JP4747076B2

JP4747076B2 - Motor control device

Info

Publication number: JP4747076B2
Application number: JP2006304105A
Authority: JP
Inventors: 典之篠塚; 耕二五月女; 徹染谷; ユウジイナバクラウジオ; 政昭岸本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2026-11-09
Also published as: JP2008125186A

Description

この発明は、モータの減速時等に発生する回生電流による電力損失を低減するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that reduces a power loss due to a regenerative current generated when a motor is decelerated.

例えば、燃料電池車両、ハイブリッド車両等の電動車両では、走行駆動源としてモータが搭載されている。 For example, in an electric vehicle such as a fuel cell vehicle or a hybrid vehicle, a motor is mounted as a travel drive source.

この種の電動車両には、バッテリ等の直流電源が搭載され、定速走行時及び加速走行時には、直流電源から供給される直流がインバータ回路により交流に変換されてモータに供給される一方、減速走行時には、前記モータが発電機として動作し、モータで発生した交流がインバータ回路の回復ダイオードを通じて前記直流電源に回生電流として供給されるように構成されている。 This type of electric vehicle is equipped with a direct current power source such as a battery, and during constant speed running and acceleration running, the direct current supplied from the direct current power source is converted into alternating current by an inverter circuit and supplied to the motor, while decelerating. During traveling, the motor operates as a generator, and the AC generated by the motor is supplied to the DC power supply as a regenerative current through a recovery diode of an inverter circuit.

この場合、例えば、上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との直列回路を直流電源間に３相分、ブリッジ回路に構成した３相インバータ回路では、各スイッチング素子に回復ダイオードが並列に接続されている。 In this case, for example, in a three-phase inverter circuit in which a series circuit of an upper arm switching element and a lower arm switching element is configured as a bridge circuit for three phases between DC power supplies, a recovery diode is connected in parallel to each switching element. Yes.

ところが、回復ダイオードの順方向降下電圧が１［Ｖ］程度と高く、例えば、回生電流が３０［Ａ］である場合、回生時に、各回復ダイオードで３０［Ｗ］の電力損失が発生する。この電力損失は熱となって放散される。 However, when the forward drop voltage of the recovery diode is as high as about 1 [V], for example, when the regenerative current is 30 [A], a power loss of 30 [W] occurs in each recovery diode during regeneration. This power loss is dissipated as heat.

この電力損失を低減するために、全てのスイッチング素子に直列に電流検出器を備え、この電流検出器により回生電流を検出したときに、回生電流を検出したアームのスイッチング素子を導通状態にすることで、スイッチング素子を通じて回生電流を直流電源側に回生するようにしたモータ制御装置が提案されている（特許文献１参照）。 In order to reduce this power loss, a current detector is provided in series with all switching elements, and when the regenerative current is detected by this current detector, the switching element of the arm that has detected the regenerative current is made conductive. Thus, a motor control device has been proposed in which a regenerative current is regenerated to the DC power supply side through a switching element (see Patent Document 1).

この特許文献１に開示されたモータ制御装置では、スイッチング素子の導通時における素子間電圧は、スイッチング素子をＦＥＴ等としているため、回復ダイオードに比較して導通時の電圧降下が低く電力損失を低減することができる。 In the motor control device disclosed in Patent Document 1, the voltage between elements when the switching element is conducting is such that the switching element is an FET or the like, so that the voltage drop during conduction is low and power loss is reduced compared to the recovery diode. can do.

特開２００４−３５０３８８号公報JP 2004-350388 A

しかしながら、電流検出器を、３相の上下アーム分の６個使用しているために、配線コスト、電流検出器コストが高いという問題がある。 However, since six current detectors for the three-phase upper and lower arms are used, there is a problem that the wiring cost and the current detector cost are high.

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、回生電流を検出する電流検出器の数を、モータを構成する相の数に低減することを可能とするモータ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and provides a motor control device capable of reducing the number of current detectors for detecting a regenerative current to the number of phases constituting the motor. For the purpose.

