JP2012114982A

JP2012114982A - Drive unit

Info

Publication number: JP2012114982A
Application number: JP2010259461A
Authority: JP
Inventors: Hideto Hanada; 秀人花田; Kazuhito Hayashi; 和仁林; Kiyotaka Matsubara; 清隆松原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-06-14

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the accuracy of inverter control by a square wave control method.SOLUTION: When a three-phase square wave signal is generated, the reference positions θub, θvb, θwb of the three-phase square wave signal to be generated are set (S110), and, by using a predetermined correspondence of a differential voltage between an induction voltage of a motor and a sinusoidal voltage conforming to the waveform of the induction voltage with an electrical angle of the motor, a value for negating an integrated value of 180-degree differential voltages from the three-phase reference positions θub, θvb, θwb is set in three-phase voltage correction reference amounts ΔVub, ΔVvb, ΔVwb (S120). Then, the three-phase voltage correction reference amounts ΔVub, ΔVvb, ΔVwb are multiplied by a prescribed rate to calculate three-phase voltage correction amounts ΔVu, ΔVv, ΔVw (S130), and, based on a sum of phase correction amounts derived by conversion from the calculated three-phase voltage correction amounts ΔVu, ΔVv, ΔVw and a voltage phase command φ* corresponding to a torque command Tm* of the motor, three-phase voltage commands Vu*, Vv*, Vw* are generated (S140, S150).

Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、三相交流により駆動される電動機とインバータと二次電池とを備え、電動機のトルク指令に応じた電圧位相に基づいて電動機の三相の矩形波信号を生成すると共に生成した三相の矩形波信号に基づいてインバータの複数のスイッチング素子をスイッチングする矩形波制御方式によって電動機が駆動されるようインバータを制御する駆動装置に関する。 The present invention relates to a drive device, and more specifically, includes a motor driven by three-phase alternating current, an inverter, and a secondary battery, and generates a three-phase rectangular wave signal of the motor based on a voltage phase according to a torque command of the motor. The present invention relates to a drive device that controls an inverter so that the electric motor is driven by a rectangular wave control system that switches a plurality of switching elements of the inverter based on the generated three-phase rectangular wave signal.

従来、この種の駆動装置としては、同期モータと、このモータを駆動するインバータとを備え、モータのトルク指令に応じたｕｖｗ三相の電圧指令に基づいて三相のＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成してインバータを制御する、即ちＰＷＭ制御方式によってインバータを制御する際に、モータの電気角に基づいてモータの誘起電圧に含まれる乱電圧を推定すると共に推定した乱電圧を用いて三相の電圧指令を補正するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、こうして三相の電圧指令を補正することにより、同期モータのトルク変動要因を良好に抑制するものとしている。 Conventionally, this type of drive device includes a synchronous motor and an inverter that drives the motor, and a three-phase PWM (pulse width modulation) signal based on a uvw three-phase voltage command corresponding to the motor torque command. When the inverter is controlled by generating the PWM, that is, when the inverter is controlled by the PWM control method, the turbulent voltage included in the induced voltage of the motor is estimated based on the electric angle of the motor, and the three-phase using the estimated turbulent voltage is estimated. Have been proposed (see, for example, Patent Document 1). In this apparatus, the torque fluctuation factor of the synchronous motor is satisfactorily suppressed by correcting the three-phase voltage command.

特開２００９−１７６７６号公報JP 2009-17676 A

上述の駆動装置では、直流電源の電圧利用率を向上させてより大きな出力トルクが得られるように、ＰＷＭ制御方式に代えて、同期モータのトルク指令に応じた電圧位相に基づいて三相の矩形波信号を生成してインバータを制御する、即ち矩形波制御方式によってインバータを制御することも行なわれている。矩形波制御方式は、ＰＷＭ制御方式に比して、スイッチングの頻度が少なく、スイッチング損失を抑制することが可能である一方で制御の精度（応答性）がよくないため、モータの誘起電圧に含まれる乱電圧の影響を抑制することが特に望ましい。 In the drive device described above, a three-phase rectangular shape based on the voltage phase corresponding to the torque command of the synchronous motor is used instead of the PWM control system so that a larger output torque can be obtained by improving the voltage utilization rate of the DC power supply. A wave signal is generated to control the inverter, that is, the inverter is controlled by a rectangular wave control method. The square wave control method is included in the induced voltage of the motor because the switching frequency is less than the PWM control method and the switching loss can be suppressed, but the control accuracy (responsiveness) is not good. It is particularly desirable to suppress the effects of turbulent voltage.

本発明の駆動装置は、矩形波制御方式によるインバータの制御の精度を向上させることを主目的とする。 The drive device of the present invention is mainly intended to improve the accuracy of inverter control by the rectangular wave control method.

