および電動機の発電電力を二次電池への入力電力に変換する第２の電力変換を行なう。異常検出部は、電力変換器の異常を検出する。第１の上下限設定手段は、二次電池の状態に基づき、二次電池の充電許可電力および出力許可電力を決定する。第１の設定修正手段と、異常検出部によって第２の電力変換の異常が検出された場合に、二次電池の充電許可電力を零に修正する。第２の上下限設定手段は、充電許可電力および出力電力に対応させて電動機の出力トルクの下限値および上限値を算出する。トルク指令値設定手段は、電動機への出力要求に基づき、出力トルクの下限値および上限値の範囲内でトルク指令値を設定する。第２の設定修正手段は、異常検出部によって第２の電力変換の異常が検出された場合に、トルク指令値設定手段によって設定されたトルク指令値が負であるときには、トルク指令値を零に修正する。   An electric motor drive device according to the present invention includes a secondary battery, an electric motor, a power converter, an abnormality detection unit, a first upper / lower limit setting unit, a first setting correction unit, and a second upper / lower limit setting unit. And a torque command value setting means and a second setting correction means. The secondary battery is chargeable / dischargeable, and the electric motor consumes drive power when the generated torque is positive while generating electric power when the generated torque is negative. The power converter is provided between the secondary battery and the electric motor, and in accordance with the torque command value of the electric motor, the first electric power conversion for converting the output electric power of the secondary battery into the driving electric power of the electric motor and the generated electric power of the electric motor are secondary A second power conversion is performed to convert the input power to the battery. The abnormality detection unit detects an abnormality of the power converter. The first upper / lower limit setting means determines charge permission power and output permission power of the secondary battery based on the state of the secondary battery. When the abnormality of the second power conversion is detected by the first setting correction means and the abnormality detection unit, the charge permission power of the secondary battery is corrected to zero. The second upper and lower limit setting means calculates a lower limit value and an upper limit value of the output torque of the electric motor in association with the charge permission power and the output power. The torque command value setting means sets the torque command value within a range between a lower limit value and an upper limit value of the output torque based on an output request to the electric motor. The second setting correction means sets the torque command value to zero when the abnormality detection unit detects a second power conversion abnormality and the torque command value set by the torque command value setting means is negative. Correct it.

上記電動機駆動装置によれば、電力変換器による二次電池充電のための電力変換に異常が発生した場合には、トルク指令値を零以上に制限できるので、電動機の回生発電電力が電力変換器内に蓄積されて過大電圧が発生するのを防止できる。さらに、二次電池の状態に基づく二次電池の充電許可電力および出力可能電力の範囲内で電動機のトルク指令値を適切に設定する動作を電力変換器での異常有無によらず共通化するとともに、二次電池充電のための電力変換に異常が検知された場合について、充電許可電力およびトルク指令値の強制的な修正動作を追加する制御としている。このため、電力変換器での異常有／無にそれぞれ対応して異なるトルク指令値設定を行なう構成と比較して、制御を簡素化できる。   According to the above motor drive device, when an abnormality occurs in the power conversion for charging the secondary battery by the power converter, the torque command value can be limited to zero or more. It is possible to prevent an excessive voltage from being accumulated in the inside. In addition, the operation to appropriately set the torque command value of the electric motor within the range of the allowable charging power of the secondary battery based on the state of the secondary battery and the power that can be output is made common regardless of whether there is an abnormality in the power converter. In the case where an abnormality is detected in the power conversion for charging the secondary battery, the control is performed to add a forced correction operation of the charge permission power and the torque command value. For this reason, control can be simplified compared with the structure which sets different torque command value corresponding to the presence or absence of abnormality in a power converter, respectively.

この発明の他の構成による電動機駆動装置は、二次電池と、電動機と、電力変換器と、異常検出部と、第１の発電制限手段とを備える。二次電池は充放電可能であり、電動機は、発生トルクが正である場合に駆動電力を消費する一方で、該発生トルクが負であるときに発電する。電力変換器は、二次電池および電動機の間に設けられ、電動機のトルク指令値に従って、二次電池の出力電力を電動機の駆動電力に変換する第１の電力変換および電動機の発電電力を二次電池への入力電力に変換する第２の電力変換を行なう。異常検出部は、電力変換器の異常を検出する。第１の発電制限手段は、異常検出部によって第２の電力変換の異常が検出された場合に、電動機の発電量を所定値以下に制限する。この所定値は、電動機からの発電電力が出力される電力線に接続された電動機以外の負荷による消費電力および電動機から電力線間での発電時損失電力の少なくとも一方を考慮して設定される。   An electric motor drive device according to another configuration of the present invention includes a secondary battery, an electric motor, a power converter, an abnormality detection unit, and first power generation limiting means. The secondary battery is chargeable / dischargeable, and the electric motor consumes drive power when the generated torque is positive while generating electric power when the generated torque is negative. The power converter is provided between the secondary battery and the electric motor, and in accordance with the torque command value of the electric motor, the first electric power conversion for converting the output electric power of the secondary battery into the driving electric power of the electric motor and the generated electric power of the electric motor are secondary A second power conversion is performed to convert the input power to the battery. The abnormality detection unit detects an abnormality of the power converter. The first power generation limiting unit limits the power generation amount of the electric motor to a predetermined value or less when the abnormality of the second power conversion is detected by the abnormality detection unit. This predetermined value is set in consideration of at least one of power consumption due to a load other than the motor connected to the power line to which power generated from the motor is output and power loss during power generation from the motor to the power line.

上記電動機駆動装置によれば、電力変換器による二次電池充電のための電力変換に異常が発生した場合には、トルク指令値を制限することにより、電動機の回生発電電力が電力変換器内に蓄積されて過大電圧が発生するのを防止できる。さらに、電動機からの発電電力が出力される電力線における電動機以外の負荷による消費電力および電動機から電力線までの間の発電時損失電力を考慮して、一定範囲内の発電を許可できるので、電力線に余剰発電電力が発生しない範囲で、電動機により負のトルクを発生させることができる。このため、上記電動機駆動装置が自動車に搭載された場合には、電力変換器異常時の退避走行においても、一定範囲の制動力を電動機に発揮させるとともに、装置内に高電圧が発生することを防止できる。   According to the above motor drive device, when an abnormality occurs in the power conversion for charging the secondary battery by the power converter, the regenerative power generated by the motor is stored in the power converter by limiting the torque command value. It is possible to prevent the excessive voltage from being accumulated. Furthermore, it is possible to allow power generation within a certain range in consideration of power consumption due to loads other than the motor in the power line where the power generated from the motor is output and power loss during power generation from the motor to the power line. Negative torque can be generated by the electric motor within a range where generated power is not generated. For this reason, when the electric motor drive device is mounted on an automobile, it is possible to cause the electric motor to exert a braking force within a certain range and generate a high voltage in the device even during retreating when the power converter is abnormal. Can be prevented.

好ましくは、上記電動機駆動装置は、第１の上下限設定手段と、第１の設定修正手段と、第２の上下限設定手段と、トルク指令値設定手段と、第２の設定修正手段とを備える。第１の上下限設定手段は、二次電池の状態に基づき二次電池の充電許可電力および出力許可電力を決定する。第１の設定修正手段は、異常検出部によって第２の電力変換の異常が検出された場合に、二次電池の充電許可電力を零に修正する。第２の上下限設定手段は、充電許可電力および出力電力に対応して、電動機の出力トルクの下限値および上限値を算出する。トルク指令値設定手段は、電動機への出力要求に基づき、出力トルクの下限値および上限値の範囲内で電動機のトルク指令値を設定する。発電制限手段は、異常検出部によって第２の電力変換の異常が検出された場合に、トルク指令値設定手段によるトルク指令値が所定値に対応する負の所定トルク値よりも小さいときには、トルク指令値を所定トルク値に修正する。   Preferably, the electric motor drive device includes a first upper / lower limit setting unit, a first setting correction unit, a second upper / lower limit setting unit, a torque command value setting unit, and a second setting correction unit. Prepare. The first upper / lower limit setting means determines charge permission power and output permission power of the secondary battery based on the state of the secondary battery. The first setting correction means corrects the charge permission power of the secondary battery to zero when the abnormality of the second power conversion is detected by the abnormality detection unit. The second upper / lower limit setting means calculates a lower limit value and an upper limit value of the output torque of the electric motor in correspondence with the charge permission power and the output power. The torque command value setting means sets the torque command value of the electric motor within a range between a lower limit value and an upper limit value of the output torque based on an output request to the electric motor. When the abnormality detection unit detects the second power conversion abnormality, the power generation limiting unit is configured to generate a torque command when the torque command value set by the torque command value setting unit is smaller than a negative predetermined torque value corresponding to the predetermined value. The value is corrected to a predetermined torque value.

上記電動機駆動装置においては、二次電池の状態に基づく二次電池の充電許可電力および出力可能電力の範囲内で電動機のトルク指令値を適切に設定する動作を電力変換器での異常有無によらず共通化するとともに、二次電池充電のための電力変換に異常が検知された場合について、トルク制限動作を追加する制御としている。このため、電力変換器での異常有／無にそれぞれ対応して異なるトルク指令値設定を行なう構成と比較して、制御を簡素化できる。   In the above motor drive device, the operation of appropriately setting the torque command value of the motor within the range of the allowable charging power and the outputable power of the secondary battery based on the state of the secondary battery depends on whether there is an abnormality in the power converter. In addition, the control is performed to add a torque limiting operation when an abnormality is detected in the power conversion for charging the secondary battery. For this reason, control can be simplified compared with the structure which sets different torque command value corresponding to the presence or absence of abnormality in a power converter, respectively.

さらに好ましくは、この発明による電動機駆動装置は、電動機以外の動力源と、発電機と、発電量設定手段と、発電量設定修正手段と、動力源出力調整手段とをさらに備える。発電機は、動力源の出力によって発電可能であり、かつ、その発電電力が電力変換器による第２の電力変換によって二次電池へ入力されるように構成される。発電量設定手段は、二次電池の状態に応じて発電機での発電量を設定する。発電量設定修正手段は、異常検出部によって第２の電力変換の異常が検出された場合に、発電機での発電量を零に修正する。動力源出力調整手段は、発電機での発電量に応じて、動力源の出力を調整する。   More preferably, the electric motor drive device according to the present invention further includes a power source other than the electric motor, a generator, a power generation amount setting means, a power generation amount setting correction means, and a power source output adjustment means. The generator is configured to be able to generate electric power by the output of the power source, and the generated electric power is input to the secondary battery by the second electric power conversion by the electric power converter. The power generation amount setting means sets the power generation amount in the generator according to the state of the secondary battery. The power generation amount setting correcting means corrects the power generation amount at the generator to zero when the abnormality detection unit detects the second power conversion abnormality. The power source output adjusting means adjusts the output of the power source according to the amount of power generated by the generator.

上記電動機駆動装置では、電動機以外の動力源による発電機を備えた構成において、電力変換器による二次電池充電のための電力変換に異常が発生した場合には、発電機による発電を禁止するので、電動機の回生発電電力のみならず発電機による発電電力が電力変換器内に蓄積されて過大電圧が発生するのを防止できる。   In the above motor drive device, in the configuration provided with a generator by a power source other than the motor, if an abnormality occurs in power conversion for charging the secondary battery by the power converter, power generation by the generator is prohibited. Further, it is possible to prevent an excessive voltage from being generated by accumulating not only the regenerative power generated by the motor but also the power generated by the power generator in the power converter.

あるいは、さらに好ましくは、この発明による電動機駆動装置は、電動機以外の動力源と、発電機と、発電量設定手段と、電力演算手段と、第２の発電制限手段と、動力源出力調整手段とをさらに備える。発電機は、動力源の出力によって発電可能であり、かつ、その発電電力が電力変換器による第２の電力変換によって二次電池へ入力されるように構成される。発電量設定手段は、二次電池の状態に応じて発電機での発電量を設定する。電力演算手段は、記トルク指令値に基づき、電動機での消費電力を算出する。第２の発電制限手段は、異常検出部によって第２の電力変換の異常が検出された場合に、発電機での発電量が電力演算部で算出された消費電力を超えないように制限する。動力源出力調整手段は、発電機での発電量に応じて、動力源の出力を調整する。   Alternatively, more preferably, the motor driving device according to the present invention includes a power source other than the motor, a generator, a power generation amount setting unit, a power calculation unit, a second power generation limiting unit, and a power source output adjusting unit. Is further provided. The generator is configured to be able to generate electric power by the output of the power source, and the generated electric power is input to the secondary battery by the second electric power conversion by the electric power converter. The power generation amount setting means sets the power generation amount in the generator according to the state of the secondary battery. The power calculation means calculates power consumption in the electric motor based on the torque command value. The second power generation limiting unit limits the power generation amount at the generator so as not to exceed the power consumption calculated by the power calculation unit when the abnormality of the second power conversion is detected by the abnormality detection unit. The power source output adjusting means adjusts the output of the power source according to the amount of power generated by the generator.

