JP5478333B2 - Motor control device and motor control method - Google Patents
Motor control device and motor control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5478333B2 JP5478333B2 JP2010085985A JP2010085985A JP5478333B2 JP 5478333 B2 JP5478333 B2 JP 5478333B2 JP 2010085985 A JP2010085985 A JP 2010085985A JP 2010085985 A JP2010085985 A JP 2010085985A JP 5478333 B2 JP5478333 B2 JP 5478333B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- motor
- contactor
- command value
- torque
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 14
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 7
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 nickel metal hydride Chemical class 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000009291 secondary effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Stopping Of Electric Motors (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Description
本発明は、コンタクタを介してバッテリに接続されたインバータにより駆動される交流モータを制御するためのモータ制御装置およびモータ制御方法に関するものである。 The present invention relates to a motor control device and a motor control method for controlling an AC motor driven by an inverter connected to a battery via a contactor.
コンタクタを介してバッテリとインバータを接続し、バッテリの直流電圧をインバータにより交流電圧に変換して交流モータを駆動する際に、コンタクタを安全に開放する技術として、従来から、バッテリに流れる電流が所定値を下回った状態でコンタクタを閉状態から開状態にすることで、コンタクタの接点故障を防ぐ手法が知られている(特許文献1)。 As a technology for safely opening a contactor when a battery and an inverter are connected via a contactor and the DC voltage of the battery is converted into an AC voltage by the inverter and the AC motor is driven, a current flowing through the battery has been conventionally determined. There is known a technique for preventing contactor contact failure by changing the contactor from a closed state to an open state in a state where the value is below the value (Patent Document 1).
しかしながら、従来から知られているこの手法では、バッテリに流れる電流が所定値を下回らない状態ではコンタクタを開状態とすることができないので、バッテリとインバータを即座に遮断することができないという問題があった。
その結果として、バッテリに対する充放電を即座に停止する必要がある場合にも、バッテリの充電もしくは放電が継続されてしまうという不都合を招来することがあった。
However, this conventionally known method has a problem that the battery and the inverter cannot be immediately shut off because the contactor cannot be opened when the current flowing through the battery does not fall below a predetermined value. It was.
As a result, even when it is necessary to immediately stop the charging / discharging of the battery, there is a problem that the charging or discharging of the battery is continued.
本発明に係るモータ制御装置は、コンタクタを介してバッテリに接続されたインバータにより駆動される交流モータを制御するためのモータ制御装置であって、目標トルクを前記モータに発生させるための電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、外部から供給される起動指令および停止指令に応答して、外部トルク指令信号、および、目標トルク零を指令する信号、のいずれか一方を前記電流指令値生成手段に供給するトルク指令値切り替え手段と、前記モータに流れる電流と前記電流指令値が一致するように前記モータに流れる電流を制御する電流制御手段と、前記停止指令を受信した場合には、前記目標トルク零を指令する信号に対応して前記電流制御手段による電流制御を開始してから、所定の時間が経過したことを検出する計時手段と、前記計時手段により前記所定の時間の経過が検出されたときに、前記コンタクタを閉状態から開状態に制御するコンタクタ制御手段とを備えている。
本発明に係るモータ制御方法は、コンタクタを介してバッテリに接続されたインバータにより駆動される交流モータを制御するためのモータ制御方法であって、目標トルクを前記モータに発生させるための電流指令値を生成する電流指令値生成工程と、外部から供給される起動指令および停止指令に応答して、外部トルク指令信号、および、目標トルク零を指令する信号、のいずれか一方を前記電流指令値生成工程に対して供給するトルク指令値切り替え工程と、前記モータに流れる電流と前記電流指令値が一致するように前記モータに流れる電流を制御する電流制御工程と、前記停止指令を受信した場合には、前記目標トルク零を指令する信号に対応して前記電流制御工程における電流制御を開始してから、所定の時間が経過したことを検出する計時工程と、前記計時工程により前記所定の時間の経過が検出されたときに、前記コンタクタを閉状態から開状態に制御するコンタクタ制御工程とを有している。
A motor control device according to the present invention is a motor control device for controlling an AC motor driven by an inverter connected to a battery via a contactor, and a current command value for causing the motor to generate a target torque. Current command value generating means for generating the current command value, and in response to a start command and a stop command supplied from the outside, either an external torque command signal or a signal for commanding the target torque zero is generated as the current command value A torque command value switching means to be supplied to the means, a current control means for controlling the current flowing through the motor so that the current flowing through the motor and the current command value match, and when the stop command is received, meter to detect that from the start of the current control by the current control means in response to a signal for commanding the target torque zero, a predetermined time has elapsed And means, when the elapse of the predetermined time is detected by the clock means, and a contactor control unit configured to control from a closed state to an open state the contactor.
The motor control method according to the present invention is the motor control method for controlling an AC motor driven by an inverter connected to the battery through the contactor, current command value to generate the target torque to the motor a current command value generation step of generating, in response to the start command and a stop command is supplied from the outside, an external torque command signal, and a signal for instructing the target torque zero, either one of the current command value generating the torque command value switching step supplied to the process, a current control step of controlling the current flowing through the motor so that the current command value to the current flowing in the motor are the same, when receiving the stop command , search said from the target torque zero in response to a signal for instructing to start the current control in the current control process, a predetermined time has elapsed Time counting step of, when the elapse of the predetermined time is detected by the counting step, and said contactor and a contactor control step of controlling from a closed state to an open state.