この発明に係るモータ制御装置は、それぞれ回復ダイオードが並列に接続された上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との直列回路を直流電源間に複数接続しブリッジ回路に構成したインバータ回路の前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子との各中点にモータの各相のコイルを接続し、前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子に対して駆動信号を与えて導通又は遮断させることで前記コイルに交流を供給し前記モータを駆動するモータ制御装置において、前記各中点と、前記各相のコイルとの間に、それぞれ配置され、前記各相のコイルに流れる相電流の向きを検出する電流検出器と、前記スイッチング素子の全てを遮断させているときに、前記各電流検出器により、前記各回復ダイオードの導通開始を検出し、前記導通開始の検出に応じて、前記相電流が前記コイル側から前記インバータ回路側に流れ込んでいる相の前記導通開始の検出された前記回復ダイオードに並列に接続されている前記上アームスイッチング素子を導通させるとともに、前記相電流が前記インバータ回路側から前記コイル側に流れ出ている相の前記導通開始の検出された前記回復ダイオードに並列に接続されている前記下アームスイッチング素子を導通させて回生電流を前記直流電源に回生させる回生制御部とを備えることを特徴とする。 In the motor control device according to the present invention, the upper arm of the inverter circuit configured as a bridge circuit in which a plurality of series circuits of an upper arm switching element and a lower arm switching element, each having a recovery diode connected in parallel, are connected between DC power supplies A coil of each phase of the motor is connected to each midpoint between the switching element and the lower arm switching element, and a drive signal is applied to the upper arm switching element and the lower arm switching element to conduct or cut off the coil. In the motor control device that supplies an alternating current to the coil and drives the motor, the direction of the phase current that is arranged between each middle point and each phase coil and that flows through each phase coil is detected. a current detector, when it is allowed to shut off all of the switching element, by the respective current detectors, before Detecting a conduction start of each recovery diode, in response to the detection of the conduction start, parallel to the starting conduction of said detected recovery diode phases the phase current is flowing to the inverter circuit side from the coil-side The upper arm switching element connected is made conductive, and the phase current is connected in parallel to the recovery diode in which the conduction start of the phase flowing out from the inverter circuit side to the coil side is detected. And a regenerative control unit that causes the lower arm switching element to conduct and regenerates the regenerative current to the DC power supply.

この発明によれば、回生制御部は、スイッチング素子の全てを遮断させているときに、相電流がコイル側からインバータ回路側に流れ込んでいる相の上アームスイッチング素子を導通させるとともに、相電流がインバータ回路側からコイル側に流れ出ている相の下アームスイッチング素子を導通させて回生電流を直流電源に回生させるようにしている。 According to this invention, the regenerative control unit conducts the upper arm switching element of the phase in which the phase current is flowing from the coil side to the inverter circuit side when all the switching elements are shut off, and the phase current is The lower arm switching element that is flowing from the inverter circuit side to the coil side is turned on to regenerate the regenerative current in the DC power source.

すなわち、スイッチング素子の駆動状態が全て遮断状態のときに、相電流の方向を検出し、回生かどうかを判断するようにしたので、電流検出器の数を上下アームに対応する数から相数に対応する数、すなわち１／２の数に低減することができる。また、回生時に回復ダイオードに比較して電圧降下の小さいスイッチング素子、例えば、ＭＯＳＦＥＴや逆阻止ＩＧＢＴを導通するようにしているので、回生時における電力損失を低減することができる。 In other words, when all the driving states of the switching elements are in the cut-off state, the direction of the phase current is detected and it is determined whether or not the regeneration is performed. It can be reduced to a corresponding number, i.e. 1/2. In addition, since a switching element having a smaller voltage drop than that of the recovery diode, such as a MOSFET or a reverse blocking IGBT, is made conductive during regeneration, power loss during regeneration can be reduced.

この場合、前記電流検出器は、前記各相のコイルに流れる相電流の向きとともに大きさを検出し、前記回生制御部は、一定値以上の回生電流が検出されたときに前記上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子を導通させ、この後、前記一定値以下の回生電流が検出されたとき遮断させることで、確実に回生動作を行わせることができる。 In this case, the current detector detects the magnitude together with the direction of the phase current flowing in the coils of each phase, and the regeneration control unit detects the upper arm switching element when a regenerative current of a certain value or more is detected. Then, the lower arm switching element is turned on, and thereafter, when the regenerative current of the predetermined value or less is detected, the regenerative operation can be performed reliably.

この発明によれば、スイッチング素子の駆動状態が遮断状態のときに、相電流の方向を検出し、回生かどうかを判断するようにしたので、電流検出器の数を上下アームに対応する数から相数に対応する数、すなわち１／２の数に低減することができる。また、回生時に、回復ダイオードに比較して電圧降下の小さいスイッチング素子、例えば、ＭＯＳＦＥＴや逆阻止ＩＧＢＴを導通するようにしているので、回生時における電力損失を低減することができる。 According to the present invention, when the driving state of the switching element is in the cut-off state, the direction of the phase current is detected and it is determined whether it is regenerative or not. It can be reduced to a number corresponding to the number of phases, that is, a number of 1/2. Further, since a switching element having a smaller voltage drop than that of the recovery diode, for example, a MOSFET or a reverse blocking IGBT is made conductive during regeneration, power loss during regeneration can be reduced.

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、この発明の一実施形態に係るモータ制御装置１０が搭載された電気自動車１２の模式的平面図を示す。 FIG. 1 is a schematic plan view of an electric vehicle 12 on which a motor control device 10 according to an embodiment of the present invention is mounted.

この電気自動車１２は、走行駆動装置としてモータ１４を備えている。モータ１４は、この実施形態では三相交流モータである。モータ１４の回転動作で発生した駆動力はトランスミッション５２を経由して駆動輪５４に与えられる。モータ１４は、回生制御部としても機能するモータ制御ＥＣＵ（モータ制御回路）１８によって制御される。 The electric vehicle 12 includes a motor 14 as a travel drive device. In this embodiment, the motor 14 is a three-phase AC motor. The driving force generated by the rotating operation of the motor 14 is given to the driving wheel 54 via the transmission 52. The motor 14 is controlled by a motor control ECU (motor control circuit) 18 that also functions as a regeneration control unit.