上記電動機駆動装置では、電動機以外の動力源による発電機を備えた構成において、電力変換器による二次電池充電のための電力変換に異常が発生した場合には、電力変換器内に余剰電力が発生しない範囲で、電動機の消費エネルギを発電機によって供給できる。したがって、電力変換器異常時の非常運転に二次電池の蓄積電力の消費を抑制できる。   In the above motor drive device, in the configuration provided with the generator by the power source other than the motor, when an abnormality occurs in the power conversion for charging the secondary battery by the power converter, surplus power is generated in the power converter. As long as it does not occur, the energy consumption of the motor can be supplied by the generator. Therefore, it is possible to suppress the consumption of the stored power of the secondary battery during emergency operation when the power converter is abnormal.

また好ましくは、この発明による電動機駆動装置では、電力変換器は、二次電池からの出力電圧を昇圧するとともに、二次電池への入力電圧を降圧する双方向の昇降圧コンバータと、昇降圧コンバータによって昇圧された二次電池からの出力電圧を電動機を駆動する交流電圧に変換するとともに、電動機が発電した交流電圧を直流電圧に変換するインバータと、昇降圧コンバータおよびインバータの間に接続された平滑コンデンサとを含む。   Also preferably, in the electric motor drive device according to the present invention, the power converter boosts the output voltage from the secondary battery and lowers the input voltage to the secondary battery, and the buck-boost converter The output voltage from the secondary battery boosted by the converter is converted into an AC voltage that drives the motor, and the inverter that converts the AC voltage generated by the motor into a DC voltage, and the smoothing connected between the step-up / down converter and the inverter Including a capacitor.

上記電動機駆動装置においては、昇降圧コンバータを用いて電動機の駆動電圧を高電圧化できる。これにより、同一パワー出力時の電動機電流を低減できるので、電動機での電力損失を低減して高効率化を図ることができる。   In the above motor drive device, the drive voltage of the motor can be increased by using a buck-boost converter. Thereby, since the electric motor current at the time of the same power output can be reduced, the power loss in the electric motor can be reduced and the efficiency can be improved.

特にこのような構成では、電動機駆動装置は、昇降圧コンバータの入出力電圧を検出する電圧センサーをさらに備え、異常検出部は、電圧センサーによる検出電圧に基づき、昇降圧コンバータの入出力電圧の比に関する目標値と実測値との比較によって、電力変換器における第２の電力変換の異常を検知する、異常検出部は、昇降圧コンバータの入出力電圧の比に関する、目標値と実測値との比較に基づいて、電力変換器における第２の電力変換の異常を検知する。   Particularly in such a configuration, the electric motor drive device further includes a voltage sensor that detects an input / output voltage of the step-up / down converter, and the abnormality detection unit is configured to determine a ratio of the input / output voltage of the step-up / down converter based on the voltage detected by the voltage sensor. The abnormality detection unit detects an abnormality of the second power conversion in the power converter by comparing the target value with the actual measurement value, and compares the target value with the actual measurement value regarding the ratio of the input / output voltage of the buck-boost converter. Based on the above, the abnormality of the second power conversion in the power converter is detected.

上記電動機駆動装置においては、昇降圧コンバータおよびインバータの電圧制御用として本質的に必要な電圧センサーからの検出電圧に基づいて、昇降圧コンバータの異常を検知できる。   In the above motor drive device, it is possible to detect an abnormality of the step-up / down converter based on a detection voltage from a voltage sensor that is essentially necessary for voltage control of the step-up / down converter and the inverter.

この発明による電動機駆動装置によれば、二次電池、電力変換器および電動機を含む構成において、電力変換器の故障時に、一定の制約下で電動機の運転を継続するとともに、当該電力変換器に高電圧が発生することを防止できる。   According to the motor drive device of the present invention, in the configuration including the secondary battery, the power converter, and the motor, when the power converter fails, the operation of the motor is continued under certain restrictions, and the power converter is Generation of voltage can be prevented.

以下において、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則として繰返さないものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.

［実施の形態１］
図１を参照して、この発明の実施の形態１による電動機駆動装置１００は、直流電源Ｂと、電圧センサー１０，１３と、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２と、平滑コンデンサＣ１，Ｃ２と、昇降圧コンバータ１２と、インバータ１４と、電流センサー２４と、制御装置３０と、交流モータＭ１とを備える。 [Embodiment 1]
Referring to FIG. 1, an electric motor drive device 100 according to Embodiment 1 of the present invention includes a DC power supply B, voltage sensors 10 and 13, system relays SR1 and SR2, smoothing capacitors C1 and C2, and a step-up / step-down converter. 12, an inverter 14, a current sensor 24, a control device 30, and an AC motor M <b> 1.

交流モータＭ１は、たとえば、ハイブリッド自動車または電気自動車の駆動輪を駆動するためのトルクを発生するための駆動モータである。あるいは、このモータはエンジンにて駆動される発電機の機能を持つように、そして、エンジンに対して電動機として動作し、たとえば、エンジン始動を行ない得るようなものとしてハイブリッド自動車に組み込まれるようにしてもよい。   AC motor M1 is, for example, a drive motor for generating torque for driving drive wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. Alternatively, this motor has the function of a generator driven by an engine, and operates as an electric motor for the engine, for example, can be incorporated into a hybrid vehicle so that the engine can be started. Also good.

直流電源Ｂは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー１０は、直流電源Ｂから出力される直流電圧Ｖｂを検出し、その検出した直流電圧Ｖｂを制御装置３０へ出力する。   The DC power source B is composed of a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion. Voltage sensor 10 detects DC voltage Vb output from DC power supply B, and outputs the detected DC voltage Vb to control device 30.

システムリレーＳＲ１は、直流電源Ｂの正極端子および電力線６の間に接続され、システムリレーＳＲ１は、直流電源Ｂの負極端子およびアース線５の間に接続される。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置３０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、制御装置３０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。平滑コンデンサＣ１は、電力線６およびアース線５の間に接続される。   System relay SR 1 is connected between the positive terminal of DC power supply B and power line 6, and system relay SR 1 is connected between the negative terminal of DC power supply B and ground line 5. System relays SR1 and SR2 are turned on / off by signal SE from control device 30. More specifically, system relays SR1 and SR2 are turned on by H (logic high) level signal SE from control device 30, and are turned off by L (logic low) level signal SE from control device 30. Smoothing capacitor C <b> 1 is connected between power line 6 and ground line 5.

昇降圧コンバータ１２は、リアクトルＬ１と、電力用半導体スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。   Buck-boost converter 12 includes a reactor L1, power semiconductor switching elements Q1, Q2, and diodes D1, D2.

電力用スイッチング素子Ｑ１およびＱ２は、電力線７およびアース線５の間に直列に接続される。電力用スイッチング素子Ｑ１およびＱ２のオン・オフは、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ１およびＳ２によって制御される。   Power switching elements Q <b> 1 and Q <b> 2 are connected in series between power line 7 and ground line 5. On / off of power switching elements Q1 and Q2 is controlled by switching control signals S1 and S2 from control device 30.

この発明の実施の形態において、電力用半導体スイッチング素子（以下、単に「スイッチング素子」と称する）としては、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、電力用ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタあるいは、電力用バイポーラトランジスタを用いることができる。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に対しては、逆並列ダイオードＤ１，Ｄ２が配置されている。   In the embodiment of the present invention, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a power MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistor, or a power bipolar transistor is used as a power semiconductor switching element (hereinafter simply referred to as “switching element”). Can be used. Anti-parallel diodes D1, D2 are arranged for switching elements Q1, Q2.

リアクトルＬ１は、スイッチング素子Ｑ１およびＱ２の接続ノードと電力線６の間に接続される。また、平滑コンデンサＣ２は、電力線７およびアース線５の間に接続される。   Reactor L1 is connected between a connection node of switching elements Q1 and Q2 and power line 6. Further, the smoothing capacitor C <b> 2 is connected between the power line 7 and the ground line 5.

インバータ１４は、電力線７およびアース線５の間に並列に設けられる、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とから成る。各相アームは、電力線７およびアース線５の間に直列接続されたスイッチング素子から構成される。たとえば、Ｕ相アーム１５は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム１６は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム１７は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８から成る。また、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８に対して、逆並列ダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のオン・オフは、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８によって制御される。   Inverter 14 includes a U-phase arm 15, a V-phase arm 16, and a W-phase arm 17 provided in parallel between power line 7 and ground line 5. Each phase arm is composed of a switching element connected in series between the power line 7 and the ground line 5. For example, U-phase arm 15 includes switching elements Q3 and Q4, V-phase arm 16 includes switching elements Q5 and Q6, and W-phase arm 17 includes switching elements Q7 and Q8. Further, antiparallel diodes D3 to D8 are connected to switching elements Q3 to Q8, respectively. Switching elements Q3 to Q8 are turned on / off by switching control signals S3 to S8 from control device 30.

各相アームの中間点は、交流モータＭ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、交流モータＭ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中点に共通接続されて構成される。さらに、各相コイルの他端は、各相アーム１４〜１６における電力用スイッチングの中間点と接続されている。   An intermediate point of each phase arm is connected to each phase end of each phase coil of AC motor M1. In other words, AC motor M1 is a three-phase permanent magnet motor, and is configured by commonly connecting one end of three coils of U, V, and W phases to a midpoint. Furthermore, the other end of each phase coil is connected to the midpoint of power switching in each phase arm 14-16.

なお、電力線６には交流モータＭ１以外の電力負荷１１０がさらに接続される。すなわち、電力負荷１１０は、直流電源Ｂの出力電圧Ｖｂ、あるいは出力電圧ＶｂをＤＣ／ＤＣコンバータやインバータ等の電力変換器（図示せず）によって変換した電圧を動作電圧とする。たとえば、電力負荷１１０としては、エアーコンディショナー（Ａ／Ｃ）系、パワーステアリング系、オーディオ系の回路や各種電子制御ユニット（ＥＣＵ）等が含まれる。   Note that a power load 110 other than the AC motor M <b> 1 is further connected to the power line 6. That is, the power load 110 uses the output voltage Vb of the DC power supply B or a voltage obtained by converting the output voltage Vb by a power converter (not shown) such as a DC / DC converter or an inverter as an operating voltage. For example, the power load 110 includes an air conditioner (A / C) system, a power steering system, an audio system circuit, various electronic control units (ECUs), and the like.

同様に、電力線７には交流モータＭ１以外の電力負荷１２０がさらに接続される。電力負荷１２０は、平滑コンデンサＣ２に蓄積された出力電圧Ｖｍ、あるいは出力電圧ＶｍをＤＣ／ＤＣコンバータやインバータ等の電力変換器（図示せず）によって変換した電圧を動作電圧とする。たとえば、昇圧された出力電圧Ｖｍをインバータによって変換することにより、電力負荷１２０をＡＣ１００Ｖ出力ユニットとすることができる。   Similarly, a power load 120 other than the AC motor M1 is further connected to the power line 7. The power load 120 uses the output voltage Vm stored in the smoothing capacitor C2 or a voltage obtained by converting the output voltage Vm by a power converter (not shown) such as a DC / DC converter or an inverter as an operating voltage. For example, by converting the boosted output voltage Vm by an inverter, the power load 120 can be an AC100V output unit.

昇降圧コンバータ１２は、昇圧動作時には、直流電源Ｂから供給された直流電圧を昇圧してインバータ１４へ供給する。より具体的には、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のオン期間およびＱ２のオン期間が交互に設けられ、昇圧比は、これらのオン期間の比に応じたものとなる。   The step-up / step-down converter 12 boosts the DC voltage supplied from the DC power source B and supplies it to the inverter 14 during the boosting operation. More specifically, in response to switching control signals S1 and S2 from control device 30, an ON period of switching element Q1 and an ON period of Q2 are alternately provided, and the step-up ratio is equal to the ratio of these ON periods. It will be a response.

また、昇降圧コンバータ１２は、降圧動作時には、平滑コンデンサＣ２を介してインバータ１４から供給された直流電圧を降圧して直流電源Ｂを充電する。より具体的には、制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２に応答して、スイッチング素子Ｑ１のみがオンする期間と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両方がオフする期間とが交互に設けられ、降圧比は上記オン期間のデューティー比に応じたものとなる。   Further, during the step-down operation, the step-up / step-down converter 12 charges the DC power supply B by stepping down the DC voltage supplied from the inverter 14 via the smoothing capacitor C2. More specifically, in response to switching control signals S1 and S2 from control device 30, a period in which only switching element Q1 is turned on and a period in which both switching elements Q1 and Q2 are turned off are alternately provided, The step-down ratio is in accordance with the duty ratio during the ON period.

