JP6268857B2 - 駆動装置 - Google Patents
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Description
前記インバータは、前記ケースに固定され、
前記ケース及び前記インバータは、車輪の駆動力源を収容する駆動力源室に配置され、
前記インバータは、前記直流電源と前記各相用スイッチング素子ユニットとの間で、複数の前記各相用スイッチング素子ユニットのそれぞれに流れる電流を検出するシャント抵抗を備える駆動装置が開示される。
前記車輪駆動用回転電機及び前記電動ポンプが、前記交流回転電機と共に前記ケース内に収容され、
前記第一インバータ及び前記第二インバータは、前記ケースに固定され、
前記ケース並びに前記第一インバータ及び前記第二インバータは、前記車輪の駆動力源を収容する駆動力源室に配置され、
前記第一インバータと前記車輪駆動用回転電機とを接続する配線部材に、ホール素子を含む電流センサが設けられているとともに、
前記第二インバータは、前記直流電源と前記各相用スイッチング素子ユニットとの間で、複数の前記各相用スイッチング素子ユニットのそれぞれに流れる電流を検出するシャント抵抗を備える点にある。
本願において、「交流回転電機」は、交流電力によって駆動される回転電機を表す。ここで、「回転電機」は、モータ(電動機)、ジェネレータ(発電機)、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。
本願において、「駆動連結」とは、2つの回転要素が駆動力(トルクと同義)を伝達可能に連結された状態を意味する。この概念には、2つの回転要素が一体回転するように連結された状態や、1つ以上の伝動部材を介して駆動力を伝達可能に連結された状態が含まれる。このような伝動部材には、回転を同速で又は変速して伝達する各種の部材(軸、歯車機構、ベルト等)が含まれ、回転及び駆動力を選択的に伝達する係合装置(摩擦係合装置や噛み合い式係合装置等)が含まれても良い。
本願において、「車輪から独立」とは、駆動力の伝達経路が車輪から独立しており、車輪の回転駆動力が伝達されないことを意味する。
図1に示すように、駆動装置1は、内燃機関Eに駆動連結される入力部材としての入力軸Iと、車輪Wに駆動連結される出力部材としての出力軸Oと、回転電機MGと、変速装置TMとを備えている。また、本実施形態では、駆動装置1は、係合装置CLと、ギヤ機構Gと、差動歯車装置DFとを備えている。係合装置CL、回転電機MG、変速装置TM、ギヤ機構G、及び差動歯車装置DFは、入力軸Iと出力軸Oとを結ぶ動力伝達経路に設けられている。これらは、入力軸Iの側から記載の順に設けられている。また、これらは、ケース(駆動装置ケース)2内に収容されている。また、本実施形態では、内燃機関Eと駆動装置1とが、車両に設けられた駆動力源室(本例では、エンジンルーム)Qに配置されている。
インバータ装置3は、直流電力と交流電力との変換を行う。インバータ装置3は、蓄電装置Bと回転電機MGとの間に接続されて直流と交流との間の電力変換を行う第一インバータ30と、蓄電装置Bとポンプ用モータPMとの間に接続されて直流と交流との間の電力変換を行う第二インバータ40とを備えている。本実施形態では、第一インバータ30と第二インバータ40とで、蓄電装置Bが共用されるとともに、直流電力の平滑化(直流電力の変動の抑制)のためのコンデンサCも共用されている。また、回転電機MG及びポンプ用モータPMは、いずれも多相交流駆動式(本例では3相交流駆動式)の回転電機として構成されており、それぞれ3相(U相,V相,W相)の電流が流れるように構成されている。
SFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等を用いても良い。
ング素子32のゲートは、後述するインバータ制御装置5の第一制御部51により、それぞれ個別にスイッチング制御される。
図3に示すように、インバータ制御装置5は、第一制御部51と第二制御部52とを備えている。第一制御部51は、第一インバータ30の各スイッチング素子32を個別にスイッチング制御して、回転電機MGを駆動制御する。第二制御部52は、第二インバータ40の各スイッチング素子42を個別にスイッチング制御して、ポンプ用モータPMを駆動制御する。本実施形態では、第一制御部51及び第二制御部52は、いずれも電流ベクトル制御法に基づいて、回転電機MG及びポンプ用モータPMをそれぞれ駆動制御する。
Mf=√(Vd2+Vq2)/Vdc・・・(1)
に従って変調率Mfを導出する。変調率Mfは、直流電圧Vdcに対する第一インバータ30の出力電圧波形の基本波成分の実効値の比率を表す指標となる。導出された変調率Mfは、d軸電流調整指令値導出部67に提供される。
上述したように、第二制御部52はPWM制御用の制御信号S21〜S26を生成し、これに基づいてスイッチング素子42が個別にスイッチング制御されることで、ポンプ用モータPMはPWM制御される。なお、本実施形態では、PWM制御とは、正弦波PWMや空間ベクトルPWM等の連続パルス幅変調(CPWM;continuous PWM)を意味する。良く知られているように、PWM制御では、交流電圧指令値Vu,Vv,Vwはそれぞれ離散的なパルス信号に変調される。図5には、所定期間における制御信号S21〜S26の波形を、キャリアと共に拡大して模式的に示している。
