JP2014027763A - Electric vehicle - Google Patents

Electric vehicle Download PDF

Info

Publication number
JP2014027763A
JP2014027763A JP2012165450A JP2012165450A JP2014027763A JP 2014027763 A JP2014027763 A JP 2014027763A JP 2012165450 A JP2012165450 A JP 2012165450A JP 2012165450 A JP2012165450 A JP 2012165450A JP 2014027763 A JP2014027763 A JP 2014027763A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
control mode
motor
switching
altitude
inverter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012165450A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Takaoka
正男 高岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2012165450A priority Critical patent/JP2014027763A/en
Publication of JP2014027763A publication Critical patent/JP2014027763A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for suppressing partial discharge of a motor by changing a switching percentage modulation according to a situation of a vehicle, and thus suppressing shortening of the insulation life of the motor.SOLUTION: An electric vehicle 2 to be disclosed in the present description includes a direct-current (DC) power supply 10, an inverter 20, and a control unit 70 that switches a control mode for the inverter 20 between an overmodulation control mode and a rectangular wave control mode. The control unit 70 determines a switching percentage modulation, at which the control mode for the inverter 20 is switched from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode, on the basis of the altitude of a present location and the temperature of a motor 40.

Description

本明細書で開示する技術は、モータを動力源とする電気自動車に関する。本明細書における電気自動車には、モータとエンジンを備えるハイブリッド車や燃料電池車を含む。   The technology disclosed in this specification relates to an electric vehicle using a motor as a power source. The electric vehicle in this specification includes a hybrid vehicle and a fuel cell vehicle including a motor and an engine.

モータに交流電力を出力するインバータのサージ電圧を抑制する技術が提案されている。例えば特許文献１には、インバータのスイッチング素子がターンオンする際に、ターンオンから一定時間が経過するまでの間、ゲート電圧を相対的に小さく設定し、一定時間が経過した後に、ゲート電圧を相対的に大きく設定することによって、サージ電圧を抑制する技術が開示されている。特許文献１の技術では、ゲート電圧を切り替えるタイミングを、システム電圧や電流指令、インバータ温度、気圧等により調整している。   A technique for suppressing a surge voltage of an inverter that outputs AC power to a motor has been proposed. For example, in Patent Document 1, when the switching element of the inverter is turned on, the gate voltage is set to be relatively small until a certain time elapses from the turn-on, and the gate voltage is relatively set after the certain time has elapsed. A technique for suppressing a surge voltage by setting it to a large value is disclosed. In the technique of Patent Document 1, the timing for switching the gate voltage is adjusted by the system voltage, current command, inverter temperature, atmospheric pressure, and the like.

また、インバータの出力電圧を高めるために、インバータの制御モードを、所定の条件の下で過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える技術も知られている（例えば特許文献２）。   In addition, a technique for switching the inverter control mode from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode under a predetermined condition in order to increase the output voltage of the inverter is also known (for example, Patent Document 2).

特開２０１０−１１６０９号公報JP 2010-11609 A 特開２０１１−６７０１０号公報JP 2011-67010 A

一般に、過変調制御は矩形波制御よりもモータの制御性能が優れており、一方、矩形波制御は過変調制御よりも高出力性能に優れている。それゆえ、変調率の低いうちは過変調性制御を採用し、特定の変調率を超える場合は矩形波制御を採用するという制御ルールが提案されている（例えば特許文献２）。特許文献２の技術では、変調率が特定の値（変調率閾値）よりも小さいうちは過変調制御でモータを制御し、変調率が変調率閾値を超えた場合は矩形波制御に切り替える。ここで、過変調制御から矩形波制御への切り替え時には、少なからず電圧の急変が起こり、モータへのサージ電圧が発生する。サージ電圧がモータにおける部分放電開始電圧を超えると部分放電が発生してモータの絶縁がダメージを受ける虞がある。モータの絶縁がダメージを受けると、モータの絶縁寿命が短くなる。本明細書は、切替変調率を車両の状況に応じて適切に変更し、モータの部分放電を抑制して、モータの絶縁寿命が短くなることを抑制する技術を提供する。   In general, overmodulation control has better motor control performance than rectangular wave control, while rectangular wave control has higher output performance than overmodulation control. Therefore, a control rule has been proposed in which overmodulation control is employed while the modulation rate is low, and rectangular wave control is employed if the modulation rate exceeds a specific modulation rate (for example, Patent Document 2). In the technique of Patent Document 2, the motor is controlled by overmodulation control while the modulation rate is smaller than a specific value (modulation rate threshold), and is switched to rectangular wave control when the modulation rate exceeds the modulation rate threshold. Here, at the time of switching from overmodulation control to rectangular wave control, a voltage suddenly changes, and a surge voltage to the motor is generated. If the surge voltage exceeds the partial discharge start voltage in the motor, partial discharge may occur and the motor insulation may be damaged. If the motor insulation is damaged, the motor insulation life is shortened. The present specification provides a technique for appropriately changing the switching modulation rate in accordance with the situation of the vehicle, suppressing partial discharge of the motor, and suppressing a reduction in the insulation life of the motor.