モータ制御ＥＣＵ１８は、運転者により操作されるアクセルペダル（速度調整装置）５６等の操作量に応じてインバータ回路１６に含まれる複数のスイッチング素子の開閉動作｛オフ（遮断）・オン（導通）動作｝を制御することにより、バッテリ等の直流電源（蓄電装置）２０からモータ１４へ供給される電流を制御するとともに、モータ１４で発電作用（回生動作）が生じたときには当該発電電流（回生電流）を、インバータ回路１６を介して直流電源２０に供給するように制御する。 The motor control ECU 18 opens and closes a plurality of switching elements included in the inverter circuit 16 according to the operation amount of an accelerator pedal (speed adjusting device) 56 or the like operated by the driver {off (blocking) / on (conducting) operation. } Is controlled to control the current supplied from the DC power source (power storage device) 20 such as a battery to the motor 14, and when the motor 14 generates power (regenerative operation), the generated power (regenerative current) Is supplied to the DC power source 20 through the inverter circuit 16.

図２は、モータ制御装置１０の構成を示す回路ブロック図を示している。このモータ制御装置１０は、基本的は、平滑コンデンサ２４が並列に接続された直流電源２０と、Ｕ相アーム３１と、Ｖ相アーム３２と、Ｗ相アーム３３とからなるインバータ回路１６と、このインバータ回路１６により駆動されるＵＶＷ相の各コイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗと各直列に接続される内部抵抗を有するモータ１４と、モータ１４の各相に流れる電流の大きさと向きとを検出する電流検出器３６（Ｕ相電流検出器３６ｕ、Ｖ相電流検出器３６ｖ、Ｗ相電流検出器３６ｗ）と、アクセルペダル５６等の操作量と電流検出器３６の検出結果に応じて、各相、各上下アームのＰＷＭ駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを発生し、それぞれ、ＵＶＷ相アーム３１、３２、３３の上下アームのスイッチング素子２１ｕｈ、２１ｕｌ、２１ｖｈ、２１ｖｌ、２１ｗｈ、２１ｗｌの各制御端子に供給するモータ制御ＥＣＵ１８とから構成される。 FIG. 2 is a circuit block diagram showing the configuration of the motor control device 10. The motor control device 10 basically includes an inverter circuit 16 including a DC power supply 20 having a smoothing capacitor 24 connected in parallel, a U-phase arm 31, a V-phase arm 32, and a W-phase arm 33, A motor 14 having an internal resistance connected in series with each of the UVW phase coils 51u, 51v, 51w driven by the inverter circuit 16, and a current detection for detecting the magnitude and direction of the current flowing in each phase of the motor 14. 36 (U-phase current detector 36u, V-phase current detector 36v, W-phase current detector 36w), each phase, each upper and lower depending on the operation amount of accelerator pedal 56 and the detection result of current detector 36. PWM drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL for the arms are generated, and switching elements 21uh, 21u for the upper and lower arms of the UVW phase arms 31, 32, 33, respectively. , 21vh, 21vl, 21wh, composed of the motor control ECU18 for supplying to the control terminal of 21Wl.

スイッチング素子２１ｕｈ、２１ｕｌ、２１ｖｈ、２１ｖｌ、２１ｗｈ、２１ｗｌには、回復ダイオード４１ｕｈ、４１ｕｌ、４１ｖｈ、４１ｖｌ、４１ｗｈ、４１ｗｌが並列に接続されている。 Recovery diodes 41uh, 41ul, 41vh, 41vl, 41wh, 41wl are connected in parallel to the switching elements 21uh, 21ul, 21vh, 21vl, 21wh, 21wl.

なお、スイッチング素子２１ｕｈ、２１ｕｌ、２１ｖｈ、２１ｖｌ、２１ｗｈ、２１ｗｌは、例えば、図３Ａに示すようなＭＯＳＦＥＴあるいは図３Ｂに示すような逆阻止ＩＧＢＴ等の双方向に導通可能な素子を用いる。回転が低速の場合には、電磁リレーを用いることもできる。 As the switching elements 21uh, 21ul, 21vh, 21vl, 21wh, 21wl, for example, a bidirectionally conductive element such as a MOSFET as shown in FIG. 3A or a reverse blocking IGBT as shown in FIG. 3B is used. When the rotation is slow, an electromagnetic relay can be used.

実際上、モータ１４は、アクセルペダル５６を踏む操作に係る操作量とギヤポジション等によりトルクを変更する必要があるため、それらに応じて、直流電源２０からインバータ回路１６に印加される電圧が変更され、結果としてモータ電流が変化するように構成されているが繁雑となるので省略している。 In practice, the motor 14 needs to change the torque according to the operation amount and gear position related to the operation of the accelerator pedal 56, and accordingly, the voltage applied from the DC power source 20 to the inverter circuit 16 is changed. As a result, the motor current is configured to change, but it is not shown because it becomes complicated.