本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The drive device of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明の駆動装置は、
三相交流により駆動される電動機と、複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを介して前記電動機と電力をやりとりする二次電池と、前記電動機のトルク指令に応じた電圧位相に基づいて前記電動機の三相の矩形波信号を生成すると共に該生成した三相の矩形波信号に基づいて前記インバータの複数のスイッチング素子をスイッチングする矩形波制御方式によって前記電動機が駆動されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記制御手段は、前記電動機の三相の矩形波信号を生成する際、前記電動機のトルク指令に応じた電圧位相に基づいて生成すべき三相の矩形波信号の基準位置をそれぞれ設定し、前記電動機の回転数が所定回転数のときに発生する前記電動機の誘起電圧と該誘起電圧の波形に沿った正弦波電圧との差分と前記電動機の電気角との予め求めた対応関係を用いて前記設定した三相の基準位置からそれぞれ１８０度分の該差分の積算値を打ち消す値を三相の電圧補正基準量に設定し、前記検出された回転数を前記所定回転数で除して得られる値を前記設定した三相の電圧補正基準量にそれぞれ乗じて三相の電圧補正量を算出し、前記算出した三相の電圧補正量をそれぞれ換算して得られる三相の位相補正量と前記電動機のトルク指令に応じた電圧位相との和に基づいて前記電動機の三相の矩形波信号を生成する手段である、
ことを特徴とする。 The drive device of the present invention is
A motor driven by three-phase alternating current, an inverter that drives the motor by switching of a plurality of switching elements, a secondary battery that exchanges electric power with the motor via the inverter, and a torque command of the motor The electric motor is driven by a rectangular wave control method that generates a three-phase rectangular wave signal of the electric motor based on the voltage phase and switches a plurality of switching elements of the inverter based on the generated three-phase rectangular wave signal. And a control means for controlling the inverter so that,
A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the electric motor;
The control means sets the reference position of the three-phase rectangular wave signal to be generated based on the voltage phase according to the torque command of the electric motor when generating the three-phase rectangular wave signal of the electric motor, Using the correspondence relationship obtained in advance between the difference between the induced voltage of the motor that is generated when the rotational speed of the motor is a predetermined rotational speed and the sinusoidal voltage along the waveform of the induced voltage, and the electrical angle of the motor A value obtained by canceling the integrated value of the difference of 180 degrees from the set three-phase reference position is set as a three-phase voltage correction reference amount, and obtained by dividing the detected rotation number by the predetermined rotation number. The three-phase voltage correction amount is calculated by multiplying the set three-phase voltage correction reference amount, and the three-phase voltage correction amount obtained by converting the calculated three-phase voltage correction amount Voltage level according to the torque command of the motor Based on the sum of the a means for generating a rectangular wave signal of the three-phase of the motor,
It is characterized by that.

この本発明の駆動装置では、電動機の三相の矩形波信号を生成する際に、電動機のトルク指令に応じた電圧位相に基づいて生成すべき三相の矩形波信号の基準位置をそれぞれ設定し、電動機の回転数が所定回転数のときに発生する電動機の誘起電圧とその誘起電圧の波形に沿った正弦波電圧との差分と前記電動機の電気角との予め求めた対応関係を用いて三相の基準位置からそれぞれ１８０度分のその差分の積算値を打ち消す値を三相の電圧補正基準量に設定し、検出された電動機の回転数を所定回転数で除して得られる値を設定した三相の電圧補正基準量にそれぞれ乗じて三相の電圧補正量を算出し、算出した三相の電圧補正量をそれぞれ換算して得られる三相の位相補正量と電動機のトルク指令に応じた電圧位相との和に基づいて電動機の三相の矩形波信号を生成する。すなわち、電動機の誘起電圧とその誘起電圧の波形に沿った正弦波電圧との差分と電動機の電気角との対応関係を用いて、生成すべき三相の矩形波信号の基準位置からそれぞれ１８０度分のその差分の積算値を打ち消すように電動機のトルク指令に応じた電圧位相を補正して、三相の矩形波信号を生成するのである。これにより、矩形波制御方式によるインバータの制御に際して、電動機の回転に伴って発生する誘起電圧の影響を受けて電動機のトルク指令と電動機から実際に出力されるトルクとが乖離するのを抑制することができる。この結果、矩形波制御方式によるインバータの制御の精度を向上させることができる。 In the driving device of the present invention, when generating the three-phase rectangular wave signal of the electric motor, the reference position of the three-phase rectangular wave signal to be generated is set based on the voltage phase corresponding to the torque command of the electric motor. Using the correspondence relationship obtained in advance between the difference between the induced voltage of the electric motor generated when the rotational speed of the motor is a predetermined rotational speed and the sinusoidal voltage along the waveform of the induced voltage, and the electrical angle of the motor. Set the value obtained by dividing the detected motor speed by the predetermined speed, and set the value that cancels the integrated value of the difference of 180 degrees from the reference position of the phase to the three-phase voltage correction reference amount. The three-phase voltage correction amount is calculated by multiplying the three-phase voltage correction reference amount, and the three-phase voltage correction amount obtained by converting the calculated three-phase voltage correction amount and the torque command of the motor. Motor based on the sum of the voltage phase It generates a square wave signal of three phases. That is, using the correspondence between the difference between the induced voltage of the motor and the sinusoidal voltage along the waveform of the induced voltage and the electrical angle of the motor, 180 degrees from the reference position of the three-phase rectangular wave signal to be generated, respectively. The three-phase rectangular wave signal is generated by correcting the voltage phase corresponding to the torque command of the motor so as to cancel the integrated value of the difference of the minute. As a result, when the inverter is controlled by the rectangular wave control method, it is possible to suppress the deviation between the torque command of the motor and the torque actually output from the motor due to the influence of the induced voltage generated with the rotation of the motor. Can do. As a result, the control accuracy of the inverter by the rectangular wave control method can be improved.