モータの絶縁性に影響を与える条件の一つにモータの温度がある。モータの温度が高温になるほど絶縁性能は低下する。モータの絶縁性に影響を与える他の条件として、周囲の気圧がある。気圧が低いほど部分放電開始電圧が下がり、放電し易くなる。そこで、本明細書が開示する電気自動車では、インバータの制御モードを矩形波制御モードと過変調制御モードとの間で切り替える制御装置を備え、制御装置は、インバータの制御モードを過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える閾値となる切替変調率を現在地の標高とモータの温度の少なくとも一方に基づいて決定する。   One of the conditions affecting the motor insulation is the motor temperature. The insulation performance decreases as the motor temperature increases. Another condition that affects the motor insulation is ambient pressure. The lower the atmospheric pressure, the lower the partial discharge start voltage and the easier the discharge. Therefore, the electric vehicle disclosed in this specification includes a control device that switches the inverter control mode between the rectangular wave control mode and the overmodulation control mode, and the control device switches the inverter control mode from the overmodulation control mode. A switching modulation rate serving as a threshold for switching to the rectangular wave control mode is determined based on at least one of the altitude of the current location and the temperature of the motor.

過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える際に発生するサージ電圧が小さければ、モータの部分放電を回避し、モータの絶縁性に与えるダメージを小さくすることができる。サージ電圧を小さくするためには、切替変調率を下げればよい。この点、上記の構成によると、制御装置は、例えば、モータの温度が所定の温度閾値より高温である場合に、モータの温度が所定の温度閾値より低温である場合に比べて、低い切替変調率を決定し、インバータの変調率が、その切替変調率より大きくなる場合に、インバータの制御モードを過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替えることができる。その結果、モータの温度が所定の温度閾値よりも高い場合においてインバータの制御モードを切り替える際のサージ電圧を、モータの温度が所定の温度閾値より低い場合に比べて、小さくすることができる。そのため、モータの温度が高温になり、モータの絶縁性能が低下する場合であっても、サージ電圧も小さくなるのでモータの絶縁性に与えるダメージを小さくすることができる。従って、モータの絶縁寿命が短くなることを抑制することができる。   If the surge voltage generated when switching from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode is small, partial discharge of the motor can be avoided and damage to the insulation of the motor can be reduced. In order to reduce the surge voltage, the switching modulation rate may be lowered. In this regard, according to the above configuration, the control device, for example, when the motor temperature is higher than the predetermined temperature threshold, the switching modulation is lower than when the motor temperature is lower than the predetermined temperature threshold. When the rate is determined and the modulation rate of the inverter is greater than the switching modulation rate, the inverter control mode can be switched from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode. As a result, when the motor temperature is higher than the predetermined temperature threshold, the surge voltage when switching the inverter control mode can be made smaller than when the motor temperature is lower than the predetermined temperature threshold. Therefore, even when the motor temperature is high and the insulation performance of the motor is lowered, the surge voltage is also reduced, so that damage to the insulation of the motor can be reduced. Accordingly, it is possible to suppress a reduction in the insulation life of the motor.

また、上記の構成によると、制御装置は、例えば、標高が所定の標高閾値より高い場合に、標高が所定の標高閾値より低い場合に比べて、低い切替変調率を決定し、インバータの変調率が、その切替変調率より大きくなる場合に、インバータの制御モードを過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替えることができる。その結果、現在地の標高が所定の標高閾値よりも高い場合においてインバータの制御モードを切り替える際のサージ電圧を、標高が所定の標高閾値より低い場合に比べて、小さくすることができる。そのため、走行する現在地の標高が高くなり、モータの部分放電開始電圧が低下する場合であっても、サージ電圧がモータの部分放電開始電圧より大きくなることを抑制し、部分放電を回避することができる。従って、モータの絶縁寿命が短くなることを抑制することができる。   Further, according to the above configuration, for example, when the altitude is higher than a predetermined altitude threshold, the control device determines a lower switching modulation rate than when the altitude is lower than the predetermined altitude threshold, and the modulation rate of the inverter However, when the switching modulation rate becomes larger, the control mode of the inverter can be switched from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode. As a result, the surge voltage when switching the control mode of the inverter when the altitude at the current location is higher than the predetermined altitude threshold can be made smaller than when the altitude is lower than the predetermined altitude threshold. Therefore, even if the altitude of the current location where the vehicle travels increases and the partial discharge start voltage of the motor decreases, the surge voltage is prevented from becoming larger than the partial discharge start voltage of the motor, and partial discharge can be avoided. it can. Accordingly, it is possible to suppress a reduction in the insulation life of the motor.

なお、制御装置は、切替変調率を現在地の標高とモータの温度の双方に基づいて決定してもよい。切替変調率の決定ルールの一例は、モータ温度をパラメータとする切替変調率のマップ、標高をパラメータとする切替変調率のマップ、あるいは、モータ温度と標高の双方をパラメータとする切替率のマップを予め決定して制御装置に記憶させておくことである。   Note that the control device may determine the switching modulation rate based on both the altitude of the current location and the temperature of the motor. An example of a rule for determining the switching modulation rate is a map of the switching modulation rate using the motor temperature as a parameter, a map of the switching modulation rate using the altitude as a parameter, or a map of the switching rate using both the motor temperature and the altitude as parameters. It is determined in advance and stored in the control device.