平滑コンデンサＣ２は、昇降圧コンバータ１２からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ１４へ供給する。電圧センサー１３は、平滑コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇降圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ（インバータ１４への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧Ｖｍを制御装置３０へ出力する。   Smoothing capacitor C <b> 2 smoothes the DC voltage from buck-boost converter 12 and supplies the smoothed DC voltage to inverter 14. The voltage sensor 13 detects the voltage across the smoothing capacitor C2, that is, the output voltage Vm of the buck-boost converter 12 (corresponding to the input voltage to the inverter 14, the same applies hereinafter), and controls the detected output voltage Vm. Output to device 30.

インバータ１４は、モータジェネレータのトルク指令値ＴＲが正（ＴＲ＞０）の場合には、平滑コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると制御装置３０からのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に応答した、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のスイッチング動作により直流電圧を交流電圧に変換して正のトルクを出力するように交流モータＭ１を駆動する。また、インバータ１４は、モータジェネレータのトルク指令値ＴＲが零の場合（ＴＲ＝０）には、スイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に応答したスイッチング動作により、直流電圧を交流電圧に変換してトルクが零になるように交流モータＭ１を駆動する。これにより、交流モータＭ１は、トルク指令値ＴＲによって指定された零または正のトルクを発生するように駆動される。   When the torque command value TR of the motor generator is positive (TR> 0), the inverter 14 responds to the switching control signals S3 to S8 from the control device 30 when a DC voltage is supplied from the smoothing capacitor C2. The AC motor M1 is driven so as to convert a DC voltage into an AC voltage and output a positive torque by the switching operation of the elements Q3 to Q8. Further, when the torque command value TR of the motor generator is zero (TR = 0), the inverter 14 converts the DC voltage into the AC voltage by the switching operation in response to the switching control signals S3 to S8, and the torque is zero. The AC motor M1 is driven so that Thus, AC motor M1 is driven so as to generate zero or positive torque designated by torque command value TR.

昇降圧コンバータ１２を介して、交流モータＭ１の駆動電圧を上昇させることにより、同一パワー出力時のモータ電流を低減できる。このため、交流モータＭ１の駆動時の電力損失を低減できる。   By increasing the drive voltage of the AC motor M1 via the step-up / down converter 12, the motor current at the same power output can be reduced. For this reason, the power loss at the time of the drive of AC motor M1 can be reduced.

さらに、電動機駆動装置１００が搭載されたハイブリッド自動車または電気自動車の回生制動時には、モータジェネレータのトルク指令値ＴＲは負に設定される（ＴＲ＜０）。この場合には、インバータ１４は、スイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に応答したスイッチング動作により、交流モータＭ１が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧を平滑コンデンサＣ２を介して昇降圧コンバータ１２へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車または電気自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。   Further, during regenerative braking of a hybrid vehicle or electric vehicle equipped with electric motor drive device 100, torque command value TR of the motor generator is set to a negative value (TR <0). In this case, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage by a switching operation in response to the switching control signals S3 to S8, and raises and lowers the converted DC voltage via the smoothing capacitor C2. Supply to the pressure converter 12. Note that regenerative braking here refers to braking with regenerative power generation when the driver driving a hybrid vehicle or electric vehicle performs foot braking, or turning off the accelerator pedal while driving, although the foot brake is not operated. This includes decelerating the vehicle (or stopping acceleration) while generating regenerative power.

電流センサー２４は、交流モータＭ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴを検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴを制御装置３０へ出力する。   Current sensor 24 detects motor current MCRT flowing through AC motor M <b> 1 and outputs the detected motor current MCRT to control device 30.

制御装置３０は、外部に設けられた電子制御ユニット（ＥＣＵ）から入力されたトルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮ、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂ、電圧センサー１３からの出力電圧Ｖｍおよび電流センサー２４からのモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、後述する方法により交流モータＭ１がトルク指令値ＴＲに従ったトルクを出力するように、昇降圧コンバータ１２およびインバータ１４の動作を制御する。すなわち、昇降圧コンバータ１２およびインバータ１４を上記のように制御するためのスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ８を生成して、昇降圧コンバータ１２およびインバータ１４へ出力する。   The control device 30 includes a torque command value TR and a motor rotational speed MRN input from an electronic control unit (ECU) provided outside, a DC voltage Vb from the voltage sensor 10, an output voltage Vm from the voltage sensor 13, and a current sensor. Based on the motor current MCRT from 24, the operations of the step-up / down converter 12 and the inverter 14 are controlled so that the AC motor M1 outputs torque according to the torque command value TR by a method described later. That is, the switching control signals S1 to S8 for controlling the buck-boost converter 12 and the inverter 14 as described above are generated and output to the buck-boost converter 12 and the inverter 14.

昇降圧コンバータ１２の昇圧動作時には、制御装置３０は、平滑コンデンサＣ２の出力電圧Ｖｍをフィードバック制御し、出力電圧Ｖｍが指令された電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍになるようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。   During the step-up operation of the buck-boost converter 12, the control device 30 feedback-controls the output voltage Vm of the smoothing capacitor C2, and generates the switching control signals S1 and S2 so that the output voltage Vm becomes the commanded voltage command Vdc_com.

また、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換するようにスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８を生成してインバータ１４へ出力する。これにより、インバータ１４は、交流モータＭ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇降圧コンバータ１２へ供給する。   Further, when receiving a signal RGE indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, the control device 30 performs switching control so as to convert the AC voltage generated by the AC motor M1 into a DC voltage. Signals S3 to S8 are generated and output to inverter 14. Thereby, the inverter 14 converts the AC voltage generated by the AC motor M <b> 1 into a DC voltage and supplies it to the step-up / down converter 12.

さらに、制御装置３０は、ハイブリッド自動車または電気自動車が回生制動モードに入ったことを示す信号ＲＧＥを外部ＥＣＵから受けると、インバータ１４から供給された直流電圧を降圧するようにスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成し、昇降圧コンバータ１２へ出力する。これにより、交流モータＭ１が発電した交流電圧は、直流電圧に変換され、降圧されて直流電源Ｂに供給される。   Further, when receiving a signal RGE indicating that the hybrid vehicle or the electric vehicle has entered the regenerative braking mode from the external ECU, the control device 30 switches the switching control signals S1, S2 so as to step down the DC voltage supplied from the inverter 14. Is output to the step-up / down converter 12. As a result, the AC voltage generated by AC motor M1 is converted into a DC voltage, stepped down, and supplied to DC power supply B.

さらに、制御装置３０は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチング制御するときのデューティー比、電圧センサー１０からの直流電圧Ｖｂおよび電圧センサー１３からの電圧Ｖｍに基づいて昇降圧コンバータ１２が故障したか否かを判定する。そして、以下に詳細に説明するように、昇降圧コンバータ１２が故障しているときには、交流モータＭ１のトルク指令値ＴＲが負に設定されることがないような修正制御が行なわれる。   Further, control device 30 determines whether or not buck-boost converter 12 has failed based on the duty ratio for switching control of switching elements Q1 and Q2, DC voltage Vb from voltage sensor 10, and voltage Vm from voltage sensor 13. Determine. Then, as will be described in detail below, when the buck-boost converter 12 is out of order, correction control is performed so that torque command value TR of AC motor M1 is not set to be negative.

さらに、制御装置３０は、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２をオン／オフするための信号ＳＥを生成してシステムリレーＳＲ１，ＳＲ２へ出力する。   Furthermore, control device 30 generates signal SE for turning on / off system relays SR1, SR2 and outputs the signal SE to system relays SR1, SR2.

図２は、制御装置３０の機能ブロック図である。   FIG. 2 is a functional block diagram of the control device 30.

図２を参照して、制御装置３０に与えられるトルク指令値ＴＲは、トルク指令値演算部２００によって生成される。トルク指令値演算部２００は、たとえば外部ＥＣＵの機能の一つとして設けられる。トルク指令値演算部２００は、直流電源Ｂの充電状態を示すＳＯＣ（State of Charge）やバッテリ温度Ｔｂ、車両のアクセル開度ＡＣＣおよび速度（車速）ＶＣＲの入力を受けて、トルク指令値ＴＲを設定する。トルク指令値演算部２００によるトルク指令値設定の詳細については、後ほど詳細に説明する。   Referring to FIG. 2, torque command value TR applied to control device 30 is generated by torque command value calculation unit 200. Torque command value calculation unit 200 is provided as one of the functions of an external ECU, for example. The torque command value calculation unit 200 receives the SOC (State of Charge) indicating the state of charge of the DC power source B, the battery temperature Tb, the accelerator opening degree ACC of the vehicle, and the speed (vehicle speed) VCR and receives the torque command value TR. Set. Details of the torque command value setting by the torque command value calculation unit 200 will be described later in detail.

制御装置３０は、モータ制御用相電圧演算部４０と、インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２と、インバータ入力電圧指令演算部５０と、コンバータ用デューティー比演算部５２と、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４と、判定部５６とを含む。   The control device 30 includes a motor control phase voltage calculation unit 40, an inverter PWM signal conversion unit 42, an inverter input voltage command calculation unit 50, a converter duty ratio calculation unit 52, and a converter PWM signal conversion unit 54. The determination unit 56 is included.

モータ制御用相電圧演算部４０は、昇降圧コンバータ１２の出力電圧Ｖｍ、すなわち、インバータ１４への入力電圧を電圧センサー１３から受け、交流モータＭ１の各相に流れるモータ電流ＭＣＲＴを電流センサー２４から受け、トルク指令値ＴＲをトルク指令値演算部２００から受ける。そして、モータ制御用相電圧演算部４０は、トルク指令値ＴＲ、出力電圧Ｖｍおよびモータ電流ＭＣＲＴに基づいて、交流モータＭ１の各相のコイルに印加する電圧を計算し、その計算した結果をインバータ用ＰＷＭ信号変換部４２へ供給する。   The motor control phase voltage calculation unit 40 receives the output voltage Vm of the step-up / down converter 12, that is, the input voltage to the inverter 14 from the voltage sensor 13, and receives the motor current MCRT flowing in each phase of the AC motor M <b> 1 from the current sensor 24. The torque command value TR is received from the torque command value calculation unit 200. The motor control phase voltage calculation unit 40 calculates the voltage to be applied to the coils of each phase of the AC motor M1 based on the torque command value TR, the output voltage Vm, and the motor current MCRT, and the calculated result is an inverter. Is supplied to the PWM signal converter 42 for use.

インバータ用ＰＷＭ信号変換部４２は、モータ制御用相電圧演算部４０から受けた計算結果に基づいて、スイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８を生成してインバータ１４へ出力する。   The inverter PWM signal conversion unit 42 generates switching control signals S <b> 3 to S <b> 8 based on the calculation result received from the motor control phase voltage calculation unit 40 and outputs the switching control signals S <b> 3 to S <b> 8 to the inverter 14.

インバータ１４中のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８がスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８に従ってスイッチング制御されることにより、モータ駆動電流、すなわち交流モータＭ１の各相に流す電流が制御されて、トルク指令値ＴＲに応じたモータトルクが出力される。   The switching elements Q3 to Q8 in the inverter 14 are subjected to switching control according to the switching control signals S3 to S8, whereby the motor driving current, that is, the current flowing through each phase of the AC motor M1 is controlled, and according to the torque command value TR. Motor torque is output.

一方、インバータ入力電圧指令演算部５０は、トルク指令値ＴＲおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいてインバータ入力電圧の最適値（目標値）、すなわち、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍを演算し、その演算した電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍをコンバータ用デューティー比演算部５２へ出力する。   On the other hand, inverter input voltage command calculation unit 50 calculates an optimum value (target value) of the inverter input voltage, that is, voltage command Vdc_com based on torque command value TR and motor rotational speed MRN, and calculates the calculated voltage command Vdc_com. This is output to the converter duty ratio calculation unit 52.

コンバータ用デューティー比演算部５２は、電圧センサー１０から出力された直流電圧Ｖｂ（「バッテリ電圧Ｖｂ」とも言う。）に基づいて、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍを、インバータ入力電圧指令演算部５０から出力される最適値に設定するためのデューティー比を演算する。そして、コンバータ用デューティー比演算部５２は、演算したデューティー比をコンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４および判定部５６へ出力する。   The converter duty-ratio calculation unit 52 converts the voltage Vm from the voltage sensor 13 from the inverter input voltage command calculation unit 50 based on the DC voltage Vb (also referred to as “battery voltage Vb”) output from the voltage sensor 10. Calculate the duty ratio to set the optimum output value. Then, converter duty-ratio calculation unit 52 outputs the calculated duty ratio to converter PWM signal conversion unit 54 and determination unit 56.

コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、コンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比に基づいて昇降圧コンバータ１２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオン／オフするためのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２信号を生成して昇降圧コンバータ１２へ出力する。   Converter PWM signal converter 54 generates switching control signals S1 and S2 for turning on / off switching elements Q1 and Q2 of buck-boost converter 12 based on the duty ratio from converter duty ratio calculator 52. And output to the step-up / down converter 12.

なお、昇降圧コンバータ１２の下側のスイッチング素子Ｑ２のオンデューティーを大きくすることによりリアクトルＬ１における電力蓄積が大きくなるため、より高電圧の出力を得ることができる。一方、上側のスイッチング素子Ｑ１のオンデューティーを大きくすることにより電源ラインの電圧が下がる。したがって、上記のように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のデューティー比を制御することで、電力線７の電圧を直流電源Ｂの出力電圧以上の任意の電圧に制御可能である。   Note that increasing the on-duty of the switching element Q2 on the lower side of the step-up / down converter 12 increases the power storage in the reactor L1, so that a higher voltage output can be obtained. On the other hand, increasing the on-duty of the upper switching element Q1 lowers the voltage of the power supply line. Therefore, as described above, the voltage of the power line 7 can be controlled to an arbitrary voltage higher than the output voltage of the DC power supply B by controlling the duty ratio of the switching elements Q1 and Q2.

判定部５６は、電圧センサー１０からのバッテリ電圧Ｖｂと、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍと、コンバータ用デューティー比演算部５２からのデューティー比ＤＲと、外部ＥＣＵからの信号ＲＧＥとを受ける。そして、判定部５６は、バッテリ電圧Ｖｂにデューティー比ＤＲを乗算し、その乗算した乗算値が電圧センサー１３からの電圧Ｖｍに一致するか否かを判定する。   Determination unit 56 receives battery voltage Vb from voltage sensor 10, voltage Vm from voltage sensor 13, duty ratio DR from converter duty ratio calculation unit 52, and signal RGE from the external ECU. Then, the determination unit 56 multiplies the battery voltage Vb by the duty ratio DR, and determines whether the multiplied value matches the voltage Vm from the voltage sensor 13.

乗算値が電圧Ｖｍに一致するとき、判定部５６は、昇降圧コンバータ１２は正常であると判定し、異常検知フラグＥＭＧを“０”に設定する。一方、乗算値ＡＰが電圧Ｖｍに不一致であるとき、判定部５６は、昇降圧コンバータ１２は故障していると判定し、外部ＥＣＵから信号ＲＧＥを受けると異常検知フラグＥＭＧを“１”に設定する。すなわち、判定部５６は、昇降圧コンバータ１２の入出力電圧に相当する、バッテリ電圧Ｖｂおよび電圧Ｖｍの比に関する、電圧指令Ｖｄｃ＿ｃｏｍに基づく目標値と、電圧センサー１０，１３からの検出電圧に基づく実測値との比較により、昇降圧コンバータ１２の異常を検知する。   When the multiplied value matches the voltage Vm, the determination unit 56 determines that the buck-boost converter 12 is normal, and sets the abnormality detection flag EMG to “0”. On the other hand, when the multiplication value AP does not match the voltage Vm, the determination unit 56 determines that the buck-boost converter 12 has failed, and sets the abnormality detection flag EMG to “1” when receiving the signal RGE from the external ECU. To do. That is, the determination unit 56 measures the target value based on the voltage command Vdc_com and the detected voltage from the voltage sensors 10 and 13 regarding the ratio between the battery voltage Vb and the voltage Vm, which corresponds to the input / output voltage of the buck-boost converter 12. An abnormality of the buck-boost converter 12 is detected by comparison with the value.

このような構成とすることにより、異常検知用の新たなセンサーを設けることなく、電圧制御用として必要な、電圧センサー１０，１３からの検出電圧に基づいて、昇降圧コンバータ１２の異常を検知できる。   With such a configuration, it is possible to detect an abnormality of the step-up / down converter 12 based on the detection voltage from the voltage sensors 10 and 13 necessary for voltage control without providing a new sensor for abnormality detection. .

昇降圧コンバータ１２の異常が検知されると、コンバータ用ＰＷＭ信号変換部５４は、異常検知フラグＥＭＧに応答して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を強制的にターンオフさせるように、スイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。   When the abnormality of the step-up / down converter 12 is detected, the converter PWM signal converter 54 responds to the abnormality detection flag EMG so that the switching elements Q1, Q2 are forcibly turned off. Is generated.

なお、図１に示した昇降圧コンバータ１２の回路構成から理解されるように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が強制的なオフ状態を維持されても、ダイオードＤ１により直流電源Ｂからの出力電圧Ｖｂを電力線７へ供給する経路を形成可能である。したがって、昇降圧コンバータ１２による昇圧動作が不能であるため通常のトルク発生は困難であるものの、直流電源Ｂからの電力供給により交流モータＭ１がある程度の正トルクを出力することは可能である。このため、昇降圧コンバータ１２の異常時にも、ハイブリッド自動車の退避運転のための、交流モータＭ１の非常運転が可能である。   As can be understood from the circuit configuration of the buck-boost converter 12 shown in FIG. 1, even if the switching elements Q1 and Q2 are forcibly maintained in the off state, the output voltage Vb from the DC power source B is generated by the diode D1. A path for supplying power to the power line 7 can be formed. Therefore, although it is difficult to generate a normal torque because the step-up / step-down converter 12 cannot perform a boost operation, the AC motor M1 can output a certain amount of positive torque by supplying power from the DC power source B. For this reason, even when the buck-boost converter 12 is abnormal, it is possible to perform an emergency operation of the AC motor M1 for the evacuation operation of the hybrid vehicle.

この一方で、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオフ固定されると、電力線７から電力線６への電流経路は形成不能である。したがって、昇降圧コンバータ１２の異常時には、交流モータＭ１による発電電力が電力線７に出力されると、この電力が蓄積されて電力線７に過大電圧が発生する危険性がある。平滑コンデンサＣ２の耐圧を超えて電力線２の電圧が上昇すれば、平滑コンデンサＣ２の損傷を招く危険性がある。   On the other hand, if switching elements Q1 and Q2 are fixed off, a current path from power line 7 to power line 6 cannot be formed. Accordingly, when the buck-boost converter 12 is abnormal, if the power generated by the AC motor M1 is output to the power line 7, there is a risk that this power is accumulated and an excessive voltage is generated on the power line 7. If the voltage of the power line 2 rises beyond the withstand voltage of the smoothing capacitor C2, there is a risk of causing damage to the smoothing capacitor C2.

したがって、この発明の実施の形態によるモータ始動制御装置では、昇降圧コンバータ１２の異常検知時に、交流モータＭ１によって発電が行なわれないようなトルク指令値ＴＲを生成することによって、インバータ１４の入側に配置された平滑コンデンサＣ２に耐圧を超えた高電圧が印加されるのを防止する。   Therefore, in the motor start control device according to the embodiment of the present invention, when an abnormality is detected in buck-boost converter 12, torque command value TR is generated so that power generation is not performed by AC motor M1, so that the input side of inverter 14 The high voltage exceeding the withstand voltage is prevented from being applied to the smoothing capacitor C <b> 2 disposed in the circuit.

ここで、図１および図２に示した構成と本発明の構成との対応関係を説明すると、直流電源Ｂがこの発明における「二次電池」に相当し、交流モータＭ１がこの発明における「電動機」に相当し、昇降圧コンバータ１２およびインバータ１４がこの発明における「電力変換器」に相当し、制御装置３０の機能のうちの判定部５６がこの発明における「異常検出部」に相当する。また、電力線７がこの発明における「電動機からの発電電力が出力される電力線」に相当し、電力負荷１２０がこの発明における「当該電力線に接続された電動機以外の負荷」に相当する。   Here, the correspondence relationship between the configuration shown in FIGS. 1 and 2 and the configuration of the present invention will be described. The DC power source B corresponds to the “secondary battery” in the present invention, and the AC motor M1 is the “motor” in the present invention. The step-up / down converter 12 and the inverter 14 correspond to the “power converter” in the present invention, and the determination unit 56 of the functions of the control device 30 corresponds to the “abnormality detection unit” in the present invention. The power line 7 corresponds to “a power line from which electric power generated by an electric motor is output” in the present invention, and the power load 120 corresponds to “a load other than the electric motor connected to the power line” in the present invention.

図３は、この発明の実施の形態１による電動機駆動装置における上記のようなモータトルク指令値演算方式を説明するフローチャートである。図３に示される制御フローは、モータトルク指令値演算ルーチンとしてトルク指令値演算部２００（図２）にプログラムされる。   FIG. 3 is a flowchart illustrating the motor torque command value calculation method as described above in the electric motor drive device according to Embodiment 1 of the present invention. The control flow shown in FIG. 3 is programmed in the torque command value calculation unit 200 (FIG. 2) as a motor torque command value calculation routine.

図３を参照して、モータトルク指令値演算ルーチンでは、まず車両のアクセル開度ＡＣＣおよび車速ＶＣＲより車両要求パワーが計算され、この車両要求パワーを満足するためのモータ要求パワーが決定される（ステップＳ１１０）。たとえば、ハイブリッド車両では、エンジン出力パワーおよびモータ出力パワーの和によって車両要求パワーを確保するので、エンジン効率を優先してエンジン出力パワーを決定した後に、車両要求パワーから当該エンジン出力パワーを差し引くことによってモータ要求パワーが決定される。   Referring to FIG. 3, in the motor torque command value calculation routine, first, the vehicle required power is calculated from the accelerator opening ACC of the vehicle and the vehicle speed VCR, and the motor required power for satisfying this vehicle required power is determined ( Step S110). For example, in a hybrid vehicle, the vehicle required power is secured by the sum of the engine output power and the motor output power. Therefore, after determining the engine output power with priority on engine efficiency, the engine output power is subtracted from the vehicle required power. The required motor power is determined.

さらに、ステップＳ１００で決定されたモータ要求パワーに基づき、モータ回転数を考慮してモータ出力トルクＴｍが算出される（ステップＳ１２０）。なお、車両減速時等、電動機に回生制動動作が要求される場合には、モータ要求パワーおよびモータ出力トルクＴｍは負の値となる。   Further, based on the required motor power determined in step S100, the motor output torque Tm is calculated in consideration of the motor rotational speed (step S120). Note that when the electric motor is required to perform a regenerative braking operation, such as when the vehicle is decelerated, the motor required power and the motor output torque Tm are negative values.

続いて、ステップＳ１２０で算出されたモータ出力トルクＴｍが直流電源Ｂの状態に照らして実現可能な範囲に収まっているかどうかが判定される。   Subsequently, it is determined whether or not the motor output torque Tm calculated in step S120 is within a realizable range in light of the state of the DC power supply B.

具体的にはＳＯＣおよびバッテリ温度Ｔｂ等のバッテリ状態より、充電許可電力Ｗｉｎおよび出力許可電力Ｗｏｕｔが決定される。たとえば、ＳＯＣが管理範囲上限を超えており、バッテリへの充電が禁止される場合には、充電許可電力Ｗｉｎが零に設定される（ステップＳ１３０）。   Specifically, charging permission power Win and output permission power Wout are determined from the battery state such as SOC and battery temperature Tb. For example, when the SOC exceeds the upper limit of the management range and charging to the battery is prohibited, the charging permission power Win is set to zero (step S130).

ここで、図３に示した判定部５６によって昇降圧コンバータが異常と判定された場合には、充電許可電力Ｗｉｎは、バッテリ状態にかかわらず零に修正される（ステップＳ１４０）。   Here, when the determination unit 56 shown in FIG. 3 determines that the buck-boost converter is abnormal, the charge permission power Win is corrected to zero regardless of the battery state (step S140).

具体的には、異常検知フラグＥＭＧの参照によって昇降圧コンバータに異常が発生しているかどうかを判定するステップＳ１４２と、昇降圧コンバータの異常が検知されている場合（ステップＳ１４２におけるＹ判定）に、ステップＳ１３０で決定された充電許可電力Ｗｉｎを強制的に零に修正するステップＳ１４４とが実行される。   Specifically, in step S142 for determining whether or not an abnormality has occurred in the buck-boost converter by referring to the abnormality detection flag EMG, and when an abnormality in the buck-boost converter has been detected (Y determination in step S142), Step S144 for forcibly correcting the charge permission power Win determined in step S130 to zero is executed.

