JP6926977B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
算出部は、前記第1ステータに対応したロータ(33)を回転させるためのそのロータの回転位置に応じた位相の三相電流である第1三相基本電流を算出するように構成されている。
[1.第1実施形態]
(1−1)モータ駆動システムの概要
図1に示すように、本実施形態のモータ駆動システム1は、モータ3と、モータ制御装置5と、バッテリ7と、第1インバータ10と、第2インバータ20とを備える。実施形態のモータ駆動システム1は、例えば車両に搭載される。モータ3は、車両の走行用駆動源として、車両の駆動輪を回転させるように構成されている。
(1−2)モータの構成
モータ3は、図2〜図4に示すように、第1ステータ31と第2ステータ32と、ロータ33(図3参照)とを備える。ロータ33は、例えば永久磁石型のロータである。本実施形態のモータ3は、1つのロータ33が2つのステータ31,32のそれぞれから発生する回転磁界によって回転されるように構成された、インナーロータ型の同期モータである。
第2ステータ32は、図2及び図4に示すように、U相コイル32aと、V相コイル32bと、W相コイル32cとを備える。これら各コイル32a,32b,32cのインピーダンスは同じである。なお、第2ステータ32におけるこれら3つのコイル32a,32b,32cのインピーダンスと、第1ステータ31における3つのコイル31a,31b,31cのインピーダンスは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
第1ステータ31の中性点31dと第2ステータ32の中性点32dは、図2に示すように電気的に接続されている。
第1ステータ31におけるU相コイル31a、V相コイル31b、及びW相コイル31cには、後述するように、第1インバータ10から、第1三相電流Iu1、Iv1、Iw1が供給される。
このような各第1補償電流Ioの電流経路を実現すべく、第1インバータ10から第1ステータ31の各相コイル31a、31b、31cへ第1補償電流Ioが供給される場合、第2インバータ20からは、第1補償電流Ioと同じ位相であって第1補償電流Ioとは正負の極性が逆の電流である第2補償電流−Ioが、第2ステータ32の各相コイル32a,32b,32cの各々へ供給される。各相コイル32a,32b,32cの各々に供給される第2補償電流−Ioは全て同じ位相である。
第1インバータ10は、6個のスイッチング素子Tr1、Tr2、Tr3、Tr4、Tr5、Tr6を含むいわゆる三相ブリッジ回路11を備える。各スイッチング素子Tr1〜Tr6は、本実施形態では例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタである。
モータ制御装置5は、レゾルバ4、各電流センサ16,17、電圧センサ13からそれぞれ入力される信号を含む各種信号、情報等に基づいて、第1インバータ10及び第2インバータ20を制御することにより、モータ3の駆動を制御する。なお、以下の説明では、モータ制御装置5による第1インバータ10の制御を「第1駆動制御」と称し、モータ制御装置5による第2インバータ20の制御を「第2駆動制御」と称する。
モータ制御装置5によって実行されるモータ制御処理について、図7を用いて説明する。モータ制御装置5において、制御部5aは、起動後、モータ3にトルクを発生させるべき駆動条件が成立すると、図7のモータ制御処理を周期的(例えば100μ秒毎)に繰り返し実行する。
なお、モータ3がロックしていることの具体的な態様は、適宜決めてよい。例えば、モータ3のロータが完全に停止していることを、モータ3がロックしていると定義してもよい。また例えば、モータ3のロータの回転速度が所定の閾値以下である状態、あるいはロータの回転速度が一定時間以上継続して所定の閾値以下である状態を、モータ3がロックしていると定義してもよい。
図8に、各ステータ31,32の各コイルへ供給される電流の波形例について、相毎(即ちコイル毎)に、補償電流が重畳される前の基本電流の波形例と、補償電流の波形例と、基本電流に補償電流が重畳された電流の波形例とを共に示す。
以上説明した第1実施形態によれば、以下の(1a)〜(1f)の効果を奏する。
(1a)本実施形態のモータ駆動システム1では、補償電流重畳条件が成立した場合、第1ステータ31に、各相それぞれ同じ位相の第1補償電流Ioが重畳された第1三相電流Iu1、Iv1、Iw1が供給される。また、補償電流重畳条件が成立した場合、第2ステータ32に、各相それぞれ同じ位相の第2補償電流−Ioが重畳された第2三相電流Iu2、Iv2、Iw2が供給される。第2補償電流−Ioは、第1補償電流Ioと位相が同じであって正負の極性が逆の電流である。