本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the drive device 20 as one Example of this invention. インバータ２４を制御する際の矩形波制御方式の制御ブロックの要部の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the principal part of the control block of the rectangular wave control system at the time of controlling the inverter 24. 電子制御ユニット４０により実行される矩形波信号生成処理の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of rectangular wave signal generation processing executed by the electronic control unit 40.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。 Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

図１は、本発明の一実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の駆動装置２０は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、図示するように、外表面に永久磁石が貼り付けられたロータと三相コイルが巻回されたステータとを有する周知の同期発電電動機として構成されたモータ２２と、モータ２２を駆動するインバータ２４と、インバータ２４と電力ライン２８を介して接続され例えばリチウムイオン電池などの二次電池として構成されたバッテリ３０と、電力ライン２８の正極母線と負極母線とに接続されインバータ２４に作用する電圧を平滑する平滑コンデンサ３２と、装置全体をコントロールする電子制御ユニット４０と、を備える。 FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a configuration of a drive device 20 as an embodiment of the present invention. The drive device 20 of the embodiment is mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle, and as shown in the drawing, a known synchronous power generation having a rotor with a permanent magnet attached to an outer surface and a stator wound with a three-phase coil is illustrated. A motor 22 configured as an electric motor, an inverter 24 that drives the motor 22, a battery 30 that is connected to the inverter 24 via the power line 28 and configured as a secondary battery such as a lithium ion battery, and the power line 28. A smoothing capacitor 32 that is connected to the positive and negative buses and smoothes the voltage acting on the inverter 24, and an electronic control unit 40 that controls the entire apparatus.

インバータ２４は、６つのスイッチング素子としてのトランジスタＴ１〜Ｔ６と、トランジスタＴ１〜Ｔ６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１〜Ｄ６とにより構成されている。トランジスタＴ１〜Ｔ６は、それぞれ電力ライン２８の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されており、対となるトランジスタ同士の接続点の各々にモータ２２の三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）コイルの各々が接続されている。したがって、対をなすトランジスタＴ１〜Ｔ６のオンオフを制御することによりモータ２２を駆動することができる。 The inverter 24 includes transistors T1 to T6 as six switching elements and six diodes D1 to D6 connected in parallel to the transistors T1 to T6 in the reverse direction. Two transistors T1 to T6 are arranged in pairs so as to be on the source side and the sink side with respect to the positive and negative buses of the power line 28, respectively, and a motor is connected to each connection point of the paired transistors. Each of the 22 three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) coils is connected. Therefore, the motor 22 can be driven by controlling on / off of the paired transistors T1 to T6.

電子制御ユニット４０は、ＣＰＵ４２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ４２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ４４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ４６と、図示しない入出力ポートとを備える。電子制御ユニット４０には、モータ２２のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ２５からの回転位置θｍやモータ２２の三相コイルのＶ相，Ｗ相に流れる相電流を検出する電流センサ２６Ｖ，２６Ｗからの相電流Ｉｖ，Ｉｗ，バッテリ３０の端子間に設置された電圧センサ３４からの端子間電圧Ｖｂ，バッテリ３０の出力端子に取り付けられた電流センサ３５からの充放電電流Ｉｂ，平滑コンデンサ３２の端子間に取り付けられた電圧センサ３６からの電圧Ｖｉなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット４０からは、インバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ６へのスイッチング信号やなどが出力ポートを介して出力されている。また、電子制御ユニット４０は、回転位置検出センサ２５からの回転位置θｍに基づいてモータ２２の電気角θｅやモータ２２の回転数Ｎｍも演算している。以下、インバータ２４のトランジスタＴ１〜Ｔ３を「上アーム」と称することがある。 The electronic control unit 40 is configured as a microprocessor centered on the CPU 42, and includes a ROM 44 for storing a processing program, a RAM 46 for temporarily storing data, and an input / output port (not shown) in addition to the CPU 42. The electronic control unit 40 includes a current sensor 26V that detects the rotational position θm from the rotational position detection sensor 25 that detects the rotational position of the rotor of the motor 22 and the phase current that flows in the V-phase and W-phase of the three-phase coil of the motor 22. , Phase currents Iv, Iw from 26 W, terminal voltage Vb from voltage sensor 34 installed between the terminals of battery 30, charge / discharge current Ib from current sensor 35 attached to the output terminal of battery 30, smoothing capacitor A voltage Vi or the like from the voltage sensor 36 attached between the 32 terminals is input via the input port. From the electronic control unit 40, switching signals and the like to the transistors T1 to T6 of the inverter 24 are output via the output port. The electronic control unit 40 also calculates the electrical angle θe of the motor 22 and the rotational speed Nm of the motor 22 based on the rotational position θm from the rotational position detection sensor 25. Hereinafter, the transistors T1 to T3 of the inverter 24 may be referred to as “upper arm”.

