JP4627330B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents
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Description
制御装置1Cは、バッテリ2と、これに並列に接続されたキャパシタCapとを備えている。インバータ部3は複数のスイッチからなり、力行時には、制御部5Cの制御下でこれらのスイッチがON/OFFすることにより、バッテリ2及び/またはキャパシタCapから供給される直流電圧を三相交流電圧に変換して電動機4に出力する。また、回生時において、インバータ部3は、発電機として機能する電動機4が発生した三相交流電圧を直流電圧に変換する。そして、この直流電圧によってバッテリ2及び/またはキャパシタCapの回生が行われる。
図9に示すように、時間t1において力行状態に切替わった後の一定期間の間、インバータ部3では、電動機4の力行を開始するために大きなインバータ電流Iiが必要となる。仮にキャパシタCapが存在しないとすると、このインバータ電流Iiは全てバッテリ電流Ibで賄われることになるが、この場合はバッテリ2に一時的に過大な電流が流れることになり、バッテリ2が劣化しやすくなるという問題が発生する。また、前記のように、バッテリ2は比較的大きな内部抵抗を有しているので、この抵抗にインバータ電流Iiに等しい過大な電流が流れることにより、損失が発生して電力効率が低下する。
また、図8に示す従来の制御装置1Cは、力行状態が続いてインバータ3に供給される直流電圧が低下した場合に電動機4の正常な制御が困難になるという問題と、回生状態が続いてインバータ3から出力される直流電圧が上昇した場合にインバータ3を構成する素子等が損傷するおそれがあるという問題とを有していた。
また、本発明に係る制御装置によれば、電動機が力行状態となった直後の一定期間の間はバッテリ電流が流れないので、バッテリの長寿命化及び損失の低減による高効率化が可能となる。
インバータ部3は、力行時には、電源ライン−接地ライン間の直流電圧(インバータ電圧Vi)を三相交流電圧に変換して電動機4に出力する。一方、回生時には、発電機として機能する電動機4が出力した三相交流電圧を直流電圧に変換して電源ライン−接地ライン間に出力する。また、力行も回生も行っていない停止時には、各相を構成するスイッチはいずれもOFFしており、上記いずれの動作も行わない。
制御装置1Aは、起動すると、まず図2(A)に示す停止時のフローチャートに従って動作し、その後、アクセルがONされると図2(B)に示す力行時のフローチャートに従って動作を開始する。そして、アクセルがOFFされると(ブレーキがかけられると)、再びアクセルがONされるか車両が停止するまで図2(C)に示す回生時のフローチャートに従って動作する。
したがって、本発明に係る制御装置によれば、必要となるインバータ電圧Viを確保し、電動機4の制御を安定して行うことができる。
すなわち、本発明に係る制御装置では、停止状態から力行状態に切替わった後の一定期間の間はバッテリ電流Ibが一切流れない。したがって、本発明に係る制御装置によれば、バッテリ電流Ibの波高値を低減することよってバッテリ2の劣化を防止できるだけでなく、バッテリ電流Ibが流れない時間帯を設けることにより、バッテリ2の内部抵抗における損失を低減することもできる。
本実施例に係る制御装置1Bでは、力行時にインバータ電圧Viがバッテリ電圧Vbを下回っていると判定された場合(ステップS8の“No”)と、回生時にインバータ電圧Viがインバータ目標電圧Vtを上回っていると判定された場合(ステップS13の“Yes”)に、第3スイッチSW3がONする(ステップS9、S14)。
例えば、各実施例では電動機を三相交流電動機としたが、これに限定されず、単相交流電動機等の他の電動機を使用することもできる。なお、電動機を変更する場合は、それに合わせてインバータ部も変更する必要がある。
また、各実施例ではスイッチとしてNMOS型FETを使用したが、高速スイッチングが可能な他のスイッチ、例えばIGBT等の半導体スイッチを使用することもできる。
この他、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、上述したもの以外にも種々の変更を行うことが可能である。
2 バッテリ
3 インバータ部
4 電動機
5A〜C 制御部
6A、B 昇圧部
Cap キャパシタ
L コイル素子
SW1 第1スイッチ
SW2 第2スイッチ
SW3 第3スイッチ
Claims (5)
- 力行時に電源ライン−接地ライン間の直流電圧を交流電圧に変換して制御すべき電動機に出力するとともに、回生時に発電機として機能する前記電動機が出力した交流電圧を直流電圧に変換して前記電源ライン−接地ライン間に出力するインバータ部と、
前記電源ライン−接地ライン間に接続されたキャパシタと、
前記接地ラインに一端が接続された第1スイッチ、該第1スイッチの他端に一端が接続されるとともに他端が前記電源ラインに接続された第2スイッチ、及び前記第1及び第2スイッチの接続点に一端が接続されたコイル素子を有する昇圧部と、
前記コイル素子の他端と前記接地ラインとの間に接続され、バッテリ電圧を出力するバッテリと、
を備え、前記電動機の停止時に、前記バッテリ電圧が昇圧部によって昇圧され、前記電源ライン−接地ライン間の直流電圧が所定のインバータ目標電圧にまで昇圧されることを特徴とする制御装置。 - 前記昇圧部は、さらに、前記コイル素子の他端に一端が接続されるとともに他端が前記電源ラインに接続された第3スイッチを有することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
- 力行時に前記電源ライン−接地ライン間の直流電圧が前記バッテリ電圧を下回ると、前記第2スイッチがONされることを特徴とする請求項2に記載の制御装置。
- 回生時に前記電源ライン−接地ライン間の直流電圧が前記インバータ目標電圧を上回ると、前記第2スイッチがONされることを特徴とする請求項2に記載の制御装置。
- 力行時に前記電源ライン−接地ライン間の直流電圧が前記バッテリ電圧を下回るか、または回生時に前記電源ライン−接地ライン間の直流電圧が前記インバータ目標電圧を上回り、前記第2スイッチがONされると、前記第3スイッチもONされることを特徴とする請求項3または4に記載の制御装置。
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JP2008181609A JP4627330B2 (ja) | 2008-07-11 | 2008-07-11 | 電動機の制御装置 |
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JP2007295749A (ja) * | 2006-04-26 | 2007-11-08 | Toyota Motor Corp | 電源装置およびこれを備える車両 |
JP2008199786A (ja) * | 2007-02-13 | 2008-08-28 | Toyota Motor Corp | 車両の電源装置、車両の電源装置の制御方法、車両の電源装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
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- 2008-07-11 JP JP2008181609A patent/JP4627330B2/ja active Active
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