特に、本実施形態では、S140〜S160に示したように、第1三相基本電流Iu1o、Iv1o、Iw1oの最大値と最小値の平均値を第1補償電流とし、これと正負逆の値を第2補償電流としている。この演算により、結果的に、三角波形状であって且つ各三相基本電流の周波数の3倍の周波数をする各補償電流が算出される。このような算出方法が採用されていることにより、各三相電流ともにピーク値を適切に抑制可能な各補償電流が容易に算出される。
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図11に示すように、第2三相基本電流Iu2o、Iv2o、Iw2oは、第1三相基本電流Iu1o、Iv1o、Iw1oに対して、位相が60度ずれている。位相が60度ずれていることは、第2ステータ32の配置位置が第1ステータ31の配置位置に対して電気角60度に対応する機械角60度だけずれていることに起因する。
図12は、図11における各相の波形から、補償電流が重畳された場合の波形を抽出して、インバータ毎にまとめたものである。つまり、第2実施形態において、補償電流が重畳される場合、各インバータ10,20からは、図12に示すような波形の三相電流が、各ステータ31,52へ供給される。
[3.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
Claims (12)
- モータ駆動ユニットを制御するように構成されたモータ制御装置であって、
前記モータ駆動ユニットは、
第1ステータ(31)及び第2ステータ(32,52)を有するモータ装置であって、前記第1ステータ及び前記第2ステータはそれぞれY結線された3つのコイル(31a,31b,31c,32a,32b,32c)を有し、前記第1ステータ及び前記第2ステータのそれぞれの中性点が接続されたモータ装置(3)と、
前記第1ステータへ三相電流を供給可能に構成された第1インバータ(10)と、
前記第2ステータへ三相電流を供給可能に構成された第2インバータ(20)と、
を備え、
前記モータ制御装置は、
前記第1ステータに対応したロータ(33)を回転させるためのそのロータの回転位置に応じた位相の三相電流である第1三相基本電流を算出するように構成された算出部(5a,S110)と、
前記第1インバータに対し、前記第1ステータにおける前記3つのコイルへ第1三相電流を供給させるように構成された第1駆動制御部であって、前記第1三相電流は、前記算出部により算出された前記第1三相基本電流における各相の電流に、同じ位相の第1補償電流が重畳された三相電流である、第1駆動制御部(5a,S170,S190)と、
前記第2インバータに対し、前記第2ステータにおける前記3つのコイルへ第2三相電流を供給させるように構成された第2駆動制御部であって、前記第2三相電流は、前記第2ステータに対応したロータ(33)を回転させるための三相電流であって各相の電流に第2補償電流が含まれる三相電流であり、前記第2補償電流は、前記第1補償電流と位相が同じであって正負の極性が逆の電流である、第2駆動制御部(5a,S180,S190)と、
を備えるモータ制御装置(5)。 - 請求項1に記載のモータ制御装置であって、
前記算出部を第1算出部として、さらに、前記第2ステータに対応したロータを回転させるための、そのロータの回転位置に応じた位相であって前記第1三相基本電流と同じ周波数の第2三相基本電流を算出するように構成された第2算出部(5a,S110)を備え、
前記第2駆動制御部は、前記第2インバータに対し、前記第2ステータにおける前記3つのコイルへ、前記第2算出部により算出された前記第2三相基本電流における各相の電流に前記第2補償電流が重畳された前記第2三相電流を供給させるように構成されている、
モータ制御装置。 - 請求項2に記載のモータ制御装置であって、
前記第2算出部は、前記第1算出部により算出された前記第1三相基本電流とは位相が異なる前記第2三相基本電流を算出するように構成されている、モータ制御装置。 - 請求項3に記載のモータ制御装置であって、
前記モータ装置は、前記第1ステータ及び前記第2ステータの双方に対応した1つの前記ロータ(33)を有し、
前記第2ステータは、前記第2ステータにおける前記3つのコイルの位置が前記第1ステータにおける前記3つのコイルの位置に対して前記ロータの回転方向において相対的に特定の角度ずれた位置となるように配置されており、