実施例の駆動装置２０では、電子制御ユニット４０により、モータ２２から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊に基づいてインバータ２４が制御される。ここで、インバータ２４の制御は、正弦波制御方式や矩形波制御方式などの制御方式のうち選択された方式によって行なわれる。正弦波制御方式は、正弦波電圧指令信号と搬送波であるキャリア信号（三角波信号）とを用いて生成したパルス幅変調（ＰＷＭ）信号に基づくスイッチング制御によって正弦波状の基本波成分をもった出力電圧を得る方式である。また、矩形波制御方式は、最大の振幅をもった矩形波電圧の電圧位相をトルク指令に応じて変化させた振幅一定の基本波成分をもった出力電圧を得る方式である。矩形波制御方式は、インバータ２４の制御の精度（応答性）としては正弦波制御方式よりも劣るが、正弦波制御方式に比して電圧利用率を向上させることができるため、実施例では、モータ２２の高回転数高トルクの所定領域では矩形波制御方式を選択すると共に所定領域以外の領域では正弦波制御方式を選択するものとした。 In the driving apparatus 20 of the embodiment, the inverter 24 is controlled by the electronic control unit 40 based on the torque command Tm * as the torque to be output from the motor 22. Here, the control of the inverter 24 is performed by a method selected from control methods such as a sine wave control method and a rectangular wave control method. The sine wave control method is an output voltage having a sine wave fundamental wave component by switching control based on a pulse width modulation (PWM) signal generated using a sine wave voltage command signal and a carrier signal (triangular wave signal) as a carrier wave. It is a method to obtain. The rectangular wave control method is a method of obtaining an output voltage having a fundamental wave component having a constant amplitude obtained by changing the voltage phase of a rectangular wave voltage having the maximum amplitude in accordance with a torque command. The rectangular wave control method is inferior to the sine wave control method in terms of control accuracy (responsiveness) of the inverter 24, but the voltage utilization rate can be improved as compared with the sine wave control method. The rectangular wave control method is selected in a predetermined region where the motor 22 has a high rotation speed and high torque, and the sine wave control method is selected in a region other than the predetermined region.

図２は、インバータ２４を制御する際の矩形波制御方式の制御ブロックの要部の一例を示す説明図である。矩形波制御方式では、基本的には、モータ２２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ２２から出力されていると推定される推定トルクＴｍｅｓｔとの差が値０になるようにフィードバック制御部４７により電圧位相指令φ＊を設定し、設定した電圧位相指令φ＊に基づいて回転位置検出センサ２５からの回転位置θｍを用いてモータ２２の三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の矩形波信号となる電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を矩形波生成部４９により生成し、生成した三相の電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいてインバータのトランジスタＴ１〜Ｔ６のスイッチングが行なわれる。推定トルクＴｍｅｓｔは、例えば電流センサ２６Ｖ，２６Ｗからの相電流Ｉｖ，Ｉｗと回転位置検出センサ２５からの回転位置θｍとを用いた三相二相の座標変換により得られるｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑから推定することができる。なお、フィードバック制御部４７と後述の補正部４８と矩形波生成部４９とは、それぞれ電子制御ユニット５０の一機能として実現される。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a main part of a control block of the rectangular wave control method when controlling the inverter 24. In the rectangular wave control method, basically, the voltage phase is controlled by the feedback control unit 47 so that the difference between the torque command Tm * of the motor 22 and the estimated torque Tmest estimated to be output from the motor 22 becomes 0. A command φ * is set, and a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) rectangular wave signal of the motor 22 using the rotational position θm from the rotational position detection sensor 25 based on the set voltage phase command φ * The voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * are generated by the rectangular wave generator 49, and the inverter transistors T1 to T6 are switched based on the generated three-phase voltage commands Vu *, Vv *, and Vw *. . The estimated torque Tmest is, for example, d-axis and q-axis currents obtained by three-phase two-phase coordinate conversion using the phase currents Iv and Iw from the current sensors 26V and 26W and the rotational position θm from the rotational position detection sensor 25. It can be estimated from Id and Iq. Note that the feedback control unit 47, a correction unit 48 and a rectangular wave generation unit 49 described later are each realized as a function of the electronic control unit 50.