最後に、本発明に係る駆動装置の、その他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
直流電源としての蓄電装置BとN(Nは2以上の自然数)相交流駆動式の交流回転電機とに接続されて直流/交流変換を行うインバータを駆動制御するインバータ制御装置5は、
蓄電装置Bの電極ラインLp,Lnとインバータに備えられる各相のスイッチング素子との間に、交流回転電機に流れる電流を検出するシャント抵抗45を、N個又は(N−1)個備え、
各相の上段スイッチング素子及び下段スイッチング素子を個別にスイッチング制御することで交流回転電機をPWM制御し、
各相のシャント抵抗45が設けられる設置側段のスイッチング素子が全てオンとなる対象フルオン期間に、交流回転電機の各相のステータコイルを流れる電流を検出する電流検出処理を行うことを第一の特徴とする。
(a)各相の設置側段のスイッチング素子が全てオフとなる対象フルオフ期間に、電流検出処理におけるゼロ点のオフセット補正量ΔOcを決定する。
(b)対象フルオン期間が予め定められた基準時間Trよりも短い場合に、PWM制御におけるキャリア周波数を低下させる。
(c)対象フルオン期間が予め定められた基準時間Trよりも短い場合に、インバータの直流電圧Vdcに対する交流電圧指令Vu,Vv,Vwの実効値の比率を表す変調率Mfを低下させる。
2 :ケース
5 :インバータ制御装置
30 :第一インバータ
31 :スイッチング素子ユニット
35 :電流センサ
40 :第二インバータ
41 :スイッチング素子ユニット
42a :上段スイッチング素子
42b :上段スイッチング素子
42c :上段スイッチング素子
42d :下段スイッチング素子
42e :下段スイッチング素子
42f :下段スイッチング素子
45 :シャント抵抗
E :内燃機関(駆動力源)
MG :回転電機(車輪駆動用回転電機、駆動力源)
TM :変速装置
W :車輪
EP :電動ポンプ
PM :ポンプ用電動機(交流回転電機)
P :インバータ収容室
Q :駆動力源室
B :蓄電装置(直流電源)
Bp :直流電源の正極
Bn :直流電源の負極
Lp0 :共通正極ライン
Lp4 :分岐正極ライン
Lp5 :分岐正極ライン
Lp6 :分岐正極ライン
Ln0 :共通負極ライン
Ln4 :分岐負極ライン
Ln5 :分岐負極ライン
Ln6 :分岐負極ライン
Lw1 :第一配線部材
Vdc :直流電圧(インバータの直流側の電圧)
Vu :U相電圧指令値(交流電圧指令)
Vv :V相電圧指令値(交流電圧指令)
Vw :W相電圧指令値(交流電圧指令)
Mf :変調率
Tc :第二インバータの制御周期
Td :分割期間
Tn :下段フルオン期間
Tf :下段フルオフ期間
Tr :基準時間
ΔOc :オフセット補正量
Claims (11)
- 車輪に駆動連結される車輪駆動用回転電機と、前記車輪から独立して設けられて複数相の電流が流れる交流回転電機と、前記交流回転電機により駆動される電動ポンプと、直流電源と前記車輪駆動用回転電機との間に接続されて直流と交流との間の変換を行う第一インバータと、複数相のそれぞれに対応する各相用スイッチング素子ユニットを有し、直流電源と前記交流回転電機との間に接続されて直流と交流との間の変換を行う第二インバータと、少なくとも前記交流回転電機を収容するケースと、を備える駆動装置であって、
前記車輪駆動用回転電機及び前記電動ポンプが、前記交流回転電機と共に前記ケース内に収容され、
前記第一インバータ及び前記第二インバータは、前記ケースに固定され、
前記ケース並びに前記第一インバータ及び前記第二インバータは、前記車輪の駆動力源を収容する駆動力源室に配置され、
前記第一インバータと前記車輪駆動用回転電機とを接続する配線部材に、ホール素子を含む電流センサが設けられているとともに、
前記第二インバータは、前記直流電源と前記各相用スイッチング素子ユニットとの間で、複数の前記各相用スイッチング素子ユニットのそれぞれに流れる電流を検出するシャント抵抗を備える駆動装置。 - 前記第一インバータ及び前記第二インバータは、前記ケースの外周に沿って形成されたインバータ収容室に配置されている請求項1に記載の駆動装置。
- 前記ケース内に収容された変速装置をさらに備え、
前記電動ポンプにより生成された油圧が前記変速装置のサーボ機構に供給される請求項1又は2に記載の駆動装置。 - 前記交流回転電機が、前記電動ポンプのロータに駆動連結されている請求項1から3のいずれか一項に記載の駆動装置。
- 前記交流回転電機は、N(Nは2以上の自然数)相の電流が流れるように構成され、