本発明によれば、バッテリとインバータを即座に遮断することができるモータ制御装置およびモータ制御方法を実現することができる。また、本発明の副次的な効果として、コンタクタの接点が故障するのを防止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor control apparatus and motor control method which can interrupt | block a battery and an inverter immediately are realizable. Further, as a secondary effect of the present invention, contactor contacts can be prevented from failing.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<実施の形態1>
図1は、第1の実施の形態によるモータ制御装置を示す全体構成図である。本実施の形態は、直流電源であるバッテリ1と、メインコンタクタ2と、サブコンタクタ3と、コンデンサ4と、インバータ5と、モータ6と、交流電流検出回路7と、磁極位置検出回路8と、制御装置9とを備えている。バッテリ1はニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの2次電池であり、100Vから300V程度の高い電圧を保持する。メインコンタクタ2はバッテリ1とインバータ5の間に直列に、サブコンタクタ3は抵抗を介してメインコンタクタ2に並列に接続され、両コンタクタ2,3は制御装置9に配置されたコンタクタ制御装置70により開状態および閉状態に制御される。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a motor control device according to a first embodiment. In the present embodiment, the battery 1, which is a direct current power source, the
インバータ5は6個のトランジスタを備え、2個のトランジスタが直列接続され、U相上アームとU相下アームを構成し、別の2個のトランジスタが直列接続され、V相上アームとV相下アームを構成し、残りの2個のトランジスタが直列接続され、W相上アームとW相下アームを構成する。なお、各トランジスタのコレクタとエミッタ間には電気的に逆並列にダイオードが接続される。
The
制御装置9は、インバータ5の中の6個のトランジスタのゲート端子に制御信号(PWM信号)を出力し、各トランジスタをオンオフ制御することで、モータ6の電機子に供給する電機子電流を制御して、モータ6のトルクを制御する。インバータ5には、トランジスタのスイッチングにより発生する直流電圧のリプルを平滑化するためのコンデンサ4が配置される。
The control device 9 outputs a control signal (PWM signal) to the gate terminals of the six transistors in the
モータ6は磁石を内蔵した3相交流同期モータであり、U相,V相,W相の3相分の巻線(図示せず)を有するステータと、これら巻線に電流が流れることで変化する磁束によって回転力が発生する回転子の2つの部分から主として構成される。モータ6に配置される磁極位置検出回路8は、回転子の回転により変化する磁極位置θを検出し、その検出値は制御装置9に伝達される。制御装置9では回転数演算回路80が磁極位置θよりモータ6の回転数ωを生成する。
The motor 6 is a three-phase AC synchronous motor with a built-in magnet. The stator 6 has three-phase windings (not shown) of the U-phase, V-phase, and W-phase, and changes when current flows through these windings. It is mainly composed of two parts of a rotor in which a rotational force is generated by a magnetic flux generated. A magnetic pole position detection circuit 8 disposed in the motor 6 detects a magnetic pole position θ that changes as the rotor rotates, and the detected value is transmitted to the control device 9. In the control device 9, the rotational
制御装置9は、電流マップ回路10と、PI制御回路20と、dq/3相変換回路30と、PWM信号生成回路40と、3相/dq変換回路50と、トルク指令値切り替えスイッチ60と、コンタクタ制御回路70と、回転数演算回路80から構成され、外部からの起動指令または停止指令とトルク指令値を受信する。
The control device 9 includes a
電流マップ回路10は、トルク指令値切り替えスイッチ60の出力に基づいて、指令値となるトルクを出力するための励磁分電流指令値であるd軸電流指令値Id*とトルク分電流指令値であるq軸電流指令値Iq*を、モータ6の回転数ωに応じて生成する。
Based on the output of the torque command
PI制御回路20は、電流マップ回路10から得られたd軸電流指令値Id*と、q軸電流指令値Iq*と、後述するようにして検出されたモータ6の実電流値Id,Iqとを比較し、その差分に対してPI演算を施して、d軸電圧指令値Vd*と、q軸電圧指令値Vq*とを生成する。PI制御回路20の出力はdq/3相変換回路30に入力され、dq/3相変換回路30は、d軸電圧指令値Vd*と、q軸電圧指令値Vq*から、モータ6を駆動するための3相電圧指令値Vu,Vv,Vwを磁極位置θに応じて生成する。
The
PWM信号生成回路40は、3相電圧指令値Vu,Vv,Vwに基づいて、インバータ5の6個のトランジスタをオンオフ制御するためのPWM駆動信号を生成する。
The PWM
モータ6に流れるU相電流Iu,V相電流Iv,W相電流Iwは交流電流検出回路7により検出され、検出された3相分の電流値は3相/dq変換回路50により、磁極位置θに応じて励磁分d軸実電流Idとトルク分q軸実電流Iqに変換され、PI制御回路20に供給される。このフィードバック制御ループにより、d軸電流指令値Id*とq軸電流指令値Iq*はモータ6の実電流値Id、Iqと一致することで、モータ6はトルク指令に対応するトルクを出力し、その応答時間はPI制御回路20で設定される応答時定数に応じる。
The U-phase current Iu, V-phase current Iv, and W-phase current Iw flowing through the motor 6 are detected by the AC
なお、本実施の形態では、電流指令値とモータ6の実電流値を一致させるためのフィードバック制御としてPI制御を用いているが、PID制御など他の制御手法を用いても構わない。 In this embodiment, PI control is used as feedback control for making the current command value coincide with the actual current value of the motor 6, but other control methods such as PID control may be used.