次に、こうして構成された実施例の駆動装置２０の動作、特にインバータ２４の矩形波制御方式の制御に際して電圧位相指令φ＊を補正する際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニット４０により実行される矩形波信号生成処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、インバータ２４の矩形波制御方式の制御によってモータ２２を駆動するときに繰り返し実行される。矩形波信号生成処理では、電子制御ユニット４０のＣＰＵ４２は、まず、回転位置検出センサ２５からの回転位置θｍに基づいて演算されたモータ２２の回転数Ｎｍを入力する処理を実行する（ステップＳ１００）。続いて、前述のフィードバック制御部４７によりモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊に応じて設定された電圧位相指令φ＊に基づいて次に生成すべきモータ２２の三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の矩形波信号の基準位置θｕｂ，θｖｂ，θｗｂを設定する処理を実行する（ステップＳ１１０）。ここで、基準位置θｕｂ，θｖｂ，θｗｂは、次にインバータ２４のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の上アーム（トランジスタＴ１〜Ｔ３）のそれぞれをオンすべきときのモータ２２の基準となる電気角を示すものであり、実施例では、電圧位相指令φ＊に基づいてＵ相の基準位置θｕｂを設定すると共に、設定したＵ相の基準位置θｕｂから１２０度を加えてＶ相の基準位置θｖｂを設定し、更にＵ相の基準位置θｕｂに２４０度を加えてＷ相の基準位置θｗｂを設定するものとした。 Next, the operation of the drive device 20 of the embodiment configured as described above, particularly the operation when correcting the voltage phase command φ * in the control of the rectangular wave control method of the inverter 24 will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a rectangular wave signal generation process executed by the electronic control unit 40. This process is repeatedly executed when the motor 22 is driven by the control of the rectangular wave control system of the inverter 24. In the rectangular wave signal generation process, the CPU 42 of the electronic control unit 40 first executes a process of inputting the rotational speed Nm of the motor 22 calculated based on the rotational position θm from the rotational position detection sensor 25 (step S100). . Subsequently, the three phases (U phase, V phase, W phase) of the motor 22 to be generated next based on the voltage phase command φ * set according to the torque command Tm * of the motor 22 by the feedback control unit 47 described above. ) To set the reference positions θub, θvb, θwb of the rectangular wave signal (step S110). Here, the reference positions θub, θvb, and θwb are electrical angles that serve as a reference for the motor 22 when the upper arms (transistors T1 to T3) of the U phase, V phase, and W phase of the inverter 24 are to be turned on next. In the embodiment, the U-phase reference position θub is set based on the voltage phase command φ *, and the V-phase reference position θvb is set by adding 120 degrees from the set U-phase reference position θub. Further, 240 degrees is added to the U-phase reference position θub to set the W-phase reference position θwb.

続いて、モータ２２の回転に伴って発生する誘起電圧のこの誘起電圧の波形に沿った正弦波電圧に対する差分を三相の基準位置θｕｂ，θｖｂ，θｗｂから１８０度に亘り積算した値を打ち消すように三相の電圧補正基準量ΔＶｕｂ，ΔＶｖｂ，ΔＶｗｂを設定する（ステップＳ１２０）。ここで、三相の電圧補正基準量ΔＶｕｂ，ΔＶｖｂ，ΔＶｗｂの設定は、実施例では、モータ２２が予め定められた所定回転数Ｎｍｓｅｔ（例えば、１０００ｒｐｍなど）で回転したときに実際に発生する誘起電圧とこの誘起電圧の波形に沿った理想的な正弦波形をもつ正弦波電圧との差分電圧（誘起電圧から正弦波電圧を減じて得られる値）を予め実験などにより求めて、モータ２２の電気角の一周期（３６０度）に亘ってモータ２２の電気角とこの差分電圧との関係を予めマップにしてＲＯＭ４４に記憶しておき、記憶したマップに三相の基準位置θｕｂ，θｖｂ，θｗｂを適用し、適用した三相の基準位置θｕｂ，θｖｂ，θｗｂからそれぞれ１８０度分の電気角に対応する差分電圧を導出し、導出した差分電圧の１８０度分の積算値を算出し、算出した積算値に値−１を乗じることにより行なうものとした。なお、こうして記憶したマップに代えて、モータ２２の電気角と各電気角から１８０度分の差分電圧の積算値との関係を予め定めたマップを用いることによっても、三相の電圧補正基準量ΔＶｕｂ，ΔＶｖｂ，ΔＶｗｂを設定することができる。 Subsequently, the value obtained by integrating the difference of the induced voltage generated with the rotation of the motor 22 with respect to the sinusoidal voltage along the waveform of the induced voltage from the three-phase reference positions θub, θvb, θwb over 180 degrees is cancelled. Three-phase voltage correction reference amounts ΔVub, ΔVvb, ΔVwb are set in (Step S120). Here, the three-phase voltage correction reference amounts ΔVub, ΔVvb, ΔVwb are set according to the induction actually generated when the motor 22 rotates at a predetermined rotation speed Nmset (for example, 1000 rpm) in the embodiment. A differential voltage (a value obtained by subtracting the sine wave voltage from the induced voltage) between the voltage and the sine wave voltage having an ideal sine waveform along the waveform of the induced voltage is obtained in advance by experiments or the like, and The relationship between the electrical angle of the motor 22 and this differential voltage is stored in advance in the ROM 44 over one period (360 degrees) of the angle, and the three-phase reference positions θub, θvb, θwb are stored in the stored map. Apply and derive the differential voltage corresponding to the electrical angle of 180 degrees from the applied three-phase reference positions θub, θvb, θwb, respectively, and calculate the integrated value of 180 degrees of the derived differential voltage It was assumed to be performed by multiplying the value -1 to the calculated integrated value. Instead of the map thus stored, a three-phase voltage correction reference amount can be obtained by using a map in which the relationship between the electrical angle of the motor 22 and the integrated value of the differential voltage for 180 degrees from each electrical angle is used in advance. ΔVub, ΔVvb, ΔVwb can be set.