前記第2算出部は、前記第1算出部により算出された前記第1三相基本電流の位相に対して前記特定の角度に対応する電気角だけずれた位相の前記第2三相基本電流を算出するように構成されている、
モータ制御装置。 - 請求項4に記載のモータ制御装置であって、
前記特定の角度は、電気角180度に対応する角度である、モータ制御装置。 - 請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のモータ制御装置であって、
前記第1補償電流の周波数及び前記第2補償電流の周波数は、前記第1三相基本電流の周波数のn倍(nは2以上の自然数)である、モータ制御装置。 - 請求項6に記載のモータ制御装置であって、
前記n=3である、モータ制御装置。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載のモータ制御装置であって、
さらに、前記第1三相基本電流に基づいて前記第1補償電流を算出するように構成された補償電流算出部(5a,S140〜S160)を備え、
前記第1駆動制御部は、前記補償電流算出部により算出された前記第1補償電流を、前記第1三相基本電流における各相の電流に重畳させる、
モータ制御装置。 - 請求項7に記載のモータ制御装置であって、
さらに、前記第1三相基本電流における各相の電流のうちの最大値と最小値の平均値を前記第1補償電流として算出するように構成された補償電流算出部(5a,S140〜S160)を備え、
前記第1駆動制御部は、前記補償電流算出部により算出された前記第1補償電流を、前記第1三相基本電流における各相の電流に重畳させる、
モータ制御装置。 - 請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載のモータ制御装置であって、
さらに、特定の重畳条件が成立しているか否か判断する重畳条件判断部(S120)を備え、
前記第1駆動制御部は、前記重畳条件判断部により前記重畳条件が成立したと判断されていない場合は前記第1補償電流を含まない前記第1三相電流を供給させ、前記重畳条件判断部により前記重畳条件が成立したと判断された場合は前記第1補償電流を含む前記第1三相電流を供給させるように構成されており、
前記第2駆動制御部は、前記重畳条件判断部により前記重畳条件が成立したと判断されていない場合は前記第2補償電流を含まない前記第2三相電流を供給させ、前記重畳条件判断部により前記重畳条件が成立したと判断された場合は前記第2補償電流を含む前記第2三相電流を供給させるように構成されている、
モータ制御装置。 - 請求項10に記載のモータ制御装置であって、
前記重畳条件は、前記モータ装置がロックしているという条件を含む、
モータ制御装置。 - 第1ステータ(31)及び第2ステータ(32)を有するモータ装置であって、前記第1ステータ及び前記第2ステータはそれぞれY結線された3つのコイル(31a,31b,31c,32a,32b,32c)を有し、前記第1ステータ及び前記第2ステータのそれぞれの中性点が接続されたモータ装置(3)と、
前記第1ステータへ三相電流を供給可能に構成された第1インバータ(10)と、
前記第2ステータへ三相電流を供給可能に構成された第2インバータ(20)と、
前記第1ステータに対応したロータ(33)を回転させるためのそのロータの回転位置に応じた位相の三相電流である第1三相基本電流を算出するように構成された算出部(5a,S110)と、
前記第1インバータに対し、前記第1ステータにおける前記3つのコイルへ第1三相電流を供給させるように構成された第1駆動制御部であって、前記第1三相電流は、前記算出部により算出された前記第1三相基本電流における各相の電流に、同じ位相の第1補償電流が重畳された三相電流である、第1駆動制御部(5a,S170,S190)と、
前記第2インバータに対し、前記第2ステータにおける前記3つのコイルへ第2三相電流を供給させるように構成された第2駆動制御部であって、前記第2三相電流は、前記第2ステータに対応したロータ(33)を回転させるための三相電流であって各相の電流に第2補償電流が含まれる三相電流であり、前記第2補償電流は、前記第1補償電流と位相が同じであって正負の極性が逆の電流である、第2駆動制御部(5a,S180,S190)と、
を備えるモータ駆動システム(1)。
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