この実施形態では、走行中、アクセルペダル５６が踏まれているときに、インバータ回路１６を構成するスイッチング素子２１ｕｈ、２１ｕｌ、２１ｖｈ、２１ｖｌ、２１ｗｈ、２１ｗｌがＰＷＭ駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬにより３相駆動され、モータ１４に駆動電流が供給されてモータ１４が駆動され（モータ駆動動作時）、走行中にアクセルペダル５６を離したとき、インバータ回路１６を構成するスイッチング素子２１ｕｈ、２１ｕｌ、２１ｖｈ、２１ｖｌ、２１ｗｈ、２１ｗｌの全てがＰＷＭ駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬにより遮断状態とされ、モータ１４からインバータ回路１６を通じて直流電源２０側に回生電流が供給される（回生動作時）。 In this embodiment, when the accelerator pedal 56 is depressed during traveling, the switching elements 21uh, 21ul, 21vh, 21vl, 21wh, and 21wl constituting the inverter circuit 16 are connected to the PWM drive signals UH, UL, VH, VL, Switching element 21uh that constitutes inverter circuit 16 when three-phase driving is performed by WH and WL, driving current is supplied to motor 14 and motor 14 is driven (during motor driving operation), and accelerator pedal 56 is released during traveling. , 21 ul, 21 vh, 21 vl, 21 wh, 21 wl are all cut off by PWM drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL, and a regenerative current is supplied from the motor 14 to the DC power supply 20 side through the inverter circuit 16. (During regenerative operation).

ここで、モータ駆動動作時と回生動作時の電流経路について説明する。 Here, the current path during the motor driving operation and the regenerative operation will be described.

図４に示すように、例えば、モータ１４を構成するＵ相コイル５１ｕとＷ相コイル５１ｗのモータ駆動動作時には、ＰＷＭ駆動信号ＵＨ、ＷＬがオン状態とされてスイッチング素子２１ｕｈ、２１ｗｌが導通状態（図示の状態）とされ、その他のＰＷＭ駆動信号ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨはオフ状態とされてスイッチング素子２１ｕｌ、２１ｖｈ、２１ｖｌ、２１ｗｈは遮断状態（図示の状態）とされる。このとき、駆動電流である相電流Ｉｕｄが上アームスイッチング素子２１ｕｈ側からＵ相電流検出器３６ｕを通じてＵ相コイル５１ｕ側に流れ込み、駆動電流である相電流ＩｗｄがＷ相コイル５１ｗ側からＷ相電流検出器３６ｗを通じて下アームスイッチング素子２１ｗｌ側に流れ出ている。つまり、直流電源２０（インバータ回路１６）の正側から駆動電流である相電流Ｉｕｄがモータ１４のＵ相コイル５１ｕ側に流れ込み、駆動電流である相電流Ｉｗｄがモータ１４のＷ相コイル５１ｗ側から直流電源２０（インバータ回路１６）の負側に流れ出る。 As shown in FIG. 4, for example, during the motor driving operation of the U-phase coil 51u and the W-phase coil 51w constituting the motor 14, the PWM drive signals UH and WL are turned on, and the switching elements 21uh and 21wl are in a conductive state ( The other PWM drive signals UL, VH, VL, and WH are turned off, and the switching elements 21ul, 21vh, 21vl, and 21wh are turned off (state shown). At this time, the phase current Iud as a drive current flows from the upper arm switching element 21uh side to the U-phase coil 51u side through the U-phase current detector 36u, and the phase current Iwd as the drive current flows from the W-phase coil 51w side to the W-phase current. It flows out to the lower arm switching element 21wl side through the detector 36w. That is, the phase current Iud, which is a drive current, flows from the positive side of the DC power supply 20 (inverter circuit 16) to the U-phase coil 51u side of the motor 14, and the phase current Iwd, which is a drive current, flows from the W-phase coil 51w side of the motor 14. It flows out to the negative side of the DC power supply 20 (inverter circuit 16).