モータ制御系の回路構成図である。It is a circuit block diagram of a motor control system. 制御装置が実行する切り替え処理のフローチャートである。It is a flowchart of the switching process which a control apparatus performs. 第１実施例における、標高と切替変調率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the altitude and the switching modulation factor in the first embodiment. 第１実施例における、モータ温度と切替変調率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the motor temperature in 1st Example, and a switching modulation factor. 第２実施例における、標高と切替変調率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an altitude and the switching modulation factor in 2nd Example. 第２実施例における、モータ温度と切替変調率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between motor temperature and switching modulation factor in 2nd Example.

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。   The main features of the embodiments described below are listed. The technical elements described below are independent technical elements and exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Absent.

（特徴１）制御装置は、モータの温度が所定の温度閾値より高温である場合に、モータの温度が所定の温度閾値より低温である場合に比べて、低い切替変調率を決定する。 (Feature 1) The control device determines a lower switching modulation rate when the temperature of the motor is higher than a predetermined temperature threshold, compared to when the temperature of the motor is lower than the predetermined temperature threshold.

（特徴２）制御装置は、標高が所定の標高閾値より高い場合に、標高が所定の標高閾値より低い場合に比べて、低い切替変調率を決定する。 (Characteristic 2) The control device determines a lower switching modulation rate when the altitude is higher than a predetermined altitude threshold as compared to when the altitude is lower than the predetermined altitude threshold.

（第１実施例）
本実施例の電気自動車２は、直流電源とモータを搭載する電気自動車である。図１に、電気自動車２に搭載されるモータ制御系の回路構成図を示す。図１に示すように、電気自動車２は、直流電源１０と、コンデンサ１２と、インバータ２０と、モータ４０と、温度センサ５０と、標高センサ６０と、制御装置７０とを備える。 (First embodiment)
The electric vehicle 2 of the present embodiment is an electric vehicle equipped with a DC power supply and a motor. FIG. 1 shows a circuit configuration diagram of a motor control system mounted on the electric vehicle 2. As shown in FIG. 1, the electric vehicle 2 includes a DC power supply 10, a capacitor 12, an inverter 20, a motor 40, a temperature sensor 50, an altitude sensor 60, and a control device 70.

直流電源１０は、モータ４０を駆動するための電力を蓄えるバッテリである。直流電源１０は、典型的には、リチウムイオン電池や、ニッケル水素電池である。他の例では、直流電源１０として燃料電池を用いることもできる。   The DC power supply 10 is a battery that stores electric power for driving the motor 40. The DC power supply 10 is typically a lithium ion battery or a nickel metal hydride battery. In another example, a fuel cell can be used as the DC power source 10.

コンデンサ１２は、直流電源１０とインバータ２０との間に設けられており、インバータ２０への入力電流の脈動を抑える平滑コンデンサとして機能する。   The capacitor 12 is provided between the DC power supply 10 and the inverter 20 and functions as a smoothing capacitor that suppresses the pulsation of the input current to the inverter 20.

インバータ２０は、直流電源１０から供給された直流電力を、モータ４０の駆動に適した交流電力に変換し、モータ４０に供給する。インバータ２０は、２個のスイッチング素子２２の直列接続が３セット（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相）並列に接続された構造を有している。各スイッチング素子２２には、還流ダイオード２４が逆並列接続されている。   The inverter 20 converts the DC power supplied from the DC power supply 10 into AC power suitable for driving the motor 40 and supplies the AC power to the motor 40. The inverter 20 has a structure in which three sets of two switching elements 22 are connected in parallel (three phases of U phase, V phase, and W phase). A freewheeling diode 24 is connected to each switching element 22 in antiparallel.

モータ４０は、電気自動車２の走行用の動力源である。モータ４０は、インバータ２０から交流電力の供給を受けて駆動する。   The motor 40 is a power source for running the electric vehicle 2. The motor 40 is driven by receiving AC power from the inverter 20.

温度センサ５０は、モータ４０の温度を検出するセンサである。標高センサ６０は、電気自動車２の現在地の標高を検出するセンサである。詳しく言うと、標高センサ６０は、現在地の気圧を検出する気圧センサを内蔵しており、気圧センサによって検出される気圧に基づいて、現在地の標高を算出する。他の例では、標高センサ６０は、電気自動車２に搭載されているナビゲーションシステムから現在地の標高を示す情報を取得することにより、現在地の標高を検出することもできる。   The temperature sensor 50 is a sensor that detects the temperature of the motor 40. The altitude sensor 60 is a sensor that detects the altitude of the current location of the electric vehicle 2. More specifically, the altitude sensor 60 has a built-in barometric sensor for detecting the current barometric pressure, and calculates the altitude of the current position based on the barometric pressure detected by the barometric sensor. In another example, the altitude sensor 60 can also detect the altitude of the current location by acquiring information indicating the altitude of the current location from a navigation system mounted on the electric vehicle 2.

制御装置７０は、電気自動車２の上述した各構成要素と電気的に接続されており、各構成要素の動作を制御する。制御装置７０は、インバータ２０の制御モードを、正弦波制御モード、過変調制御モード、及び、矩形波制御モード、の３つの制御モードの間で切り替えることができる。従って、制御装置７０が実行する処理には、インバータ２０の制御モードを、過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える切り替え処理（図２参照）が含まれる。   The control device 70 is electrically connected to the above-described components of the electric vehicle 2 and controls operations of the components. The control device 70 can switch the control mode of the inverter 20 between three control modes: a sine wave control mode, an overmodulation control mode, and a rectangular wave control mode. Therefore, the process executed by the control device 70 includes a switching process (see FIG. 2) for switching the control mode of the inverter 20 from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode.