次に、設定した三相の電圧補正基準量ΔＶｕｂ，ΔＶｖｂ，ΔＶｗｂのそれぞれにモータ２２の回転数Ｎｍを前述の所定回転数Ｎｍｓｅｔで除して得られる割合を乗じることによって三相の電圧補正量ΔＶｕ，ΔＶｖ，ΔＶｗを算出し（ステップＳ１３０）、算出した三相の電圧補正量ΔＶｕ，ΔＶｖ，ΔＶｗに基づいて三相の位相補正量Δφｕ，Δφｖ，Δφｗを設定する（ステップＳ１４０）。前者の算出は、モータ２２の誘起電圧の大きさが回転数Ｎｍに応じて大きくなることに基づく。後者の設定は、実施例では、回転位置検出センサ２５からの回転位置θｍや電圧センサ３６からの電圧Ｖｉを用いて三相の電圧補正量ΔＶｕ，ΔＶｖ，ΔＶｗから換算することにより行なうものとした。 Next, a three-phase voltage correction amount is obtained by multiplying the set three-phase voltage correction reference amounts ΔVub, ΔVvb, and ΔVwb by the ratio obtained by dividing the rotation speed Nm of the motor 22 by the predetermined rotation speed Nmset. ΔVu, ΔVv, ΔVw are calculated (step S130), and three-phase phase correction amounts Δφu, Δφv, Δφw are set based on the calculated three-phase voltage correction amounts ΔVu, ΔVv, ΔVw (step S140). The former calculation is based on the fact that the magnitude of the induced voltage of the motor 22 increases according to the rotational speed Nm. In the embodiment, the latter setting is performed by converting from the three-phase voltage correction amounts ΔVu, ΔVv, ΔVw using the rotational position θm from the rotational position detection sensor 25 and the voltage Vi from the voltage sensor 36. .

こうしてモータ２２の三相の位相補正量Δφｕ，Δφｖ，Δφｗを設定すると、前述のフィードバック制御部４７により設定された電圧位相指令φ＊と設定した三相の位相補正量Δφｕ，Δφｖ，Δφｗとのそれぞれの和（φ＊＋Δφｕ，φ＊＋Δφｖ，φ＊＋Δφｗ）を算出すると共に算出した値に基づいて三相の矩形波信号Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成し（ステップＳ１５０）、本ルーチンを終了する。なお、本ルーチンのステップＳ１００〜Ｓ１４０の補正に関する処理は図２に示す補正部４８によって行なわれ、本ルーチンのステップＳ１５０の矩形波信号を生成する処理は図２に示す矩形波生成部４９により行なわれる。実施例の駆動装置２０では、モータ２２の誘起電圧の波形が理想的な正弦波状の波形とは異なるため、インバータ２４の矩形波制御方式の制御に際してフィードバック制御部４７による電圧位相指令φ＊のみに基づいて三相の矩形波信号を生成すると、モータ２２の相電流が乱れたり、三相の相電圧のバランスが崩れることがある。このため、モータ２２の実際の誘起電圧とその誘起電圧の波形に沿った正弦波電圧との差分電圧とモータ２２の電気角との対応関係を用いて、三相の矩形波信号の基準位置θｕｂ，θｖｂ，θｗｂからそれぞれ１８０度分のその差分電圧の積算値を打ち消すようにモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた電圧位相指令φ＊を補正して、三相の矩形波信号となる電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成するのである。これにより、矩形波制御方式によるインバータ２４の制御に際して、モータ２２の回転に伴って発生する誘起電圧による相電流や相電圧の変動を抑制することができる。この結果、矩形波制御方式によるインバータ２４の制御の精度を向上させることができる。 Thus, when the three-phase phase correction amounts Δφu, Δφv, Δφw of the motor 22 are set, the voltage phase command φ * set by the feedback control unit 47 and the set three-phase phase correction amounts Δφu, Δφv, Δφw are set. Each sum (φ * + Δφu, φ * + Δφv, φ * + Δφw) is calculated, and three-phase rectangular wave signals Vu *, Vv *, Vw * are generated based on the calculated values (step S150). Exit. The processing relating to the correction in steps S100 to S140 of this routine is performed by the correction unit 48 shown in FIG. 2, and the processing for generating the rectangular wave signal in step S150 of this routine is performed by the rectangular wave generation unit 49 shown in FIG. It is. In the driving device 20 of the embodiment, since the waveform of the induced voltage of the motor 22 is different from an ideal sinusoidal waveform, only the voltage phase command φ * by the feedback control unit 47 is used when controlling the rectangular wave control method of the inverter 24. If a three-phase rectangular wave signal is generated based on this, the phase current of the motor 22 may be disturbed or the balance of the three-phase phase voltage may be lost. For this reason, the reference position θub of the three-phase rectangular wave signal is obtained by using the correspondence between the differential voltage between the actual induced voltage of the motor 22 and the sinusoidal voltage along the waveform of the induced voltage and the electrical angle of the motor 22. , Θvb, θwb, the voltage phase command φ * corresponding to the torque command Tm * of the motor 22 is corrected so as to cancel the integrated value of the differential voltage for 180 degrees, and the voltage command becomes a three-phase rectangular wave signal. Vu *, Vv *, and Vw * are generated. Thereby, when the inverter 24 is controlled by the rectangular wave control method, it is possible to suppress fluctuations in the phase current and the phase voltage due to the induced voltage generated as the motor 22 rotates. As a result, the accuracy of control of the inverter 24 by the rectangular wave control method can be improved.