その一方、図５に示すように、モータ１４を構成するＵ相コイル５１ｕとＷ相コイル５１ｗの回生動作時には、ＰＷＭ駆動信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬの全てがオフ状態とされてスイッチング素子２１ｕｈ、２１ｕｌ、２１ｖｈ、２１ｖｌ、２１ｗｈ、２１ｗｌが全て遮断状態とされる。このとき、回生電流である相電流Ｉｕｒが下アーム回復ダイオード４１ｕｌ側からＵ相電流検出器３６ｕを通じてＵ相コイル５１ｕ側に流れ込み、回生電流である相電流ＩｗｒがＷ相コイル５１ｗ側からＷ相電流検出器３６ｗを通じて上アーム回復ダイオード４１ｗｈ側に流れ出ている。つまり、モータ１４のＷ相コイル５１ｗ側から直流電源２０（インバータ回路１６）の正側に回生電流である相電流Ｉｗｒが流れ込み、回生電流である相電流Ｉｕｒが直流電源２０（インバータ回路１６）の負側からモータ１４のＵ相コイル５１ｕ側に流れ出る。 On the other hand, as shown in FIG. 5, during the regenerative operation of the U-phase coil 51u and the W-phase coil 51w constituting the motor 14, all the PWM drive signals UH, UL, VH, VL, WH, WL are turned off. Thus, the switching elements 21uh, 21ul, 21vh, 21vl, 21wh, and 21wl are all cut off. At this time, the phase current Iur that is the regenerative current flows from the lower arm recovery diode 41ul side to the U-phase coil 51u side through the U-phase current detector 36u, and the phase current Iwr that is the regenerative current flows from the W-phase coil 51w side to the W-phase current. It flows out to the upper arm recovery diode 41wh side through the detector 36w. That is, the phase current Iwr, which is a regenerative current, flows from the W phase coil 51w side of the motor 14 to the positive side of the DC power supply 20 (inverter circuit 16), and the phase current Iur, which is a regenerative current, flows from the DC power supply 20 (inverter circuit 16). It flows from the negative side to the U-phase coil 51u side of the motor 14.

図５の回生動作時において、回生電流である相電流Ｉｕｒ、Ｉｗｒが回復ダイオード４１ｕｌ、４１ｗｈを介して直流電源２０に回生されるために、回復ダイオード４１ｕｌ、４１ｗｈの順方向電圧降下と相電流Ｉｕｒ、Ｉｗｒとの積に対応する多大な電力損失が発生する。 In the regenerative operation of FIG. 5, the phase currents Iur and Iwr, which are regenerative currents, are regenerated to the DC power supply 20 via the recovery diodes 41ul and 41wh, so that the forward voltage drop of the recovery diodes 41ul and 41wh and the phase current Iur , A large power loss corresponding to the product of Iwr occurs.

そこで、この実施形態では、モータ制御ＥＣＵ１８が、スイッチング素子２１ｕｈ、２１ｕｌ、２１ｖｈ、２１ｖｌ、２１ｗｈ、２１ｗｌの全てを遮断させているときに、電流検出器３６ｕ、３６ｗにより、図５に示した回生動作時の開始を検出したとき、すなわち、回復ダイオード４１ｕｌ、４１ｗｈの導通開始を検出したとき、図６に示すように、相電流ＩｗｒがＷ相コイル５１ｗ側からインバータ回路１６側に流れ込んでいる相の上アームスイッチング素子２１ｗｈを導通させるとともに、相電流Ｉｕｒがインバータ回路１６側からＵ相コイル５１ｕ側に流れ出ている相の下アームスイッチング素子２１ｕｌを導通させて相電流Ｉｗｒを直流電源２０に回生させるようにしている。 Therefore, in this embodiment, when the motor control ECU 18 cuts off all of the switching elements 21uh, 21ul, 21vh, 21vl, 21wh, 21wl, the regenerative operation shown in FIG. 5 is performed by the current detectors 36u, 36w. When the start of time is detected, that is, when the start of conduction of the recovery diodes 41ul and 41wh is detected, as shown in FIG. 6, the phase current Iwr flows from the W-phase coil 51w side to the inverter circuit 16 side. The upper arm switching element 21wh is turned on, and the phase current Iwr is regenerated to the DC power source 20 by turning on the lower arm switching element 21ul of the phase in which the phase current Iur flows from the inverter circuit 16 side to the U-phase coil 51u side. I have to.

この場合、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子２１ｕｌ、２１ｗｈの導通時の電圧降下は、回復ダイオード４１ｕｌ、４１ｗｈの順方向電圧降下に比較して相当に低いので、回生動作時における電力損失を最小限に抑制することができ、したがって、熱の放散も少なくすることができる。 In this case, since the voltage drop when the switching elements 21ul and 21wh such as IGBTs are conductive is considerably lower than the forward voltage drop of the recovery diodes 41ul and 41wh, the power loss during the regenerative operation is minimized. Therefore, heat dissipation can also be reduced.

図７は、３相の回生電流である相電流Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、ＩｗｒとＰＷＭ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬのオン・オフ状態との関係を示している。相電流Ｉｕｒ、Ｉｖｒ、Ｉｗｒの符号は、正側をモータ１４のコイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ側からインバータ回路１６側に流れ込む方向、負側をインバータ回路１６側からモータ１４のコイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗに流れ出る方向にとっている。 FIG. 7 shows the relationship between the phase currents Iur, Ivr, Iwr, which are three-phase regenerative currents, and the on / off states of the PWM drive signals UH, VH, WH, UL, VL, WL. The signs of the phase currents Iur, Ivr, Iwr are the direction in which the positive side flows from the coils 51u, 51v, 51w side of the motor 14 to the inverter circuit 16 side, and the negative side is the coils 51u, 51v, 51w of the motor 14 from the inverter circuit 16 side. In the direction of flowing out.