トルク指令値切り替えスイッチ60は、制御装置9が起動指令を受信した際には、外部からのトルク指令値が電流マップ回路10への入力となる側へ切り替えられ、バッテリ1とインバータ5を切り離す際には、0Nmが電流マップ回路10への入力となる側へ切り替えられる。
When the control device 9 receives the start command, the torque command
コンタクタ制御回路70は、制御装置9が起動指令を受信した際にはバッテリ1とインバータ5の接続を行うために、はじめにサブコンタクタ3を閉状態にすることでインバータ5内のコンデンサ4に充電を行う。コンデンサ4に十分に充電が行われるとメインコンタクタ2が閉状態となり、サブコンタクタ3は開状態に制御され、バッテリ1とインバータ5は接続される。コンタクタ制御回路70は、制御装置9の停止指令の受信をトリガとして、後述する条件によってバッテリ1とインバータ5を遮断するためにメインコンタクタ2を開状態にする。停止指令の一例として、イグニッションキーによるオフ指令,何らかのシステムエラーに起因したモータ停止指令などがある。
When the control device 9 receives the start command, the
次に、バッテリ1とインバータ5を遮断する際の動作を説明する。
Next, an operation when the battery 1 and the
制御装置9は起動指令受信中は、外部トルク指令値に基づきインバータ5にPWM信号を送りモータ6のトルクを制御する。停止指令を受信するとトルク指令値切り替えスイッチ60は0Nmが電流マップ回路10への入力となる側へ切り替えられ、電流マップ回路10はモータ6のトルクが0Nmとなるd軸電流指令値Id*とq軸電流指令値Iq*を生成する。
The control device 9 sends a PWM signal to the
モータ6のトルクが0Nmとなるd軸電流指令値Id*はモータ6の回転数ωに応じて生成され、q軸電流指令値Iq*は0Aに設定される。これは磁石を内蔵したモータのトルクTrが以下の式(1)で表されるためである。
(数1)
Tr = PnIq(Φ+(Ld−Lq)Id) (1)
ここで、Pn:モータの極対数、
Φ[Wb] : モータの磁束、
Ld[H] : d軸インダクタンス、
Lq[H] : q軸インダクタンス
である。
The d-axis current command value Id * at which the torque of the motor 6 becomes 0 Nm is generated according to the rotational speed ω of the motor 6, and the q-axis current command value Iq * is set to 0A. This is because the torque Tr of the motor incorporating the magnet is expressed by the following equation (1).
(Equation 1)
Tr = PnIq (Φ + (Ld−Lq) Id) (1)
Where Pn: the number of pole pairs of the motor,
Φ [Wb]: Motor magnetic flux,
Ld [H]: d-axis inductance,
Lq [H]: q-axis inductance.
PI制御回路20のフィードバック制御ループによって、モータ6のトルクが0Nmとなるd軸電流指令値Id*とq軸電流指令値Iq*とモータ6の実電流値Id,Iqは、PI制御回路20で設定される応答時定数に応じた時間で一致し、モータ6のトルクもそれに応じて0Nmに収束する。PI制御回路20で設定される時定数のおよそ3倍以上の時間経過後にはモータ6のトルクは0Nmになり、その時点でコンタクタ制御回路70はメインコンタクタ2を閉状態から開状態に制御する。
Due to the feedback control loop of the
モータ6のトルクが0Nmに制御されることでモータ6の出力は0Wとなり、バッテリ1とインバータ5の間に流れる電流、つまりメインコンタクタ2を流れる電流は実質0Aとなり、メインコンタクタ2を閉状態から開状態にしてもメインコンタクタ2が遮断する電流はメインコンタクタ2の許容遮断電流の範囲に収まるため、メインコンタクタ2の接点に影響を与えることはない。
When the torque of the motor 6 is controlled to 0 Nm, the output of the motor 6 becomes 0 W, the current flowing between the battery 1 and the
PI制御回路20の応答時定数は一般的に数十ms以内に設定されるので、停止指令を受信してから遅くても100ms以内にはメインコンタクタ2を閉状態から開状態にすることが可能である。メインコンタクタ2を通しバッテリ1に流れる電流はこの100ms間で0Aに収束していくため、停止指令を受信してからバッテリ1の充放電はほとんど行わることなくバッテリ1とインバータ5が遮断されることでバッテリ1は保護される。
Since the response time constant of the
図2は、第1の実施の形態によるモータ制御装置の起動から停止に至る制御手順を示すフローチャートである。すなわち本図は、本モータ制御装置への電源投入と起動指令によるバッテリ1とインバータ5の接続から、停止指令とバッテリ1とインバータ5の遮断によるシステム停止までをフローチャートにて示したものである。