以上説明した実施例の駆動装置２０によれば、モータ２２の三相の矩形波信号を生成する際に、モータ２２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた電圧位相指令φ＊に基づいて生成すべき三相の矩形波信号の基準位置θｕｂ，θｖｂ，θｗｂをそれぞれ設定し、モータ２２の回転数が所定回転数Ｎｍｓｅｔのときに発生するモータ２２の誘起電圧とその誘起電圧の波形に沿った正弦波電圧との差分電圧とモータ２２の電気角との予め求めた対応関係を用いて三相の基準位置θｕｂ，θｖｂ，θｗｂからそれぞれ１８０度分のその差分電圧の積算値を打ち消す値を三相の電圧補正基準量ΔＶｕｂ，ΔＶｖｂ，ΔＶｗｂに設定し、モータ２２の回転数Ｎｍを所定回転数Ｎｍｓｅｔで除して得られる割合を三相の電圧補正基準量ΔＶｕｂ，ΔＶｖｂ，ΔＶｗｂにそれぞれ乗じて三相の電圧補正量ΔＶｕ，ΔＶｖ，ΔＶｗを算出し、算出した三相の電圧補正量ΔＶｕｂ，ΔＶｖｂ，ΔＶｗｂをそれぞれ換算して得られる三相の位相補正量Δφｕ，Δφｖ，Δφｗとモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた電圧位相指令φ＊との和に基づいてモータ２２の三相の矩形波信号となる電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。これにより、矩形波制御方式によるインバータ２４の制御に際して、モータ２２の回転に伴って発生する誘起電圧の影響を受けてモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊とモータ２２から実際に出力されるトルクとが乖離するのを抑制することができ、矩形波制御方式によるインバータ２４の制御の精度を向上させることができる。 According to the driving device 20 of the embodiment described above, when generating the three-phase rectangular wave signal of the motor 22, the three to be generated based on the voltage phase command φ * corresponding to the torque command Tm * of the motor 22. The reference position θub, θvb, θwb of the rectangular wave signal of the phase is set, and the induced voltage of the motor 22 generated when the rotational speed of the motor 22 is the predetermined rotational speed Nmset and the sine wave voltage along the waveform of the induced voltage The three-phase voltage is a value that cancels the integrated value of the difference voltage for 180 degrees from the three-phase reference positions θub, θvb, and θwb using the correspondence relationship between the difference voltage between the motor 22 and the electrical angle of the motor 22 in advance. The correction reference amounts ΔVub, ΔVvb, ΔVwb are set, and the ratio obtained by dividing the rotational speed Nm of the motor 22 by the predetermined rotational speed Nmset is set as the three-phase voltage correction reference amounts ΔVub, ΔVvb, ΔVwb, respectively. The three-phase voltage correction amounts ΔVu, ΔVv, ΔVw are multiplied to calculate the three-phase voltage correction amounts ΔVub, ΔVvb, ΔVwb, respectively, and the three-phase phase correction amounts Δφu, Δφv, Δφw and the motor obtained by conversion. Based on the sum of the voltage phase command φ * corresponding to the torque command Tm * of 22, voltage commands Vu *, Vv *, Vw * which are three-phase rectangular wave signals of the motor 22 are generated. As a result, when the inverter 24 is controlled by the rectangular wave control method, the torque command Tm * of the motor 22 and the torque actually output from the motor 22 differ from each other due to the influence of the induced voltage generated as the motor 22 rotates. Therefore, the accuracy of control of the inverter 24 by the rectangular wave control method can be improved.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ２２が「電動機」に相当し、インバータ２４が「インバータ」に相当し、バッテリ３０が「二次電池」に相当し、回転位置検出センサ２５とこの回転位置検出センサ２５からの回転位置θｍに基づいてモータ２２の回転数Ｎｍを演算する電子制御ユニット４０との組み合わせが「回転数検出手段」に相当し、モータ２２をトルク指令Ｔｍ＊で駆動するためにインバータ２４の矩形波制御方式の制御を行なうと共に、この制御に際してモータ２２の実際の誘起電圧とその誘起電圧の波形に沿った正弦波電圧との差分電圧とモータ２２の電気角との対応関係を用いて三相の矩形波信号の基準位置θｕｂ，θｖｂ，θｗｂからそれぞれ１８０度分のその差分電圧の積算値を打ち消すようにモータ２２のトルク指令Ｔｍ＊に応じた電圧位相指令φ＊を補正して、三相の矩形波信号となる電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する図３の矩形波信号生成処理を実行する電子制御ユニット４０が「制御手段」に相当する。なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the motor 22 corresponds to the “electric motor”, the inverter 24 corresponds to the “inverter”, the battery 30 corresponds to the “secondary battery”, and the rotational position detection sensor 25 and the rotational position detection sensor 25 The combination with the electronic control unit 40 that calculates the rotational speed Nm of the motor 22 based on the rotational position θm corresponds to the “rotational speed detection means”, and the rectangular wave of the inverter 24 is used to drive the motor 22 with the torque command Tm *. In addition to controlling the control method, three-phase control is performed using the correspondence between the voltage difference between the actual induced voltage of the motor 22 and the sinusoidal voltage along the waveform of the induced voltage and the electrical angle of the motor 22. The electric power corresponding to the torque command Tm * of the motor 22 so as to cancel the integrated value of the differential voltage for 180 degrees from the reference positions θub, θvb, θwb of the rectangular wave signal. The electronic control unit 40 that executes the rectangular wave signal generation processing of FIG. 3 for generating the voltage commands Vu *, Vv *, and Vw * to be three-phase rectangular wave signals by correcting the phase command φ * is “control means”. It corresponds to. The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