昇降圧コンバータに異常が発生していない場合には（ステップＳ１４２におけるＮ判定）、ステップＳ１３０で算出された充電許可電力Ｗｉｎが維持される。   If no abnormality has occurred in the buck-boost converter (N determination in step S142), the charge permission power Win calculated in step S130 is maintained.

次に、このようにして求められた充電許可電力Ｗｉｎおよび出力許可電力Ｗｏｕｔに対応して、モータトルクの上限値Ｔｍｍａｘおよび下限値Ｔｍｍｉｎが算出される（ステップＳ１５０）。なお、上限値Ｔｍｍａｘ≧０であり、下限値Ｔｍｍｉｎ≦０である。   Next, the upper limit value Tmmax and the lower limit value Tmmin of the motor torque are calculated corresponding to the charging permission power Win and the output permission power Wout thus obtained (step S150). The upper limit value Tmmax ≧ 0 and the lower limit value Tmmin ≦ 0.

負側のトルクリミットであるトルク下限値Ｔｍｍｉｎは、電力線６での電力消費を考慮した下記（１）式の関係式に基づいて算出される。   The torque lower limit value Tmmin, which is a negative torque limit, is calculated based on the following relational expression (1) in consideration of power consumption on the power line 6.

Ｗｉｎ＝Ｔｍｍｉｎ×ＭＲＮ＋Ｗｌｏｓｓ …（１）
（１）式において、Ｗｌｏｓｓは、電力変換時の電力損失や、電力線６に接続された他の電力負荷１１０（図１）の消費電力を示している。 Win = Tmmin × MRN + Wloss (1)
In the equation (1), Wloss indicates the power loss during power conversion and the power consumption of another power load 110 (FIG. 1) connected to the power line 6.

上記（１）式に従ってトルク下限値Ｔｍｍｉｎを計算することにより、バッテリ状態によって直流電源Ｂへの充電が禁止された場合においても、余剰電力が生じない範囲で交流モータＭ１に発電を許可することができるので、車両全体でのエネルギ効率を向上できる。また、減速時に交流モータＭ１による制動力を可能な範囲で発揮できるので、よりスムーズな減速が可能となる。   By calculating the torque lower limit value Tmmin according to the above equation (1), even when charging to the DC power source B is prohibited depending on the battery state, the AC motor M1 can be allowed to generate power within a range where no surplus power is generated. As a result, the energy efficiency of the entire vehicle can be improved. In addition, since the braking force by AC motor M1 can be exhibited within a possible range during deceleration, smoother deceleration is possible.

次に、ステップＳ１２０で決定されたモータ出力トルクＴｍがステップＳ１５０で算出されたモータトルクの上限値Ｔｍｍａｘ〜下限値Ｔｍｍｉｎの範囲を外れている場合に、モータ出力トルクＴｍを当該上限値および下限値の範囲内に修正する動作が実行される（ステップＳ１６０）。   Next, when the motor output torque Tm determined in step S120 is out of the range of the upper limit value Tmmax to the lower limit value Tmmin of the motor torque calculated in step S150, the motor output torque Tm is set to the upper limit value and the lower limit value. The operation of correcting within the range is performed (step S160).

具体的には、モータ出力トルクＴｍが正側のトルクリミットであるトルク上限値Ｔｍｍａｘを超えているかどうか（Ｔｍ＞Ｔｍｍａｘ）がチェックされ（ステップＳ１６２）、モータ出力トルクＴｍがトルク上限値Ｔｍｍａｘを超えている場合には、モータ出力トルクＴｍ＝Ｔｍｍａｘに修正される（ステップＳ１６４）。   Specifically, it is checked whether or not the motor output torque Tm exceeds the torque upper limit value Tmmax which is the positive torque limit (Tm> Tmmax) (step S162), and the motor output torque Tm exceeds the torque upper limit value Tmmax. If so, the motor output torque Tm is corrected to Tmmax (step S164).

同様に、モータ出力トルクＴｍが負側のトルクリミットであるトルク下限値Ｔｍｍｉｎを超えているか、すなわちＴｍ＜Ｔｍｍｉｎであるかどうかがチェックされ（ステップＳ１６６）、モータ出力トルクＴｍが下限値Ｔｍｍｉｎよりも小さい（負側に絶対値が大きい）場合には、モータ出力トルクＴｍがトルク下限値Ｔｍｍｉｎに修正される（ステップＳ１６８）。   Similarly, it is checked whether or not the motor output torque Tm exceeds the torque lower limit value Tmmin that is the negative torque limit (Tm <Tmmin) (step S166), and the motor output torque Tm is less than the lower limit value Tmmin. If it is small (the absolute value is large on the negative side), the motor output torque Tm is corrected to the torque lower limit value Tmmin (step S168).

一方、モータ出力トルクＴｍが上限値Ｔｍｍａｘ〜下限値Ｔｍｍｉｎの範囲内である場合には（ステップＳ１６２およびＳ１６６の両方でのＮ判定）、ステップＳ１２０でのモータ出力トルクＴｍが維持される。   On the other hand, when the motor output torque Tm is within the range of the upper limit value Tmmax to the lower limit value Tmmin (N determination in both steps S162 and S166), the motor output torque Tm in step S120 is maintained.

さらに、昇降圧コンバータに異常が検出された場合には、交流モータＭ１における発電を禁止するためにモータトルク指令値ＴＲを必要に応じて修正する（ステップＳ１７０）。   Further, when an abnormality is detected in the buck-boost converter, the motor torque command value TR is corrected as necessary in order to prohibit power generation in the AC motor M1 (step S170).

具体的には、異常検知フラグＥＭＧの参照によって昇降圧コンバータに異常が発生しているかどうかを判定するステップＳ１７２と、昇降圧コンバータでの異常が検知される場合に（Ｓ１７２におけるＹ判定）、モータ出力トルクＴｍが負の値であるとき（Ｔｍ＜０）には、Ｔｍ＝０に修正するステップＳ１７４とが実行される。これにより、昇降圧コンバータの異常時には、モータ出力トルクＴｍの下限値が０となり、必ずＴｍ≧０となるようなガードが設定される。   Specifically, in step S172 for determining whether or not an abnormality has occurred in the buck-boost converter by referring to the abnormality detection flag EMG, and when an abnormality in the buck-boost converter is detected (Y determination in S172), the motor When the output torque Tm is a negative value (Tm <0), step S174 for correcting Tm = 0 is executed. Thus, when the buck-boost converter is abnormal, the lower limit value of the motor output torque Tm becomes 0, and a guard is always set such that Tm ≧ 0.

一方、昇降圧コンバータに異常が検知されない場合には（ステップＳ１７２におけるＮ判定）、ステップＳ１６０における上下限チェック後のモータ出力トルクＴｍが維持される。   On the other hand, when no abnormality is detected in the buck-boost converter (N determination in step S172), the motor output torque Tm after the upper and lower limit checks in step S160 is maintained.

このようにして、最終的に設定されたモータ出力トルクＴｍに従って、トルク指令値ＴＲが設定され（ＴＲ＝Ｔｍ）、制御装置３０（図１）へ与えられる。   In this manner, the torque command value TR is set according to the finally set motor output torque Tm (TR = Tm) and is given to the control device 30 (FIG. 1).

なお、上記（１）式では、電力線６での電力消費を見込んで充電許可電力Ｗｉｎ＝０の場合にも、一定範囲内で交流モータＭ１での負トルク出力を許容している。しかし、（１）式の適用については、交流モータＭ１での発電電力が電力線６まで伝達されることが前提となっている。したがって、上記のように電力線７から電力線６への電流経路が形成不能な昇降圧コンバータ異常時には、交流モータＭ１で発電された電力を直流電源Ｂの充電電力に正常に変換することができない。したがって、このような場合に、ステップＳ１５０で（１）式に基づくトルク下限値設定を行なうと、電力線７に過大電圧が発生する危険性がある。   In the above equation (1), negative torque output from the AC motor M1 is allowed within a certain range even when the charging permission power Win = 0 in consideration of power consumption in the power line 6. However, application of equation (1) is based on the premise that the power generated by AC motor M1 is transmitted to power line 6. Therefore, when the buck-boost converter is in an abnormal state where the current path from the power line 7 to the power line 6 cannot be formed as described above, the power generated by the AC motor M1 cannot be normally converted to the charging power of the DC power source B. Therefore, in such a case, if the torque lower limit value is set based on the expression (1) in step S150, there is a risk that an excessive voltage is generated in the power line 7.

この点を解決するためには、昇降圧コンバータ異常時に対応するように（１）式を修正し、ステップＳ１５０におけるトルク下限値Ｔｍｍｉｎの算出を、昇降圧コンバータの異常／正常に応じて切換える構成を採ることも可能である。しかし、この場合には、少なくとも２種類のトルク下限値算出式（上記（１）式に相当）を準備し、かつ、昇降圧コンバータの異常／正常に応じて両者を選択する必要があるため制御ロジックが複雑化する。このため、図３の制御フローでは、昇降圧コンバータの異常／正常にかかわらず共通の処理によってモータ出力トルクＴｍを算出した上で、昇降圧コンバータ異常時にはモータ出力トルクＴｍ≧０とするトルクガードを設ける（ステップＳ１７０）構成としている。   In order to solve this point, a configuration in which the formula (1) is corrected so as to cope with the step-up / down converter abnormality, and the calculation of the torque lower limit value Tmmin in step S150 is switched according to the abnormality / normality of the step-up / down converter. It is also possible to take. However, in this case, it is necessary to prepare at least two types of torque lower limit calculation formulas (corresponding to the above formula (1)) and to select both in accordance with the abnormality / normality of the buck-boost converter. Complicated logic. For this reason, in the control flow of FIG. 3, after calculating the motor output torque Tm by a common process regardless of whether the buck-boost converter is abnormal or normal, a torque guard is set so that the motor output torque Tm ≧ 0 when the buck-boost converter is abnormal. Provided (step S170).

なお、図３に示したフローチャートとこの発明の構成との対応関係を説明すると、ステップＳ１３０およびＳ１５０がこの発明における「第１の上下限設定手段」および「第２の上下限設定手段」にそれぞれ対応し、ステップＳ１６０がこの発明における「トルク指令値設定手段」に対応する。また、ステップＳ１４０およびＳ１７０は、この発明における「第１の設定修正手段」および「第２の設定修正手段」にそれぞれ対応する。   The correspondence relationship between the flowchart shown in FIG. 3 and the configuration of the present invention will be described. Steps S130 and S150 are respectively referred to as “first upper / lower limit setting means” and “second upper / lower limit setting means” in the present invention. Correspondingly, step S160 corresponds to “torque command value setting means” in the present invention. Steps S140 and S170 correspond to "first setting correction means" and "second setting correction means" in the present invention, respectively.

以上説明したように、この発明の実施の形態１に従う電動機駆動装置では、昇圧コンバータが正常である場合には、回生制動動作時に、充電許可電力Ｗｉｎに基づきハード構成上生じる電力損失を考慮して交流モータから一定範囲の負のトルクが発生できるように制御する一方で、昇降圧コンバータの異常を検知した場合には、交流モータＭ１による発電を禁止することにより、昇降圧コンバータ１２およびインバータ１４の電力変換器内、具体的には平滑コンデンサＣ２に過電圧が発生することを確実に防止できる。   As described above, in the electric motor drive device according to the first embodiment of the present invention, when the boost converter is normal, the power loss caused in the hardware configuration is considered in the regenerative braking operation based on the charge permission power Win. While control is performed so that negative torque within a certain range can be generated from the AC motor, when the abnormality of the step-up / down converter is detected, power generation by the AC motor M1 is prohibited, whereby the step-up / down converter 12 and the inverter 14 are controlled. It is possible to reliably prevent an overvoltage from occurring in the power converter, specifically, the smoothing capacitor C2.

特に、バッテリ状態を考慮したモータトルクの上限値および下限値チェックを行なう正常時の制御ルーチンに対して、昇降圧コンバータ異常時に充電許可電力Ｗｉｎおよびモータ出力トルクＴｍ（すなわち、トルク指令値ＴＲ）を強制的に修正するステップＳ１４０，Ｓ１７０を付加することで、制御ルーチンを大幅に修正することなく、上記のような制御を実行できる。   In particular, the charging permission power Win and the motor output torque Tm (that is, the torque command value TR) when the buck-boost converter is abnormal are compared with the normal control routine in which the upper limit value and the lower limit value of the motor torque are checked in consideration of the battery state. By adding the steps S140 and S170 that are forcibly corrected, the above-described control can be executed without significantly correcting the control routine.