FIG. 2 is a flowchart showing a control procedure from starting to stopping of the motor control device according to the first embodiment. That is, this figure shows a flowchart from the connection of the battery 1 and the
システムの電源投入後、制御装置9がステップS1にて起動指令を受信すると、コンタクタ制御回路70はステップS2にて、メインコンタクタ2を閉状態にする。図示してはいないが、メインコンタクタ2はサブコンタクタ3によりコンデンサ4に十分に充電を実施された後で閉状態にされ、サブコンタクタ3は開状態にされる。
After the system is turned on, when the control device 9 receives a start command in step S1, the
これによりステップ3の外部トルク指令値を受信しモータ6を制御する状態となり、制御装置9がステップS4にて停止要求を受信すると、トルク指令値切り替えスイッチ60は0Nmが電流マップ回路10への入力となる側へ切り替えられ、そうでない場合は外部トルク指令値によるモータ6の制御は継続される。
As a result, the external torque command value in
ステップS6において、ステップS5の実施からPI制御回路20で設定される時定数のおよそ3倍以上の時間が経過したことがタイマ(図示せず)により確認されると、コンタクタ制御回路70はステップS7にてメインコンタクタ2を開状態にする。
In step S6, when it is confirmed by a timer (not shown) that a time more than about three times the time constant set by the
図3は、第1の実施の形態における停止制御時のタイミングチャートである。すなわち本図は、制御装置9が起動指令を受信中に外部トルク指令値100Nmによりモータ6を制御し、メインコンタクタ2に50Aの電流が流れている状態から、停止指令を受信しメインコンタクタ2を閉状態から開状態にした後までのタイミングチャートを示す。
FIG. 3 is a timing chart during stop control according to the first embodiment. That is, in this figure, the control device 9 controls the motor 6 with the external
時刻T1において停止指令が受信されると、時刻T2において電流マップ回路10への入力は100Nmから0Nmに切り替わり、モータ6のトルクも0Nmへ収束していく。ここでは、PI制御回路20においてモータ6のトルクが100ms以内で目標値に到達するように設定しているとする。モータ6のトルクが0Nmに収束するに従いメインコンタクタ2に流れる電流も50Aから0Aに収束し、100ms後にはメインコンタクタ2に流れる電流は実質0Aとなり、時刻T3においてメインコンタクタ2は閉状態から開状態に制御される。
When a stop command is received at time T1, the input to the
−実施の形態1による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
(1)コンタクタ2を介してバッテリ1に接続されたインバータ5により駆動される交流モータ6を制御するためのモータ制御装置において、目標トルクをモータ6に発生させるための電流指令値(励磁分電流指令値であるd軸電流指令値Id*と、トルク分電流指令値であるq軸電流指令値Iq*)を生成する電流指令値生成手段(電流マップ回路10)と、モータ6に流れる電流と電流指令値が一致するようにモータに流れる電流を制御する電流制御回路(PI制御回路20,dq/3相変換回路30,PWM信号生成回路40,3相/dq変換回路50)と、バッテリ1とインバータ5が接続された状態からバッテリ1とインバータ5を遮断するに先だち、目標トルクを0として(すなわち、マップ回路10から目標トルク0に対応したd軸電流指令値Id*およびq軸電流指令値Iq*を出力)して電流制御回路による電流制御を行うことにより、コンタクタ2を閉状態から開状態に制御するコンタクタ制御手段(コンタクタ制御回路70)とを備えているので、バッテリ1とインバータ5を即座に遮断することができる。
-Actions and effects of the first embodiment-
According to the present embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(1) In a motor control device for controlling an AC motor 6 driven by an
(2)バッテリとインバータの接続を即座に遮断することに起因して、不要な大電流・アーク等を避けることができるので、コンタクタの接点が故障するのを防止することができる。 (2) Unnecessary large currents, arcs, etc. can be avoided due to the immediate disconnection of the connection between the battery and the inverter, so that contactor contacts can be prevented from failing.