スイッチング素子２１ｕｈ、２１ｕｌ、２１ｖｈ、２１ｖｌ、２１ｗｈ、２１ｗｌの全てを遮断させているときの時点ｔ０において、Ｗ相電流検出器３６ｗが流れ込む方向の相電流Ｉｗｒを検出するとともに、Ｕ相電流検出器３６ｕが流れ出す方向の相電流Ｉｕｒ検出したとすると、これらは回生電流であると認識できるので、時点ｔ０＋α（αは微小な時間）で、ＰＷＭ駆動信号ＷＨ、ＵＬをオン状態とすることで、図６に示したように上アームスイッチング素子２１ｗｈと下アームスイッチング素子２１ｕｌとを遮断状態から導通状態に切り替えて回生電流を直流電源２０に取り込むことができる。 At time t0 when all of the switching elements 21uh, 21ul, 21vh, 21vl, 21wh, and 21wl are cut off, the phase current Iwr in the direction in which the W-phase current detector 36w flows is detected, and the U-phase current detector 36u If the phase current Iur is detected in the direction in which the current flows, these can be recognized as regenerative currents. Therefore, by turning on the PWM drive signals WH and UL at time t0 + α (α is a minute time), FIG. As shown in FIG. 5, the regenerative current can be taken into the DC power supply 20 by switching the upper arm switching element 21wh and the lower arm switching element 21ul from the cut-off state to the conductive state.

また、時点ｔ１では、さらにＶ相電流検出器３６ｖが流れ出る方向の相電流Ｉｖｒを検出する。そのため、時点ｔ１＋αでは、さらにＰＷＭ駆動信号ＶＬをオン状態とすることで下アームスイッチング素子２１ｖｌを導通状態とする。したがって、例えば、時点ｔ１＋αでは、ＰＷＭ駆動信号ＷＨ、ＵＬ、ＶＬがオン状態とされる。 At time t1, the phase current Ivr in the direction in which the V-phase current detector 36v further flows is detected. Therefore, at time t1 + α, the PWM drive signal VL is further turned on, so that the lower arm switching element 21vl is turned on. Therefore, for example, at the time point t1 + α, the PWM drive signals WH, UL, and VL are turned on.

図８は、回生動作時における時点ｔ１での動作状態を示している。この場合、下アームスイッチング素子２１ｕｌ、２１ｖｌと、上アームスイッチング素子２１ｗｈが導通状態とされる。 FIG. 8 shows an operation state at time t1 during the regenerative operation. In this case, the lower arm switching elements 21ul and 21vl and the upper arm switching element 21wh are turned on.

以上説明したように上述した実施形態によれば、それぞれ回復ダイオード４１ｕｈ、４１ｕｌ｛（４１ｖｈ、４１ｖｌ）、（４１ｗｈ、４１ｗｌ）｝が並列に接続された上アームスイッチング素子２１ｕｈ（２１ｖｈ、２１ｗｈ）と下アームスイッチング素子２１ｕｌ（２１ｖｌ、２１ｗｌ）との直列回路を直流電源２０間に３相分、並列に接続しブリッジ回路に構成したインバータ回路１６の上アームスイッチング素子２１ｕｈ、２１ｖｈ、２１ｗｈと下アームスイッチング素子２１ｕｌ、２１ｖｌ、２１ｗｌとの各中点にモータ１４の各相のコイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗを接続し、上アームスイッチング素子２１ｕｈ、２１ｖｈ、２１ｗｈ及び下アームスイッチング素子２１ｕｌ、２１ｖｌ、２１ｗｌに対してＰＷＭ駆動信号ＵＨ、ＶＨ、Ｈ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬを与えて導通又は遮断させることでコイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗに交流を供給しモータ１４を駆動するモータ制御装置１０において、各相のコイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗに流れる相電流の向きを検出する電流検出器３６ｕ、３６ｖ、３６ｗと、モータ制御ＥＣＵ１８とを備え、モータ制御ＥＣＵ１８は、スイッチング素子２１ｕｈ、２１ｖｈ、２１ｗｈ、２１ｕｌ、２１ｖｌ、２１ｗｌの全てを遮断させているときに、相電流がコイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ側からインバータ回路１６側に流れ込んでいる相の上アームスイッチング素子２１ｕｈ、２１ｖｈ、２１ｗｈを導通させるとともに、相電流がインバータ回路１６側からコイル５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ側に流れ出ている相の下アームスイッチング素子２１ｕｌ、２１ｖｌ、２１ｗｌを導通させて回生電流を直流電源２０に回生させるようにしている。 As described above, according to the above-described embodiment, the recovery diodes 41uh, 41ul {(41vh, 41vl), (41wh, 41wl)} are connected in parallel to the upper arm switching element 21uh (21vh, 21wh) and the lower, respectively. Upper arm switching elements 21uh, 21vh, 21wh and lower arm switching elements of an inverter circuit 16 in which a series circuit with an arm switching element 21ul (21vl, 21wl) is connected in parallel for three phases between DC power supplies 20 and configured as a bridge circuit The coils 51u, 51v, 51w of each phase of the motor 14 are connected to the midpoints of 21ul, 21vl, 21wl, and PWM is applied to the upper arm switching elements 21uh, 21vh, 21wh and the lower arm switching elements 21ul, 21vl, 21wl. Drive signal UH, V , H, UL, VL, WL are applied to be turned on or off to supply the alternating current to the coils 51u, 51v, 51w to drive the motor 14, and then flow to the coils 51u, 51v, 51w of each phase. Current detectors 36u, 36v, 36w for detecting the direction of the phase current and a motor control ECU 18 are provided, and the motor control ECU 18 shuts off all of the switching elements 21uh, 21vh, 21wh, 21ul, 21vl, 21wl. In addition, the upper arm switching elements 21uh, 21vh, 21wh in which the phase current flows from the coils 51u, 51v, 51w side to the inverter circuit 16 side are conducted, and the phase current is passed from the inverter circuit 16 side to the coils 51u, 51v, Lower arm switching element 2 of the phase flowing out to the 51w side ul, 21vl, and so as to regenerate the regenerative current to the DC power supply 20 by conduction 21Wl.