［実施の形態１の変形例］
実施の形態１では、昇降圧コンバータの異常検知時には、高電圧発生を確実に防止するために、トルク指令値ＴＲ≧０とするトルクガードを加えた。しかしながら、この構成では、昇降圧コンバータの異常検知時における交流モータＭ１の非常運転時、すなわちハイブリッド自動車の退避走行時に、負のトルク出力を禁止するため、交流モータＭ１による制動力を得ることができない。この点を考慮して、実施の形態１の変形例１では、電力線７以降での電力損失分を考慮して、昇降圧コンバータの異常検出時にも、一定範囲内で交流モータＭ１での負のトルク発生を許可する制御方式について説明する。 [Modification of Embodiment 1]
In the first embodiment, when an abnormality is detected in the buck-boost converter, a torque guard with a torque command value TR ≧ 0 is added in order to reliably prevent generation of a high voltage. However, in this configuration, since negative torque output is prohibited during emergency operation of AC motor M1 at the time of detecting an abnormality of the buck-boost converter, that is, during retreat travel of the hybrid vehicle, the braking force by AC motor M1 cannot be obtained. . In consideration of this point, in the first modification of the first embodiment, in consideration of the power loss after the power line 7, even when the abnormality of the buck-boost converter is detected, the negative in the AC motor M1 is within a certain range. A control method for permitting torque generation will be described.

図４は、この発明の実施の形態１の変形例によるモータトルク指令値演算方法を説明するフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart illustrating a motor torque command value calculation method according to a modification of the first embodiment of the present invention.

実施の形態１の変形例に従う構成では、実施の形態１と同様の構成（図１，図２）において、図３に示したモータトルク指令値演算方法に代えて、図４に示されるモータトルク指令値演算方法が実行される。すなわち、図４に示されるモータトルク指令値演算ルーチンについても、トルク指令値演算部２００（図２）にプログラムされる。   In the configuration according to the modification of the first embodiment, the motor torque shown in FIG. 4 is used instead of the motor torque command value calculation method shown in FIG. 3 in the same configuration (FIGS. 1 and 2) as in the first embodiment. The command value calculation method is executed. That is, the motor torque command value calculation routine shown in FIG. 4 is also programmed in the torque command value calculation unit 200 (FIG. 2).

図４を参照して、実施の形態１の変形例に従うモータトルク指令値演算では、図３におけるステップＳ１７０に代えて、ステップＳ１９０が実行される。ステップＳ１９０以前のステップＳ１００〜Ｓ１６０およびトルク指令値ＴＲを設定するステップＳ１８０においては図３と同様であるので詳細な説明は繰返さない。   Referring to FIG. 4, in the motor torque command value calculation according to the modification of the first embodiment, step S190 is executed instead of step S170 in FIG. Steps S100 to S160 before step S190 and step S180 for setting torque command value TR are the same as those in FIG. 3, and therefore detailed description will not be repeated.

ステップＳ１９０は、異常検知フラグＥＭＧの参照によって昇降圧コンバータに異常が発生しているかどうかを判定するステップＳ１９２と、昇降圧コンバータでの異常が検知される場合に（Ｓ１９２におけるＹ判定）、モータ出力トルクＴｍを負トルク制限値Ｔｌｍ以上に制限するステップＳ１９４とを含む。ステップＳ１９４では、ステップＳ１６０終了時でのモータ出力トルクＴｍがトルク制限値Ｔｌｍよりも小さい（負側に絶対値が大きい）ときモータ出力トルクＴｍをＴｌｍに修正する。   Step S190 determines whether or not an abnormality has occurred in the buck-boost converter by referring to the abnormality detection flag EMG, and if an abnormality in the buck-boost converter is detected (Y determination in S192), the motor output And step S194 for limiting the torque Tm to a negative torque limit value Tlm or more. In step S194, when the motor output torque Tm at the end of step S160 is smaller than the torque limit value Tlm (the absolute value is larger on the negative side), the motor output torque Tm is corrected to Tlm.

すなわち、ステップＳ１９０により、モータ出力トルクＴｍについてＴｍ≧Ｔｌｍ（Ｔｌｍ＜０）のトルクガードが設定される。ここで、トルク制限値Ｔｌｍは、下記（２）式で算出される。   That is, in step S190, a torque guard of Tm ≧ Tlm (Tlm <0) is set for the motor output torque Tm. Here, the torque limit value Tlm is calculated by the following equation (2).

Ｔｌｍ×ＭＲＮ＋Ｗｌｏｓｓ２＝０ …（２）
（２）式中で、Ｗｌｏｓｓ２は、電力線７より後段（交流モータＭ１側）での電力損失を示す。具体的には、電力線に接続された他の電力負荷１２０（図１）による消費電力および、インバータ１４における交流モータＭ１の発電電力を直流電力に変換する際の損失電力等がＷｌｏｓｓ２に含まれる。 Tlm × MRN + Wloss2 = 0 (2)
In the equation (2), Wloss2 indicates the power loss at the subsequent stage (AC motor M1 side) from the power line 7. Specifically, Wloss2 includes power consumption by another power load 120 (FIG. 1) connected to the power line, loss power when the AC motor M1 generated in the inverter 14 is converted into DC power, and the like.

（２）式に用いられるＷｌｏｓｓ２の値については、予め実験的に求めた固定値としても、電力負荷１２０の動作状況やその他の車両状況に応じて予め作成したマップ等を参照して求める構成としてもよい。   The value of Wloss2 used in the equation (2) may be a fixed value obtained experimentally in advance, or may be obtained by referring to a map or the like created in advance according to the operation status of the power load 120 or other vehicle status. Also good.

このような構成とすることにより、実施の形態１に従う電動機駆動装置での効果に加えて、交流モータの非常運転時（ハイブリッド自動車等の退避走行時）に、余剰電力が発生しない範囲で、交流モータＭ１により負のトルクを発生させることができる。したがって、実施の形態１の変形例に従う電動機駆動装置を搭載した自動車では、退避走行時においても、一定範囲の制動力を交流モータに発揮させるとともに、装置内に高電圧が発生することを防止できる。   By adopting such a configuration, in addition to the effect of the electric motor drive device according to the first embodiment, in the range where surplus power is not generated during emergency operation of the AC motor (during evacuation of a hybrid vehicle or the like) Negative torque can be generated by the motor M1. Therefore, in an automobile equipped with the electric motor drive device according to the modification of the first embodiment, it is possible to cause the AC motor to exert a certain range of braking force even during evacuation and to prevent a high voltage from being generated in the device. .

なお、実施の形態１およびその変形例では、１個の交流モータ（電動機）を駆動制御する電動機駆動装置を例示したが、複数の電動機を備える電動機駆動装置についても本発明を適用可能である。この場合には、各電動機ごとに上述のモータトルク指令値演算制御を行なえばよい。   In the first embodiment and the modification thereof, the electric motor driving device that drives and controls one AC motor (electric motor) is illustrated, but the present invention can also be applied to an electric motor driving device including a plurality of electric motors. In this case, the motor torque command value calculation control described above may be performed for each electric motor.

［実施の形態２］
実施の形態２では、実施の形態１での交流モータＭ１に加えて発電機がさらに配置された構成について比較する。 [Embodiment 2]
In the second embodiment, a configuration in which a generator is further arranged in addition to the AC motor M1 in the first embodiment will be compared.

図５は、この発明の実施の形態２による電動機駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。   FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the electric motor drive device according to Embodiment 2 of the present invention.

図５を参照して、実施の形態２による電動機駆動装置１００Ａは、電動機駆動装置１００の制御装置３０を制御装置３０Ａに代え、整流器１８、発電機Ｇ１および電流センサー２５を追加したものであり、その他は電動機駆動装置１００と同じである。   Referring to FIG. 5, the motor drive device 100A according to the second embodiment is obtained by replacing the control device 30 of the motor drive device 100 with the control device 30A and adding a rectifier 18, a generator G1, and a current sensor 25. Others are the same as those of the motor driving device 100.

インバータ１４および整流器１８は、平滑コンデンサＣ２の両端のノード、すなわち電力線７およびアース線５の間に並列に接続される。また、発電機Ｇ１は、エンジン５５に接続される。   Inverter 14 and rectifier 18 are connected in parallel between nodes at both ends of smoothing capacitor C2, that is, between power line 7 and ground line 5. The generator G1 is connected to the engine 55.

整流器１８は、Ｕ相アーム１９、Ｖ相アーム２０およびＷ相アーム２１から成る。Ｕ相アーム１９、Ｖ相アーム２０およびＷ相アーム２１は、電力線７およびアース線５の間に並列に接続される。Ｕ相アーム１９は、直列接続されたダイオードＤ９，Ｄ１０から成り、Ｖ相アーム２０は、直列接続されたダイオードＤ１１，Ｄ１２から成り、Ｗ相アーム２１は、直列接続されたダイオードＤ１３，Ｄ１４から成る。ダイオードＤ９とダイオードＤ１０との中間点は発電機Ｇ１のＵ相コイルの端に接続され、ダイオードＤ１１とダイオードＤ１２との中間点は発電機Ｇ１のＶ相コイルの端に接続され、ダイオードＤ１３とダイオードＤ１４との中間点は発電機Ｇ１のＷ相コイルの端に接続される。   The rectifier 18 includes a U-phase arm 19, a V-phase arm 20 and a W-phase arm 21. U-phase arm 19, V-phase arm 20 and W-phase arm 21 are connected in parallel between power line 7 and ground line 5. U-phase arm 19 includes diodes D9 and D10 connected in series, V-phase arm 20 includes diodes D11 and D12 connected in series, and W-phase arm 21 includes diodes D13 and D14 connected in series. . An intermediate point between the diode D9 and the diode D10 is connected to an end of the U-phase coil of the generator G1, and an intermediate point between the diode D11 and the diode D12 is connected to an end of the V-phase coil of the generator G1, and the diode D13 and the diode The midpoint with D14 is connected to the end of the W-phase coil of the generator G1.

整流器１８は、発電機Ｇ１が発電した交流電圧を整流し、その整流した直流電圧を平滑コンデンサＣ２を介して昇降圧コンバータ１２へ供給する。発電機Ｇ１は、ロータがエンジン５５の回転動力により回転することにより交流電圧を発電し、その発電した交流電圧を整流器１８へ供給する。   The rectifier 18 rectifies the AC voltage generated by the generator G1, and supplies the rectified DC voltage to the step-up / down converter 12 via the smoothing capacitor C2. The generator G <b> 1 generates an alternating voltage by rotating the rotor by the rotational power of the engine 55, and supplies the generated alternating voltage to the rectifier 18.

電流センサー２５は、発電機Ｇ１の各相に流れる発電機電流ＧＣＲＴを検出し、その検出した発電機電流ＧＣＲＴを制御装置３０Ａへ出力する。   The current sensor 25 detects the generator current GCRT flowing in each phase of the generator G1, and outputs the detected generator current GCRT to the control device 30A.

制御装置３０Ａは、インバータ１４を駆動するためのスイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８を生成してインバータ１４へ出力する。スイッチング制御信号Ｓ３〜Ｓ８の生成については、実施の形態１において説明したとおりである。   Control device 30 </ b> A generates switching control signals S <b> 3 to S <b> 8 for driving inverter 14 and outputs them to inverter 14. The generation of the switching control signals S3 to S8 is as described in the first embodiment.

また、制御装置３０Ａは、上述した方法により昇降圧コンバータ１２の異常を検出した場合に、外部ＥＣＵからのアクセル開度ＡＣＣおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて交流モータＭ１における消費エネルギＰｍを演算し、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍおよび電流センサー２５からの発電機電流ＧＣＲＴに基づいて発電機Ｇ１における発電量Ｐｇを演算する。そして、制御装置３０Ａは、発電機Ｇ１における発電量Ｐｇが交流モータＭ１における消費エネルギＰｍ以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。   Further, control device 30A calculates energy consumption Pm in AC motor M1 based on accelerator opening degree ACC and motor rotational speed MRN from the external ECU, when abnormality of buck-boost converter 12 is detected by the method described above, Based on the voltage Vm from the voltage sensor 13 and the generator current GCRT from the current sensor 25, the power generation amount Pg in the generator G1 is calculated. Then, control device 30A generates a signal RDN for setting the rotational speed of engine 55 such that power generation amount Pg in generator G1 is equal to or less than energy consumption Pm in AC motor M1, and outputs the signal RDN to engine ECU 65.

制御装置３０Ａは、その他については制御装置３０と同じ機能を有する。   The control device 30A has the same functions as the control device 30 in other respects.

エンジン５５は、エンジンＥＣＵ６５により制御され、駆動輪を駆動するための所定のトルクを出力するとともに、回転動力を発電機Ｇ１に伝達する。エンジンＥＣＵ６５は、エンジン５５を制御する。そして、エンジンＥＣＵ６５は、制御装置３０Ａから信号ＲＤＮを受けるとエンジン５５の回転数を保持または低下させる。   The engine 55 is controlled by the engine ECU 65 and outputs a predetermined torque for driving the drive wheels, and transmits rotational power to the generator G1. The engine ECU 65 controls the engine 55. And engine ECU65 will hold | maintain or reduce the rotation speed of the engine 55, if the signal RDN is received from the control apparatus 30A.