インバータ２０の制御モードについて説明する。正弦波制御モードでは、インバータ２０が一般的なＰＷＭ制御を行う。正弦波制御モードの出力電圧は、３つの制御モードのうち最も小さい。ただし、正弦波制御モードは、３つの制御モードのうち最もモータの制御性能に優れる。従って、正弦波制御モードは、例えば、電気自動車２が低速走行する場合のインバータ２０の制御モードとして利用される。   The control mode of the inverter 20 will be described. In the sine wave control mode, the inverter 20 performs general PWM control. The output voltage in the sine wave control mode is the smallest of the three control modes. However, the sine wave control mode is most excellent in motor control performance among the three control modes. Therefore, the sine wave control mode is used as a control mode of the inverter 20 when the electric vehicle 2 travels at a low speed, for example.

過変調制御モードでは、インバータ２０は、入力電圧の振幅を歪ませた上で、上記正弦波制御モードと同様のＰＷＭ制御を行う。過変調制御モードの出力電圧は、正弦波制御モードに比べて大きく、矩形波制御モードに比べて小さい。また、過変調制御モードは、矩形波制御モードに比べてモータの制御性能に優れる。従って、過変調制御モードは、例えば、電気自動車２が中速走行する場合のインバータ２０の制御モードとして利用される。   In the overmodulation control mode, the inverter 20 distorts the amplitude of the input voltage and performs PWM control similar to the sine wave control mode. The output voltage in the overmodulation control mode is larger than that in the sine wave control mode and smaller than that in the rectangular wave control mode. In addition, the overmodulation control mode is superior in motor control performance compared to the rectangular wave control mode. Therefore, the overmodulation control mode is used as a control mode of the inverter 20 when the electric vehicle 2 travels at a medium speed, for example.

矩形波制御モードでは、インバータ２０は、ハイレベル期間とローレベル期間の比が１：１の矩形波をモータ４０に印加するように制御を行う。矩形波制御モードの出力電圧は、３つの制御モードのうち最も大きい。従って、矩形波制御モードは、例えば、電気自動車２が高速走行する場合のインバータ２０の制御モードとして利用される。   In the rectangular wave control mode, the inverter 20 performs control so that a rectangular wave having a ratio of the high level period to the low level period of 1: 1 is applied to the motor 40. The output voltage in the rectangular wave control mode is the largest of the three control modes. Therefore, the rectangular wave control mode is used as a control mode of the inverter 20 when the electric vehicle 2 travels at a high speed, for example.

制御装置７０が実行する切り替え処理（インバータ２０の制御モードを過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える処理）について、図２〜図４を参照して説明する。制御装置７０は、所定時間毎に、図２の切り替え処理を開始する。なお、過変調制御モードから矩形波制御モードへの切り替え以外の切り替えパターンについては後で簡単に触れる。   Switching processing executed by the control device 70 (processing for switching the control mode of the inverter 20 from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode) will be described with reference to FIGS. The control device 70 starts the switching process of FIG. 2 every predetermined time. Note that a switching pattern other than switching from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode will be briefly described later.

まず、Ｓ１０では、制御装置７０は、現在のインバータ２０の制御モードが過変調制御モードであるか否か判断する。Ｓ１０の時点で、インバータ２０の制御モードが過変調制御モードである場合、制御装置７０は、Ｓ１０でＹＥＳと判断し、Ｓ１２に進む。一方、Ｓ１０の時点で、インバータ２０の制御モードが正弦波制御モード又は矩形波制御モードである場合、制御装置７０は、Ｓ１０でＮＯと判断し、図２の切り替え処理を終了する。   First, in S10, the control device 70 determines whether or not the current control mode of the inverter 20 is an overmodulation control mode. When the control mode of the inverter 20 is the overmodulation control mode at the time of S10, the control device 70 determines YES in S10, and proceeds to S12. On the other hand, when the control mode of the inverter 20 is the sine wave control mode or the rectangular wave control mode at the time of S10, the control device 70 determines NO in S10 and ends the switching process of FIG.

Ｓ１２では、制御装置７０は、標高を検出するとともに、モータ温度を検出する。具体的には、Ｓ１２は、制御装置７０は、標高センサ６０が検出する現在地の標高を検出するとともに、温度センサ５０が検出するモータ４０の温度を検出する。   In S12, the control device 70 detects the altitude and the motor temperature. Specifically, in S <b> 12, the control device 70 detects the altitude of the current location detected by the altitude sensor 60 and detects the temperature of the motor 40 detected by the temperature sensor 50.

次いで、Ｓ１４では、制御装置７０は、Ｓ１２で検出された標高及びモータ温度に基づいて、切替変調率を決定する。切替変調率とは、インバータ２０の制御モードを、過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替えるための変調率閾値である。具体的には、Ｓ１４では、制御装置７０は、以下の各処理を実行することによって切替変調率を決定する。   Next, in S14, the control device 70 determines the switching modulation rate based on the altitude and the motor temperature detected in S12. The switching modulation rate is a modulation rate threshold value for switching the control mode of the inverter 20 from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode. Specifically, in S14, the control device 70 determines the switching modulation rate by executing the following processes.