前記直流電源の正極と前記各相用スイッチング素子ユニットとは、N個の前記各相用スイッチング素子ユニットに共通の共通正極ラインと、前記共通正極ラインから分岐して前記各相用スイッチング素子ユニットのそれぞれにつながるN本の分岐正極ラインとを介して接続され、前記直流電源の負極と前記各相用スイッチング素子ユニットとは、N個の前記各相用スイッチング素子ユニットに共通の共通負極ラインと、前記共通負極ラインから分岐して前記各相用スイッチング素子ユニットのそれぞれにつながるN本の分岐負極ラインとを介して接続され、
N本又は(N−1)本の前記分岐負極ラインのそれぞれに、前記シャント抵抗が設けられている請求項1から4のいずれか一項に記載の駆動装置。 - 少なくとも前記第二インバータを駆動制御するインバータ制御装置をさらに備え、
前記各相用スイッチング素子ユニットは、前記交流回転電機との接続部よりも前記直流電源の正極側に設けられる上段スイッチング素子と、前記接続部よりも前記直流電源の負極側に設けられる下段スイッチング素子と、を備え、
前記シャント抵抗は、前記各相用スイッチング素子ユニットのそれぞれの前記下段スイッチング素子に流れる電流を検出するように設けられ、
前記インバータ制御装置は、
前記各相用スイッチング素子ユニットの前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子とを個別にスイッチング制御することで前記交流回転電機をPWM制御し、
複数の前記各相用スイッチング素子ユニットの全ての前記下段スイッチング素子がオン状態となる下段フルオン期間の前記シャント抵抗の両端の電位差に基づいて前記交流回転電機を流れる各相の電流を検出する電流検出処理を行い、
複数の前記各相用スイッチング素子ユニットの全ての前記下段スイッチング素子がオフ状態となる下段フルオフ期間の前記シャント抵抗の両端の電位差に基づいて前記電流検出処理におけるゼロ点のオフセット補正量を決定する請求項1から5のいずれか一項に記載の駆動装置。 - 前記インバータ制御装置は、前記シャント抵抗のそれぞれについて、前記交流回転電機の電気角1周期を分割して規定される複数の分割期間毎に、個別に前記オフセット補正量を決定する請求項6に記載の駆動装置。
- 少なくとも前記第二インバータを駆動制御するインバータ制御装置をさらに備え、
前記各相用スイッチング素子ユニットは、前記交流回転電機との接続部よりも前記直流電源の正極側に設けられる上段スイッチング素子と、前記接続部よりも前記直流電源の負極側に設けられる下段スイッチング素子と、を備え、
前記シャント抵抗は、前記各相用スイッチング素子ユニットのそれぞれの前記下段スイッチング素子に流れる電流を検出するように設けられ、
前記インバータ制御装置は、
前記各相用スイッチング素子ユニットの前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子とを個別にスイッチング制御することで前記交流回転電機をPWM制御し、
複数の前記各相用スイッチング素子ユニットの全ての前記下段スイッチング素子がオン状態となる下段フルオン期間に前記シャント抵抗の両端の電位差に基づいて前記交流回転電機を流れる各相の電流を検出する電流検出処理を行い、
前記下段フルオン期間が予め定められた基準時間よりも短い場合に、前記PWM制御におけるキャリア周波数を低下させる請求項1から7のいずれか一項に記載の駆動装置。 - 前記インバータ制御装置は、連続的又は段階的に前記キャリア周波数を変更可能に構成され、前記下段フルオン期間が前記基準時間よりも短い場合に、変更可能な前記キャリア周波数のうち、前記下段フルオン期間が前記基準時間以上となる最大の周波数に前記キャリア周波数を低下させる請求項8に記載の駆動装置。
- 少なくとも前記第二インバータを駆動制御するインバータ制御装置をさらに備え、
前記各相用スイッチング素子ユニットは、前記交流回転電機との接続部よりも前記直流電源の正極側に設けられる上段スイッチング素子と、前記接続部よりも前記直流電源の負極側に設けられる下段スイッチング素子と、を備え、
前記シャント抵抗は、前記各相用スイッチング素子ユニットのそれぞれの前記下段スイッチング素子に流れる電流を検出するように設けられ、
前記インバータ制御装置は、
複数相の交流電圧の指令である交流電圧指令に基づき、前記各相用スイッチング素子ユニットの前記上段スイッチング素子と前記下段スイッチング素子とを個別にスイッチング制御することで前記交流回転電機をPWM制御し、
複数の前記各相用スイッチング素子ユニットの全ての前記下段スイッチング素子がオン状態となる下段フルオン期間の前記シャント抵抗の両端の電位差に基づいて前記交流回転電機を流れる各相の電流を検出する電流検出処理を行い、
前記下段フルオン期間が予め定められた基準時間よりも短い場合に、前記第二インバータの直流側の電圧に対する前記交流電圧指令の実効値の比率を表す変調率を低下させる請求項1から9のいずれか一項に記載の駆動装置。 - 前記インバータ制御装置は、前記交流回転電機を電流ベクトル制御により制御するように構成され、前記交流回転電機のステータコイルにより生成する磁界が、ロータの界磁磁束を弱める方向に変化するように前記交流電圧指令を調整する弱め界磁制御を行うことにより、前記変調率を低下させる請求項10に記載の駆動装置。
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