図６は、図５に示された制御装置３０Ａの機能ブロック図である。   FIG. 6 is a functional block diagram of the control device 30A shown in FIG.

図６を参照して、制御装置３０Ａは、図２に示した制御装置３０の機能に加えて、発電制御部２５０をさらに含む。したがって、交流モータＭ１は、制御装置３０に相当する機能部分によって、実施の形態１あるいはその変形例と同様に駆動制御される。   Referring to FIG. 6, control device 30A further includes a power generation control unit 250 in addition to the function of control device 30 shown in FIG. Therefore, AC motor M1 is driven and controlled by a functional part corresponding to control device 30 in the same manner as in the first embodiment or its modification.

発電制御部２５０は、演算部２６０および制御部２７０を含む。演算部２６０は、外部ＥＣＵからのアクセル開度ＡＣＣおよびモータ回転数ＭＲＮに基づいて交流モータＭ１の消費エネルギＰｍを演算する。また、演算部２６０は、電圧センサー１３からの電圧Ｖｍと、電流センサー２５からの発電機電流ＧＣＲＴとに基づいて発電機Ｇ１における発電量Ｐｇを演算する。そして、演算部２６０は、演算した消費エネルギＰｍおよび発電量Ｐｇを制御部２７０へ出力する。   The power generation control unit 250 includes a calculation unit 260 and a control unit 270. Computing unit 260 computes energy consumption Pm of AC motor M1 based on accelerator opening ACC and motor rotational speed MRN from the external ECU. Further, the calculation unit 260 calculates the power generation amount Pg in the generator G1 based on the voltage Vm from the voltage sensor 13 and the generator current GCRT from the current sensor 25. Then, calculation unit 260 outputs calculated energy consumption Pm and power generation amount Pg to control unit 270.

制御部２７０は、異常検知フラグＥＭＧ＝“０”のとき、すなわち昇降圧コンバータに異常が発生していないときには、制御信号を生成しない。一方、制御部２７０は、異常検知フラグＥＭＧ＝“１”のとき、すなわち昇降圧コンバータの異常が検知されるときには、発電量Ｐｇが消費エネルギＰｍ以下になるようにエンジン５５の回転数を設定するための信号ＲＤＮを生成してエンジンＥＣＵ６５へ出力する。   Control unit 270 does not generate a control signal when abnormality detection flag EMG = “0”, that is, when abnormality does not occur in the buck-boost converter. On the other hand, when abnormality detection flag EMG = “1”, that is, when an abnormality of the buck-boost converter is detected, control unit 270 sets the rotational speed of engine 55 so that power generation amount Pg is equal to or less than energy consumption Pm. Signal RDN is generated and output to engine ECU 65.

以下に説明するように、発電機Ｇ１がさらに配置された電動機駆動装置の構成では、図７または図８に示す制御フローにより発電機における発電量を制御して、電力変換器内に高電圧が発生することを防止する。   As will be described below, in the configuration of the motor drive device in which the generator G1 is further arranged, the power generation amount in the generator is controlled by the control flow shown in FIG. 7 or FIG. 8, and a high voltage is generated in the power converter. Prevent it from occurring.

図７を参照して、実施の形態２に従う発電量演算制御では、電池状態（ＳＯＣ等）による通常の発電量設定ルーチンに相当するステップＳ２００の実行後に、昇降圧コンバータの異常時に（ステップＳ２１０のＹ判定）、発電量Ｐｇを強制的に零に修正することにより、発電機Ｇ１での発電を強制的に禁止する（ステップＳ２２０）。一方、昇降圧コンバータに異常が検知されない場合には（ステップＳ２１０におけるＮ判定）、ステップＳ２００において設定された発電量が維持される。   Referring to FIG. 7, in the power generation amount calculation control according to the second embodiment, after the execution of step S200 corresponding to the normal power generation amount setting routine according to the battery state (SOC or the like), when the buck-boost converter is abnormal (in step S210) Y determination), by forcibly correcting the power generation amount Pg to zero, the power generation by the generator G1 is forcibly prohibited (step S220). On the other hand, when no abnormality is detected in the buck-boost converter (N determination in step S210), the power generation amount set in step S200 is maintained.

このようにして設定された発電量Ｐｇに応じて制御信号ＲＤＮが生成され、エンジンＥＣＵ６５は、制御信号ＲＤＮに応じて、エンジン回転数を保持、あるいは上昇・低下させる。これにより、発電量Ｐｇに対応したエンジン回転数の調整が行なわれる（ステップＳ２３０）。   The control signal RDN is generated according to the power generation amount Pg set in this way, and the engine ECU 65 holds, increases or decreases the engine speed according to the control signal RDN. Thereby, the engine speed corresponding to the power generation amount Pg is adjusted (step S230).

あるいは、図８に示すように、昇降圧コンバータの異常時に（ステップＳ２１０のＹ判定）、トルク指令値ＴＲが正であるかどうかの判定をさらに行ない（ステップＳ２５０）、トルク指令値ＴＲが正（ＴＲ＞０）の場合（ステップＳ２５０におけるＹ判定）において、モータ消費エネルギＰｍを超えない範囲内で発電量Ｐｇを設定してもよい（ステップＳ２６０〜Ｓ２８０）。   Alternatively, as shown in FIG. 8, when the buck-boost converter is abnormal (Y determination in step S210), it is further determined whether the torque command value TR is positive (step S250), and the torque command value TR is positive ( In the case of TR> 0) (Y determination in step S250), the power generation amount Pg may be set within a range not exceeding the motor consumption energy Pm (steps S260 to S280).

この場合には、まず、図６に示した演算部２７０によりモータ消費エネルギＰｍが演算され（ステップＳ２７０）、ステップＳ２００において設定された発電量ＰｇとステップＳ２７０で算出されたモータ消費エネルギＰｍの大小が比較される（ステップＳ２８２）、そして、発電量Ｐｇがモータ消費エネルギＰｍを超えている場合（ステップＳ２８２におけるＹ判定）には、発電量Ｐｇ＝Ｐｍに修正される（ステップＳ２８４）。一方、発電量Ｐｇがモータ消費エネルギＰｍよりも小さい場合（ステップＳ２８２におけるＮ判定）には、ステップＳ２００における発電量Ｐｇの設定が維持される。すなわち、制御部２７０は、交流モータＭ１における消費エネルギＰｍを超えないように発電機Ｇ１における発電量Ｐｇに上限を設定する。   In this case, first, the motor consumption energy Pm is calculated by the calculation unit 270 shown in FIG. 6 (step S270), and the magnitude of the power generation amount Pg set in step S200 and the motor consumption energy Pm calculated in step S270 are calculated. Are compared (step S282), and if the power generation amount Pg exceeds the motor energy consumption Pm (Y determination in step S282), the power generation amount Pg is corrected to Pm (step S284). On the other hand, when the power generation amount Pg is smaller than the motor consumption energy Pm (N determination in step S282), the setting of the power generation amount Pg in step S200 is maintained. That is, the control unit 270 sets an upper limit on the power generation amount Pg in the generator G1 so as not to exceed the energy consumption Pm in the AC motor M1.

これに対して、トルク指令値ＴＲが零または負である場合には（ステップＳ２５０におけるＮ判定）、図７のステップＳ２２０と同様に、発電量Ｐｇ＝０に強制的に修正することにより、発電機Ｇ１での発電が強制的に禁止される（ステップＳ２６０）。   On the other hand, when the torque command value TR is zero or negative (N determination in step S250), as in step S220 of FIG. Power generation in the machine G1 is forcibly prohibited (step S260).

なお、昇降圧コンバータの正常時（ステップＳ２１０のＮ判定）における制御フローおよび、ステップＳ２３０におけるエンジン回転数調整については、図７で説明したのと同様である。   The control flow when the buck-boost converter is normal (N determination in step S210) and the engine speed adjustment in step S230 are the same as described with reference to FIG.

図６〜図８に構成およびフローチャートと、この発明の構成との対応関係を説明すると、エンジン５５（図６）がこの発明における「動力源」に相当し、発電機Ｇ１がこの発明における「発電機」に相当する。また、ステップＳ２００（図７，８）がこの発明における「発電量設定手段」に相当し、ステップＳ２２０（図７）がこの発明における「発電量設定修正手段」に相当し、ステップＳ２３０（図７）がこの発明における「動力源出力修正手段」に相当する。さらに、ステップＳ２７０（図８）がこの発明における「電力演算手段」に相当し、ステップＳ２８０がこの発明における「第２の発電制限手段」に相当する。   6 to FIG. 8, the correspondence between the configuration and the flowchart and the configuration of the present invention will be described. The engine 55 (FIG. 6) corresponds to the “power source” in the present invention, and the generator G1 corresponds to the “power generation in the present invention. It corresponds to "machine". Step S200 (FIGS. 7 and 8) corresponds to “power generation amount setting means” in the present invention, and step S220 (FIG. 7) corresponds to “power generation amount setting correction means” in the present invention, and step S230 (FIG. 7). ) Corresponds to “power source output correcting means” in the present invention. Further, step S270 (FIG. 8) corresponds to “power calculating means” in the present invention, and step S280 corresponds to “second power generation limiting means” in the present invention.

以上説明したように、実施の形態２に従う電動機駆動装置では、交流モータＭ１および発電機Ｇ１を備えた構成において、昇降圧コンバータの異常時に、電力変換器（昇降圧コンバータ１２およびインバータ１４）内に高電圧が発生することを防止できる。さらに、図８に示す制御方法によれば、昇降圧コンバータの異常時での交流モータの非常運転、すなわちハイブリッド自動車等の退避走行時に、電力線７に余剰電力が発生しない範囲で交流モータＭ１での消費エネルギを発電機Ｇ１によって供給できる。したがって、直流電源（バッテリ）の蓄積電力の消費を抑制できる。   As described above, in the motor drive device according to the second embodiment, in the configuration provided with AC motor M1 and generator G1, when the buck-boost converter is abnormal, the power converter (buck-boost converter 12 and inverter 14) is in the power converter. Generation of high voltage can be prevented. Further, according to the control method shown in FIG. 8, during the emergency operation of the AC motor when the buck-boost converter is abnormal, that is, when the hybrid vehicle or the like is evacuated, the AC motor M <b> 1 does not generate surplus power in the power line 7. Consumed energy can be supplied by the generator G1. Therefore, it is possible to suppress the consumption of the stored power of the DC power supply (battery).

なお、上記の実施の形態では、この発明による電動機駆動装置がハイブリッド自動車に搭載される構成例を代表的に説明したが、本発明の適用はこのような場合に限定されるものではない。すなわち、バッテリ（二次電池）、電力変換器および正・負トルクを出力するように制御される電動機によって構成される電動機駆動装置であれば、電気自動車やあるいは他の機器・システムに搭載されたものに対しても本発明を適用できる。また、電動機についても、交流モータに限定される種々の形式のものを適用可能である。   In the above-described embodiment, the configuration example in which the electric motor drive device according to the present invention is mounted on a hybrid vehicle has been representatively described. However, the application of the present invention is not limited to such a case. That is, if it is an electric motor drive device composed of a battery (secondary battery), an electric power converter, and an electric motor controlled to output positive / negative torque, it is mounted on an electric vehicle or other equipment / system. The present invention can also be applied to a thing. Also, various types of electric motors that are limited to AC motors can be applied.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

この発明の実施の形態１による電動機駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the electric motor drive device by Embodiment 1 of this invention. 図１に示された制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus shown by FIG. この発明の実施の形態１による電動機駆動装置におけるモータトルク指令値演算方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the motor torque command value calculation method in the electric motor drive device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１の変形例によるモータトルク指令値演算方法を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the motor torque command value calculation method by the modification of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２による電動機駆動装置の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the electric motor drive device by Embodiment 2 of this invention. 図５に示された制御装置の機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram of the control device shown in FIG. 5. この発明の実施の形態２による電動機駆動装置における発電量演算方法を説明する第１のフローチャートである。It is a 1st flowchart explaining the electric power generation amount calculation method in the electric motor drive device by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２による電動機駆動装置における発電量演算方法を説明する第１のフローチャートである。It is a 1st flowchart explaining the electric power generation amount calculation method in the electric motor drive device by Embodiment 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