制御装置７０は、図３のグラフを用いて、Ｓ１２で検出された標高に対応する切替変調率（以下「第１の切替変調率」と呼ぶ）を決定する。図３は、標高と、当該標高に対応する第１の切替変調率との関係を定めたグラフである。図３に示す標高と第１の切替変調率との関係は、予め設定されている。図３のグラフに従って、制御装置７０は、標高が１５００ｍより低い場合、第１の切替変調率を１００％に決定する。また、制御装置７０は、標高が１５００ｍ以上の場合、第１の切替変調率を９０％に決定する。   The control device 70 determines a switching modulation rate (hereinafter referred to as “first switching modulation rate”) corresponding to the altitude detected in S12, using the graph of FIG. FIG. 3 is a graph defining the relationship between the altitude and the first switching modulation factor corresponding to the altitude. The relationship between the altitude and the first switching modulation factor shown in FIG. 3 is preset. According to the graph of FIG. 3, when the altitude is lower than 1500 m, the control device 70 determines the first switching modulation factor to be 100%. Further, when the altitude is 1500 m or more, the control device 70 determines the first switching modulation rate to be 90%.

即ち、本実施例では、標高１５００ｍが所定の標高閾値に設定されている。標高閾値とは、標高がその値以上となると、気圧の低下によってモータ４０の部分放電開始電圧が低下し、過変調制御から矩形波制御に切り替える際のサージ電圧によって部分放電が起こる（即ち、モータ４０の絶縁性能が低下する）おそれがある値である。過変調制御から矩形波制御に切り替える切替変調率を下げることで、切り替えの際のサージ電圧を小さくし、部分放電を回避することによって、モータ４０の絶縁性へのダメージを少なくすることができる。そのため、制御装置７０は、標高が１５００ｍ以上の場合、第１の切替変調率を９０％に決定する（図３参照）。なお、標高が１５００ｍ以上の場合の第１の切替変調率を９０％としたのは、切替変調率を過剰に低く設定する（例えば７０％）と、モータ４０の動力性能が低下するためである。   That is, in the present embodiment, the altitude 1500 m is set as the predetermined altitude threshold. The altitude threshold is that when the altitude exceeds that value, the partial discharge start voltage of the motor 40 decreases due to a decrease in atmospheric pressure, and partial discharge occurs due to a surge voltage when switching from overmodulation control to rectangular wave control (i.e., motor This is a value that may cause a decrease in the insulation performance of 40). By reducing the switching modulation rate for switching from overmodulation control to rectangular wave control, the surge voltage at the time of switching is reduced, and partial discharge is avoided, so that damage to the insulation of the motor 40 can be reduced. Therefore, when the altitude is 1500 m or more, the control device 70 determines the first switching modulation factor to be 90% (see FIG. 3). The reason why the first switching modulation factor when the altitude is 1500 m or more is 90% is that if the switching modulation factor is set too low (for example, 70%), the power performance of the motor 40 is lowered. .

さらに、制御装置７０は、図４のグラフを用いて、Ｓ１２で検出されたモータ温度に対応する切替変調率（以下「第２の切替変調率」と呼ぶ）を決定する。図４は、モータ温度と、当該モータ温度に対応する第２の切替変調率との関係を定めたグラフである。図４に示すモータ温度と第２の切替変調率との関係は、予め設定されている。図４のグラフに従って、制御装置７０は、モータ温度が１５０℃より低い場合、第２の切替変調率を１００％に決定する。また、制御装置７０は、モータ温度が１５０℃以上の場合、第２の切替変調率を９０％に決定する。   Further, the control device 70 determines a switching modulation factor (hereinafter referred to as “second switching modulation factor”) corresponding to the motor temperature detected in S12, using the graph of FIG. FIG. 4 is a graph defining the relationship between the motor temperature and the second switching modulation factor corresponding to the motor temperature. The relationship between the motor temperature and the second switching modulation rate shown in FIG. 4 is set in advance. According to the graph of FIG. 4, when the motor temperature is lower than 150 ° C., the control device 70 determines the second switching modulation factor as 100%. In addition, when the motor temperature is 150 ° C. or higher, control device 70 determines the second switching modulation factor to be 90%.

即ち、本実施例では、モータ温度１５０℃が所定の温度閾値に設定されている。温度閾値とは、モータ４０の温度がその値以上となると、モータ４０の絶縁性能が低下する値である。この場合も、過変調制御から矩形波制御に切り替える切替変調率を下げることで、切り替えの際のサージ電圧を小さくし、モータ４０の絶縁性へのダメージを少なくすることができる。そのため、制御装置７０は、モータ温度が１５０℃以上の場合、第２の切替変調率を９０％に決定する（図４参照）。   That is, in this embodiment, the motor temperature 150 ° C. is set to a predetermined temperature threshold. The temperature threshold is a value at which the insulation performance of the motor 40 decreases when the temperature of the motor 40 becomes equal to or higher than that value. Also in this case, by reducing the switching modulation rate for switching from overmodulation control to rectangular wave control, the surge voltage at the time of switching can be reduced, and damage to the insulation of the motor 40 can be reduced. Therefore, when the motor temperature is 150 ° C. or higher, the control device 70 determines the second switching modulation factor as 90% (see FIG. 4).