(3)バッテリ1とインバータ5の接続を遮断するためのトリガ信号として、イグニッションキーのオフ信号,システム故障検知信号などを用いて停止指令とすることができるので、電気自動車など広範な用途に適用することができる。
(3) As a trigger signal for cutting off the connection between the battery 1 and the
(4)目標トルクを0として電流制御を開始してから所定の時間(例えば100ms)が経過したことを検出するタイマを用い、所定の時間が経過したときにはコンタクタ2を閉状態から開状態に制御することができるので、タイマの設定時間を適応的に可変設定することが可能となる。
(4) Using a timer that detects that a predetermined time (for example, 100 ms) has elapsed since the start of current control with the target torque set to 0, the
(5)一般的なモータ制御回路にトルク指令値を0Nmに切り替えるスイッチ60を追加するだけで済むので、簡易な構成により実現することができる。しかも、スイッチ60の追加は制御プログラムの変更により実現可能であるので、部品追加によるコストの増加はない。
(5) Since only a
(6)直流電源の電圧をインバータにより交流電圧に変換し、交流モータに印加することで交流モータを駆動するシステムにおいては、インバータと直流電源の間にコンタクタが配置され、コンタクタを開状態と閉状態に制御することでインバータと直流電源の電気的な遮断と接続が実施される。一方、近年、数多く開発されているハイブリッド電気自動車のモータ駆動システムにおいては、車軸と連結される車両駆動用のモータに必要とされる出力は数10kWとされ、この高出力を達成するため永久磁石を内蔵したモータが多く使用されている。ここで、直流電源としてはニッケル水素電池やリチウムイオン電池などのバッテリが使用され、バッテリから持ち出される電力もモータの出力に応じて高くなり、バッテリの電圧は数100V以上になり、コンタクタを介してバッテリとインバータ間に流れる電流は数10A以上になる。
しかしながら、バッテリは高いエネルギーを保持するため、バッテリに異常が発生した際には、バッテリの保護のために即座にコンタクタを閉状態から開状態にすることで、バッテリをインバータから遮断しバッテリへの充放電を停止する必要がある。バッテリは充電状態を適切に管理することでその出力性能と寿命を保つことができるため、バッテリの充電量の管理は非常に重要である。特に、コンタクタは閉状態から開状態にする際にコンタクタの許容遮断電流を超えた電流を遮断するとコンタクタの接点に発生するアークにより、接点の寿命が短くなり結果として接点が溶着する可能性がある。コンタクタの接点が溶着すると、バッテリとインバータを電気的に遮断してバッテリの充放電を停止しシステムを保護することができなくなるため、コンタクタが遮断する電流はコンタクタの許容遮断電流の範囲内にする必要がある。
本実施の形態によれば、バッテリとインバータを即座に遮断することができるのみならず、コンタクタの接点が劣化・溶着を防止することができる。
(6) In a system that drives an AC motor by converting the voltage of the DC power source into an AC voltage by an inverter and applying it to the AC motor, the contactor is disposed between the inverter and the DC power source, and the contactor is opened and closed. By controlling to the state, electrical disconnection and connection of the inverter and the DC power source are implemented. On the other hand, in a motor drive system of a hybrid electric vehicle that has been developed in recent years, an output required for a vehicle drive motor connected to an axle is several tens kW, and a permanent magnet is used to achieve this high output. Many motors with built-in are used. Here, a battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery is used as the DC power source, and the electric power taken out from the battery is increased in accordance with the output of the motor. The current flowing between the battery and the inverter is several tens of A or more.
However, since the battery retains high energy, when an abnormality occurs in the battery, the contactor is immediately switched from the closed state to the open state to protect the battery. It is necessary to stop charging and discharging. Since the output performance and life of the battery can be maintained by appropriately managing the state of charge, it is very important to manage the charge amount of the battery. In particular, when the contactor is turned from the closed state to the open state, if the current exceeding the allowable contact current of the contactor is cut off, the contact life of the contactor may be shortened and the contact may be welded as a result. . When the contactor contacts are welded, the battery and inverter are electrically disconnected to stop charging / discharging the battery and protect the system. Therefore, the current that the contactor interrupts is within the allowable contact current range of the contactor. There is a need.
According to the present embodiment, not only can the battery and the inverter be shut off immediately, but also the contact of the contactor can be prevented from being deteriorated or welded.
<実施の形態2>
図4は、第2の実施の形態によるモータ制御装置を示す全体構成図である。本実施の形態では、タイマを用いることなく、電流検出回路100を用いている。電流検出回路100はメインコンタクタ2を流れる電流を検出し、その検出値Idcは制御装置9へ伝達される。その他、実施の形態1と同じ機能を有する要素については、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。さらに、実施の形態1と同じ構成を有することに起因して得られる同様の作用・効果についても、重複的な記載は省略する。
<
FIG. 4 is an overall configuration diagram showing a motor control device according to the second embodiment. In the present embodiment, the
以下、バッテリ1とインバータ5を遮断する際のシステムの動作を説明する。制御装置9は、起動指令の受信中、外部トルク指令値に基づきインバータ5にPWM信号を送りモータ6のトルクを制御する。停止指令を受信するとトルク指令値切り替えスイッチ60は0Nmが電流マップ回路10への入力となる側へ切り替えられ、電流マップ回路10はモータ6のトルクが0Nmとなるd軸電流指令値Id*とq軸電流指令値Iq*を生成する。
Hereinafter, the operation of the system when the battery 1 and the
PI制御回路20のフィードバック制御ループによって、モータ6のトルクが0Nmとなるd軸電流指令値Id*とq軸電流指令値Iq*とモータ6の実電流値Id,Iqは、PI制御回路20で設定される応答時定数に応じた時間で一致し、モータ6のトルクもそれに応じて0Nmに収束する。