５ アース線、６，７ 電力線、１０，１３ 電圧センサー、１２ 昇降圧インバータ、１４ インバータ、１８ 整流器、２４，２５ 電流センサー、３０，３０Ａ 制御装置、５５ エンジン、５６ 判定部（昇降圧コンバータ異常）、１００，１００Ａ 電動機駆動装置、１１０，１２０ 電力負荷、２００ トルク指令値演算部、２５０ 発電制御部、ＡＣＣ アクセル開度、Ｂ 直流電源（二次電池）、Ｃ１，Ｃ２ 平滑コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ１４ ダイオード、ＥＭＧ 異常検知フラグ、Ｇ１ 発電機、Ｌ１ リアクトル（昇降圧コンバータ）、Ｍ１ 交流モータ、ＭＲＮ モータ回転数、Ｐｇ 発電量、Ｐｍ モータ消費エネルギ、Ｑ１，Ｑ２ 電力用半導体スイッチング素子（昇降圧コンバータ）、Ｑ３〜Ｑ８ 電力用半導体スイッチング素子（インバータ）、ＲＤＮ 制御信号（エンジン回転数）、Ｓ１，Ｓ２ スイッチング制御信号（昇降圧コンバータ）、Ｓ３〜Ｓ８ スイッチング制御信号（インバータ）、ＳＲ１，ＳＲ２ システムリレー、Ｔｂ バッテリ温度、Ｔｌｍ 負トルク制限値、Ｔｍ モータ出力トルク、Ｔｍｍａｘ トルク上限値、Ｔｍｍｉｎ トルク下限値、ＴＲ モータトルク指令値、Ｖｂ バッテリ電圧、ＶＣＲ 車速、Ｖｍ 電圧（平滑コンデンサＣ２）、Ｗｉｎ 充電許可電力、Ｗｏｕｔ 出力許可電力。   5 Ground wire, 6, 7 Power line, 10, 13 Voltage sensor, 12 Buck-boost inverter, 14 Inverter, 18 Rectifier, 24, 25 Current sensor, 30, 30A Control device, 55 Engine, 56 Judgment part (Buck-boost converter abnormality) , 100, 100A motor drive device, 110, 120 power load, 200 torque command value calculation unit, 250 power generation control unit, ACC accelerator opening, B DC power supply (secondary battery), C1, C2 smoothing capacitor, D1-D14 diode , EMG abnormality detection flag, G1 generator, L1 reactor (buck-boost converter), M1 AC motor, MRN motor rotation speed, Pg power generation amount, Pm motor power consumption, Q1, Q2 Power semiconductor switching element (buck-boost converter), Q3-Q8 Power semiconductor switching element Inverter), RDN control signal (engine speed), S1, S2 switching control signal (buck-boost converter), S3-S8 switching control signal (inverter), SR1, SR2 system relay, Tb battery temperature, Tlm negative torque limit value, Tm motor output torque, Tmmax torque upper limit value, Tmmin torque lower limit value, TR motor torque command value, Vb battery voltage, VCR vehicle speed, Vm voltage (smoothing capacitor C2), Win charge permission power, Wout output permission power.

Claims (7)

充放電可能な二次電池と、
発生トルクが正である場合に駆動電力を消費する一方で、該発生トルクが負であるときに発電する電動機と、
前記二次電池および前記電動機の間に設けられ、前記電動機のトルク指令値に従って、前記二次電池の出力電力を前記電動機の駆動電力に変換する第１の電力変換および前記電動機の発電電力を前記二次電池への入力電力に変換する第２の電力変換を行なうための電力変換器と、
前記電力変換器の異常を検出する異常検出部と、
前記二次電池の状態に基づき、前記二次電池の充電許可電力および出力許可電力を決定する第１の上下限設定手段と、
前記異常検出部によって前記第２の電力変換の異常が検出された場合に、前記二次電池の充電許可電力を零に修正する第１の設定修正手段と、
前記充電許可電力および前記出力電力に対応させて前記電動機の出力トルクの下限値および上限値を算出する第２の上下限設定手段と、
前記電動機への出力要求に基づき、前記出力トルクの下限値および上限値の範囲内で前記トルク指令値を設定するトルク指令値設定手段と、
前記異常検出部によって前記第２の電力変換の異常が検出された場合に、前記トルク指令値設定手段によって設定された前記トルク指令値が負であるときには、前記トルク指令値を零に修正する第２の設定修正手段とを備える、電動機駆動装置。 A rechargeable secondary battery;
An electric motor that consumes drive power when the generated torque is positive while generating electric power when the generated torque is negative;
A first power conversion provided between the secondary battery and the electric motor for converting the output power of the secondary battery into the driving power of the electric motor according to the torque command value of the electric motor and the generated electric power of the electric motor A power converter for performing a second power conversion to be converted into input power to the secondary battery;
An abnormality detector for detecting an abnormality of the power converter;
First upper and lower limit setting means for determining charging permission power and output permission power of the secondary battery based on the state of the secondary battery;
First setting correction means for correcting charging permission power of the secondary battery to zero when the abnormality of the second power conversion is detected by the abnormality detection unit;
Second upper and lower limit setting means for calculating a lower limit value and an upper limit value of the output torque of the electric motor in correspondence with the charge permission power and the output power;
Torque command value setting means for setting the torque command value within a range of a lower limit value and an upper limit value of the output torque based on an output request to the electric motor;
When the abnormality detection unit detects the second power conversion abnormality, and the torque command value set by the torque command value setting means is negative, the torque command value is corrected to zero. An electric motor drive device comprising: 2 setting correction means. 充放電可能な二次電池と、
発生トルクが正である場合に駆動電力を消費する一方で、該発生トルクが負であるときに発電する電動機と、
前記二次電池および前記電動機の間に設けられ、前記電動機のトルク指令値に従って、前記二次電池の出力電力を前記電動機の駆動電力に変換する第１の電力変換および前記電動機の発電電力を前記二次電池への入力電力に変換する第２の電力変換を行なうための電力変換器と、
前記電力変換器の異常を検出する異常検出部と、
前記異常検出部によって前記第２の電力変換の異常が検出された場合に、前記電動機の発電量を所定値以下に制限する第１の発電制限手段とを備え、
前記所定値は、前記電動機からの発電電力が出力される電力線に接続された前記電動機以外の負荷による消費電力、および前記電動機から前記電力線までの間の発電時損失電力の少なくとも一方を考慮して設定される、電動機駆動装置。 A rechargeable secondary battery;
An electric motor that consumes drive power when the generated torque is positive while generating electric power when the generated torque is negative;
A first power conversion provided between the secondary battery and the electric motor for converting the output power of the secondary battery into the driving power of the electric motor according to the torque command value of the electric motor and the generated electric power of the electric motor A power converter for performing a second power conversion to be converted into input power to the secondary battery;
An abnormality detector for detecting an abnormality of the power converter;
A first power generation limiting unit that limits a power generation amount of the electric motor to a predetermined value or less when an abnormality of the second power conversion is detected by the abnormality detection unit;
The predetermined value takes into account at least one of power consumption by a load other than the motor connected to a power line to which power generated from the motor is output, and power loss during power generation from the motor to the power line. An electric motor drive device to be set. 前記二次電池の状態に基づき、前記二次電池の充電許可電力および出力許可電力を決定する第１の上下限設定手段と、
前記異常検出部によって前記第２の電力変換の異常が検出された場合に、前記二次電池の充電許可電力を零に修正する第１の設定修正手段と、
前記充電許可電力および前記出力電力に対応して、前記電動機の出力トルクの下限値および上限値を算出する第２の上下限設定手段と、
前記電動機への出力要求に基づき、前記出力トルクの下限値および上限値の範囲内で前記電動機のトルク指令値を設定するトルク指令値設定手段とをさらに備え、
前記発電制限手段は、前記異常検出部によって前記第２の電力変換の異常が検出された場合に、前記トルク指令値設定手段による前記トルク指令値が前記所定値に対応する負の所定トルク値よりも小さいときには、前記トルク指令値を前記所定トルク値に修正する、請求項２記載の電動機駆動装置。 First upper and lower limit setting means for determining charging permission power and output permission power of the secondary battery based on the state of the secondary battery;
First setting correction means for correcting charging permission power of the secondary battery to zero when the abnormality of the second power conversion is detected by the abnormality detection unit;
Second upper and lower limit setting means for calculating a lower limit value and an upper limit value of the output torque of the electric motor corresponding to the charge permission power and the output power;
Torque command value setting means for setting a torque command value of the electric motor within a range of a lower limit value and an upper limit value of the output torque based on an output request to the electric motor;
When the abnormality detection unit detects the second power conversion abnormality, the power generation limiting unit determines that the torque command value by the torque command value setting unit is less than a predetermined negative torque value corresponding to the predetermined value. The motor drive device according to claim 2, wherein the torque command value is corrected to the predetermined torque value when the value is smaller. 前記電動機以外の動力源と、
前記動力源の出力によって発電可能であり、かつ、その発電電力が前記電力変換器による前記第２の電力変換によって前記二次電池へ入力されるように構成された発電機と、
前記二次電池の状態に応じて前記発電機での発電量を設定する発電量設定手段と、
前記異常検出部によって前記第２の電力変換の異常が検出された場合に、前記発電機での発電量を零に修正する発電量設定修正手段と、
前記発電機での発電量に応じて、前記動力源の出力を調整する動力源出力調整手段とをさらに備える、請求項１または２記載の電動機駆動装置。 A power source other than the electric motor;
A generator configured to generate electric power by an output of the power source and configured to input the generated power to the secondary battery by the second power conversion by the power converter;
A power generation amount setting means for setting a power generation amount in the generator according to a state of the secondary battery;
A power generation amount setting correcting means for correcting the power generation amount at the generator to zero when the abnormality of the second power conversion is detected by the abnormality detection unit;
The electric motor drive device according to claim 1, further comprising: a power source output adjusting unit that adjusts an output of the power source according to an amount of power generated by the generator. 前記電動機以外の動力源と、
前記動力源の出力によって発電可能であり、かつ、その発電電力が前記電力変換器による前記第２の電力変換によって前記二次電池へ入力されるように構成された発電機と、
前記二次電池の状態に応じて前記発電機での発電量を設定する発電量設定手段と、
前記トルク指令値に基づき、前記電動機での消費電力を算出する電力演算手段と、
前記異常検出部によって前記第２の電力変換の異常が検出された場合に、前記発電機での発電量が前記電力演算部で算出された前記消費電力を超えないように制限する第２の発電制限手段と、
前記発電機での発電量に応じて、前記動力源の出力を調整する動力源出力調整手段とをさらに備える、請求項１または２記載の電動機駆動装置。 A power source other than the electric motor;
A generator configured to generate electric power by an output of the power source and configured to input the generated power to the secondary battery by the second power conversion by the power converter;
A power generation amount setting means for setting a power generation amount in the generator according to a state of the secondary battery;
Based on the torque command value, power calculating means for calculating power consumption in the electric motor,
Second power generation for limiting the amount of power generated by the generator so as not to exceed the power consumption calculated by the power calculation unit when the abnormality of the second power conversion is detected by the abnormality detection unit Limiting means,
The electric motor drive device according to claim 1, further comprising: a power source output adjusting unit that adjusts an output of the power source according to an amount of power generated by the generator. 前記電力変換器は、
前記二次電池からの出力電圧を昇圧するとともに、前記二次電池への入力電圧を降圧する双方向の昇降圧コンバータと、
前記昇降圧コンバータによって昇圧された前記二次電池からの出力電圧を前記電動機を駆動する交流電圧に変換するとともに、前記電動機が発電した交流電圧を直流電圧に変換するインバータと、
前記昇降圧コンバータおよび前記インバータの間に接続された平滑コンデンサとを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機駆動装置。 The power converter is
A bidirectional buck-boost converter that boosts the output voltage from the secondary battery and steps down the input voltage to the secondary battery;
An inverter that converts the output voltage from the secondary battery boosted by the step-up / down converter to an AC voltage that drives the electric motor, and that converts an AC voltage generated by the electric motor into a DC voltage;
The electric motor drive device according to claim 1, comprising a smoothing capacitor connected between the step-up / down converter and the inverter. 前記昇降圧コンバータの入出力電圧を検出する電圧センサーをさらに備え、
前記異常検出部は、前記電圧センサーによる検出電圧に基づき、前記昇降圧コンバータの入出力電圧の比に関する目標値と実測値との比較によって、前記電力変換器における前記第２の電力変換の異常を検知する、請求項６に記載の電動機駆動装置。 A voltage sensor for detecting an input / output voltage of the step-up / down converter;
The abnormality detection unit detects an abnormality of the second power conversion in the power converter by comparing a target value and an actual measurement value regarding a ratio of the input / output voltage of the buck-boost converter based on a detection voltage by the voltage sensor. The electric motor drive device according to claim 6, which is detected.
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