図２のＳ１４では、制御装置７０は、上記の各処理によって決定された第１の切替変調率及び第２の切替変調率のうち、より低い方を切替変調率として決定する。従って、例えば、制御装置７０は、第１の切替変調率が９０％に決定された場合には、第２の切替変調率が１００％に決定されたとしても、切替変調率を９０％に決定する。Ｓ１４を終えると、Ｓ１６に進む。   In S14 of FIG. 2, the control device 70 determines the lower one of the first switching modulation factor and the second switching modulation factor determined by the above processes as the switching modulation factor. Therefore, for example, when the first switching modulation factor is determined to be 90%, the control device 70 determines the switching modulation factor to be 90% even if the second switching modulation factor is determined to be 100%. To do. When S14 ends, the process proceeds to S16.

Ｓ１６では、制御装置７０は、現在のインバータ２０の変調率を算出する。制御装置７０は、インバータ２０の変調率を公知の計算式によって算出することができる。変調率に関する詳しい説明は省略する。変調率、及び、過変調制御については、例えば、特開２０１１−６７０１０号公報（先に挙げた特許文献２）を参照されたい。   In S16, control device 70 calculates the current modulation rate of inverter 20. The control device 70 can calculate the modulation rate of the inverter 20 by a known calculation formula. Detailed description of the modulation rate is omitted. For the modulation rate and overmodulation control, refer to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-67010 (Patent Document 2 cited above).

次いで、Ｓ１８では、制御装置７０は、Ｓ１６で算出された現在の変調率が、Ｓ１４で決定された切替変調率以上であるか否かを判断する。Ｓ１８でＹＥＳの場合、制御装置７０は、Ｓ２０に進む。Ｓ１８でＮＯの場合、制御装置７０は、Ｓ２０の処理をスキップし、図２の切り替え処理を終了する。   Next, in S18, the control device 70 determines whether or not the current modulation rate calculated in S16 is greater than or equal to the switching modulation rate determined in S14. If YES in S18, the control device 70 proceeds to S20. In the case of NO in S18, the control device 70 skips the process of S20 and ends the switching process of FIG.

Ｓ２０では、制御装置７０は、インバータ２０の制御モードを、過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える。Ｓ２０を終えると、制御装置７０は、図２の切り替え処理を終了する。   In S20, control device 70 switches the control mode of inverter 20 from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode. When S20 ends, the control device 70 ends the switching process of FIG.

なお、本明細書では、制御内容の詳細な説明を省略するが、制御装置７０は、所定の第１の条件が満たされる場合に、インバータ２０の制御モードを、正弦波制御モードから過変調制御モードに切り替える。また、制御装置７０は、所定の第２の条件が満たされる場合に、インバータ２０の制御モードを、過変調制御モードから正弦波制御モードに切り替える。さらに、制御装置７０は、所定の第３の条件が満たされる場合に、インバータ２０の制御モードを、矩形波制御モードから過変調制御モードに切り替える。上記の第１〜第３の条件は、それぞれ、任意に設定することができる。例えば、インバータ２０の変調率が所定値を上回ることを第１の条件として設定することができる。さらには、変調率の別の所定値を下回ることを第３の条件として設定することができる。第３の条件としての別の所定値は、ハンチングを防止するため、上記した切替変調率よりも小さい値に設定することが望ましい。   In the present specification, although detailed description of the control contents is omitted, the control device 70 performs overmodulation control from the sine wave control mode to the control mode of the inverter 20 when the predetermined first condition is satisfied. Switch to mode. Further, control device 70 switches the control mode of inverter 20 from the overmodulation control mode to the sine wave control mode when the predetermined second condition is satisfied. Furthermore, the control device 70 switches the control mode of the inverter 20 from the rectangular wave control mode to the overmodulation control mode when the predetermined third condition is satisfied. Each of the first to third conditions can be arbitrarily set. For example, it can be set as a first condition that the modulation rate of the inverter 20 exceeds a predetermined value. Furthermore, it may be set as a third condition that the modulation factor is lower than another predetermined value. The other predetermined value as the third condition is desirably set to a value smaller than the switching modulation rate described above in order to prevent hunting.

以上、本実施例の電気自動車２の構成及び制御装置７０が実行する処理の内容について説明した。上記の通り、本実施例の電気自動車２は、制御装置７０は、現在地の標高とモータ４０の温度とに基づいて、インバータ２０の制御モードを過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える切替変調率を決定する（図２のＳ１２、Ｓ１４参照）。その際、図３に示すように、制御装置７０は、標高が所定の標高閾値（１５００ｍ）より高い場合に、標高が標高閾値より低い場合に比べて、低い第１の切替変調率（９０％）を決定する。また、図４に示すように、制御装置７０は、モータ４０温度が所定の温度閾値（１５０℃）より高温である場合に、モータ４０温度が温度閾値より低温である場合に比べて、低い第２の切替変調率（９０％）を決定する。その上で、制御装置７０は、第１の切替変調率及び第２の切替変調率のうち、より低い方を切替変調率として決定する。即ち、本実施例の制御装置７０は、電気自動車２の状況に応じて適切に切替変調率を変更することができる。この結果、本実施例の電気自動車２は、モータ４０の部分放電を抑制して、モータ４０の絶縁寿命が短くなることを抑制することができる。   Heretofore, the configuration of the electric vehicle 2 of the present embodiment and the contents of the processing executed by the control device 70 have been described. As described above, in the electric vehicle 2 of the present embodiment, the control device 70 switches and modulates the control mode of the inverter 20 from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode based on the current altitude and the temperature of the motor 40. The rate is determined (see S12 and S14 in FIG. 2). At that time, as shown in FIG. 3, the control device 70 has a lower first switching modulation factor (90%) when the altitude is higher than a predetermined altitude threshold (1500 m), compared to when the altitude is lower than the altitude threshold. ). As shown in FIG. 4, the control device 70 has a lower first temperature when the motor 40 temperature is higher than a predetermined temperature threshold (150 ° C.) compared to when the motor 40 temperature is lower than the temperature threshold. 2 switching modulation factor (90%) is determined. Then, the control device 70 determines the lower one of the first switching modulation factor and the second switching modulation factor as the switching modulation factor. That is, the control device 70 according to the present embodiment can appropriately change the switching modulation rate according to the situation of the electric vehicle 2. As a result, the electric vehicle 2 of the present embodiment can suppress the partial discharge of the motor 40 and suppress the shortening of the insulation life of the motor 40.

（第２実施例）
第２実施例について、第１実施例と異なる点を説明する。本実施例では、制御装置７０が、現在地の標高及びモータ４０の温度に基づいて切替変調率を決定する処理（図２のＳ１４参照）の一部が、第１実施例と異なる。本実施例では、制御装置７０は、図３、図４の各グラフに代えて、図５、図６の各グラフを用いて、切替変調率を決定する。 (Second embodiment)
The second embodiment will be described while referring to differences from the first embodiment. In the present embodiment, a part of the process (see S14 in FIG. 2) in which the control device 70 determines the switching modulation rate based on the altitude of the current location and the temperature of the motor 40 is different from the first embodiment. In the present embodiment, the control device 70 determines the switching modulation rate using the graphs of FIGS. 5 and 6 instead of the graphs of FIGS. 3 and 4.

図５は、図３と同様に、標高と、当該標高に対応する第１の切替変調率との関係を定めたグラフである。図５のグラフに示されている標高と第１の切替変調率との関係も、予め設定されている。本実施例では、図５に示すように、標高と第１の切替変調率とは、標高が標高閾値（１５００ｍ）に達するまでの間は、標高と第１の切替変調率とが所定の関数に従って定められる関係（比例関係）にある。また、標高が標高閾値以上の場合、第１の切替変調率は一律に９０％に定められている。従って、例えば、現在地の標高が７５０ｍである場合、制御装置７０は、第１の切替変調率を約９５％に決定する。一方、標高が１５００ｍ以上の場合、制御装置７０は、第１の切替変調率を９０％に決定する。   FIG. 5 is a graph defining the relationship between the altitude and the first switching modulation rate corresponding to the altitude, as in FIG. The relationship between the altitude shown in the graph of FIG. 5 and the first switching modulation rate is also set in advance. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the altitude and the first switching modulation factor are a predetermined function until the altitude reaches the altitude threshold (1500 m). It is in the relationship (proportional relationship) determined according to. When the altitude is equal to or higher than the altitude threshold, the first switching modulation rate is uniformly set to 90%. Therefore, for example, when the altitude of the current location is 750 m, the control device 70 determines the first switching modulation factor to be about 95%. On the other hand, when the altitude is 1500 m or more, the control device 70 determines the first switching modulation factor to be 90%.

図６は、図４と同様に、モータ温度と、当該モータ温度に対応する第２の切替変調率との関係を定めたグラフである。図６のグラフに示されているモータ温度と第２の切替変調率との関係も、予め設定されている。本実施例では、図６に示すように、モータ温度と第２の切替変調率とは、モータ温度が温度閾値（１５０℃）に達するまでの間は、モータ温度と第２の切替変調率とが所定の関数に従って定められる関係（比例関係）にある。また、モータ温度がモータ温度閾値以上の場合、第２の切替変調率は一律に９０％に定められている。従って、例えば、モータ温度が１００℃である場合、制御装置７０は、第２の切替変調率を約９３％に決定する。一方、モータ温度が１５０℃以上の場合、制御装置７０は、第２の切替変調率を９０％に決定する。   FIG. 6 is a graph defining the relationship between the motor temperature and the second switching modulation factor corresponding to the motor temperature, as in FIG. The relationship between the motor temperature and the second switching modulation factor shown in the graph of FIG. 6 is also set in advance. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the motor temperature and the second switching modulation rate are the same as the motor temperature and the second switching modulation rate until the motor temperature reaches the temperature threshold (150 ° C.). Are in a relationship (proportional relationship) determined according to a predetermined function. When the motor temperature is equal to or higher than the motor temperature threshold, the second switching modulation factor is uniformly set to 90%. Therefore, for example, when the motor temperature is 100 ° C., the control device 70 determines the second switching modulation factor to be about 93%. On the other hand, when the motor temperature is 150 ° C. or higher, the control device 70 determines the second switching modulation factor to be 90%.

以上のように第１の切替変調率と第２の切替変調率を決定した上で、制御装置７０は、第１実施例と同様に、第１の切替変調率及び第２の切替変調率のうちより低い方を切替変調率として決定する。本実施例によると、制御装置７０は、電気自動車２の状況に応じて細かく切替変調率を変更することができる。   After determining the first switching modulation factor and the second switching modulation factor as described above, the control device 70 determines the first switching modulation factor and the second switching modulation factor as in the first embodiment. The lower one is determined as the switching modulation rate. According to the present embodiment, the control device 70 can finely change the switching modulation rate according to the situation of the electric vehicle 2.