Due to the feedback control loop of the
電流検出回路100の検出値Idcがメインコンタクタ2の許容遮断電流内に入ったのを制御装置9が確認すると、コンタクタ制御回路70はメインコンタクタ2を閉状態から開状態に制御する。これにより、モータ6のトルクが0Nmになるのを待つ必要はなく、メインコンタクタ2を流れる電流が実質0Aとなる前に、バッテリ1への充放電を停止することが可能であると同時に、メインコンタクタ2が遮断する電流はその許容値内であるためメインコンタクタ2の接点に影響を与えることはない。
When the control device 9 confirms that the detection value Idc of the
また、PI制御回路20の応答時定数を一般的な数十msより長い時間に設定している場合においても、停止指令受信からメインコンタクタ2を閉状態から開状態にするまでの時間を短くすることができる。
Further, even when the response time constant of the
図5は、第2の実施の形態によるモータ制御装置の起動から停止に至る制御手順を示すフローチャートである。すなわち本図は、システムへの電源投入と起動指令によるバッテリ1とインバータ5の接続から、停止指令とバッテリ1とインバータ5の遮断によるシステム停止までをフローチャートにて示してある。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a control procedure from starting to stopping of the motor control device according to the second embodiment. That is, this figure shows a flowchart from the connection of the battery 1 and the
システムの電源投入後、制御装置9がステップS1にて起動指令を受信すると、コンタクタ制御回路70はステップS2にて、メインコンタクタ2を閉状態にする。図示してはいないが、メインコンタクタ2はサブコンタクタ3によりコンデンサ4に十分に充電を実施された後で閉状態にされ、サブコンタクタ3は開状態にされる。
After the system is turned on, when the control device 9 receives a start command in step S1, the
これによりステップ3の外部トルク指令値を受信しモータ6を制御する状態となり、制御装置9がステップS4にて停止要求を受信すると、トルク指令値切り替えスイッチ60は0Nmが電流マップ回路10への入力となる側へ切り替えられ(ステップS5)、そうでない場合は外部トルク指令値によるモータ6の制御は継続される。
As a result, the external torque command value in
ステップS5に続くステップS10において、Idcがメインコンタクタ2の許容遮断電流以下になると、コンタクタ制御回路70はメインコンタクタ2を開状態にする(ステップS7)。
In step S10 following step S5, when Idc becomes equal to or smaller than the allowable cutoff current of the
図6は、第2の実施の形態における停止制御時のタイミングチャートである。すなわち本図は、制御装置9が起動指令を受信中に外部トルク指令値100Nmによりモータ6を制御し、Idcが50Aの状態から停止指令を受信しメインコンタクタ2を閉状態から開状態にした後までのタイミングチャートを示す。ここで、メインコンタクタ2の許容遮断電流値は10Aであるとする。
FIG. 6 is a timing chart during stop control according to the second embodiment. That is, this figure shows that the control device 9 controls the motor 6 with the external
まず時刻T1において停止指令が受信されると、時刻T2において電流マップ回路10への入力は100Nmから0Nmに切り替わり、モータ6のトルクが0Nmへ収束するに従い、Idcも50Aから0Aに収束していく。本実施の形態では、Idcが10Aとなった時刻T3においてメインコンタクタ2は閉状態から開状態に制御される。
First, when a stop command is received at time T1, the input to the
−実施の形態2による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
(1)コンタクタ2を流れる電流を検出する電流検出回路100を備えているので、検出された電流値が所定値以下(許容遮断電流内)に達したことを確認してから、コンタクタ2を開状態に制御することができる。その結果として、モータ6のトルクが0Nmになるのを待つ必要はなく、メインコンタクタ2を流れる電流が実質0Aとなる前に、バッテリ1への充放電を停止することが可能になる。
-Actions and effects of the second embodiment-
According to the present embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(1) Since the
(2)メインコンタクタ2が遮断する電流はその許容値内であるので、メインコンタクタ2の接点に悪影響を与えることがない。
(2) Since the current cut off by the
<実施の形態3>
図7は、第3の実施の形態によるモータ制御装置の起動から停止に至る制御手順を示すフローチャートである。本実施の形態は、先に説明した第1の実施の形態と、第2の実施形態とを組み合わせたものである。すなわち、回路構成としては図4と同じであるので、全体構成図は省略する(但し、図示しないタイマを内蔵している)。
<
FIG. 7 is a flowchart showing a control procedure from starting to stopping of the motor control device according to the third embodiment. This embodiment is a combination of the first embodiment described above and the second embodiment. That is, since the circuit configuration is the same as that in FIG. 4, the entire configuration diagram is omitted (however, a timer (not shown) is incorporated).
図7のステップS6およびステップS10から明らかなように、本実施の形態では、タイマにより所定の時間(100ミリ秒)が経過するか、あるいは、電流検出回路100により許容遮断電流値(10アンペア)以下に低下したことが検出されるか、のいずれか一方の肯定判定がなされたときにはメインコンタクタ2が開かれる。
As is apparent from step S6 and step S10 in FIG. 7, in the present embodiment, a predetermined time (100 milliseconds) elapses due to the timer, or the allowable cutoff current value (10 amperes) is detected by the
−実施の形態3による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
(1)電流検出のためのセンサが故障した場合にも、タイマの機能が正常である限り、メインコンタクタを安全に遮断することができる。
-Actions and effects of the third embodiment-
According to the present embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(1) Even when a sensor for current detection fails, the main contactor can be safely shut off as long as the timer function is normal.
(2)タイマのカウントにより100ミリ秒を待つ前にコンタクタの電流が10アンペアを下回ったときには、メインコンタクタを開くことができる。逆に、コンタクタの電流が10アンペアを下回る前にタイマのカウントが100ミリ秒に達したときには、メインコンタクタを開くことができる。 (2) The main contactor can be opened when the contactor current falls below 10 amps before waiting for 100 milliseconds by the timer count. Conversely, the main contactor can be opened when the timer count reaches 100 milliseconds before the contactor current falls below 10 amps.