本発明は、駆動装置の製造産業に利用可能である。 The present invention is applicable to the drive device manufacturing industry.

２０駆動装置、２２モータ、２４インバータ、２５回転位置検出センサ、２６Ｖ，２６Ｗ，３５電流センサ、２８電力ライン、３０バッテリ、３２平滑コンデンサ、３４，３６電圧センサ、４０電子制御ユニット、４２ＣＰＵ，４４ＲＯＭ、４６ＲＡＭ、４７フィードバック制御部、４８補正部、４９矩形波生成部、Ｄ１〜Ｄ６ダイオード、Ｔ１〜Ｔ６トランジスタ。 20 drive device, 22 motor, 24 inverter, 25 rotational position detection sensor, 26V, 26W, 35 current sensor, 28 power line, 30 battery, 32 smoothing capacitor, 34, 36 voltage sensor, 40 electronic control unit, 42 CPU, 44 ROM, 46 RAM, 47 feedback control unit, 48 correction unit, 49 rectangular wave generation unit, D1-D6 diode, T1-T6 transistor.

Claims

三相交流により駆動される電動機と、複数のスイッチング素子のスイッチングにより前記電動機を駆動するインバータと、前記インバータを介して前記電動機と電力をやりとりする二次電池と、前記電動機のトルク指令に応じた電圧位相に基づいて前記電動機の三相の矩形波信号を生成すると共に該生成した三相の矩形波信号に基づいて前記インバータの複数のスイッチング素子をスイッチングする矩形波制御方式によって前記電動機が駆動されるよう前記インバータを制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記制御手段は、前記電動機の三相の矩形波信号を生成する際、前記電動機のトルク指令に応じた電圧位相に基づいて生成すべき三相の矩形波信号の基準位置をそれぞれ設定し、前記電動機の回転数が所定回転数のときに発生する前記電動機の誘起電圧と該誘起電圧の波形に沿った正弦波電圧との差分と前記電動機の電気角との予め求めた対応関係を用いて前記設定した三相の基準位置からそれぞれ１８０度分の該差分の積算値を打ち消す値を三相の電圧補正基準量に設定し、前記検出された回転数を前記所定回転数で除して得られる値を前記設定した三相の電圧補正基準量にそれぞれ乗じて三相の電圧補正量を算出し、前記算出した三相の電圧補正量をそれぞれ換算して得られる三相の位相補正量と前記電動機のトルク指令に応じた電圧位相との和に基づいて前記電動機の三相の矩形波信号を生成する手段である、
ことを特徴とする駆動装置。 A motor driven by three-phase alternating current, an inverter that drives the motor by switching of a plurality of switching elements, a secondary battery that exchanges electric power with the motor via the inverter, and a torque command of the motor The electric motor is driven by a rectangular wave control method that generates a three-phase rectangular wave signal of the electric motor based on the voltage phase and switches a plurality of switching elements of the inverter based on the generated three-phase rectangular wave signal. And a control means for controlling the inverter so that,
A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the electric motor;
The control means sets the reference position of the three-phase rectangular wave signal to be generated based on the voltage phase according to the torque command of the electric motor when generating the three-phase rectangular wave signal of the electric motor, Using the correspondence relationship obtained in advance between the difference between the induced voltage of the motor that is generated when the rotational speed of the motor is a predetermined rotational speed and the sinusoidal voltage along the waveform of the induced voltage, and the electrical angle of the motor A value obtained by canceling the integrated value of the difference of 180 degrees from the set three-phase reference position is set as a three-phase voltage correction reference amount, and obtained by dividing the detected rotation number by the predetermined rotation number. The three-phase voltage correction amount is calculated by multiplying the set three-phase voltage correction reference amount, and the three-phase voltage correction amount obtained by converting the calculated three-phase voltage correction amount Voltage level according to the torque command of the motor Based on the sum of the a means for generating a rectangular wave signal of the three-phase of the motor,
A drive device characterized by that.