以上、各実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、以下の変形例を含んでもよい。   Each embodiment has been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. For example, the following modifications may be included.

（変形例１） 上記の各実施例では、制御装置７０は、現在地の標高及びモータ温度の双方に基づいて切替変調率を決定している（図２のＳ１４参照）。これに限られず、制御装置７０は、現在地の標高とモータ温度のいずれか一方のみに基づいて切替変調率を決定してもよい。 (Modification 1) In each of the above embodiments, the control device 70 determines the switching modulation rate based on both the altitude of the current location and the motor temperature (see S14 in FIG. 2). However, the present invention is not limited to this, and the control device 70 may determine the switching modulation rate based only on either the altitude of the current location or the motor temperature.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

２：電気自動車
１０：直流電源
１２：コンデンサ
２０：インバータ
２２：スイッチング素子
２４：還流ダイオード
４０：モータ
５０：温度センサ
６０：標高センサ
７０：制御装置 2: Electric vehicle 10: DC power supply 12: Capacitor 20: Inverter 22: Switching element 24: Freewheeling diode 40: Motor 50: Temperature sensor 60: Elevation sensor 70: Control device

Claims (2)

直流電源と、
直流電源から電力の供給を受けて走行用のモータに交流電力を出力するインバータと、
インバータの制御モードを、過変調制御モードと矩形波制御モードとの間で切り替える制御装置と、を備え、
制御装置は、
インバータの制御モードを過変調制御モードから矩形波制御モードに切り替える切替変調率を現在地の標高とモータの温度の少なくとも一方に基づいて決定する、
電気自動車。 DC power supply,
An inverter that receives power supplied from a DC power supply and outputs AC power to a motor for traveling;
A control device that switches the control mode of the inverter between the overmodulation control mode and the rectangular wave control mode,
The control device
The switching modulation rate for switching the inverter control mode from the overmodulation control mode to the rectangular wave control mode is determined based on at least one of the current altitude and the motor temperature.
Electric car. 制御装置は、前記切替変調率を、現在地の標高とモータの温度の双方に基づいて決定する、請求項１の電気自動車。   The electric vehicle according to claim 1, wherein the control device determines the switching modulation factor based on both the altitude of the current location and the temperature of the motor.
JP2012165450A 2012-07-26 2012-07-26 Electric vehicle Pending JP2014027763A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012165450A JP2014027763A (en) 2012-07-26 2012-07-26 Electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012165450A JP2014027763A (en) 2012-07-26 2012-07-26 Electric vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014027763A true JP2014027763A (en) 2014-02-06

Family

ID=50200923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012165450A Pending JP2014027763A (en) 2012-07-26 2012-07-26 Electric vehicle

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014027763A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015211479A (en) * 2014-04-23 2015-11-24 トヨタ自動車株式会社 Control apparatus of motor
JP2016086560A (en) * 2014-10-27 2016-05-19 トヨタ自動車株式会社 Electric vehicle
JP2016220466A (en) * 2015-05-25 2016-12-22 株式会社デンソー Control device for rotary electric machine
EP3879696A1 (en) * 2020-03-09 2021-09-15 Infineon Technologies Austria AG System for detection and algorithmic avoidance of isolation failures in electric motors

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015211479A (en) * 2014-04-23 2015-11-24 トヨタ自動車株式会社 Control apparatus of motor
JP2016086560A (en) * 2014-10-27 2016-05-19 トヨタ自動車株式会社 Electric vehicle
JP2016220466A (en) * 2015-05-25 2016-12-22 株式会社デンソー Control device for rotary electric machine
EP3879696A1 (en) * 2020-03-09 2021-09-15 Infineon Technologies Austria AG System for detection and algorithmic avoidance of isolation failures in electric motors
US11196379B2 (en) 2020-03-09 2021-12-07 Infineon Technologies Austria Ag System for detection and algorithmic avoidance of isolation failures in electric motors

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9981568B2 (en) Power supply device for electric vehicle
JP4910369B2 (en) Power control device
KR101592700B1 (en) Battery charging system using charger and driving control method of the same charger
US10250171B2 (en) Electric motor control apparatus and electric motor control method
US20120098507A1 (en) Converter control device
JP5429403B2 (en) Boost converter controller
US9553541B2 (en) Electric motor control apparatus
US11921138B2 (en) Insulation resistance detection device
JP2014027763A (en) Electric vehicle
JP2012244648A (en) Full charge control device for on-vehicle battery
JP2017163690A (en) Power supply system
JP5522262B2 (en) Inverter control device and inverter control method
JP5984991B1 (en) Motor control device and motor control method
JP2013048513A (en) Electric vehicle
JP2014023263A (en) Electric vehicle
JP2013233002A (en) Power storage system and method of controlling charge/discharge thereof
US10389292B1 (en) DC bus regulation using rectifier and inverter
KR101567222B1 (en) On-board charger and method for controlling thereof
JP2012060786A (en) Device and method for controlling vehicle
JP2017158320A (en) DC-DC converter
US9884559B2 (en) Device and method for controlling a high side DC/DC converter of a hybrid vehicle
JP2019146374A (en) Electric power conversion device
JP5814156B2 (en) Electric vehicle and control method thereof
KR102324312B1 (en) Apparatus for sensing voltage and temperature of inverter gate driver and method thereof
JP2014045590A (en) Electric vehicle