<その他の変形例>
(1)これまでの説明は、磁石を内蔵した3相交流同期モータに本発明を適用した場合について述べたが、磁石を内蔵しない誘導モータ、あるいは、3相ではない交流モータにも適用が可能である。誘導モータにおいても、発生トルクはトルク分電流と磁束の積で表されるので、トルク分電流を0Aとすることで発生トルクを0Nmにすることができる。
<Other variations>
(1) In the above description, the case where the present invention is applied to a three-phase AC synchronous motor with a built-in magnet has been described. However, the present invention can also be applied to an induction motor without a built-in magnet or an AC motor that is not three-phase. It is. Also in the induction motor, the generated torque is represented by the product of the torque component current and the magnetic flux, so that the generated torque can be reduced to 0 Nm by setting the torque component current to 0A.
(2)図2、図5、図7に示したフローチャートに限定されず、同様の機能を実施するためのステップ構成とすることができる。 (2) The present invention is not limited to the flowcharts shown in FIG. 2, FIG. 5, and FIG.
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上述した実施の形態および変形例に限定されるものではない。
実施の形態と変形例の一つとを組み合わせること、もしくは、実施の形態と変形例の複数とを組み合わせることも可能である。
変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。
さらに、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications unless the features of the present invention are impaired.
It is also possible to combine the embodiment and one of the modified examples, or to combine the embodiment and a plurality of modified examples.
It is possible to combine the modified examples in any way.
Furthermore, other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.
1 バッテリ
2 メインコンタクタ
3 サブコンタクタ
4 コンデンサ
5 インバータ
6 モータ
7 交流電流検出回路
8 磁極位置検出回路
9 制御装置
10 電流マップ回路
20 PI制御回路
30 dq/3相変換回路
40 PWM信号生成回路
50 3相/dq変換回路
60 トルク指令値切り替えスイッチ
70 コンタクタ制御回路
80 回転数演算回路
100 電流検出回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
目標トルクを前記モータに発生させるための電流指令値を生成する電流指令値生成手段と、
外部から供給される起動指令および停止指令に応答して、外部トルク指令信号、および、目標トルク零を指令する信号、のいずれか一方を前記電流指令値生成手段に供給するトルク指令値切り替え手段と、
前記モータに流れる電流と前記電流指令値が一致するように前記モータに流れる電流を制御する電流制御手段と、
前記停止指令を受信した場合には、前記目標トルク零を指令する信号に対応して前記電流制御手段による電流制御を開始してから、所定の時間が経過したことを検出する計時手段と、
前記計時手段により前記所定の時間の経過が検出されたときに、前記コンタクタを閉状態から開状態に制御するコンタクタ制御手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。 A motor control device for controlling an AC motor driven by an inverter connected to a battery via a contactor,
Current command value generating means for generating a current command value for causing the motor to generate a target torque;
Torque command value switching means for supplying one of an external torque command signal and a signal for commanding zero target torque to the current command value generating means in response to a start command and a stop command supplied from the outside; ,
Current control means for controlling the current flowing through the motor so that the current flowing through the motor matches the current command value;
When the stop command is received , the time measuring means for detecting that a predetermined time has elapsed since the start of current control by the current control means in response to the signal for commanding the target torque zero ;
A motor control device comprising: contactor control means for controlling the contactor from a closed state to an open state when the predetermined time has been detected by the time measuring means .
前記計時手段に替えて、前記コンタクタを流れる電流を検出する電流検出手段を備え、
前記コンタクタ制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値が前記メインコンタクタの許容遮断電流値以下に達したときに、前記コンタクタを閉状態から開状態に制御することを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 1 ,
In place of the clock means, Bei give a current detecting means for detecting a current flowing through the contactor,
The contactor control means controls the contactor from a closed state to an open state when the current value detected by the current detection means reaches or falls below an allowable cutoff current value of the main contactor. apparatus.
請求項2に記載の前記電流検出手段とを共に備え、
前記コンタクタ制御手段は、前記計時手段により前記所定の時間が経過したことを示す第1判定、および、前記電流検出手段により検出された電流値が所定値以下に達したことを示す第2判定のうちいずれか一方の判定が得られたときには、前記コンタクタを閉状態から開状態に制御することを特徴とするモータ制御装置。 The timekeeping means according to claim 1 ,
The current detection means according to claim 2 together .
The contactor control means includes a first determination indicating that the predetermined time has elapsed by the time measuring means, and a second determination indicating that the current value detected by the current detection means has reached a predetermined value or less. When any one of these determinations is obtained, the motor control device controls the contactor from a closed state to an open state.
前記電流指令値生成手段は、前記目標トルクを前記モータに発生させるためのトルク分電流指令値と励磁分電流指令値を前記モータの回転数に応じて生成する手段を有し、
前記電流制御手段は、前記モータに流れる電流をトルク分電流と励磁分電流とに変換する手段を有し、前記トルク分電流及び前記励磁分電流と前記トルク分電流指令値及び前記励磁分電流指令値がそれぞれ一致するように、前記モータに流れる電流を制御することを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device according to any one of claims 1 to 3 ,
The current command value generating means includes means for generating a torque current command value and an excitation current command value for causing the motor to generate the target torque according to the rotational speed of the motor,
The current control means includes means for converting a current flowing through the motor into a torque component current and an excitation component current, and the torque component current, the excitation component current, the torque component current command value, and the excitation component current command. A motor control device that controls a current flowing through the motor so that the values match each other.