すなわち、モータ制御ＥＣＵ１８は、スイッチング素子２１ｕｈ、２１ｖｈ、２１ｗｈ、２１ｕｌ、２１ｖｌ、２１ｗｌの駆動状態が全て遮断状態のときに、相電流の方向を検出し、回生かどうかを判断するようにしたので、電流検出器３６ｕ、３６ｖ、３６ｗの数を、従来技術に係る上下アームに対応する数、この実施形態では６個から相数に対応する数の３個、すなわち１／２の数に低減することができる。また、回生時に回復ダイオードに比較して電圧降下の小さいスイッチング素子、例えば、ＭＯＳＦＥＴや逆阻止ＩＧＢＴを導通するようにしているので、回生時における電力損失を低減することができる。 That is, the motor control ECU 18 detects the direction of the phase current when the driving states of the switching elements 21uh, 21vh, 21wh, 21ul, 21vl, and 21wl are all in the cut-off state, and determines whether or not the regeneration is performed. Reduce the number of current detectors 36u, 36v, 36w from the number corresponding to the upper and lower arms according to the prior art, in this embodiment from 3 to the number corresponding to the number of phases, ie, the number corresponding to 1/2. Can do. In addition, since a switching element having a smaller voltage drop than that of the recovery diode, such as a MOSFET or a reverse blocking IGBT, is made conductive during regeneration, power loss during regeneration can be reduced.

なお、図９に示すように、モータ制御ＥＣＵ１８は、流れ込む方向で一定値以上、及び流れ出る方向で一定値以上の回生電流が検出されたときに対応する上アームスイッチング素子２１ｕｈ、２１ｖｈ、２１ｗｈ及び下アームスイッチング素子２１ｕｌ、２１ｖｌ、２１ｗｌを導通させ、この後、流れ込む方向で一定値以下及び流れ出る方向で一定値以下の回生電流が検出されたとき遮断させることで、いわゆるアーム短絡を確実に防止した回生動作を行わせることができる。 As shown in FIG. 9, the motor control ECU 18 controls the upper arm switching elements 21uh, 21vh, 21wh and the corresponding lower arm switching elements 21uh, 21vh, 21wh when a regenerative current of a certain value or more in the flowing direction and a certain value or more is detected in the flowing direction. The arm switching elements 21ul, 21vl, and 21wl are turned on, and after that, when a regenerative current that is less than a certain value in the flowing direction and less than a certain value in the flowing direction is detected, the arm switching element is stopped. The action can be performed.

また、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted based on the contents described in this specification.

この発明の一実施形態に係るモータ制御装置が適用された電動自動車の模式的平面構成図である。1 is a schematic plan configuration diagram of an electric vehicle to which a motor control device according to an embodiment of the present invention is applied. この発明の一実施形態に係るモータ制御装置の構成を示す回路ブロック図である。1 is a circuit block diagram showing a configuration of a motor control device according to an embodiment of the present invention. 図３Ａは、スイッチング素子がＭＯＳＦＥＴであるアームの回路図、図３Ｂは、スイッチング素子が逆阻止ＩＧＢＴであるアームの回路図である。FIG. 3A is a circuit diagram of an arm whose switching element is a MOSFET, and FIG. 3B is a circuit diagram of an arm whose switching element is a reverse blocking IGBT. モータ駆動時の相電流の説明図である。It is explanatory drawing of the phase current at the time of a motor drive. 一般的な回生動作時、又はこの実施例に係る回生動作時の開始時の相電流の説明図である。It is explanatory drawing of the phase current at the time of the start at the time of general regeneration operation | movement, or the regeneration operation | movement which concerns on this Example. この実施形態に係る回生動作時の相電流の説明図である。It is explanatory drawing of the phase current at the time of the regeneration operation | movement which concerns on this embodiment. この実施形態に係る回生動作時の３相全ての相電流とＰＷＭ駆動信号との関係を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the relationship between the phase drive current of all the three phases at the time of regeneration operation concerning this embodiment, and a PWM drive signal. 図７例の一時点における相電流の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a phase current at one point in the example in FIG. 7. 他の実施形態に係る回生動作時の３相全ての相電流とＰＷＭ駆動信号との関係を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the relationship between the phase current of all the three phases at the time of the regeneration operation | movement which concerns on other embodiment, and a PWM drive signal.

符号の説明Explanation of symbols

１０…モータ制御装置１４…モータ
１６…インバータ回路１８…モータ制御ＥＣＵ（モータ制御回路）
２０…直流電源
２１ｕｈ、２１ｖｈ、２１ｗｈ…上アームスイッチング素子
２１ｕｌ、２１ｖｌ、２１ｗｌ…下アームスイッチング素子
３６、３６ｕ、３６ｖ、３６ｗ…電流検出器
４１ｕｈ、４１ｕｌ、４１ｖｈ、４１ｖｌ、４１ｗｈ、４１ｗｌ…回復ダイオード
５１ｕ、５１ｖ、５１ｗ…コイル
ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬ…ＰＷＭ駆動信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor control apparatus 14 ... Motor 16 ... Inverter circuit 18 ... Motor control ECU (motor control circuit)
20 ... DC power supply 21uh, 21vh, 21wh ... Upper arm switching elements 21ul, 21vl, 21wl ... Lower arm switching elements 36, 36u, 36v, 36w ... Current detectors 41uh, 41ul, 41vh, 41vl, 41wh, 41wl ... Recovery diode 51u , 51v, 51w ... Coils UH, UL, VH, VL, WH, WL ... PWM drive signal

Claims

それぞれ回復ダイオードが並列に接続された上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との直列回路を直流電源間に複数接続しブリッジ回路に構成したインバータ回路の前記上アームスイッチング素子と前記下アームスイッチング素子との各中点にモータの各相のコイルを接続し、前記上アームスイッチング素子及び前記下アームスイッチング素子に対して駆動信号を与えて導通又は遮断させることで前記コイルに交流を供給し前記モータを駆動するモータ制御装置において、
前記各中点と、前記各相のコイルとの間に、それぞれ配置され、前記各相のコイルに流れる相電流の向きを検出する電流検出器と、
前記スイッチング素子の全てを遮断させているときに、前記各電流検出器により、前記各回復ダイオードの導通開始を検出し、前記導通開始の検出に応じて、前記相電流が前記コイル側から前記インバータ回路側に流れ込んでいる相の前記導通開始の検出された前記回復ダイオードに並列に接続されている前記上アームスイッチング素子を導通させるとともに、前記相電流が前記インバータ回路側から前記コイル側に流れ出ている相の前記導通開始の検出された前記回復ダイオードに並列に接続されている前記下アームスイッチング素子を導通させて回生電流を前記直流電源に回生させる回生制御部と
を備えることを特徴とするモータ制御装置。 A series circuit of an upper arm switching element and a lower arm switching element each having a recovery diode connected in parallel is connected to a plurality of DC power supplies to form a bridge circuit, and the upper arm switching element and the lower arm switching element of the inverter circuit A coil of each phase of the motor is connected to each midpoint of the motor, and a drive signal is applied to the upper arm switching element and the lower arm switching element to turn on or off to supply alternating current to the coil. In the motor control device to drive,
A current detector that is disposed between each of the midpoints and the coil of each phase and detects a direction of a phase current flowing through the coil of each phase;
When it is allowed to block all of the switching element, by the respective current detectors, the detected conduction beginning of each recovery diode, in response to the detection of the conduction start, the inverter the phase current from the coil side The upper arm switching element connected in parallel to the recovery diode in which the conduction start of the phase flowing into the circuit side is detected is conducted, and the phase current flows from the inverter circuit side to the coil side. And a regenerative control unit that causes the lower arm switching element connected in parallel to the recovery diode in which the conduction start is detected in a certain phase to conduct and regenerates a regenerative current to the DC power source. Control device.

請求項１記載のモータ制御装置において、
前記電流検出器は、前記各相のコイルに流れる相電流の向きとともに大きさを検出し、
前記回生制御部は、一定値以上の回生電流が検出されたときに前記上アームスイッチング素子及び下アームスイッチング素子を導通させ、この後、前記一定値以下の回生電流が検出されたとき遮断させる
ことを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1,
The current detector detects the magnitude together with the direction of the phase current flowing through the coils of each phase,
The regenerative control unit conducts the upper arm switching element and the lower arm switching element when a regenerative current of a certain value or more is detected, and then shuts off when a regenerative current of the certain value or less is detected. A motor control device.