JP2020043672A - インバータ制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、各実施形態のインバータ制御装置が適用されるモータ駆動システムの全体構成について図1を参照して説明する。モータ駆動システム90は、「直流電源」としてのバッテリ10と、「多相回転電機」としてのモータ80とがインバータ60を介して電気的に接続されている。本実施形態のバッテリ10は、リチウムイオン電池等の充放電可能な二次電池である。バッテリ10の正極は直流母線Lpに接続され、バッテリ10の負極はグランド線Lnに接続される。
第1実施形態によるインバータ制御装置20の構成を図3に示す。インバータ制御装置20は、電流制御マイコン30、異常判定マイコン40及び搬送波生成器50を備える。電流制御マイコン30及び異常判定マイコン40は、「電流制御部」及び「異常判定部」がそれぞれ一つのマイコンで構成されたものである。また、「タイミング指示部」としての搬送波生成器50は、第1実施形態では電流制御部30の内部に設けられている。
次に図8を参照し、第1実施形態に対し異常判定マイコン40の処理方法が異なる第2実施形態について説明する。第2実施形態では、搬送波タイミング処理で、AD取得のみでなく、三相和絶対値のフィルタ値まで算出してRAMに格納する。第2実施形態では、異常判定処理周期と三相和の振動周期、すなわち電気周期とが近くなった場合に発生するエイリシアリングを抑制することができる。
次に図9を参照し、第3、第4実施形態について説明する。第3、第4実施形態では、搬送波生成器50は、電流制御マイコン30及び異常判定マイコン40の外部に設けられる。搬送波生成器50からの搬送波信号は、電流制御マイコン30及び異常判定マイコン40の両方に送信される。これにより、第1実施形態における電流制御マイコン30から異常判定マイコン40への通知信号の通信遅れによるサンプル遅れを回避することができる。
次に図10を参照し、第5、第6実施形態について説明する。第5、第6実施形態では、搬送波生成器50は、異常判定マイコン40の内部に設けられる。異常判定マイコン40は、搬送波生成器50による搬送波の生成を、電流制御マイコン30の入力回路(図中「INT」)32へ通知する。
次に図11、図12を参照し、第7〜第9実施形態について説明する。第7〜第9実施形態では、一つのマイコン25内に、「電流制御部」としての電流制御コア35、「異常判定部」としての異常判定コア45、及び搬送波生成器50が設けられる。この構成では、一つのマイコン25が「インバータ制御装置」として機能する。マイコン一つの構成とすることで、二つのマイコンを含む第1〜第6実施形態に比べコスト低減が図れる。また、マイコン内部に高信頼部分と低コスト部分とを分けることで、コスト低減が図れる。
上記各実施形態では、搬送波生成器50から電流制御部30、35及び異常判定部40、45へ、又は、電流制御部30、35と異常判定部40、45との間で搬送波タイミング信号が通知される。すなわち、実際に搬送波が生成されたとき、電流制御部30、35と異常判定部40、45との共通のタイミングが決定される。それに対し、第10実施形態では、電流制御部30、35及び異常判定部40、45は、それぞれの処理を同期して実行するように調整されており、異常判定部40、45は、異常判定に用いられる電流センサ値が検出されるタイミングが予め通知される。
第11実施形態では、異常判定部40、45は、スイッチング素子61−66のON/OFFタイミングに基づいて決定されるタイミングにおける電流センサ値に基づいて電流センサ71、72,73の異常を判定する。例えば異常判定部40、45は、特定の相のスイッチングタイミングを認識し、図14に示すように、ON/OFFタイミングの中間タイミングを電流サンプルすべきタイミングとして認識する。例えば特定の相をU相とすると、U相のスイッチングタイミングに基づいて決定されたタイミングで、各相の電流Iu、Iv、Iwが同時にサンプリングされ、その三相和により異常が判定される。
図15に示す第12実施形態は、図3に示す第1実施形態に対し電流センサの配置構成が異なる。図3の構成では、三相に電流センサ71、72、73が設けられるのに対し、図15の構成では、一相(例えばU相)には電流センサが設けられず、残り二相(例えばV相及びW相)に各二個の電流センサ72、75及び73、76が冗長的に設けられる。なお、残り二相に各三個以上の電流センサが冗長的に設けられてもよい。
リプルの影響を回避する電流値を異常判定部40、45が異常判定に用いるための他の構成を、参考形態として図16に示す。この参考形態では、フィルタ処理によりリプル成分が除去された電流センサ値が異常判定部40、45に取得される。そもそも、マイコンのADポートへ入力される信号線にリプル成分が乗ることがリプル発生の原因である。そして、リプルの周波数成分は、実効的な電流が有する周波数成分より高いことが一般的である。そこで、電流センサと異常判定部40、45との間にフィルタを設け、リプル成分を除去することが有効である。
(a)上記実施形態(第11実施形態を除く)では、モータ制御で一般的に用いられるPWM制御の構成を想定し、「タイミング指示部」は搬送波生成器50により構成されている。しかし、例えばパルスパターン制御のようにPWM搬送波を用いないモータ制御構成の場合等、搬送波タイミングとは異なるタイミングを指示する「タイミング指示部」が設けられてもよい。
20・・・インバータ制御装置、 25・・・マイコン(インバータ制御装置)、
30・・・電流制御マイコン(電流制御部)、
35・・・電流制御コア(電流制御部)、
40・・・異常判定マイコン(異常判定部)、
45・・・異常判定コア(異常判定部)、
50・・・搬送波生成器(タイミング指示部)、
60・・・インバータ、
71、72、73・・・電流センサ、 80・・・モータ(多相回転電機)。
Claims (8)
- 直流電源(10)と多相回転電機(80)との間に設けられ電力を相互に変換するインバータ(60)の動作を制御するインバータ制御装置であって、
前記インバータと前記多相回転電機との間に流れる相電流を検出する複数の電流センサ(71、72、73)から取得した電流センサ値に基づいて、前記インバータの動作を制御する電流制御部(30、35)と、
前記電流センサ値に基づいて前記複数の電流センサのうちいずれか一つ以上の電流センサの異常を判定する異常判定部(40、45)と、
前記電流制御部もしくは前記異常判定部の内部、又は、前記電流制御部及び前記異常判定部の外部に設けられ、前記異常判定部による異常判定に用いられる前記電流センサ値が検出されるタイミングを指示するタイミング指示部(50)と、
を備え、
前記異常判定部は、前記タイミング指示部に指示されたタイミングにおける前記電流センサ値に基づいて前記電流センサの異常を判定するインバータ制御装置。 - 前記タイミング指示部は、前記電流制御部及び前記異常判定部の外部に設けられる請求項1に記載のインバータ制御装置。
- 前記タイミング指示部は、前記電流制御部の内部に設けられる請求項1に記載のインバータ制御装置。
- 前記タイミング指示部は、前記異常判定部の内部に設けられる請求項1に記載のインバータ制御装置。
- 前記タイミング指示部から前記電流制御部及び前記異常判定部へ、又は、前記電流制御部と前記異常判定部との間で、前記タイミング指示部により指示されたタイミング通知信号が通信される請求項1〜4のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。
- 前記電流制御部及び前記異常判定部は、それぞれの処理を同期して実行するように調整されており、前記異常判定部は、異常判定に用いられる前記電流センサ値が検出されるタイミングが予め通知される請求項1〜4のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。
- 前記タイミング指示部は搬送波生成器により構成され、
異常判定に用いられる前記電流センサ値が検出されるタイミングとして、搬送波のピーク又はボトムのタイミングを指示する請求項1〜6のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 - 直流電源(10)と多相回転電機(80)との間に設けられ電力を相互に変換するインバータ(60)の動作を制御するインバータ制御装置であって、
前記インバータと前記多相回転電機との間に流れる相電流を検出する複数の電流センサ(71、72、73)から取得した電流センサ値に基づいて、前記インバータの動作を制御する電流制御部(30、35)と、
前記電流センサ値に基づいて前記複数の電流センサのうちいずれか一つ以上の電流センサの異常を判定する異常判定部(40、45)と、
を備え、
前記異常判定部は、前記インバータの特定の相のスイッチング素子のON/OFFタイミングに基づいて決定されるタイミングにおける前記電流センサ値に基づいて前記電流センサの異常を判定するインバータ制御装置。
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