前記電流指令値生成手段は、前記目標トルクが0の際に前記トルク分電流指令値を0とすることを特徴とするモータ制御装置。 The motor control device according to claim 4 ,
The motor command device, wherein the current command value generation means sets the torque current command value to zero when the target torque is zero.
目標トルクを前記モータに発生させるための電流指令値を生成する電流指令値生成工程と、
外部から供給される起動指令および停止指令に応答して、外部トルク指令信号、および、目標トルク零を指令する信号、のいずれか一方を前記電流指令値生成工程に対して供給するトルク指令値切り替え工程と、
前記モータに流れる電流と前記電流指令値が一致するように前記モータに流れる電流を制御する電流制御工程と、
前記停止指令を受信した場合には、前記目標トルク零を指令する信号に対応して前記電流制御工程における電流制御を開始してから、所定の時間が経過したことを検出する計時工程と、
前記計時工程により前記所定の時間の経過が検出されたときに、前記コンタクタを閉状態から開状態に制御するコンタクタ制御工程とを備えたことを特徴とするモータ制御方法。
A motor control method for controlling an AC motor driven by an inverter connected to a battery via a contactor,
A current command value generating step for generating a current command value for causing the motor to generate a target torque;
In response to a start command and a stop command supplied from the outside, torque command value switching for supplying either an external torque command signal or a signal for commanding zero target torque to the current command value generation step Process ,
A current control step of controlling the current flowing through the motor so that the current flowing through the motor matches the current command value;
When the stop command is received, a time measuring step for detecting that a predetermined time has elapsed since starting the current control in the current control step in response to the signal for commanding the target torque zero;
A motor control method comprising: a contactor control step of controlling the contactor from a closed state to an open state when an elapse of the predetermined time is detected by the time measuring step .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010085985A JP5478333B2 (en) | 2010-04-02 | 2010-04-02 | Motor control device and motor control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010085985A JP5478333B2 (en) | 2010-04-02 | 2010-04-02 | Motor control device and motor control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011217579A JP2011217579A (en) | 2011-10-27 |
JP5478333B2 true JP5478333B2 (en) | 2014-04-23 |
Family
ID=44946725
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010085985A Active JP5478333B2 (en) | 2010-04-02 | 2010-04-02 | Motor control device and motor control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5478333B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5981321B2 (en) * | 2012-11-27 | 2016-08-31 | 株式会社マキタ | Electric tool |
JP2015091145A (en) * | 2013-11-05 | 2015-05-11 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Motor control device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0937404A (en) * | 1995-07-18 | 1997-02-07 | Nissan Motor Co Ltd | Power supply circuit for electric vehicle |
JPH11308704A (en) * | 1998-04-27 | 1999-11-05 | Hitachi Ltd | Controlling apparatus of electric vehicle and its method |
JP3661689B2 (en) * | 2003-03-11 | 2005-06-15 | トヨタ自動車株式会社 | Motor drive device, hybrid vehicle drive device including the same, and computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to control the motor drive device |
JP4451087B2 (en) * | 2003-07-15 | 2010-04-14 | 本田技研工業株式会社 | Motor drive device |
JP2005348583A (en) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Fuji Heavy Ind Ltd | Controller for electric vehicle |
JP2009291019A (en) * | 2008-05-30 | 2009-12-10 | Toyota Motor Corp | Controller for inverter for ac motor |
JP2010057228A (en) * | 2008-08-27 | 2010-03-11 | Hitachi Ltd | Motor controller |
-
2010
- 2010-04-02 JP JP2010085985A patent/JP5478333B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011217579A (en) | 2011-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110063012B (en) | Inverter control device | |
Haghbin et al. | An integrated 20-kW motor drive and isolated battery charger for plug-in vehicles | |
JP6394030B2 (en) | Inverter control device | |
JP6256597B2 (en) | Inverter control device | |
EP3651353B1 (en) | Inverter control device | |
JP6645297B2 (en) | Inverter control device | |
JP6423264B2 (en) | Power converter | |
US20120262098A1 (en) | Method for Operating a Drive Unit, and a Drive Unit | |
JP6348424B2 (en) | Power converter | |
JPH11308704A (en) | Controlling apparatus of electric vehicle and its method | |
JP6755388B2 (en) | Drive device for multi-group multi-phase rotary electric machine | |
JP6307983B2 (en) | Inverter control device | |
JP6201867B2 (en) | Inverter control device | |
JP2020005389A (en) | Power supply system | |
JP6610381B2 (en) | Inverter control device | |
JP2015091145A (en) | Motor control device | |
JP2015050924A (en) | Method of detecting state of power cable in inverter system | |
JP5478333B2 (en) | Motor control device and motor control method | |
JP7244075B2 (en) | charging system | |
JP2020005394A (en) | Power source system | |
Shamsi-Nejad et al. | Fault tolerant permanent magnet drives: Operating under open-circuit and short-circuit switch faults | |
JP2005176580A (en) | Device for controlling electric vehicle | |
JP6861096B2 (en) | Electric vehicle power supply system | |
JP2021035090A (en) | Inverter control device | |
JP2022037658A (en) | Power conversion apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120719 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130821 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130827 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131021 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140114 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140210 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5478333 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |