JP7255140B2 - electric motor drive - Google Patents

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本発明は、2台のインバータで電動機を駆動する電動機駆動装置に関する。 The present invention relates to an electric motor drive device that drives an electric motor with two inverters.

従来、交流電動機のオープン巻線の両端にそれぞれ接続された2台のインバータの出力により、高出力、高効率で交流電動機を駆動する技術が知られている。例えば特許文献1に開示されたインバータ装置は、互いに逆極性となる第1のインバータの出力と第2のインバータの出力とを合成する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a technique for driving an AC motor with high output and high efficiency using the outputs of two inverters connected to both ends of an open winding of the AC motor. For example, the inverter device disclosed in Patent Document 1 combines the output of the first inverter and the output of the second inverter, which have opposite polarities.

このインバータ装置は、例えば同一設計の2台のインバータに与えるdq軸出力電圧指令ベクトルを同じ大きさで逆極性とし、1台のインバータの出力電圧の2倍の電圧を電機子巻線に印加する。 In this inverter device, for example, the dq-axis output voltage command vectors given to two inverters of the same design are made to have the same magnitude but opposite polarities, and a voltage twice the output voltage of one inverter is applied to the armature winding. .

特許第3352182号公報Japanese Patent No. 3352182

本明細書では、2台のインバータの電圧指令ベクトルの位相差について、一方のベクトルを原点対称に反転することなくそのまま算出される位相差を「純位相差」と定義する。以下、2台のインバータの電圧指令ベクトルの純位相差が180°の場合の動作を「反転動作」といい、2台のインバータの電圧指令ベクトルの純位相差が180°以外の場合の動作を「非反転動作」という。特許文献1には、基本的に反転動作の構成に関し、一般的なPWM制御による理想状態での制御概念が記載されているに過ぎず、具体的な制御内容は明示されていない。 In this specification, regarding the phase difference between the voltage command vectors of the two inverters, the phase difference calculated as it is without inverting one of the vectors symmetrically with respect to the origin is defined as "pure phase difference". Hereinafter, the operation when the net phase difference between the voltage command vectors of the two inverters is 180° is called "reversal operation", and the operation when the net phase difference between the voltage command vectors of the two inverters is other than 180°. It is called "non-inverting operation". Japanese Patent Laid-Open No. 2004-100003 basically describes the configuration of the reversing operation, and merely describes the concept of control in an ideal state by general PWM control, and does not specify the specific control contents.

また、特許文献1の段落[0030]には、この技術の特殊な使い方として、電圧指令ベクトルが逆極性でなく大きさも方向も異なる場合、2台のインバータの出力電圧のベクトル和が電動機に供給されると記載されている。しかし、非反転動作の具体的な制御構成については全く記載が無い。 In addition, in paragraph [0030] of Patent Document 1, as a special use of this technology, when the voltage command vectors are not of opposite polarity but different in magnitude and direction, the vector sum of the output voltages of the two inverters is supplied to the motor. It is stated that However, there is no description at all about the specific control configuration of the non-inverting operation.

さらに特許文献1の従来技術では、反転動作及び非反転動作を含む全制御領域での動作に関し、種々の原因によるスイッチングずれの発生時や外乱入力時、過渡変化時等に、常にシステムの制御状態を把握するには至っていない。そのため、制御限界までの余裕度を把握しながら、安定して所望の要求出力やトルクを実現できないおそれがある。 Furthermore, in the prior art of Patent Document 1, regarding the operation in the entire control region including the reversing operation and the non-reversing operation, the control state of the system is always controlled when a switching deviation occurs due to various causes, when a disturbance is input, when a transient change occurs, etc. have yet to grasp the Therefore, it may not be possible to stably achieve the desired output and torque while grasping the margin up to the control limit.

本発明は上述の課題に鑑みて創作されたものであり、その目的は、2台のインバータの電圧指令ベクトルの純位相差が180°以外の場合を含め、全制御領域で位相によらずシステムの制御状態を把握可能な電動機駆動装置を提供することにある。 The present invention was created in view of the above-mentioned problems, and its object is to control the system regardless of the phase in the entire control area, including the case where the net phase difference between the voltage command vectors of the two inverters is other than 180°. To provide an electric motor driving device capable of grasping the control state of

本発明による電動機駆動装置は、2台のインバータを用いて、端点同士がオープンである2相以上の巻線(81、82、83)を有する電動機(80)の駆動を制御する。この電動機駆動装置は、第1インバータ(60)と、第2インバータ(70)と、制御部(200)と、を備える。第1インバータは、巻線の各相に対応して設けられる複数の第1スイッチング素子(61~66)を有し、巻線の一端に接続される。第2インバータは、巻線の各相に対応して設けられる複数の第2スイッチング素子(71~76)を有し、巻線の他端に接続される。 A motor driving device according to the present invention uses two inverters to control the driving of a motor (80) having two or more phase windings (81, 82, 83) whose ends are open. This motor drive device includes a first inverter (60), a second inverter (70), and a control section (200). The first inverter has a plurality of first switching elements (61-66) provided corresponding to each phase of the winding, and is connected to one end of the winding. The second inverter has a plurality of second switching elements (71-76) provided corresponding to each phase of the winding, and is connected to the other end of the winding.

制御部は、トルク指令に基づき、第1インバータへの出力電圧指令である第1電圧指令を生成する第1インバータ制御回路(201)第2インバータへの出力電圧指令である第2電圧指令を生成する第2インバータ制御回路(202)、及び、合成電圧指令算出部(203)を有する。 Based on the torque command, the control unit includes a first inverter control circuit (201) that generates a first voltage command that is an output voltage command to the first inverter , and a second voltage command that is an output voltage command to the second inverter. It has a second inverter control circuit (202) to generate and a combined voltage command calculator (203) .

合成電圧指令算出部は、第1電圧指令に対応するdq座標上の第1電圧指令ベクトル及び第2電圧指令に対応するdq座標上の第2電圧指令ベクトルの位相及び振幅に基づき、2台のインバータが出力する合成電圧指令に対応するdq座標上の合成電圧指令ベクトルの位相及び振幅を一意に算出する。Based on the phase and amplitude of the first voltage command vector on the dq coordinates corresponding to the first voltage command and the second voltage command vector on the dq coordinates corresponding to the second voltage command, the combined voltage command calculation unit The phase and amplitude of the composite voltage command vector on the dq coordinates corresponding to the composite voltage command output by the inverter are uniquely calculated.

制御部は、第1電圧指令ベクトルと第2電圧指令ベクトルとの位相差である純位相差が180°以外の値である場合を含め、第1電圧指令ベクトル及び第2電圧指令ベクトルに基づき、合成電圧指令ベクトルを決定する。したがって本発明では、2台のインバータの電圧指令ベクトルの純位相差が180°以外の場合を含め、全制御領域で位相によらずシステムの制御状態を把握することができる。Based on the first voltage command vector and the second voltage command vector, including the case where the net phase difference, which is the phase difference between the first voltage command vector and the second voltage command vector, is a value other than 180°, Determine the composite voltage command vector. Therefore, in the present invention, it is possible to grasp the control state of the system regardless of the phase in the entire control region, including the case where the pure phase difference between the voltage command vectors of the two inverters is other than 180°.

具体的には、電圧指令ベクトルの位相を、q軸正方向を基準としてdq座標上で反時計回り方向に増加するように定義する。そして、第1電圧指令ベクトルの位相をVθ1、振幅をVamp1、第2電圧指令ベクトルと原点対称の第2電圧反転ベクトルの位相をVθ2r、振幅をVamp2、合成電圧指令ベクトルの位相をVθ、振幅をVampと表す。合成電圧指令算出部は、合成電圧指令ベクトルの位相を、式(1.1)が成り立つとき、式(2.1)により算出し、一方、式(1.2)が成り立つとき、式(2.2)により算出する。 Specifically, the phase of the voltage command vector is defined to increase in the counterclockwise direction on the dq coordinates with reference to the positive direction of the q axis. Then, the phase of the first voltage command vector is Vθ1, the amplitude is Vamp1, the phase of the second voltage reversal vector symmetrical to the second voltage command vector is Vθ2r, the amplitude is Vamp2, the phase of the combined voltage command vector is Vθ, the amplitude is Represented as Vamp. The combined voltage command calculation unit calculates the phase of the combined voltage command vector according to formula (2.1) when formula (1.1) holds, and on the other hand, when formula (1.2) holds, formula (2 .2).

Figure 0007255140000001
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また合成電圧指令算出部は、合成電圧指令ベクトルの振幅を式(3)により算出する。 Also, the composite voltage command calculation unit calculates the amplitude of the composite voltage command vector by Equation (3).

Figure 0007255140000002
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さらに制御部は、合成電圧指令算出部が算出した合成電圧指令ベクトルの位相及び振幅に基づいて、2台のインバータの出力特性及び出力量を管理する出力管理部(204)を備えることが好ましい。これにより、常にシステム出力を管理しながら、高精度且つ安定した駆動が可能となる。また、出力限界に対する余裕度を把握することができる。 Further, the control unit preferably includes an output management unit (204) that manages the output characteristics and output amounts of the two inverters based on the phase and amplitude of the composite voltage command vector calculated by the composite voltage command calculation unit. This enables highly accurate and stable driving while always managing the system output. In addition, it is possible to grasp the degree of margin with respect to the output limit.

各実施形態の電動機駆動装置が適用されるシステムの全体構成図。1 is an overall configuration diagram of a system to which an electric motor drive device of each embodiment is applied; FIG. 各実施形態の制御部の概略構成図。4 is a schematic configuration diagram of a control unit of each embodiment; FIG. 合成電圧指令算出部の構成を示すブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a composite voltage command calculator; 合成電圧ベクトルの位相及び振幅出力式の導出を説明するベクトル図。FIG. 4 is a vector diagram for explaining the derivation of the phase and amplitude output formulas of the composite voltage vector; 各実施形態による処理を説明するフローチャートFlowchart for explaining processing according to each embodiment (a)反転動作、(b)非反転動作による合成電圧ベクトルを示す図。FIG. 11A is a diagram showing synthesized voltage vectors by inverting operation and (b) non-inverting operation; 第1電圧ベクトルを固定し、第2電圧ベクトルの位相を360°変化させたときの合成電圧ベクトルの軌跡を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the trajectory of the composite voltage vector when the first voltage vector is fixed and the phase of the second voltage vector is changed by 360°; 管理位相差に対する合成電圧振幅の変化を示す図。FIG. 4 is a diagram showing changes in synthesized voltage amplitude with respect to managed phase difference; 等トルクでの合成電圧ベクトルの位相変化を示す図。The figure which shows the phase change of the synthetic|combination voltage vector in equal torque. 合成電圧ベクトルの位相とトルクとの関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the phase of a combined voltage vector and torque; 第1実施形態の制御部のブロック図。FIG. 2 is a block diagram of a control unit according to the first embodiment; FIG. (a)1電源1インバータ方式での位相リミッタマップ、(b)2電源2インバータ方式での位相リミッタマップ。(a) Phase limiter map for 1 power supply 1 inverter system, (b) Phase limiter map for 2 power supply 2 inverters system. 電圧位相とトルクとの関係を示す図。The figure which shows the relationship between a voltage phase and a torque. 第1実施形態による最適位相の制御を示すフローチャート。4 is a flowchart showing optimum phase control according to the first embodiment; 図14のS25のサブフローチャート。15 is a sub-flowchart of S25 in FIG. 14; トルク優先時の動作を示すタイムチャート。The time chart which shows the operation at the time of torque priority. 電力優先時の動作を示すタイムチャート。4 is a time chart showing operation when power is given priority; 第2実施形態の制御の考え方を説明するベクトル図。The vector diagram explaining the concept of control of 2nd Embodiment. 合成電圧振幅及び回転数とトルクとの関係を規定するマップ。A map that defines the relationship between combined voltage amplitude and rotation speed and torque. 第2実施形態の動作を示すタイムチャート。Time charts showing the operation of the second embodiment.

以下、電動機駆動装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態において、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。また、第1、第2実施形態を包括して「本実施形態」という。本実施形態の電動機駆動装置は、ハイブリッド自動車や電気自動車の動力源であるモータジェネレータ(以下、「MG」)を駆動するシステムにおいて、3相交流電動機であるMGの駆動を制御する装置である。実施形態中の「MG」及び「MG制御装置」は、「電動機」及び「電動機駆動装置」に相当する。 A plurality of embodiments of the electric motor drive device will be described below with reference to the drawings. In a plurality of embodiments, substantially the same configurations are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted. Also, the first and second embodiments are collectively referred to as "this embodiment". The electric motor drive device of the present embodiment is a device that controls the drive of the MG, which is a three-phase AC motor, in a system that drives a motor generator (hereinafter referred to as "MG"), which is the power source of hybrid vehicles and electric vehicles. "MG" and "MG control device" in the embodiments correspond to "electric motor" and "electric motor driving device".

最初に、各実施形態に共通する基本構成について、図1~図10を参照して説明する。図1に、「2電源2インバータ」、すなわち、2つの電源11、12及び2台のインバータ60、70が用いられるシステムの全体構成を示す。MG80は、U相巻線81、V相巻線82及びW相巻線83を有する永久磁石式同期型の3相交流電動機である。ハイブリッド車両に適用される場合、MG80は、駆動輪を駆動するためのトルクを発生する電動機としての機能、及び、エンジンや駆動輪から伝わる車両の運動エネルギにより駆動されて発電可能な発電機としての機能を有する。 First, the basic configuration common to each embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 10. FIG. FIG. 1 shows the overall configuration of a system in which "two power sources and two inverters", that is, two power sources 11, 12 and two inverters 60, 70 are used. The MG 80 is a permanent magnet synchronous three-phase AC motor having a U-phase winding 81 , a V-phase winding 82 and a W-phase winding 83 . When applied to a hybrid vehicle, the MG80 functions as an electric motor that generates torque for driving the drive wheels, and as a generator capable of generating power by being driven by the kinetic energy of the vehicle transmitted from the engine and the drive wheels. have a function.

本実施形態のMG80は、3相巻線81、82、83の端点同士が結合されていないオープン巻線の構成である。第1インバータ60の各相出力端子は、3相巻線81、82、83の一端811、821、831に接続されており、第2インバータ70の各相出力端子は、3相巻線81、82、83の他端812、822、832に接続されている。回転角センサ85は、レゾルバ等により構成され、MG80の機械角θmを検出する。機械角θmは、制御部200の電気角演算部87で電気角θeに換算される。 The MG 80 of this embodiment has an open winding configuration in which the end points of the three-phase windings 81, 82, and 83 are not coupled. Each phase output terminal of the first inverter 60 is connected to one ends 811, 821, 831 of the three-phase windings 81, 82, 83, and each phase output terminal of the second inverter 70 is connected to the three-phase windings 81, 82 and 83 are connected to the other ends 812 , 822 and 832 . The rotation angle sensor 85 is composed of a resolver or the like, and detects the mechanical angle θm of the MG80. The mechanical angle θm is converted into an electrical angle θe by the electrical angle calculator 87 of the controller 200 .

第1電源11及び第2電源12は、互いに絶縁された独立した2つの電源であり、それぞれがニッケル水素、リチウムイオン等の二次電池や電気二重層キャパシタ等の充放電可能な蓄電装置である。例えば第1電源11に出力型のリチウムイオン電池を用い、第2電源12に容量型のリチウムイオン電池を用いるというような構成であってもよい。2台のインバータ60、70は、2つの電源11、12から個別に直流電力が入力される。第1電源11は、第1インバータ60を経由してMG80と電力を授受可能であり、第2電源12は、第2インバータ70を経由してMG80と電力を授受可能である。 The first power source 11 and the second power source 12 are two independent power sources that are insulated from each other, and each of them is a chargeable/dischargeable power storage device such as a secondary battery such as nickel metal hydride or lithium ion, or an electric double layer capacitor. . For example, an output type lithium ion battery may be used for the first power source 11 and a capacity type lithium ion battery may be used for the second power source 12 . The two inverters 60 and 70 receive DC power from the two power sources 11 and 12 individually. First power supply 11 can exchange power with MG 80 via first inverter 60 , and second power supply 12 can exchange power with MG 80 via second inverter 70 .

MG80は、第1インバータ60を経由して第1電源11から電力が供給され、第2インバータ70を経由して第2電源12から電力が供給される。3相巻線81、82、83の第1インバータ60側には、U相電圧VU1、V相電圧VV1、W相電圧VW1が印加される。3相巻線81、82、83の第2インバータ70側には、U相電圧VU2、V相電圧VV2、W相電圧VW2が印加される。 The MG 80 is supplied with power from the first power supply 11 via the first inverter 60 and is supplied with power from the second power supply 12 via the second inverter 70 . A U-phase voltage VU1, a V-phase voltage VV1, and a W-phase voltage VW1 are applied to the three-phase windings 81, 82, and 83 on the first inverter 60 side. A U-phase voltage VU2, a V-phase voltage VV2, and a W-phase voltage VW2 are applied to the three-phase windings 81, 82, and 83 on the second inverter 70 side.

例えば第1インバータ60からMG80への電力経路に、3相巻線81、82、83に通電される相電流を検出する電流センサ84が設けられる。図1の例では、V相電流Iv及びW相電流Iwが検出されるが、どの2相又は3相の電流が検出されてもよい。また、電流センサ84は、第2インバータ70からMG80への電力経路に設けられてもよく、第1インバータ60及び第2インバータ70の両方の経路に設けられてもよい。 For example, a current sensor 84 is provided in the power path from first inverter 60 to MG 80 to detect phase currents flowing through three-phase windings 81 , 82 , 83 . In the example of FIG. 1, V-phase current Iv and W-phase current Iw are detected, but any two-phase or three-phase current may be detected. Further, current sensor 84 may be provided in the power path from second inverter 70 to MG 80 or may be provided in both paths of first inverter 60 and second inverter 70 .

第1コンデンサ16は、高電位側配線P1と低電位側配線N1との間に接続され、第2コンデンサ17は、高電位側配線P2と低電位側配線N2との間に接続される。第1電圧センサ18は、第1電源11から第1インバータ60に入力される入力電圧VH1を検出する。第2電圧センサ19は、第2電源12から第2インバータ70に入力される入力電圧VH2を検出する。 The first capacitor 16 is connected between the high potential side wiring P1 and the low potential side wiring N1, and the second capacitor 17 is connected between the high potential side wiring P2 and the low potential side wiring N2. The first voltage sensor 18 detects an input voltage VH1 input from the first power supply 11 to the first inverter 60 . The second voltage sensor 19 detects an input voltage VH2 input from the second power supply 12 to the second inverter 70 .

MG制御装置100は、第1インバータ60、第2インバータ70、制御部200及びドライブ回路67、77を備える。第1インバータ60は、巻線81、82、83の各相に対応して設けられ、ブリッジ接続される6つの第1スイッチング素子61~66を有する。スイッチング素子61、62、63は、それぞれU相、V相、W相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子64、65、66は、それぞれU相、V相、W相の下アームのスイッチング素子である。第2インバータ70は、巻線81、82、83の各相に対応して設けられ、ブリッジ接続される6つの第2スイッチング素子71~76を有する。スイッチング素子71、72、73は、それぞれU相、V相、W相の上アームのスイッチング素子であり、スイッチング素子74、75、76は、それぞれU相、V相、W相の下アームのスイッチング素子である。 The MG control device 100 includes a first inverter 60 , a second inverter 70 , a control section 200 and drive circuits 67 and 77 . The first inverter 60 has six first switching elements 61 to 66 which are provided corresponding to the respective phases of the windings 81, 82, 83 and are bridge-connected. Switching elements 61, 62, and 63 are upper arm switching elements of the U, V, and W phases, respectively, and switching elements 64, 65, and 66 are lower arm switching elements of the U, V, and W phases, respectively. element. The second inverter 70 has six second switching elements 71 to 76 which are provided corresponding to the respective phases of the windings 81, 82, 83 and are bridge-connected. Switching elements 71, 72, and 73 are upper arm switching elements of the U, V, and W phases, respectively, and switching elements 74, 75, and 76 are lower arm switching elements of the U, V, and W phases, respectively. element.

各スイッチング素子61~66、71~76は、例えばIGBTで構成され、低電位側から高電位側へ向かう電流を許容する還流ダイオードが並列に接続されている。高電位側配線P1、P2と低電位側配線N1、N2との短絡を防止するため、各相の上アーム素子と下アーム素子とは、同時にオンせず、相補的にオンオフするように、すなわち、一方がオンのとき他方がオフするように制御される。 Each of the switching elements 61 to 66 and 71 to 76 is composed of, for example, an IGBT, and is connected in parallel with a free wheel diode that allows a current flowing from the low potential side to the high potential side. In order to prevent a short circuit between the high potential side wirings P1, P2 and the low potential side wirings N1, N2, the upper arm element and the lower arm element of each phase should not be turned on at the same time, but turned on and off complementarily. , is controlled so that when one is on, the other is off.

制御部200は、マイコン等により構成され、図示しないCPU、ROM、I/O、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備えている。制御部200は、ROM等の実体的なメモリ装置(すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体)に予め記憶されたプログラムをCPUで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。 The control unit 200 is configured by a microcomputer or the like, and includes a CPU, ROM, I/O (not shown), bus lines connecting these components, and the like. The control unit 200 performs software processing by executing a program pre-stored in a physical memory device such as a ROM (that is, a readable non-temporary tangible recording medium) by the CPU, and hardware processing by a dedicated electronic circuit. Perform control by processing.

制御部200は、トルク指令trq*及び検出値の情報に基づき、第1インバータ60への出力電圧指令である第1電圧指令を生成する第1インバータ制御回路201、及び、第2インバータへの出力電圧指令である第2電圧指令を生成する第2インバータ制御回路202を有する。各インバータ制御回路201、202には、相電流Iv、Iw、電気角θe、入力電圧VH1、VH2等の情報が入力される。第1ドライブ回路67は、第1インバータ制御回路201が生成した第1電圧指令に基づくゲート信号を第1インバータ60へ出力する。第2ドライブ回路77は、第2インバータ制御回路202が生成した第2電圧指令に基づくゲート信号を第2インバータ70へ出力する。 The control unit 200 controls a first inverter control circuit 201 that generates a first voltage command, which is an output voltage command to the first inverter 60, based on information on the torque command trq * and the detected value, and the output to the second inverter. It has a second inverter control circuit 202 that generates a second voltage command that is a voltage command. Information such as phase currents Iv and Iw, electrical angle θe, and input voltages VH1 and VH2 are input to the inverter control circuits 201 and 202, respectively. First drive circuit 67 outputs a gate signal based on the first voltage command generated by first inverter control circuit 201 to first inverter 60 . Second drive circuit 77 outputs a gate signal based on the second voltage command generated by second inverter control circuit 202 to second inverter 70 .

図2に制御部200の概略構成を示す。以下の図中、インバータを「INV」と記す。第1インバータ制御回路201及び第2インバータ制御回路202は、個別のマイコン内にそれぞれ設けられてもよく、共通の1つのマイコン内に設けられてもよい。各インバータ制御回路201、202は、2電源2インバータのシステムとして駆動するために、独立且つ協調した電圧指令を生成する。 FIG. 2 shows a schematic configuration of the control unit 200. As shown in FIG. In the following figures, the inverter is described as "INV". The first inverter control circuit 201 and the second inverter control circuit 202 may be provided in individual microcomputers, respectively, or may be provided in one common microcomputer. Each inverter control circuit 201, 202 generates an independent and coordinated voltage command in order to drive as a system of two power supplies and two inverters.

制御部200が取得する情報として、MG80は共通であるため、角度(具体的には電気角θe)及び3相電流の検出値は共通でよい。ただし、破線で示すように、電流センサ84や回転角センサ85が複数設けられ、各インバータ制御回路201、202が対応する検出値を取得してもよい。電気角θeに基づく3相電流からdq軸電流への座標変換、電流フィードバック制御、dq軸電流から算出した推定トルクによるトルクフィードバック制御等は、モータ制御分野における周知技術であるため説明を省略する。各インバータ制御回路201、202は、dq制御により、それぞれ、第1インバータ60への第1電圧指令ベクトル、及び、第2インバータ70への第2電圧指令ベクトルを生成する。 As the information acquired by the control unit 200, since the MG80 is common, the detected values of the angle (specifically, the electrical angle θe) and the three-phase current may be common. However, as indicated by broken lines, a plurality of current sensors 84 and rotation angle sensors 85 may be provided, and respective inverter control circuits 201 and 202 may acquire corresponding detection values. Coordinate conversion from three-phase currents to dq-axis currents based on the electrical angle θe, current feedback control, torque feedback control based on estimated torque calculated from the dq-axis currents, and the like are well-known techniques in the field of motor control, and description thereof will be omitted. Each inverter control circuit 201, 202 generates a first voltage command vector to the first inverter 60 and a second voltage command vector to the second inverter 70 by dq control.

特許文献1(特許第3352182号公報)に開示された従来技術では、2台のインバータに与える電圧指令ベクトルを逆極性とする「反転動作」を行うことで、2台のインバータの出力を重畳させる。これにより最大出力が得られるが、効率や安定性を考慮した場合、必ずしも180°反転動作が望ましいとは限らない。例えば各種センサのサンプリングタイミングやマイコンの制御タイミング、インバータ制御回路の情報共有にずれが生じた場合、180°反転スイッチングが成立せず、出力に影響を及ぼすおそれがある。 In the prior art disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3352182), the output of the two inverters is superimposed by performing a "reversal operation" in which the voltage command vectors given to the two inverters are reversed in polarity. . Although this provides maximum output, the 180° reversal operation is not necessarily desirable in consideration of efficiency and stability. For example, if there is a deviation in the sampling timing of various sensors, the control timing of the microcomputer, or the information sharing of the inverter control circuit, the 180° inversion switching may not be established and the output may be affected.

つまり、2つの電圧指令ベクトルの純位相差が180°以外である「非反転動作」を行う方が望ましい場合があると考えられる。なお、非反転動作のうち、2つの電圧指令ベクトルの位相が同一であり純位相差が0°の場合、2台のインバータ60、70の出力が相殺する。特に、電圧指令ベクトルの振幅が等しい場合にはベクトル和が0となりMG80が駆動されないため、実質的に除外して考えてもよい。 In other words, it may be desirable to perform a "non-reversal operation" in which the net phase difference between the two voltage command vectors is other than 180°. In the non-inverting operation, when the two voltage command vectors have the same phase and the net phase difference is 0°, the outputs of the two inverters 60 and 70 cancel each other. In particular, when the amplitudes of the voltage command vectors are equal, the vector sum becomes 0 and the MG 80 is not driven, so it may be substantially excluded.

そこで本実施形態では、各インバータ60、70への電圧指令ベクトルをdq座標上の位相及び振幅で幾何学的に表現し、2台のインバータ60、70が出力するシステム出力、すなわち合成電圧指令を一意に決定する出力式を導出する。制御部200は、この出力式を用いることで、常にシステム出力を管理しながら、高精度且つ安定した駆動が可能となる。 Therefore, in this embodiment, the voltage command vector to each inverter 60, 70 is geometrically represented by the phase and amplitude on the dq coordinates, and the system output output by the two inverters 60, 70, that is, the combined voltage command is Derive a uniquely determined output expression. By using this output formula, the control unit 200 can perform highly accurate and stable driving while always managing the system output.

次に図3、図4を参照し、合成電圧指令の算出構成について説明する。図3に示すように、制御部200は、合成電圧指令算出部203及び出力管理部204を有する。以下、「電圧指令ベクトル」の「指令」を省略し、「第1電圧ベクトルV1」及び「第2電圧ベクトルV2」と記す。図4において、第1電圧ベクトルV1は一点鎖線矢印で示され、第2電圧ベクトルV2は実線矢印で示される。また、第2電圧ベクトルV2と原点対称の第2電圧反転ベクトルV2rは破線で示される。第1電圧ベクトルV1と第2電圧反転ベクトルV2rとを合成した合成電圧ベクトルVはブロック矢印で示される。 Next, with reference to FIGS. 3 and 4, the configuration for calculating the composite voltage command will be described. As shown in FIG. 3, the controller 200 has a combined voltage command calculator 203 and an output manager 204 . Hereinafter, the "command" of the "voltage command vector" will be omitted and will be referred to as "first voltage vector V1" and "second voltage vector V2". In FIG. 4, the first voltage vector V1 is indicated by a dashed line arrow, and the second voltage vector V2 is indicated by a solid line arrow. A second voltage reversal vector V2r that is symmetrical with respect to the second voltage vector V2 is indicated by a dashed line. A composite voltage vector V obtained by combining the first voltage vector V1 and the second voltage reversal vector V2r is indicated by a block arrow.

また、各ベクトルの位相及び振幅を以下の記号で記す。各電圧位相は、q軸正方向を基準としてdq座標上で反時計回り方向に増加するように定義され、[°(deg)]単位で表される。
Vθ1:第1電圧ベクトルV1の位相
Vamp1:第1電圧ベクトルV1の振幅
Vθ2:第2電圧ベクトルV2の位相
Vθ2r(=Vθ2-180):第2電圧反転ベクトルV2rの位相
Vamp2:第2電圧ベクトルV2及び第2電圧反転ベクトルV2rの振幅
Vθ:合成電圧ベクトルVの位相
Vamp:合成電圧ベクトルVの振幅
Also, the phase and amplitude of each vector are indicated by the following symbols. Each voltage phase is defined to increase in the counterclockwise direction on the dq coordinate with reference to the positive direction of the q-axis, and is expressed in units of [° (deg)].
Vθ1: Phase of first voltage vector V1 Vamp1: Amplitude of first voltage vector V1 Vθ2: Phase of second voltage vector V2 Vθ2r (=Vθ2-180): Phase of second voltage inversion vector V2r Vamp2: Second voltage vector V2 and the amplitude of the second voltage inversion vector V2r Vθ: the phase of the composite voltage vector V Vamp: the amplitude of the composite voltage vector V

上記の通り、第2電圧ベクトルV2及び第2電圧反転ベクトルV2rの振幅Vamp2は等しく、第2電圧反転ベクトルの位相Vθ2rは、第2電圧ベクトルV2の位相Vθ2から180を減じた値となる。 As described above, the amplitude Vamp2 of the second voltage vector V2 and the second voltage reversal vector V2r are equal, and the phase Vθ2r of the second voltage vector V2 is the phase Vθ2 of the second voltage vector V2 minus 180.

図3において、合成電圧指令算出部203は、第1インバータ制御回路201からdq軸電圧指令vd1、vq1を取得し、第1電圧ベクトルV1の位相Vθ1及び振幅Vamp1に変換する。また、合成電圧指令算出部203は、第2インバータ制御回路202からdq軸電圧指令vd2、vq2を取得し、第2電圧ベクトルV2の位相Vθ2及び振幅Vamp2に変換する。さらに、合成電圧指令算出部203は、第2電圧ベクトルV2の位相Vθ2から第2電圧反転ベクトルV2rの位相Vθ2rを算出する。 In FIG. 3, the combined voltage command calculator 203 acquires the dq-axis voltage commands vd1 and vq1 from the first inverter control circuit 201 and converts them into the phase Vθ1 and the amplitude Vamp1 of the first voltage vector V1. Also, the combined voltage command calculator 203 acquires the dq-axis voltage commands vd2 and vq2 from the second inverter control circuit 202 and converts them into the phase Vθ2 and the amplitude Vamp2 of the second voltage vector V2. Furthermore, the combined voltage command calculation unit 203 calculates the phase Vθ2r of the second voltage inversion vector V2r from the phase Vθ2 of the second voltage vector V2.

そして、合成電圧指令算出部203は、下記の出力式により合成電圧ベクトルVの位相Vθ及び振幅Vampを算出する。合成電圧ベクトルVの位相Vθは、式(1.1)が成り立つとき、式(2.1)により算出され、式(1.2)が成り立つとき、式(2.2)により算出される。また、合成電圧ベクトルVの振幅Vampは、式(3)により算出される。 Then, the composite voltage command calculation unit 203 calculates the phase Vθ and the amplitude Vamp of the composite voltage vector V using the following output equations. The phase Vθ of the combined voltage vector V is calculated by the formula (2.1) when the formula (1.1) holds, and is calculated by the formula (2.2) when the formula (1.2) holds. Also, the amplitude Vamp of the combined voltage vector V is calculated by equation (3).

Figure 0007255140000003
Figure 0007255140000003

Figure 0007255140000004
Figure 0007255140000004

出力管理部204は、合成電圧指令算出部203が算出した合成電圧ベクトルVの位相Vθ及び振幅Vampに基づいて、2台のインバータ60、70の出力特性及び出力量を管理する。出力管理部204は、例えば後述のように、MG80のトルクが最大となるか、又は、2台のインバータ60、70の電力が目標値に近づく合成電圧ベクトルVの最適位相を算出する。そして、合成電圧ベクトルVの位相Vθが最適位相となるように、第1電圧ベクトルV1又は第2電圧ベクトルV2の少なくとも一方の位相を進角又は遅角させるように調整する。 The output management unit 204 manages the output characteristics and output amounts of the two inverters 60 and 70 based on the phase Vθ and the amplitude Vamp of the composite voltage vector V calculated by the composite voltage command calculation unit 203 . For example, as will be described later, the output management unit 204 calculates the optimum phase of the combined voltage vector V at which the torque of the MG 80 is maximized or the power of the two inverters 60 and 70 approaches the target value. Then, the phase of at least one of the first voltage vector V1 and the second voltage vector V2 is advanced or retarded so that the phase Vθ of the combined voltage vector V becomes the optimum phase.

本実施形態では、出力式(2.1)、(2.2)、(3)を用いて算出される合成電圧ベクトルVに基づき、現在のシステム出力を把握した上で出力を維持しながら、出力優先型の特性を有する反転動作と、効率優先型の特性を有する非反転動作とを使い分けることができる。したがって、2台のインバータ60、70で実現できる効果の幅や種類に自由度を持たせることが可能となる。また、システム出力限界に対する余裕度が把握容易となり、合成電圧ベクトルVに基づくトルク制限や出力制限を実施することでシステムを安定的に動作可能となる。上記出力式の詳細な意義については後述する。 In this embodiment, based on the combined voltage vector V calculated using the output equations (2.1), (2.2), and (3), the current system output is grasped and the output is maintained. It is possible to selectively use the inverting operation having the output-prioritized characteristic and the non-inverting operation having the efficiency-prioritized characteristic. Therefore, it is possible to give flexibility to the range and types of effects that can be achieved by the two inverters 60 and 70 . In addition, it becomes easy to grasp the degree of margin for the system output limit, and by implementing torque limitation and output limitation based on the combined voltage vector V, the system can be stably operated. The detailed significance of the above output formula will be described later.

続いて、式(2.1)、(2.2)、(3)の導出過程を説明する。図4に示すように、第1電圧ベクトルV1は、第2電圧ベクトルV2から時計回り方向、且つ、第2電圧反転ベクトルV2rと重なる場合を含み、第2電圧反転ベクトルV2rから反時計回り方向の領域に存在するものとする。なお、その逆の領域では第1電圧ベクトルV1と第2電圧ベクトルV2とを入れ替えればよい。0≦Vθ1<360、-180≦Vθ2r<180の範囲でVθ1、Vθ2rを定義すると、「Vθ1≧Vθ2r」の関係が成り立つ。 Next, the process of deriving equations (2.1), (2.2) and (3) will be described. As shown in FIG. 4, the first voltage vector V1 rotates clockwise from the second voltage vector V2, includes cases where it overlaps with the second voltage reversal vector V2r, and extends counterclockwise from the second voltage reversal vector V2r. shall exist in the domain. In the opposite region, the first voltage vector V1 and the second voltage vector V2 may be interchanged. When Vθ1 and Vθ2r are defined in the ranges of 0≦Vθ1<360 and −180≦Vθ2r<180, the relationship “Vθ1≧Vθ2r” holds.

図4において、dq座標原点をO、第2電圧ベクトルV2の終点をA、第1電圧ベクトルV1の終点をB、合成電圧ベクトルVの終点をC、第2電圧反転ベクトルV2rの終点をDとする。直線ABをベクトルVshiftと定義すると、ベクトルVshiftは合成電圧ベクトルV(すなわち直線OC)と平行である。原点Oから直線ABにひいた垂線をOPとする。 In FIG. 4, O is the dq coordinate origin, A is the end point of the second voltage vector V2, B is the end point of the first voltage vector V1, C is the end point of the composite voltage vector V, and D is the end point of the second voltage reversal vector V2r. do. If straight line AB is defined as vector Vshift, vector Vshift is parallel to composite voltage vector V (ie, straight line OC). Let OP be a perpendicular drawn from the origin O to the straight line AB.

三角形OABにおいて、∠OABをα(0≦α<180)、∠OBAをβ(0≦β<180)とする。∠DOCは∠OABの同位角であるからαに等しく、∠COBは∠OBAの錯角であるからβに等しい。したがって、式(4.1)、(4.2)が成り立つ。また、式(4.1)、(4.2)より式(4.3)が導かれる。Vθ=Vθ1=Vθ2rのとき、α=β=0となる。 Let ∠OAB be α (0≦α<180) and ∠OBA be β (0≦β<180) in triangle OAB. Since ∠DOC is the isometric angle of ∠OAB, it is equal to α, and ∠COB is the alternate angle of ∠OBA, so it is equal to β. Therefore, equations (4.1) and (4.2) hold. Also, the formula (4.3) is derived from the formulas (4.1) and (4.2). When Vθ=Vθ1=Vθ2r, α=β=0.

α=Vθ-Vθ2r ・・・(4.1)
β=Vθ1-Vθ ・・・(4.2)
α+β=Vθ1-Vθ2r ・・・(4.3)
α=Vθ−Vθ2r (4.1)
β=Vθ1−Vθ (4.2)
α+β=Vθ1−Vθ2r (4.3)

したがって、三角形OPA及び三角形OPBにおいて直線ABの長さを求めると、合成電圧ベクトルVの振幅Vampの出力式(3)が導出される。 Therefore, when the length of the straight line AB is obtained in the triangles OPA and OPB, the output expression (3) of the amplitude Vamp of the composite voltage vector V is derived.

Figure 0007255140000005
Figure 0007255140000005

また、直線OPの長さについて式(5)が成り立つため、第1電圧ベクトルV1と第2電圧ベクトルV2との振幅比(Vamp1/Vamp2)は、式(6.1)で表される。なお、式(5)は正弦定理からも導かれる。 Also, since the equation (5) holds for the length of the straight line OP, the amplitude ratio (Vamp1/Vamp2) between the first voltage vector V1 and the second voltage vector V2 is represented by the equation (6.1). Equation (5) can also be derived from the sine theorem.

Figure 0007255140000006
Figure 0007255140000006

ここで、式(1.1)が成り立つとき、cosβ≠0、すなわちβ≠90であり、式(6.1)は式(6.2)に書き換えられる。一方、式(1.2)が成り立つとき、cosβ=0、すなわちβ=90である。 Here, when equation (1.1) holds, cos β≠0, that is, β≠90, and equation (6.1) can be rewritten as equation (6.2). On the other hand, when equation (1.2) holds, cos β=0, ie β=90.

Figure 0007255140000007
Figure 0007255140000007

Figure 0007255140000008
Figure 0007255140000008

式(6.2)を整理すると、tanβの式(7)、及び、角度βについての式(8)が得られる。0≦β<180、β≠90の前提の下、式(8)より角度βは一意に決まる。 Rearrangement of equation (6.2) yields equation (7) for tan β and equation (8) for angle β. Under the premise that 0≦β<180 and β≠90, the angle β is uniquely determined from Equation (8).

Figure 0007255140000009
Figure 0007255140000009

式(1.1)が成り立つとき、式(4.2)、(8)より式(2.1)が導かれる。また、式(1.2)が成り立つとき、式(4.2)より式(2.2)が導かれる。以上のとおり、合成電圧ベクトルVの位相Vθの出力式(2.1)、(2.2)が導出される。 When formula (1.1) holds, formula (2.1) is derived from formulas (4.2) and (8). Also, when formula (1.2) holds, formula (2.2) is derived from formula (4.2). As described above, the output equations (2.1) and (2.2) of the phase Vθ of the composite voltage vector V are derived.

Figure 0007255140000010
Figure 0007255140000010

以上のように、本実施形態の制御部200は、各インバータ60、70に指令する電圧ベクトルV1、V2の位相Vθ1、Vθ2及び振幅Vamp1、Vamp2より、合成電圧ベクトルVの位相Vθ及び振幅Vampを一意に決定することができる。 As described above, the control unit 200 of the present embodiment determines the phase Vθ and amplitude Vamp of the composite voltage vector V from the phases Vθ1 and Vθ2 and the amplitudes Vamp1 and Vamp2 of the voltage vectors V1 and V2 commanded to the inverters 60 and 70. can be uniquely determined.

図5のフローチャートに本実施形態による処理を示す。この処理ルーチンは、MG80の駆動中、繰り返される。フローチャートの説明で、記号「S」はステップを意味する。S11で、第1インバータ制御回路201及び第2インバータ制御回路202は、それぞれ、第1インバータ60へのdq軸電圧指令vd1、vq1、第2インバータ70へのdq軸電圧指令vd2、vq2を算出する。S12では、各dq軸電圧指令が電圧ベクトルの位相Vθ1、Vθ2及び振幅Vamp1、Vamp2に変換される。 The flowchart of FIG. 5 shows the processing according to this embodiment. This processing routine is repeated while the MG80 is being driven. In the description of the flowchart, the symbol "S" means step. In S11, the first inverter control circuit 201 and the second inverter control circuit 202 calculate dq-axis voltage commands vd1 and vq1 to the first inverter 60 and dq-axis voltage commands vd2 and vq2 to the second inverter 70, respectively. . In S12, each dq-axis voltage command is converted into voltage vector phases Vθ1, Vθ2 and amplitudes Vamp1, Vamp2.

合成電圧指令算出部203は、S13で、出力式(2.1)、(2.2)により、合成電圧ベクトルVの位相Vθを算出し、S14で、出力式(3)により、合成電圧ベクトルVの振幅Vampを算出する。出力管理部204は、S20で、出力特性及び出力量を管理する。なお、S20の詳細な内容については後述する。 The combined voltage command calculation unit 203 calculates the phase Vθ of the combined voltage vector V from the output equations (2.1) and (2.2) in S13, and calculates the combined voltage vector V from the output equation (3) in S14. The amplitude Vamp of V is calculated. The output management unit 204 manages the output characteristics and output amount in S20. The detailed content of S20 will be described later.

次に、上記出力式の意義、或いは上記出力式から得られる知見について、図6~図10を参照して説明する。図6(a)、(b)に、合成電圧ベクトルVの終点の軌跡を示す。ここで電圧ベクトルの始点は原点に決まっているため、以下、「ベクトルの終点の軌跡」を省略し、単に「ベクトルの軌跡」と記す。また、第1電圧ベクトルV1と第2電圧ベクトルV2との位相差(Vθ1-Vθ2)を「純位相差」と定義するのに対し、第1電圧ベクトルV1と第2電圧反転ベクトルV2rとの位相差(Vθ1-Vθ2r)を「管理位相差ΔVθ」と定義する。管理位相差の絶対値|ΔVθ|は、「0°≦|Δθ|≦180°」の範囲で定義される。以下の実施形態では、主に「Vθ1≧Vθ2r、ΔVθ≧0」であることを前提として説明する。 Next, the significance of the above output formulas or findings obtained from the above output formulas will be described with reference to FIGS. 6 to 10. FIG. 6(a) and 6(b) show the trajectory of the end point of the composite voltage vector V. FIG. Here, since the starting point of the voltage vector is determined to be the origin, hereinafter, the term "trajectory of the end point of the vector" will be omitted and simply referred to as "trajectory of the vector". Further, the phase difference (Vθ1−Vθ2) between the first voltage vector V1 and the second voltage vector V2 is defined as the “pure phase difference”, whereas the phase difference between the first voltage vector V1 and the second voltage reversal vector V2r is defined as “pure phase difference”. The phase difference (Vθ1−Vθ2r) is defined as “managed phase difference ΔVθ”. The absolute value |ΔVθ| of the controlled phase difference is defined within the range of “0°≦|Δθ|≦180°”. The following embodiments will be described mainly on the premise that "Vθ1≧Vθ2r, ΔVθ≧0".

図6(a)に、「反転動作」の場合の合成電圧ベクトルVを示す。反転動作では、管理位相差ΔVθ(=Vθ1-Vθ2r)が0°、純位相差(Vθ1-Vθ2)が180°となる。このとき、合成電圧ベクトルの位相Vθは、「Vθ=Vθ1=Vθ2r」となる。また、式(3)においてcos0=1であるため、式(9)に示すように、合成電圧ベクトルの振幅Vampは、第1電圧ベクトルV1の振幅Vamp1及び第2電圧反転ベクトルV2rの振幅Vamp2の和となる。 FIG. 6(a) shows the composite voltage vector V in the case of "reversal operation". In the reversal operation, the controlled phase difference ΔVθ (=Vθ1−Vθ2r) is 0°, and the pure phase difference (Vθ1−Vθ2) is 180°. At this time, the phase V.theta. of the combined voltage vector is "V.theta.=V.theta.1=V.theta.2r". Further, since cos0=1 in Equation (3), as shown in Equation (9), the amplitude Vamp of the combined voltage vector is the amplitude Vamp1 of the first voltage vector V1 and the amplitude Vamp2 of the second voltage inversion vector V2r. become peace.

Figure 0007255140000011
Figure 0007255140000011

このように、反転動作での合成電圧ベクトルVの軌跡は、半径(Vamp1+Vamp2)の電圧円で描かれる。したがって、電源電圧を最大限に利用した1電源1インバータ構成と同等の矩形波電圧が出力される。よって、出力を優先する場合、制御部200は、各インバータ60、70に反転動作をさせるように電圧指令を演算することが好ましい。以下の、 Thus, the trajectory of the composite voltage vector V in the reversal operation is drawn as a voltage circle with a radius of (Vamp1+Vamp2). Therefore, a rectangular wave voltage equivalent to that of the one-power-supply-one-inverter configuration that makes the most of the power supply voltage is output. Therefore, when priority is given to the output, it is preferable that the control unit 200 calculates the voltage command so as to cause the inverters 60 and 70 to perform the reverse operation. the following,

図6(b)に、管理位相差ΔVθが0°以外、すなわち純位相差が180°以外である「非反転動作」の場合の合成電圧ベクトルVを示す。合成電圧ベクトルVの振幅Vampは、2電源の電圧和(Vamp1+Vamp2)よりも小さくなる。そのため、合成電圧ベクトルVの軌跡は、図6(a)の最大電圧円より内側の円で描かれる。 FIG. 6(b) shows the combined voltage vector V in the case of the "non-inversion operation" in which the managed phase difference ΔVθ is other than 0°, that is, the net phase difference is other than 180°. The amplitude Vamp of the combined voltage vector V is smaller than the voltage sum (Vamp1+Vamp2) of the two power supplies. Therefore, the trajectory of the composite voltage vector V is drawn as a circle inside the maximum voltage circle in FIG. 6(a).

この場合、電源電圧に依存する合成電圧をそれ以上増やすことはできないため、制御部200は、弱め界磁制御により電圧位相Vθを進角させることで、d軸電流を負側により増加させ、トルクを等トルクライン上に収束させる。したがって、合成電圧ベクトルVの位相Vθの限界値である位相リミットを設定することが必要であると考えられる。効率を優先する場合、非反転動作により各電圧ベクトルV1、V2の位相Vθ1、Vθ2を操作し、合成電圧ベクトルVの位相Vθを最適化することが好ましい。 In this case, since the combined voltage that depends on the power supply voltage cannot be increased any further, the control unit 200 advances the voltage phase Vθ by field-weakening control, thereby increasing the d-axis current on the negative side and increasing the torque. Converge on the torque line. Therefore, it is considered necessary to set a phase limit, which is the limit value of the phase Vθ of the composite voltage vector V. FIG. When priority is given to efficiency, it is preferable to operate the phases Vθ1 and Vθ2 of the respective voltage vectors V1 and V2 by non-inverting operation to optimize the phase Vθ of the combined voltage vector V. FIG.

図7に、2電源2インバータ構成における2電源の電圧、すなわち電圧指令ベクトルの振幅が等しい(Vamp1=Vamp2)前提で、第1電圧ベクトルV1を固定し、第2電圧ベクトルV2の位相Vθ2を360°変化させたときの合成電圧ベクトルVの軌跡を実線円で示す。また、比較として、1電源1インバータ構成における最大電圧円を破線円で示す。合成電圧ベクトルVの軌跡は、管理位相差ΔVθが180°のとき原点Oを通り、管理位相差ΔVθが0°のとき最大電圧円上の点Qを通る。したがって、合成電圧ベクトルVの振幅Vampは、電圧位相Vθの変化に応じて、0から各電圧ベクトルV1、V2の振幅Vamp1(=Vamp2)の2倍まで変化する。 In FIG. 7, the first voltage vector V1 is fixed and the phase Vθ2 of the second voltage vector V2 is set to 360 on the premise that the voltages of the two power sources in the two power source and two inverter configuration, that is, the amplitudes of the voltage command vectors are equal (Vamp1=Vamp2). The trajectory of the composite voltage vector V when the angle is changed is indicated by a solid circle. For comparison, the maximum voltage circle in the one-power-supply-one-inverter configuration is indicated by a dashed circle. The locus of the combined voltage vector V passes through the origin O when the controlled phase difference ΔVθ is 180°, and passes through the point Q on the maximum voltage circle when the controlled phase difference ΔVθ is 0°. Therefore, the amplitude Vamp of the composite voltage vector V changes from 0 to twice the amplitude Vamp1 (=Vamp2) of each of the voltage vectors V1 and V2 according to the change in the voltage phase Vθ.

図8に、式(3)に基づく、管理位相差ΔVθ(=Vθ1-Vθ2r)と合成電圧ベクトルVの振幅Vampとの関係を示す。図8には、「Vθ1-Vθ2r≧0」の場合に限らず、「Vθ1-Vθ2r<0」の場合を含めて記す。管理位相差の絶対値|ΔVθ|が0°から180°に近づくに従って振幅Vampは単調減少する。管理位相差の絶対値|ΔVθ|が0°のとき、振幅Vampは(Vamp1+Vamp2)で最大となり、管理位相差の絶対値|ΔVθ|が180°のとき、振幅Vampは(Vamp1-Vamp2)で最小となる。各電圧ベクトルV1、V2の振幅Vamp1、Vamp2が等しい場合、合成電圧ベクトルVの振幅Vampは、管理位相差の絶対値|ΔVθ|が0°のとき、各インバータの電圧振幅Vamp1(=Vamp2)の2倍となり、管理位相差の絶対値|ΔVθ|が180°のとき0となる。 FIG. 8 shows the relationship between the managed phase difference ΔVθ (=Vθ1−Vθ2r) and the amplitude Vamp of the composite voltage vector V based on Equation (3). FIG. 8 shows not only the case of “Vθ1−Vθ2r≧0” but also the case of “Vθ1−Vθ2r<0”. The amplitude Vamp monotonically decreases as the absolute value |ΔVθ| of the controlled phase difference approaches 0° to 180°. When the absolute value of the controlled phase difference |ΔVθ| is 0°, the amplitude Vamp is maximized at (Vamp1+Vamp2), and when the absolute value of the controlled phase difference |ΔVθ| is 180°, the amplitude Vamp is minimized at (Vamp1−Vamp2). becomes. When the amplitudes Vamp1 and Vamp2 of the voltage vectors V1 and V2 are equal, the amplitude Vamp of the composite voltage vector V is the voltage amplitude Vamp1 (=Vamp2) of each inverter when the absolute value |ΔVθ| is doubled, and becomes 0 when the absolute value |ΔVθ| of the controlled phase difference is 180°.

図9に、合成電圧ベクトルVの振幅Vamp毎の位相Vθとトルクtrqとの関係を示す。トルクtrqは、合成電圧ベクトルVの位相Vθ及び振幅Vamp、MG回転数ω、極対数p、逆起電圧定数φ、dq軸自己インダクタンスLd、Lqに基づき、式(10)で表される。 FIG. 9 shows the relationship between the phase Vθ and the torque trq for each amplitude Vamp of the combined voltage vector V. In FIG. Torque trq is expressed by Equation (10) based on phase Vθ and amplitude Vamp of combined voltage vector V, MG rotation speed ω, pole logarithm p, back electromotive force constant φ, and dq-axis self-inductances Ld and Lq.

Figure 0007255140000012
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図9より、電圧振幅Vampが小さいほど、等トルク出力に必要な位相Vθが大きくなることがわかる。つまり、トルクtrqを一定に維持するためには、電圧振幅Vampが小さいほど、弱め界磁制御に相当する電圧位相Vθを進角させる操作をする必要がある。 From FIG. 9, it can be seen that the smaller the voltage amplitude Vamp, the larger the phase Vθ required for a constant torque output. That is, in order to keep the torque trq constant, it is necessary to advance the voltage phase Vθ corresponding to field weakening control as the voltage amplitude Vamp decreases.

図10に、出力最大となる矩形波出力での、合成電圧ベクトルVの位相Vθとトルクtrqとの関係を示す。合成電圧ベクトルVの位相Vθによってトルクtrqが決まる。正のトルクは力行動作を意味し、負のトルクは回生動作を意味する。回生時に負のトルクが最小となる最小トルク位相Vθminから、力行時に正のトルクが最大となりMG最大性能点に対応する最大トルク位相Vθmaxまでの範囲が位相制御範囲となる。合成電圧ベクトルVの位相Vθは位相制御範囲でのみ設定可能であり、範囲を超えると制御発散に至る。図10によりシステム出力限界に対する余裕度が把握容易となり、合成電圧ベクトルVに基づくトルク制限や出力制限を実施することでシステムを安定的に動作可能となる。 FIG. 10 shows the relationship between the phase V.theta. The phase Vθ of the combined voltage vector V determines the torque trq. A positive torque means power running operation, and a negative torque means regenerative operation. The range from the minimum torque phase Vθmin at which the negative torque is minimum during regeneration to the maximum torque phase Vθmax at which the positive torque is maximum during power running and corresponds to the MG maximum performance point is the phase control range. The phase Vθ of the composite voltage vector V can be set only within the phase control range, and when the range is exceeded, the control diverges. FIG. 10 makes it easy to grasp the degree of margin with respect to the system output limit, and by implementing torque limitation and output limitation based on the combined voltage vector V, the system can be stably operated.

このように本実施形態では、出力式(2.1)、(2.2)を用いて合成電圧ベクトルVの出力特性や出力量を管理し、動作要求に応じて反転動作と非反転動作とを使い分け、2台のインバータ60、70で実現できる効果の幅や種類に自由度を持たせることが可能となる。また、特開2017-175700号公報には、2台の3相インバータの動作を組み合わせて5レベルの巻線端電圧を切り替える電圧マルチレベル化の技術が開示されている。本実施形態では、2台のインバータ60、70の動作を自由に操作することで、電圧マルチレベル化を容易に実現することができる。 As described above, in this embodiment, the output characteristics and output amount of the combined voltage vector V are managed using the output equations (2.1) and (2.2), and the inverting operation and the non-inverting operation are performed according to the operation request. can be used properly, and the range and types of effects that can be achieved by the two inverters 60 and 70 can be given a degree of freedom. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-175700 discloses a voltage multi-level technology that combines the operations of two three-phase inverters to switch winding end voltages of five levels. In this embodiment, by freely manipulating the operations of the two inverters 60 and 70, voltage multi-leveling can be easily realized.

次に、出力管理部204による出力特性及び出力量の具体的な管理方法について、実施形態毎に説明する。出力管理部204は、特に高出力領域で、合成電圧ベクトルVの位相Vθを最適位相に制御する。また、出力管理部204は、管理位相差ΔVθを制限範囲内で最適化する。以下の実施形態の説明では、管理位相差ΔVθを単に「位相差ΔVθ」と記す。また、「第1電圧ベクトルV1の位相Vθ1」を「第1電圧位相Vθ1」、「第2電圧ベクトルV2の位相Vθ2」を「第2電圧位相Vθ2」、「第2電圧反転ベクトルV2rの位相Vθ2r」を「第2電圧反転位相Vθ2r」と記す。また、「合成電圧ベクトルVの位相Vθ」を「合成電圧位相Vθ」、「合成電圧ベクトルVの振幅Vamp」を「合成電圧振幅Vamp」と記す。 Next, a specific method of managing the output characteristics and output amount by the output management unit 204 will be described for each embodiment. The output management unit 204 controls the phase Vθ of the composite voltage vector V to the optimum phase, especially in the high output region. Also, the output management unit 204 optimizes the managed phase difference ΔVθ within a limited range. In the following description of the embodiments, the managed phase difference ΔVθ is simply referred to as "phase difference ΔVθ". Further, "phase Vθ1 of first voltage vector V1" is "first voltage phase Vθ1", "phase Vθ2 of second voltage vector V2" is "second voltage phase Vθ2", and "phase Vθ2r of second voltage reversal vector V2r" is ” will be referred to as “second voltage inversion phase Vθ2r”. Also, "phase Vθ of synthesized voltage vector V" is referred to as "synthesized voltage phase Vθ", and "amplitude Vamp of synthesized voltage vector V" is referred to as "synthesized voltage amplitude Vamp".

(第1実施形態)
第1実施形態について、図11~図17を参照して説明する。図11に制御部200の構成例を示す。制御部200において、2つのインバータ制御回路201、202の一方はMG80のトルクを管理し、他方は電力を管理する。図11の構成例では、第1インバータ制御回路201は、トルク指令trq*に対するフィードバック制御によりトルクを管理する。第2インバータ制御回路202は、2台のインバータ60、70の目標電力分配比率、又は、第2インバータ70の目標電力量に基づいて電力を管理する。2つのインバータ制御回路201、202が管理を分担することで、MG80がトルク指令trq*に応じたトルクを出力しつつ、2つの電源11、12の電源状態を適切に管理することができる。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 17. FIG. FIG. 11 shows a configuration example of the control unit 200. As shown in FIG. In the control unit 200, one of the two inverter control circuits 201 and 202 manages the torque of the MG80 and the other manages the electric power. In the configuration example of FIG. 11, the first inverter control circuit 201 manages torque by feedback control for the torque command trq * . The second inverter control circuit 202 manages power based on the target power distribution ratio of the two inverters 60 and 70 or the target power amount of the second inverter 70 . Since the two inverter control circuits 201 and 202 share the management, the power supply states of the two power supplies 11 and 12 can be appropriately managed while the MG 80 outputs torque according to the torque command trq * .

図11には、2台のインバータ60、70に出力される電圧ベクトルの位相Vθ1、Vθ2の演算に係る構成を主に示し、電圧振幅Vamp1、Vamp2の演算に係る構成は省略する。また、第1インバータ制御回路201と第2インバータ制御回路202とは、シリアル通信で相互に情報が通信される。 FIG. 11 mainly shows the configuration related to the calculation of the phases Vθ1 and Vθ2 of the voltage vectors output to the two inverters 60 and 70, and omits the configuration related to the calculation of the voltage amplitudes Vamp1 and Vamp2. Further, the first inverter control circuit 201 and the second inverter control circuit 202 mutually communicate information by serial communication.

第1インバータ制御回路201は、例えば上位ECUのトルク指令算出部からトルク指令trq*が入力される。トルク減算器32は、トルク指令trq*と実トルクtrq_realとのトルク偏差を算出する。フィードバック制御器33は、トルク偏差を0に近づけるように第1電圧位相Vθ1をPI演算する。フィードバックされる実トルクtrq_realは、直接検出されたトルク検出値でもよく、電流センサが検出した電流に基づいて推定されたトルク推定値でもよい。フィードバック制御器33が演算した第1電圧位相Vθ1に基づき第1インバータ60のスイッチング動作が制御されるとともに、第1電圧位相Vθ1は、第2インバータ制御回路202の位相算出器36に送信される。 The first inverter control circuit 201 receives a torque command trq * from, for example, a torque command calculator of a host ECU. A torque subtractor 32 calculates a torque deviation between the torque command trq * and the actual torque trq_real. The feedback controller 33 PI-operates the first voltage phase Vθ1 so that the torque deviation approaches zero. The actual torque trq_real to be fed back may be a directly detected torque value or an estimated torque value estimated based on the current detected by the current sensor. The switching operation of the first inverter 60 is controlled based on the first voltage phase Vθ1 calculated by the feedback controller 33, and the first voltage phase Vθ1 is transmitted to the phase calculator 36 of the second inverter control circuit 202.

第2インバータ制御回路202の電力制御部50は、2台のインバータ60、70の実電力分配比率が目標電力分配比率に追従するように、又は、第2インバータ70の実電力量が目標電力量に追従するように位相差ΔVθ(=Vθ1-Vθ2r)を演算する。位相算出器36は、第1電圧位相Vθ1と位相差ΔVθとに基づき、式(11)により第2電圧位相Vθ2を算出し、第2インバータ70に出力する。なお、位相算出器36が第2電圧反転位相Vθ2rを出力し、第2インバータ70が第2電圧反転位相Vθ2rに基づきスイッチング動作するように構成してもよい。
Vθ2=Vθ2r+180=Vθ1-ΔVθ+180 ・・・(11)
The power control unit 50 of the second inverter control circuit 202 controls the actual power distribution ratio of the two inverters 60 and 70 to follow the target power distribution ratio, or the actual power amount of the second inverter 70 to the target power amount. A phase difference ΔVθ (=Vθ1−Vθ2r) is calculated so as to follow . Based on the first voltage phase Vθ1 and the phase difference ΔVθ, the phase calculator 36 calculates the second voltage phase Vθ2 using Equation (11), and outputs the second voltage phase Vθ2 to the second inverter 70 . Alternatively, the phase calculator 36 may output the second voltage inversion phase Vθ2r, and the second inverter 70 may perform switching operation based on the second voltage inversion phase Vθ2r.
Vθ2=Vθ2r+180=Vθ1−ΔVθ+180 (11)

このように、第1インバータ制御回路201は、トルク指令trq*に対する実トルクtrq_realのフィードバック制御によりMG80のトルクを管理し、第2インバータ制御回路202は、2台のインバータ60、70へ供給される電力分配比率または電力量を管理する。トルク管理側である第1インバータ制御回路201の制御パラメータは第1電圧位相Vθ1であり、電力管理側である第2インバータ制御回路202の制御パラメータは位相差ΔVθである。なお、第1インバータ制御回路201と第2インバータ制御回路202とを入れ替えてもよい。 Thus, the first inverter control circuit 201 manages the torque of the MG 80 by feedback control of the actual torque trq_real with respect to the torque command trq * , and the second inverter control circuit 202 supplies the torque to the two inverters 60 and 70. Manage the power distribution ratio or amount of power. The control parameter of the first inverter control circuit 201 on the torque management side is the first voltage phase Vθ1, and the control parameter of the second inverter control circuit 202 on the power management side is the phase difference ΔVθ. Note that the first inverter control circuit 201 and the second inverter control circuit 202 may be interchanged.

続いて本実施形態による最適位相の導出について、1つの電源及び1台のインバータを用いる「1電源1インバータ」方式と対比しつつ説明する。上記式(10)のトルク式、及び図9、図10に示す通り、MG80のトルクを制御破綻なく最大限に使うためには、電圧振幅Vamp及び回転数ωに基づいて電圧位相Vθの上下限を制限する必要がある。これは1電源1インバータ方式でも同じであるが、2電源2インバータ方式では、2つの電圧ベクトルV1、V2の組み合わせパターンが多様に存在するため難しさが生じる。 Next, the derivation of the optimum phase according to this embodiment will be described in comparison with the "one power supply one inverter" method using one power supply and one inverter. 9 and 10, the upper and lower limits of the voltage phase Vθ must be restricted. This is the same in the one-power-supply one-inverter system, but in the two-power-supply two-inverter system, there are various combination patterns of the two voltage vectors V1 and V2, which causes difficulties.

図12(a)に、1電源1インバータ方式での電圧振幅Vamp及び回転数ωと制限位相Vθlimとの関係を規定する位相リミッタマップを示す。位相リミッタマップにより制限されるパラメータは、制御パラメータである電圧位相Vθそのものである。1電源1インバータ方式では、電源の入力電圧VHが変動しない限り基本的に電圧振幅Vampは一定となる。電圧振幅Vampが一定のとき、回転数ωが高いほど制限位相Vθlimは低く設定される。 FIG. 12(a) shows a phase limiter map that defines the relationship between the voltage amplitude Vamp, the rotational speed ω, and the limit phase Vθlim in the one-power-supply one-inverter system. A parameter limited by the phase limiter map is the voltage phase Vθ itself, which is a control parameter. In the one power supply one inverter system, the voltage amplitude Vamp is basically constant as long as the input voltage VH of the power supply does not fluctuate. When the voltage amplitude Vamp is constant, the higher the rotational speed ω, the lower the limit phase Vθlim is set.

制御開始時における初期制限位相Vθlim_stは実線のマップで規定され、初期回転数ω_stにおける制限位相Vθlim_stが黒丸で表される。その後、電圧振幅Vampが大から小へ低下したとき、制限位相Vθlimは破線のマップで規定される。すなわち、制限中の電圧振幅Vampの減少又は回転数ωの増加によって、黒丸の点から白丸の点へ制限位相Vθlimが変化するように制御される。 The initial limit phase Vθlim_st at the start of control is defined by a solid line map, and the limit phase Vθlim_st at the initial rotation speed ω_st is represented by black circles. After that, when the voltage amplitude Vamp decreases from large to small, the limit phase Vθlim is defined by the dashed map. That is, the limit phase Vθlim is controlled to change from the black dot to the white dot by decreasing the voltage amplitude Vamp or increasing the rotational speed ω during the limit.

図12(b)に、2電源2インバータ方式での位相リミッタマップを示す。マップ自体は1電源1インバータ式と同様であり、位相リミッタマップを用い制限中の電圧振幅Vamp及び回転数ωに基づいて制限されるパラメータは、合成電圧位相Vθである。一方、2電源2インバータ方式の制御部200の制御パラメータは、第1電圧位相Vθ1及び位相差ΔVθである。つまり、2電源2インバータ方式での制御パラメータである第1電圧位相Vθ1及び位相差ΔVθが直接制限されるわけではない。 FIG. 12(b) shows a phase limiter map in the two-power-supply two-inverter system. The map itself is similar to the one-power-supply one-inverter formula, and the parameter limited based on the voltage amplitude Vamp and the rotational speed ω being limited using the phase limiter map is the synthesized voltage phase Vθ. On the other hand, the control parameters of the control unit 200 of the two-power-supply two-inverter system are the first voltage phase Vθ1 and the phase difference ΔVθ. That is, the first voltage phase V.theta.1 and the phase difference .DELTA.V.theta., which are control parameters in the two-power-supply two-inverter system, are not directly limited.

「ΔVθ≠0、Vθ2r<Vθ1」を前提とすると、第1電圧位相Vθ1、第2電圧反転位相Vθ2r、及び合成電圧位相Vθは、「Vθ2r<Vθ<Vθ1」の関係にある。図12(b)では、初期の第1電圧位相の制限位相Vθ1limを黒四角で表し、第1電圧位相の制限位相Vθ1limから位相差ΔVθを差し引いた第2電圧反転位相Vθ2rを黒三角で表す。そこで、トルク管理側の第1インバータ制御回路201において、合成電圧位相Vθの制限位相Vθlimの変化を第1電圧位相の制限位相Vθ1limに反映させる必要がある。 Assuming "ΔVθ≠0, Vθ2r<Vθ1", the first voltage phase Vθ1, the second voltage inversion phase Vθ2r, and the composite voltage phase Vθ have a relationship of "Vθ2r<Vθ<Vθ1". In FIG. 12B, the initial limited phase Vθ1lim of the first voltage phase is represented by black squares, and the second voltage inversion phase Vθ2r obtained by subtracting the phase difference ΔVθ from the limited phase Vθ1lim of the first voltage phase is represented by black triangles. Therefore, in the first inverter control circuit 201 on the torque management side, it is necessary to reflect the change in the limited phase Vθlim of the composite voltage phase Vθ in the limited phase Vθ1lim of the first voltage phase.

図13に、位相とトルクとの関係を示す。図10に示した通り、力行時には最大トルク位相Vθmaxで正のトルクが最大となり、最大トルク位相Vθmaxを超えると位相制御範囲を逸脱し制御が破綻する。そこで、合成電圧の位相Vθを増加させるとき、最大トルク位相Vθmaxを超えることがないように、最大トルク位相Vθmaxよりも少し小さい位相、すなわち、マージンδだけ小さい位相が合成電圧の制限位相Vθlimとして設定される。ここで、位相差ΔVθの値によっては、図13に示すように、第1電圧位相Vθ1が最大トルク位相Vθmaxを超える場合がある。 FIG. 13 shows the relationship between phase and torque. As shown in FIG. 10, the positive torque becomes maximum at the maximum torque phase V.theta.max during power running, and when the maximum torque phase V.theta.max is exceeded, the phase control range is exceeded and the control breaks down. Therefore, a phase slightly smaller than the maximum torque phase Vθmax, that is, a phase smaller by a margin δ is set as the limit phase Vθlim of the composite voltage so that the maximum torque phase Vθmax is not exceeded when the phase Vθ of the composite voltage is increased. be done. Here, depending on the value of the phase difference ΔVθ, the first voltage phase Vθ1 may exceed the maximum torque phase Vθmax as shown in FIG.

制御開始時には、実線で示すトルクカーブにおいて、最大トルク位相Vθmax_stの手前の黒丸の点が合成電圧の初期制限位相Vθlim_stとして設定される。また、黒四角の点が第1電圧位相の制限位相Vθ1lim_stとして設定される。その後、合成電圧振幅Vampの減少や回転数ωの増加によって、破線で示すトルクカーブの白丸の点が新たな合成電圧制限位相Vθlimとして設定される。また、この変化を反映して、白四角の点が新たな第1電圧位相の制限位相Vθ1limとして設定される。 At the start of control, on the torque curve indicated by the solid line, the black dot before the maximum torque phase Vθmax_st is set as the initial limit phase Vθlim_st of the composite voltage. Also, the black square points are set as the limit phase Vθ1lim_st of the first voltage phase. After that, due to the decrease in the combined voltage amplitude Vamp and the increase in the rotation speed ω, the point of the white circle on the torque curve indicated by the dashed line is set as the new combined voltage limit phase Vθlim. Also, reflecting this change, the white square point is set as the new limit phase Vθ1lim of the first voltage phase.

これにより、トルク管理側の第1インバータ制御回路201において、制御破綻を回避しつつ、最大トルクを実現することができる。具体的には、合成電圧制限位相Vθlimは、図12(b)のマップにより、合成電圧振幅Vamp及び回転数ωから算出される。なお、式(2.1)、(2.2)、(3)の合成電圧ベクトル式と式(10)のトルク式との連立方程式を直接解いて求めてもよい。 As a result, in the first inverter control circuit 201 on the torque management side, the maximum torque can be realized while avoiding control failure. Specifically, the composite voltage limiting phase Vθlim is calculated from the composite voltage amplitude Vamp and the rotation speed ω by the map of FIG. 12(b). Alternatively, the simultaneous equations of the combined voltage vector formulas of formulas (2.1), (2.2) and (3) and the torque formula of formula (10) may be solved directly.

第1電圧位相の制限位相Vθ1limは、式(2.1)、(2.2)の合成電圧ベクトル式に基づき、式(1.1)の条件では式(12.1)により算出され、式(1.2)の条件では式(12.2)により算出される。式(12.1)中の(Vθ1-V2θr)は、位相差ΔVθに書き換えられる。 The limited phase Vθ1lim of the first voltage phase is calculated by the formula (12.1) under the conditions of the formula (1.1) based on the combined voltage vector formula of the formulas (2.1) and (2.2). Under the condition (1.2), it is calculated by the formula (12.2). (Vθ1−V2θr) in equation (12.1) can be rewritten as the phase difference ΔVθ.

Figure 0007255140000013
Figure 0007255140000013

電力管理側の第2インバータ制御回路202における第2電圧反転位相Vθ2rは、第1電圧位相Vθ1及び位相差ΔVθを制御パラメータとして制御される。なお、電力管理側の第2電圧反転位相Vθ2rの変化は、トルク管理側の第1電圧位相Vθ1に対して十分に遅い。したがって、合成電圧ベクトル式を用いることで、電力管理側の制御モードによらず第1電圧位相の制限位相Vθ1limを算出することができる。以上の制御により、少なくとも合成電圧位相Vθが制限位相Vθlimを超えないようにし、制御破綻を防止することができる。 The second voltage inversion phase Vθ2r in the second inverter control circuit 202 on the power management side is controlled using the first voltage phase Vθ1 and the phase difference ΔVθ as control parameters. Note that the change in the second voltage inversion phase Vθ2r on the power management side is sufficiently slow with respect to the first voltage phase Vθ1 on the torque management side. Therefore, by using the combined voltage vector formula, the limit phase Vθ1lim of the first voltage phase can be calculated regardless of the control mode on the power management side. With the above control, at least the combined voltage phase V.theta. is prevented from exceeding the limit phase V.theta.lim, and control failure can be prevented.

ところで位相差の絶対値|ΔVθ|が180°に近づくと、図8に示すように合成電圧振幅Vampが小さくなるため、MG80の最大トルクが減少する。以下、「トルクを優先する」とは、MG80のトルクを最大にすることを優先する意味であり、「電力を優先する」とは、2台のインバータの電力を目標値に近づけることを優先する意味である。トルクと電力のどちらを優先するかは初期に一律に決定されてもよい。或いは、2つの電源11、12を構成する電池の温度、SOC、充放電電力量(Win/Wout)や、車速、アクセル開度等の車両状態等に応じて、都度選択されてもよい。 When the absolute value of the phase difference |ΔVθ| approaches 180°, the combined voltage amplitude Vamp becomes smaller as shown in FIG. 8, so the maximum torque of MG 80 decreases. Hereinafter, "prioritizing torque" means giving priority to maximizing the torque of the MG80, and "prioritizing power" means giving priority to bringing the power of the two inverters closer to the target value. Meaning. Which of torque and electric power has priority may be uniformly determined in the initial stage. Alternatively, it may be selected each time according to the temperature, SOC, charge/discharge power amount (Win/Wout) of the batteries that constitute the two power sources 11 and 12, vehicle state such as vehicle speed, accelerator opening, and the like.

本実施形態では、トルクと電力のどちらを優先するかに応じて位相差ΔVθが制御される。具体的に出力管理部204は、トルクを優先する場合、第1電圧位相Vθ1の制限中に位相差ΔVθが増大して第1電圧位相Vθ1がさらに制限されることを防ぐため、位相差上限ΔVθlimを0に設定する。一方、電力を優先する場合、出力管理部204は、初回制限時、すなわち、合成電圧位相Vθが制限位相Vθlimを初めて超えたときの位相差ΔVθの値に設定する。これにより、ニーズに応じた位相差ΔVθの制御が可能となる。また、トルクや回転数の過渡時に通信遅れにより認識される電圧にずれが生じた場合でも、合成電圧位相Vθが制限位相Vθlimを超えないように守ることができる。 In the present embodiment, the phase difference ΔVθ is controlled depending on whether torque or electric power is given priority. Specifically, when priority is given to torque, the output management unit 204 sets the phase difference upper limit ΔVθlim is set to 0. On the other hand, when power is prioritized, the output management unit 204 sets the value of the phase difference ΔVθ at the time of the initial limitation, that is, when the combined voltage phase Vθ exceeds the limit phase Vθlim for the first time. This makes it possible to control the phase difference ΔVθ according to needs. Further, even if the recognized voltage deviates due to a communication delay during torque or rotational speed transients, it is possible to prevent the combined voltage phase Vθ from exceeding the limit phase Vθlim.

次に第1実施形態による最適位相の制御について、図14、図15のフローチャートを参照する。図14のS11~S14は図5と同じであり、図5における「出力特性、出力量管理」のS20が、S21以降に詳しく展開されている。出力管理部204は、S21で、合成電圧振幅Vamp及び回転数ωから合成電圧ベクトルVの制限位相Vθlimを算出する。S22では、式(12.1)、(12.2)により、第1電圧位相Vθ1の制限位相Vθ1limが算出される。そしてS23で、第1電圧位相Vθ1は制限位相Vθ1lim以下に制限される。 Next, referring to the flow charts of FIGS. 14 and 15 for the optimum phase control according to the first embodiment. S11 to S14 in FIG. 14 are the same as in FIG. 5, and S20 of "output characteristic, output amount management" in FIG. 5 is developed in detail after S21. In S21, the output management unit 204 calculates the limit phase Vθlim of the composite voltage vector V from the composite voltage amplitude Vamp and the rotation speed ω. In S22, the limit phase Vθ1lim of the first voltage phase Vθ1 is calculated by equations (12.1) and (12.2). Then, in S23, the first voltage phase Vθ1 is limited to the limit phase Vθ1lim or less.

好ましくは、S21の後、S22、S23と併行してS24~S26が実行される。S24では、合成電圧位相Vθが制限位相Vθlimを超えているか判断される。合成電圧位相Vθが制限位相Vθlimを超えている場合、S24でYESと判断され、S25に移行する。S25で出力管理部204は、位相差ΔVθの上限ΔVθlimを算出する。 Preferably, after S21, S24 to S26 are executed in parallel with S22 and S23. In S24, it is determined whether or not the composite voltage phase Vθ exceeds the limit phase Vθlim. If the composite voltage phase Vθ exceeds the limit phase Vθlim, YES is determined in S24, and the process proceeds to S25. In S25, the output management unit 204 calculates the upper limit ΔVθlim of the phase difference ΔVθ.

図15に示すように、トルクを優先するか電力を優先するかによって、算出される位相差上限ΔVθlimが異なる。電力よりトルクを優先する場合、S251でYESと判断され、S252で、「ΔVθlim=0」、すなわち、第1電圧位相Vθ1と第2電圧反転位相Vθ2rとが同位相となるように算出される。一方、トルクより電力を優先する場合、S251でNOと判断され、位相差上限ΔVθlimは初回制限時の値に算出される。すなわち、合成電圧位相Vθが制限位相Vθlimを初めて超えたときの位相差ΔVθの値が位相差上限ΔVθlimとして固定される。 As shown in FIG. 15, the calculated phase difference upper limit ΔVθlim differs depending on whether priority is given to torque or electric power. If torque is prioritized over electric power, YES is determined in S251, and ΔVθlim=0 is calculated in S252, that is, the first voltage phase Vθ1 and the second voltage inversion phase Vθ2r are calculated to be the same phase. On the other hand, if power is prioritized over torque, NO is determined in S251, and the phase difference upper limit ΔVθlim is calculated to the value at the time of the initial limitation. That is, the value of the phase difference ΔVθ when the combined voltage phase Vθ exceeds the limit phase Vθlim for the first time is fixed as the phase difference upper limit ΔVθlim.

図14に戻り、S26で、位相差ΔVθは上限ΔVθlim以下に制限される。なお、第2電圧反転位相Vθ2rが第1電圧位相Vθ1より大きくなる場合、S25、S26の位相差ΔVθを「位相差の絶対値|ΔVθ|」に置き換えればよい。S24にて合成電圧位相Vθが制限位相Vθlim以下の場合、NOと判断され、S25、S26はスキップされる。図14の処理は、MG80の駆動中、繰り返し実行される。そして、合成電圧位相Vθが制限位相Vθlim以下となり、S24でNOと判断されるまでS25、S26の処理が繰り返される。 Returning to FIG. 14, in S26, the phase difference ΔVθ is limited to the upper limit ΔVθlim or less. When the second voltage inversion phase Vθ2r is larger than the first voltage phase Vθ1, the phase difference ΔVθ between S25 and S26 may be replaced with the "absolute value of phase difference |ΔVθ|". If the composite voltage phase Vθ is equal to or less than the limit phase Vθlim in S24, it is determined as NO, and S25 and S26 are skipped. The process of FIG. 14 is repeatedly executed while the MG80 is being driven. The combined voltage phase Vθ becomes equal to or less than the limit phase Vθlim, and the processes of S25 and S26 are repeated until it is determined NO in S24.

次に、図16、図17のタイムチャートを参照し、第1実施形態の動作例を説明する。図16にはトルク優先時の動作例を示し、図17には電力優先時の動作例を示す。各図の最上段にはトルク指令trq*を破線で示し、実トルクtrq_realを実線で示す。2段目には位相差指令ΔVθcomを破線で示し、位相差上限ΔVθlimを長破線で示し、制限後位相差ΔVθを実線で示す。3段目には入力電圧の和(VH1+VH2)を破線で示し、合成電圧振幅Vampを実線で示す。4段目には位相リミットフラグを実線で示す。最下段には合成電圧位相Vθを実線で示し、合成電圧制限位相Vθlimを長破線で示し、第1電圧位相Vθ1を一点鎖線で示し、第2電圧反転位相Vθ2rを二点鎖線で示す。 Next, an operation example of the first embodiment will be described with reference to the time charts of FIGS. 16 and 17. FIG. FIG. 16 shows an example of operation when priority is given to torque, and FIG. 17 shows an example of operation when priority is given to power. At the top of each figure, the torque command trq * is indicated by a dashed line, and the actual torque trq_real is indicated by a solid line. In the second stage, the phase difference command ΔVθcom is indicated by a broken line, the phase difference upper limit ΔVθlim is indicated by a long broken line, and the phase difference after limitation ΔVθ is indicated by a solid line. In the third row, the sum of the input voltages (VH1+VH2) is indicated by a dashed line, and the composite voltage amplitude Vamp is indicated by a solid line. The solid line indicates the phase limit flag on the fourth level. At the bottom, the composite voltage phase Vθ is indicated by a solid line, the composite voltage limit phase Vθlim is indicated by a long dashed line, the first voltage phase Vθ1 is indicated by a one-dot chain line, and the second voltage inversion phase Vθ2r is indicated by a two-dot chain line.

まず、図16を参照し、トルク優先時の動作例について説明する。図16では、位相差指令ΔVθcomは0より大きい値で一定であり、トルク指令trq*が時間につれて増加した後、減少する。また、位相差上限ΔVθlimは0に設定されている。時刻ta1以前、合成電圧位相Vθは制限位相Vθlimより小さく、位相リミットフラグはOFFであり、位相差指令ΔVθcomは制限されていない。第1電圧位相Vθ1、第2電圧反転位相Vθ2r及び合成電圧位相Vθは、時間と共にほぼ平行に増加している。このとき、合成電圧振幅Vampは入力電圧の和(VH1+VH2)より小さい。また、実トルクtrq_realはトルク指令trq*に一致している。 First, with reference to FIG. 16, an operation example when torque is prioritized will be described. In FIG. 16, the phase difference command ΔVθcom is a constant value greater than 0, and the torque command trq * increases with time and then decreases. Also, the phase difference upper limit ΔVθlim is set to zero. Before time ta1, the combined voltage phase Vθ is smaller than the limit phase Vθlim, the phase limit flag is OFF, and the phase difference command ΔVθcom is not limited. The first voltage phase Vθ1, the second voltage inversion phase Vθ2r, and the composite voltage phase Vθ increase almost parallel with time. At this time, the combined voltage amplitude Vamp is smaller than the sum of the input voltages (VH1+VH2). Also, the actual torque trq_real matches the torque command trq * .

トルク指令trq*が次第に増加すると、合成電圧位相Vθも次第に増加し、時刻ta1に制限位相Vθlimを超える。これをトリガーとして位相リミットフラグがONし、位相差指令ΔVθcomに対する制限が開始される。このとき、位相を急変させることは矩形波制御の特性乱れの原因となるため、時間に対し傾きを持たせるように徐変される。その結果、制限後位相差ΔVθは、時刻ta1から時刻ta2の期間Iに、位相差上限ΔVθlimである0に向かって減少する。 As the torque command trq * gradually increases, the combined voltage phase Vθ also gradually increases and exceeds the limit phase Vθlim at time ta1. Triggered by this, the phase limit flag is turned ON, and the limitation on the phase difference command ΔVθcom is started. At this time, a sudden change in the phase causes disturbance of the characteristics of the rectangular wave control, so the phase is gradually changed so as to have a slope with respect to time. As a result, the post-limited phase difference ΔVθ decreases toward 0, which is the phase difference upper limit ΔVθlim, during the period I from time ta1 to time ta2.

時刻ta2に制限後位相差ΔVθが0になったとき、合成電圧振幅Vampは入力電圧の和(VH1+VH2)に一致する。その後、時刻ta2から時刻ta3までの期間IIにおいて制限後位相差ΔVθは0に維持され、合成電圧振幅Vampが一定の状態が継続する。また、実トルクtrq_realは、トルク指令trq*より小さい一定の値となる。一方、期間IIの間にトルク指令trq*は増加から減少に転じる。 When the post-limiting phase difference ΔVθ becomes 0 at time ta2, the combined voltage amplitude Vamp matches the sum of the input voltages (VH1+VH2). After that, in period II from time ta2 to time ta3, the post-limiting phase difference ΔVθ is maintained at 0, and the state where the combined voltage amplitude Vamp is constant continues. Also, the actual torque trq_real is a constant value smaller than the torque command trq * . On the other hand, the torque command trq * changes from increasing to decreasing during period II.

時刻ta3に合成電圧位相Vθが減少し始めると、位相リミットフラグがOFFし、位相差指令ΔVθcomに対する制限が解除される。そして、位相の急変による矩形波制御の特性乱れを避けるため、制限後位相差ΔVθは、時刻ta3から時刻ta4の期間に、0から位相差指令ΔVθcomに向かって増加する。それに伴い、合成電圧振幅Vampは入力電圧の和(VH1+VH2)から低下する。時刻ta4に、制限後位相差ΔVθは位相差指令ΔVθcomに復帰する。時刻ta4以後は、時刻ta1以前と同様の非制限状態に戻る。 When the composite voltage phase Vθ begins to decrease at time ta3, the phase limit flag is turned OFF, and the restriction on the phase difference command ΔVθcom is released. In order to avoid disturbance of the rectangular wave control characteristics due to a sudden phase change, the post-limiting phase difference ΔVθ increases from 0 toward the phase difference command ΔVθcom during the period from time ta3 to time ta4. Along with this, the combined voltage amplitude Vamp decreases from the sum of the input voltages (VH1+VH2). At time ta4, the post-limiting phase difference ΔVθ returns to the phase difference command ΔVθcom. After time ta4, the state returns to the same non-restricted state as before time ta1.

ここで、1電源1インバータ方式に相当する比較例として、位相差上限ΔVθlimを0としない場合、最上段に細い二点鎖線で示すように、実トルクtrq_realは、時刻ta1に位相リミットフラグがONしたときの値で制限される。すなわち、期間Iにおいて、実トルクtrq_realはトルク指令trq*を下回る。 Here, as a comparative example corresponding to the one-power-supply one-inverter system, when the phase difference upper limit ΔVθlim is not set to 0, as indicated by the thin two-dot chain line in the uppermost stage, the actual torque trq_real is such that the phase limit flag is turned on at time ta1. is limited by the value when That is, in period I, the actual torque trq_real falls below the torque command trq * .

それに対し第1実施形態では、位相リミットフラグがONしたとき、位相差上限ΔVθlimを0とすることで、期間Iの実トルクtrq_realは、トルク指令trq*を実現可能となる。つまり、実トルクtrq_realがトルク指令trq*を実現できない期間は、期間IIのみに短縮される。したがって、第1実施形態の効果として、図16のトルク差分Δtrq_effが余分に出力可能なトルクに相当する。 In contrast, in the first embodiment, when the phase limit flag is turned ON, the phase difference upper limit ΔVθlim is set to 0, so that the actual torque trq_real in period I can realize the torque command trq * . That is, the period during which the actual torque trq_real cannot achieve the torque command trq * is shortened to period II only. Therefore, as an effect of the first embodiment, the torque difference Δtrq_eff in FIG. 16 corresponds to the extra torque that can be output.

続いて図17を参照し、電力優先時の動作例について説明する。図17では、トルク指令trq*は一定であり、位相差指令ΔVθcomが時間につれて0から増加した後、減少して0に戻る。また、位相差上限ΔVθlimは、時刻tb1における位相差指令ΔVθcomの値に設定される。実トルクtrq_realはトルク指令trq*に常に一致する。初期の時刻tb0には位相差指令ΔVθcomは0であり、合成電圧振幅Vampは入力電圧の和(VH1+VH2)に等しい。 Next, with reference to FIG. 17, an operation example when power is given priority will be described. In FIG. 17, the torque command trq * is constant, and the phase difference command ΔVθcom increases from 0 over time, then decreases and returns to 0. Phase difference upper limit ΔVθlim is set to the value of phase difference command ΔVθcom at time tb1. Real torque trq_real always matches torque command trq * . At the initial time tb0, the phase difference command ΔVθcom is 0, and the combined voltage amplitude Vamp is equal to the sum of the input voltages (VH1+VH2).

時刻tb0から時刻tb1にかけて、位相差指令ΔVθcomは増加し、合成電圧振幅Vampは入力電圧の和(VH1+VH2)から低下する。合成電圧位相Vθは制限位相Vθlimより小さく、位相リミットフラグはOFFであり、位相差指令ΔVθcomは制限されていない。時刻tb0から時刻tb1までの間には、位相差指令ΔVθcomの増加に伴い、第1電圧位相Vθ1と第2電圧反転位相Vθ2rとの差が広がりつつ、合成電圧位相Vθが漸増する。一方、制限位相Vθlimは次第に減少する。 From time tb0 to time tb1, phase difference command ΔVθcom increases, and composite voltage amplitude Vamp decreases from the sum of input voltages (VH1+VH2). The synthesized voltage phase Vθ is smaller than the limit phase Vθlim, the phase limit flag is OFF, and the phase difference command ΔVθcom is not limited. Between time tb0 and time tb1, as the phase difference command ΔVθcom increases, the difference between the first voltage phase Vθ1 and the second voltage inversion phase Vθ2r widens, and the composite voltage phase Vθ gradually increases. On the other hand, the limit phase Vθlim gradually decreases.

時刻tb1に合成電圧位相Vθが制限位相Vθlimを超えると、これをトリガーとして、位相リミットフラグがONする。そして、この時点での位相差指令ΔVθcomの値を位相差上限ΔVθlimとして、位相差指令ΔVθcomに対する制限が開始される。その後、時刻tb1から時刻tb2までの間、制限後位相差ΔVθは、位相差上限ΔVθlimに制限され、第1電圧位相Vθ1、第2電圧反転位相Vθ2r、及び合成電圧位相Vθは一定に維持される。一方、時刻tb1から時刻tb2までの間に位相差指令ΔVθcomは増加から減少に転じる。 When the synthesized voltage phase Vθ exceeds the limit phase Vθlim at time tb1, the phase limit flag is turned ON with this as a trigger. Then, the value of the phase difference command ΔVθcom at this time is set as the phase difference upper limit ΔVθlim, and the limitation on the phase difference command ΔVθcom is started. After that, from time tb1 to time tb2, the post-limiting phase difference ΔVθ is limited to the phase difference upper limit ΔVθlim, and the first voltage phase Vθ1, the second voltage inversion phase Vθ2r, and the composite voltage phase Vθ are kept constant. . On the other hand, phase difference command ΔVθcom changes from increasing to decreasing from time tb1 to time tb2.

時刻tb2に位相差指令ΔVθcomが位相差上限ΔVθlimを下回ると同時に、合成電圧位相Vθは制限位相Vθlimを下回り、位相リミットフラグがOFFする。その後、時刻tb1以前の動作とほぼ対称に、位相差指令ΔVθcomの減少に伴い、第1電圧位相Vθ1と第2電圧反転位相Vθ2rとの差が狭まりつつ、合成電圧位相Vθが漸減する。一方、制限位相Vθlimは次第に増加する。以上のように、第1実施形態では、出力限界時の制御破綻を防止しつつ、制限内での最大出力を実現することができる。 At time tb2, when the phase difference command ΔVθcom falls below the phase difference upper limit ΔVθlim, the combined voltage phase Vθ falls below the limit phase Vθlim and the phase limit flag is turned OFF. After that, substantially symmetrically with the operation before time tb1, as the phase difference command ΔVθcom decreases, the difference between the first voltage phase Vθ1 and the second voltage inversion phase Vθ2r narrows, and the combined voltage phase Vθ gradually decreases. On the other hand, the limited phase Vθlim gradually increases. As described above, in the first embodiment, it is possible to realize the maximum output within the limit while preventing control failure at the time of the output limit.

(変形例)
第1実施形態の変形例について説明する。図14のS24では、合成電圧位相Vθが制限位相Vθlimを超えたときYESと判断されるが、これに代えて、第1電圧位相Vθ1又は第2電圧反転位相Vθ2rの少なくとも一方が制限位相を超えたときYESと判断されるようにしてもよい。ここでの制限位相は、合成電圧の制限位相Vθlimが共通に用いられてよい。
(Modification)
A modification of the first embodiment will be described. In S24 of FIG. 14, YES is determined when the combined voltage phase Vθ exceeds the limit phase Vθlim. YES may be determined when the As the limit phase here, the limit phase Vθlim of the composite voltage may be commonly used.

この場合、位相差ΔVθが0であることを前提として、制限位相Vθlimを算出する位相リミッタマップの電圧振幅は、2電源の入力電圧VH1、VH2の和(VH1+VH2)を用いてもよい。これにより、1電源1インバータ方式のアルゴリズムに対し合成電圧ベクトルの演算を追加することなく、簡易に位相差制限を実現することができる。ただし、意図的に位相差の絶対値|ΔVθ|を0より大きい値としている場合、入力電圧VH1、VH2の和では算出できないため、合成電圧ベクトルを演算する必要がある。 In this case, assuming that the phase difference ΔVθ is 0, the sum (VH1+VH2) of the input voltages VH1 and VH2 of the two power supplies may be used as the voltage amplitude of the phase limiter map for calculating the limit phase Vθlim. As a result, the phase difference limitation can be easily realized without adding the calculation of the combined voltage vector to the algorithm of the one-power-supply one-inverter system. However, if the absolute value of the phase difference |ΔVθ|

(第2実施形態)
第2実施形態について、図18~図20を参照して説明する。第1実施形態と同様に、第2実施形態においても、第1インバータ制御回路201はMG80のトルクを管理し、第2インバータ制御回路202は電力を管理する構成を想定する。2電源2インバータ方式において、目標電力分配比率又は目標電力量の実現とMG最大トルクの実現とを高出力領域で実現することは背反の関係となる。そのため、トルク指令trq*を実現可能な範囲で最大の電力分配比率又は電力量を許容することが第2実施形態の技術思想である。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 18 to 20. FIG. As in the first embodiment, also in the second embodiment, it is assumed that the first inverter control circuit 201 manages the torque of the MG 80 and the second inverter control circuit 202 manages power. In the two-power-supply two-inverter system, achieving the target power distribution ratio or the target power amount and achieving the MG maximum torque in the high output region are in conflict with each other. Therefore, the technical idea of the second embodiment is to allow the maximum power distribution ratio or power amount within the range in which the torque command trq * can be realized.

図18に、第2実施形態の制御の考え方を説明するための、図4と類似のベクトル図を示す。第1電圧ベクトルV1の振幅Vamp1、及び第2電圧ベクトルV1の振幅Vamp2と、合成電圧ベクトルVの振幅Vampとの関係は、式(3)とは別の式(13)で表される。式(13)は、三角形OBCについての余弦定理の式において、「∠OBC=180-ΔVθ」を代入することで導かれる。 FIG. 18 shows a vector diagram similar to FIG. 4 for explaining the control concept of the second embodiment. The relationship between the amplitude Vamp1 of the first voltage vector V1, the amplitude Vamp2 of the second voltage vector V1, and the amplitude Vamp of the composite voltage vector V is represented by Equation (13), which is different from Equation (3). Equation (13) is derived by substituting “∠OBC=180−ΔVθ” in the equation of the law of cosines for triangle OBC.

Figure 0007255140000014
Figure 0007255140000014

式(13)より、位相差ΔVθが0°のときcos(ΔVθ)が1で合成電圧振幅Vampが最大であり、位相差ΔVθが180°に近づくほど合成電圧振幅Vampが減少することがわかる。すなわち、合成電圧振幅Vampへの影響は、電力管理側の制御パラメータである位相差ΔVθが支配的であると考えられる。そこで第2実施形態では、電力管理側の第2インバータ制御回路202で位相差ΔVθを最小にするように制御することで、最大トルクの減少を防止する。 From equation (13), it can be seen that when the phase difference ΔVθ is 0°, cos(ΔVθ) is 1 and the synthesized voltage amplitude Vamp is maximum, and the synthesized voltage amplitude Vamp decreases as the phase difference ΔVθ approaches 180°. That is, it is considered that the phase difference ΔVθ, which is a control parameter on the power management side, dominates the influence on the combined voltage amplitude Vamp. Therefore, in the second embodiment, the second inverter control circuit 202 on the power management side performs control so as to minimize the phase difference ΔVθ, thereby preventing the maximum torque from decreasing.

図19を参照し、具体的な制御構成について説明する。第2実施形態の制御対象は、合成電圧ベクトルVの電圧利用率が最大のとき、つまり、第1電圧指令、第2電圧指令ともに振幅に自由度が無い矩形波電圧であるときのみである。また、第1実施形態では、制御パラメータとして第1電圧位相Vθ1及び位相差ΔVθが用いられるのに対し、第2実施形態では、制御パラメータとして位相差ΔVθが用いられる。 A specific control configuration will be described with reference to FIG. The controlled object of the second embodiment is only when the voltage utilization rate of the combined voltage vector V is maximum, that is, when both the first voltage command and the second voltage command are rectangular wave voltages with no degree of freedom in amplitude. In the first embodiment, the first voltage phase Vθ1 and the phase difference ΔVθ are used as control parameters, whereas in the second embodiment, the phase difference ΔVθ is used as the control parameters.

ここでも、第1電圧位相Vθ1は第2電圧反転位相Vθ2r以上であり、位相差ΔVθが0以上であることを前提として説明する。第2電圧反転位相Vθ2rが第1電圧位相Vθ1より大きくなる可能性がある場合、位相差ΔVθを「位相差の絶対値|ΔVθ|」に置き換えて解釈すればよい。 Here, too, the description will be made on the assumption that the first voltage phase Vθ1 is equal to or greater than the second voltage inversion phase Vθ2r and the phase difference ΔVθ is equal to or greater than 0. If there is a possibility that the second voltage inversion phase Vθ2r is greater than the first voltage phase Vθ1, the phase difference ΔVθ can be interpreted by replacing it with the "absolute value of the phase difference |ΔVθ|".

図19に、合成電圧振幅Vamp及び回転数ωとトルクtrqとの関係を規定するマップを示す。実線は、電圧振幅Vampが最大となる条件、すなわち位相差ΔVθが0であり、電圧振幅Vampが2電源の入力電圧VH1、VH2の和(VH1+VH2)となる条件での最大トルクカーブTCXを示す。最大トルクカーブTCXは、1電源1インバータ方式と同様に、MG80が出力可能な許容最大トルクを表す。最大トルクカーブTCX上での現在の回転数ωpにおける最大トルクtrq_maxが黒丸の点で表される。 FIG. 19 shows a map that defines the relationship between the combined voltage amplitude Vamp, the rotational speed ω, and the torque trq. The solid line indicates the maximum torque curve TCX under the condition that the voltage amplitude Vamp is maximized, that is, the phase difference ΔVθ is 0 and the voltage amplitude Vamp is the sum of the input voltages VH1 and VH2 of the two power supplies (VH1+VH2). A maximum torque curve TCX represents the allowable maximum torque that the MG 80 can output, as in the one-power-supply one-inverter system. The maximum torque trq_max at the current rotational speed ωp on the maximum torque curve TCX is represented by black dots.

回転数ωpが一定で位相差ΔVθが0から大きくなると、合成電圧振幅Vampが小さくなり、現在のトルクカーブTCpが破線で表される。また、回転数ωpにおける最大トルクtrq_maxがトルク指令trq*に一致する制限トルクカーブTClimを二点鎖線で示す。制限トルクカーブTClimに相当する位相差ΔVθを位相差上限ΔVθlimとする。回転数ωpにおけるトルク指令trq*が菱形で表され、現在の最大トルクtrq_maxが白丸で表される。 When the rotation speed ωp is constant and the phase difference ΔVθ increases from 0, the combined voltage amplitude Vamp decreases, and the current torque curve TCp is represented by the dashed line. A limit torque curve TClim in which the maximum torque trq_max at the rotational speed ωp matches the torque command trq * is indicated by a chain double-dashed line. The phase difference ΔVθ corresponding to the limit torque curve TClim is set as the phase difference upper limit ΔVθlim. The torque command trq * at the rotation speed ωp is represented by a rhombus, and the current maximum torque trq_max is represented by a white circle.

図19において、現在のトルクカーブTCp上の最大トルクは、トルク指令trq*を下回っている。すなわち、現在の位相差ΔVθは位相差上限ΔVθlimを超えている。この場合、現在の位相差ΔVθが位相差上限ΔVθlimに制限される。これにより、現在の合成電圧振幅Vamp及び回転数ωpにおける最大トルクtrq_maxをトルク指令trq*に一致させることができる。なお、上記説明ではトルクが正である力行時を想定しているが、トルクが負である回生時を含めて表すと、最大トルクtrq_maxの絶対値がトルク指令trq*の絶対値よりも小さい場合、位相差ΔVθを位相差上限ΔVθlimに制限するように制御される。 In FIG. 19, the maximum torque on the current torque curve TCp is below the torque command trq * . That is, the current phase difference ΔVθ exceeds the phase difference upper limit ΔVθlim. In this case, the current phase difference ΔVθ is limited to the phase difference upper limit ΔVθlim. Thereby, the maximum torque trq_max at the current combined voltage amplitude Vamp and the rotation speed ωp can be matched with the torque command trq * . In the above description, it is assumed that the torque is positive during power running, but if the expression includes regeneration during which the torque is negative, the absolute value of the maximum torque trq_max is smaller than the absolute value of the torque command trq * . , is controlled to limit the phase difference ΔVθ to the phase difference upper limit ΔVθlim.

第2実施形態の制御では、電力管理側の電力演算が遅いため。演算順序が一部前後する場合があるが、その影響は大きくないと推定される。また、第1実施形態の位相リミッタとは制限パラメータが異なるため、制御の干渉はなく、両立することが可能である。 This is because the power calculation on the power management side is slow in the control of the second embodiment. The order of operations may be partially changed, but it is estimated that the effect is not large. Moreover, since the limiting parameter is different from that of the phase limiter of the first embodiment, there is no control interference and compatibility is possible.

次に、図20のタイムチャートを参照し、第2実施形態の動作例を説明する。図20の最上段にはトルク指令trq*を破線で示し、実トルクtrq_realを実線で示す。また、合成電圧振幅Vamp及び回転数ωに基づくトルクカーブ上の最大トルクtrq_maxを長破線で示す。2段目には位相差指令ΔVθcomを破線で示し、位相差上限ΔVθlimを長破線で示し、制限後位相差ΔVθを実線で示す。3段目には入力電圧の和(VH1+VH2)を破線で示し、合成電圧振幅Vampを実線で示す。4段目には電力(又は位相差)リミットフラグを実線で示す。最下段には第1電圧位相Vθ1を一点鎖線で示し、第2電圧反転位相Vθ2rを二点鎖線で示す。 Next, an operation example of the second embodiment will be described with reference to the time chart of FIG. At the top of FIG. 20, the torque command trq * is indicated by a dashed line, and the actual torque trq_real is indicated by a solid line. A long dashed line indicates the maximum torque trq_max on the torque curve based on the combined voltage amplitude Vamp and the rotation speed ω. In the second stage, the phase difference command ΔVθcom is indicated by a broken line, the phase difference upper limit ΔVθlim is indicated by a long broken line, and the phase difference after limitation ΔVθ is indicated by a solid line. In the third row, the sum of the input voltages (VH1+VH2) is indicated by a dashed line, and the composite voltage amplitude Vamp is indicated by a solid line. The power (or phase difference) limit flag is indicated by a solid line on the fourth level. At the bottom, the first voltage phase Vθ1 is indicated by a one-dot chain line, and the second voltage inversion phase Vθ2r is indicated by a two-dot chain line.

図20では、トルク指令trq*は一定であり、位相差指令ΔVθcomが時間につれて0から増加した後、減少して0に戻る。また、位相差上限ΔVθlimは、時刻tc1における位相差指令ΔVθcomの値に設定される。すなわち、図19のマップにおいて制限トルクカーブTClimに相当する位相差上限ΔVθlimが設定される。実トルクtrq_realはトルク指令trq*に常に一致する。初期の時刻tc0には位相差指令ΔVθcomは0であり、合成電圧振幅Vampは入力電圧の和(VH1+VH2)に等しい。 In FIG. 20, the torque command trq * is constant, and the phase difference command ΔVθcom increases from 0 over time, then decreases and returns to 0. Phase difference upper limit ΔVθlim is set to the value of phase difference command ΔVθcom at time tc1. That is, the phase difference upper limit ΔVθlim corresponding to the limit torque curve TClim in the map of FIG. 19 is set. Real torque trq_real always matches torque command trq * . At the initial time tc0, the phase difference command ΔVθcom is 0, and the combined voltage amplitude Vamp is equal to the sum of the input voltages (VH1+VH2).

時刻tc0から時刻tc1にかけて、位相差指令ΔVθcomは、位相差上限ΔVθlim未満であって、電力リミットフラグがOFFである条件内で増加する。これに伴い、合成電圧振幅Vampは入力電圧の和(VH1+VH2)から低下し、合成電圧振幅Vampに基づく最大トルクtrq_maxはトルク指令trq*を上回る範囲で低下する。時刻tc0から時刻tc1までの間、位相差指令ΔVθcomの増加に伴い、第1電圧位相Vθ1と第2電圧反転位相Vθ2rとは、差が広がりつつ漸増する。 From time tc0 to time tc1, the phase difference command ΔVθcom increases under the condition that the phase difference upper limit ΔVθlim is less than the power limit flag is OFF. Along with this, the combined voltage amplitude Vamp decreases from the sum of the input voltages (VH1+VH2), and the maximum torque trq_max based on the combined voltage amplitude Vamp decreases in a range exceeding the torque command trq * . Between time tc0 and time tc1, the difference between the first voltage phase Vθ1 and the second voltage inversion phase Vθ2r gradually increases as the phase difference command ΔVθcom increases.

時刻tc1に、合成電圧振幅Vampに基づく最大トルクtrq_maxがトルク指令trq*にまで低下すると、電力リミットフラグがONする。そして、この時点での位相差指令ΔVθcomの値を位相差上限ΔVθlimとして、位相差指令ΔVθcomに対する制限が開始される。その後、時刻tc1から時刻tc2までの間、制限後位相差ΔVθは、位相差上限ΔVθlimに制限され、第1電圧位相Vθ1及び第2電圧反転位相Vθ2rは一定に維持される。一方、時刻tc1から時刻tc2までの間に位相差指令ΔVθcomは増加から減少に転じる。 At time tc1, when the maximum torque trq_max based on the combined voltage amplitude Vamp drops to the torque command trq * , the electric power limit flag is turned ON. Then, the value of the phase difference command ΔVθcom at this time is set as the phase difference upper limit ΔVθlim, and the limitation on the phase difference command ΔVθcom is started. After that, from time tc1 to time tc2, the post-limiting phase difference ΔVθ is limited to the phase difference upper limit ΔVθlim, and the first voltage phase Vθ1 and the second voltage inversion phase Vθ2r are kept constant. On the other hand, phase difference command ΔVθcom changes from increasing to decreasing from time tc1 to time tc2.

時刻tc2に位相差指令ΔVθcomが位相差上限ΔVθlimを下回ると同時に、合成電圧振幅Vampに基づく最大トルクtrq_maxはトルク指令trq*を上回り、位相リミットフラグがOFFする。その後、時刻tc1以前の動作とほぼ対称に、位相差指令ΔVθcomの減少に伴い、第1電圧位相Vθ1と第2電圧反転位相Vθ2rとは、差が狭まりつつ漸減する。以上のように、第2実施形態によっても制限内での最大出力を実現することができる。 At time tc2, the phase difference command ΔVθcom falls below the phase difference upper limit ΔVθlim, and at the same time, the maximum torque trq_max based on the combined voltage amplitude Vamp exceeds the torque command trq * , turning OFF the phase limit flag. After that, substantially symmetrically with the operation before time tc1, the difference between the first voltage phase Vθ1 and the second voltage inversion phase Vθ2r gradually decreases as the phase difference command ΔVθcom decreases. As described above, the second embodiment can also achieve maximum output within limits.

(その他の実施形態)
(a)上記実施形態の出力式では、第1電圧ベクトルV1と第2電圧反転ベクトルV2rとの位相差(Vθ1-Vθ2r)を用いている。これとは逆に、第1電圧反転ベクトルV1rを定義し、第2電圧ベクトルV2と第1反転電圧ベクトルV1rとの位相差(Vθ2-Vθ1r)を用いてもよい。その他、第1インバータ60及び第2インバータ70に関する構成の区別は便宜的なものであり、適宜入れ替えてもよい。
(Other embodiments)
(a) In the output formula of the above embodiment, the phase difference (Vθ1−Vθ2r) between the first voltage vector V1 and the second voltage reversal vector V2r is used. Conversely, the first voltage reversal vector V1r may be defined and the phase difference (Vθ2−Vθ1r) between the second voltage vector V2 and the first reversal voltage vector V1r may be used. In addition, the distinction between the configurations regarding the first inverter 60 and the second inverter 70 is for convenience, and may be replaced as appropriate.

(b)第1実施形態における第1インバータ制御回路201と第2インバータ制御回路202とを入れ替え、第1電圧位相Vθ1に代えて、第2電圧反転位相Vθ2rをその電圧ベクトルの制限位相以下に制限してもよい。また、第1電圧位相Vθ1及び第2電圧反転位相Vθ2rの両方を、それぞれの電圧ベクトルの制限位相以下に制限してもよい。 (b) The first inverter control circuit 201 and the second inverter control circuit 202 in the first embodiment are exchanged, and instead of the first voltage phase Vθ1, the second voltage inversion phase Vθ2r is limited to the limit phase or less of the voltage vector. You may Also, both the first voltage phase Vθ1 and the second voltage inversion phase Vθ2r may be limited to the limit phases of the respective voltage vectors or less.

(c)2台のインバータ60、70は、独立した2電源から電力供給される構成に限らず、共通の1つの電源から電力供給されてもよい。また、独立した2電源が用いられる構成において、各電源は、両方ともバッテリやキャパシタで代表される二次電池である構成に限定されない。例えば、一方の電源が二次電池であり、他方の電源が燃料電池や発電機により構成されてもよい。 (c) The two inverters 60 and 70 are not limited to being supplied with power from two independent power supplies, but may be supplied with power from one common power supply. Moreover, in the configuration using two independent power sources, each power source is not limited to a configuration in which both power sources are secondary batteries represented by batteries or capacitors. For example, one power source may be a secondary battery, and the other power source may be configured by a fuel cell or a generator.

(d)電動機のオープン巻線の相数は、3相に限らず4相以上であってもよい。また、2相のオープン巻線がブリッジ接続された構成であってもよい。 (d) The number of phases of the open windings of the electric motor is not limited to three, and may be four or more. Alternatively, a configuration in which two-phase open windings are bridge-connected may be used.

(e)2電源2インバータ式の電動機駆動装置は、電気自動車、燃料電池車などの純電気車や、PHV(プラグインハイブリッド)、レンジエクステンダをはじめとする電気リッチなハイブリッドパワトレイン、さらには、12~48VのISG(Integrated Starter Generator)といった軽い電動化車両に至るまで適用される。この技術は、従来技術例であるリアクトルによる昇圧回路を一切使用せずに、高効率に高出力を実現する用途に適用可能な電圧型回路トポロジによるものであり、各車両において、従来の昇圧回路では熱的に成立困難な領域においても高出力化が求められる用途に適する。 (e) The 2-power source 2-inverter type electric motor drive device is used in pure electric vehicles such as electric vehicles and fuel cell vehicles, PHVs (plug-in hybrids), range extenders and other hybrid powertrains that are rich in electricity, and furthermore, It is applied to light electric vehicles such as 12-48V ISG (Integrated Starter Generator). This technology is based on a voltage-type circuit topology that can be applied to applications that achieve high output with high efficiency without using a booster circuit using a reactor, which is an example of conventional technology. It is suitable for applications that require high output even in a region where it is thermally difficult to achieve.

以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。 As described above, the present invention is by no means limited to the above embodiments, and can be embodied in various forms without departing from the spirit of the present invention.

100・・・MG制御装置(電動機駆動装置)、
200・・・制御部、
201・・・第1インバータ制御回路、
202・・・第2インバータ制御回路、
203・・・合成電圧指令算出部、
60 ・・・第1インバータ、 61~66・・・第1スイッチング素子、
70 ・・・第2インバータ、 71~76・・・第2スイッチング素子、
80 ・・・MG(モータジェネレータ、電動機)、
81、82、83・・・巻線。
100... MG control device (motor drive device),
200... control section,
201... First inverter control circuit,
202... second inverter control circuit,
203 ... synthetic voltage command calculation unit,
60 ... first inverter, 61 to 66 ... first switching element,
70 ... second inverter, 71 to 76 ... second switching element,
80 ... MG (motor generator, electric motor),
81, 82, 83... Windings.

Claims (7)

2台のインバータを用い、端点同士がオープンである2相以上の巻線(81、82、83)を有する電動機(80)の駆動を制御する電動機駆動装置であって、
前記巻線の各相に対応して設けられる複数の第1スイッチング素子(61~66)を有し、前記巻線の一端に接続される第1インバータ(60)と、
前記巻線の各相に対応して設けられる複数の第2スイッチング素子(71~76)を有し、前記巻線の他端に接続される第2インバータ(70)と、
トルク指令に基づき、前記第1インバータへの出力電圧指令である第1電圧指令を生成する第1インバータ制御回路(201)前記第2インバータへの出力電圧指令である第2電圧指令を生成する第2インバータ制御回路(202)、並びに、前記第1電圧指令に対応するdq座標上の第1電圧指令ベクトル及び前記第2電圧指令に対応するdq座標上の第2電圧指令ベクトルの位相及び振幅に基づき、前記2台のインバータが出力する合成電圧指令に対応するdq座標上の合成電圧指令ベクトルの位相及び振幅を一意に算出する合成電圧指令算出部(203)を有し、前記第1電圧指令ベクトルと前記第2電圧指令ベクトルとの位相差である純位相差が180°以外の値である場合を含め、前記第1電圧指令ベクトル及び前記第2電圧指令ベクトルに基づき、前記合成電圧指令ベクトルを決定する制御部(200)と、
を備え、
電圧指令ベクトルの位相を、q軸正方向を基準としてdq座標上で反時計回り方向に増加するように定義し、
前記第1電圧指令ベクトルの位相をVθ1、振幅をVamp1、
前記第2電圧指令ベクトルと原点対称の第2電圧反転ベクトルの位相をVθ2r、振幅をVamp2、
前記合成電圧指令ベクトルの位相をVθ、振幅をVampと表すと、
前記合成電圧指令算出部は、
前記合成電圧指令ベクトルの位相を、式(1.1)が成り立つとき、式(2.1)により算出し、一方、式(1.2)が成り立つとき、式(2.2)により算出し、
Figure 0007255140000015
前記合成電圧指令ベクトルの振幅を式(3)により算出する電動機駆動装置。
Figure 0007255140000016
A motor driving device for controlling the driving of a motor (80) using two inverters and having two or more phase windings (81, 82, 83) whose end points are open,
a first inverter (60) having a plurality of first switching elements (61 to 66) provided corresponding to each phase of the winding and connected to one end of the winding;
a second inverter (70) having a plurality of second switching elements (71 to 76) provided corresponding to each phase of the winding and connected to the other end of the winding;
A first inverter control circuit (201) for generating a first voltage command , which is an output voltage command to the first inverter, based on the torque command; and generating a second voltage command, which is an output voltage command for the second inverter. a second inverter control circuit (202), and the phase and amplitude of a first voltage command vector on dq coordinates corresponding to said first voltage command and a second voltage command vector on dq coordinates corresponding to said second voltage command a composite voltage command calculation unit (203) for uniquely calculating the phase and amplitude of the composite voltage command vector on the dq coordinates corresponding to the composite voltage command output by the two inverters based on the first voltage Based on the first voltage command vector and the second voltage command vector, including the case where the pure phase difference, which is the phase difference between the command vector and the second voltage command vector, is a value other than 180°, the composite voltage command a control unit (200) for determining a vector ;
with
The phase of the voltage command vector is defined to increase in the counterclockwise direction on the dq coordinate with reference to the positive direction of the q axis,
The phase of the first voltage command vector is Vθ1, the amplitude is Vamp1,
Vθ2r is the phase of the second voltage inversion vector that is symmetrical with respect to the second voltage command vector, Vamp2 is the amplitude,
Denoting the phase of the combined voltage command vector as Vθ and the amplitude as Vamp,
The combined voltage command calculation unit includes:
The phase of the combined voltage command vector is calculated by formula (2.1) when formula (1.1) holds, and is calculated by formula (2.2) when formula (1.2) holds. ,
Figure 0007255140000015
An electric motor driving device for calculating the amplitude of the combined voltage command vector by Equation (3) .
Figure 0007255140000016
前記制御部は、前記合成電圧指令算出部が算出した合成電圧指令ベクトルの位相及び振幅に基づいて、前記2台のインバータの出力特性及び出力量を管理する出力管理部(204)をさらに備え、
前記出力管理部は、
前記合成電圧指令ベクトルの位相が、前記電動機のトルクが最大となるか、又は、前記2台のインバータの電力が目標値に近づく最適位相となるように、前記第1電圧指令ベクトル又は前記第2電圧指令ベクトルの少なくとも一方の位相を調整する請求項に記載の電動機駆動装置。
The control unit further comprises an output management unit (204) that manages the output characteristics and output amounts of the two inverters based on the phase and amplitude of the composite voltage command vector calculated by the composite voltage command calculation unit,
The output management unit
The first voltage command vector or the second 2. The motor drive device according to claim 1 , wherein the phase of at least one of the voltage command vectors is adjusted.
前記出力管理部は、
前記合成電圧指令ベクトルの振幅及び前記電動機の回転数に基づいて前記合成電圧指令ベクトルの制限位相(Vθlim)を算出し、前記合成電圧指令ベクトルの位相が前記合成電圧指令ベクトルの制限位相以下となるように、前記第1電圧指令ベクトル又は前記第2電圧指令ベクトルの少なくとも一方の位相をその電圧指令ベクトルの制限位相(Vθ1lim)以下に制限する請求項に記載の電動機駆動装置。
The output management unit
A limit phase (Vθlim) of the composite voltage command vector is calculated based on the amplitude of the composite voltage command vector and the rotation speed of the electric motor, and the phase of the composite voltage command vector becomes equal to or less than the limit phase of the composite voltage command vector. 3. The motor driving device according to claim 2 , wherein the phase of at least one of the first voltage command vector and the second voltage command vector is limited to a limit phase (Vθ1lim) or less of the voltage command vector.
前記出力管理部は、
前記第1電圧指令ベクトル又は前記第2電圧指令ベクトルのいずれか一方の位相をその電圧指令ベクトルの制限位相以下に制限するとともに、
前記合成電圧指令ベクトルの位相が前記合成電圧指令ベクトルの制限位相を超えているとき、前記第1電圧指令ベクトルと前記第2電圧反転ベクトルとの位相差である管理位相差(ΔVθ)の絶対値(0°≦|ΔVθ|≦180°)を上限(ΔVθlim)以下に制限する請求項に記載の電動機駆動装置。
The output management unit
limiting the phase of either the first voltage command vector or the second voltage command vector to a limit phase of the voltage command vector or less;
When the phase of the combined voltage command vector exceeds the limit phase of the combined voltage command vector, the absolute value of a controlled phase difference (ΔVθ), which is the phase difference between the first voltage command vector and the second voltage reversal vector. 4. The electric motor driving device according to claim 3 , wherein (0°≦|ΔVθ|≦180°) is limited to an upper limit (ΔVθlim) or less.
前記第1インバータ制御回路又は前記第2インバータ制御回路のいずれか一方は、トルク指令(trq)に対する実トルク(trq_real)のフィードバック制御により前記電動機のトルクを管理し、前記第1インバータ制御回路又は前記第2インバータ制御回路の他方は、前記2台のインバータへ供給される電力分配比率または電力量を管理する前記制御部の構成において、
前記出力管理部は、
前記電動機のトルクを最大とすることを優先する場合、前記管理位相差の上限を0に設定し、
前記2台のインバータの電力を目標値に近づけることを優先する場合、前記管理位相差の上限を、前記合成電圧指令ベクトルの位相が前記合成電圧指令ベクトルの制限位相を初めて超えたときの前記管理位相差の値に設定する請求項に記載の電動機駆動装置。
Either the first inverter control circuit or the second inverter control circuit manages the torque of the electric motor by feedback control of the actual torque (trq_real) with respect to the torque command (trq * ), and the first inverter control circuit or In the configuration of the control unit, the other of the second inverter control circuits manages the power distribution ratio or the amount of power supplied to the two inverters,
The output management unit
If priority is given to maximizing the torque of the electric motor, setting the upper limit of the controlled phase difference to 0,
If priority is given to bringing the power of the two inverters closer to the target value, the upper limit of the management phase difference is set to the management phase when the phase of the combined voltage command vector exceeds the limit phase of the combined voltage command vector for the first time. 5. The motor driving device according to claim 4 , wherein the phase difference value is set.
前記出力管理部は、
前記合成電圧指令ベクトルの振幅及び前記電動機の回転数に基づいて前記電動機が出力可能な最大トルク(trq_max)を推定し、
前記最大トルクがトルク指令(trq)以上となるように、前記第1電圧指令ベクトルと前記第2電圧反転ベクトルとの位相差である管理位相差(ΔVθ)の絶対値(0°≦|ΔVθ|≦180°)を上限(ΔVθlim)以下に制限する請求項に記載の電動機駆動装置。
The output management unit
estimating the maximum torque (trq_max) that the electric motor can output based on the amplitude of the combined voltage command vector and the rotation speed of the electric motor;
The absolute value (0°≦|ΔVθ) of the controlled phase difference (ΔVθ), which is the phase difference between the first voltage command vector and the second voltage reversal vector, so that the maximum torque becomes equal to or greater than the torque command (trq * ) |≦180°) is limited to an upper limit (ΔVθlim) or less .
2台のインバータを用い、端点同士がオープンである2相以上の巻線(81、82、83)を有する電動機(80)の駆動を制御する電動機駆動装置のプログラムであって、A program for a motor drive device that uses two inverters and controls the drive of a motor (80) having two or more phase windings (81, 82, 83) whose end points are open,
前記電動機駆動装置は、The electric motor drive device
前記巻線の各相に対応して設けられる複数の第1スイッチング素子(61~66)を有し、前記巻線の一端に接続される第1インバータ(60)と、a first inverter (60) having a plurality of first switching elements (61 to 66) provided corresponding to each phase of the winding and connected to one end of the winding;
前記巻線の各相に対応して設けられる複数の第2スイッチング素子(71~76)を有し、前記巻線の他端に接続される第2インバータ(70)と、a second inverter (70) having a plurality of second switching elements (71 to 76) provided corresponding to each phase of the winding and connected to the other end of the winding;
トルク指令に基づき、前記第1インバータへの出力電圧指令である第1電圧指令を生成する第1インバータ制御回路(201)、及び、前記第2インバータへの出力電圧指令である第2電圧指令を生成する第2インバータ制御回路(202)を有する制御部(200)と、Based on the torque command, a first inverter control circuit (201) that generates a first voltage command that is an output voltage command to the first inverter, and a second voltage command that is an output voltage command to the second inverter. a control unit (200) having a second inverter control circuit (202) that generates
を備え、with
前記制御部に対し、For the control unit,
前記第1電圧指令に対応するdq座標上の第1電圧指令ベクトル及び前記第2電圧指令に対応するdq座標上の第2電圧指令ベクトルの位相及び振幅に基づき、前記2台のインバータが出力する合成電圧指令に対応するdq座標上の合成電圧指令ベクトルの位相及び振幅を一意に算出し、前記第1電圧指令ベクトルと前記第2電圧指令ベクトルとの位相差である純位相差が180°以外の値である場合を含め、前記第1電圧指令ベクトル及び前記第2電圧指令ベクトルに基づき、前記合成電圧指令ベクトルを決定するように動作させ、The two inverters output based on the phase and amplitude of the first voltage command vector on the dq coordinates corresponding to the first voltage command and the second voltage command vector on the dq coordinates corresponding to the second voltage command. The phase and amplitude of the composite voltage command vector on the dq coordinates corresponding to the composite voltage command are uniquely calculated, and the pure phase difference, which is the phase difference between the first voltage command vector and the second voltage command vector, is other than 180° Operate to determine the combined voltage command vector based on the first voltage command vector and the second voltage command vector, including the value of
さらに、電圧指令ベクトルの位相を、q軸正方向を基準としてdq座標上で反時計回り方向に増加するように定義し、Furthermore, the phase of the voltage command vector is defined to increase in the counterclockwise direction on the dq coordinates with reference to the positive direction of the q axis,
前記第1電圧指令ベクトルの位相をVθ1、振幅をVamp1、The phase of the first voltage command vector is Vθ1, the amplitude is Vamp1,
前記第2電圧指令ベクトルと原点対称の第2電圧反転ベクトルの位相をVθ2r、振幅をVamp2、Vθ2r is the phase of the second voltage inversion vector that is symmetrical with respect to the second voltage command vector, Vamp2 is the amplitude,
前記合成電圧指令ベクトルの位相をVθ、振幅をVampと表すと、Denoting the phase of the combined voltage command vector as Vθ and the amplitude as Vamp,
前記合成電圧指令ベクトルの位相を、式(1.1)が成り立つとき、式(2.1)により算出し、一方、式(1.2)が成り立つとき、式(2.2)により算出し、The phase of the combined voltage command vector is calculated by formula (2.1) when formula (1.1) holds, and is calculated by formula (2.2) when formula (1.2) holds. ,
Figure 0007255140000017
Figure 0007255140000017
前記合成電圧指令ベクトルの振幅を式(3)により算出するように動作させるプログラム。A program that operates to calculate the amplitude of the combined voltage command vector according to equation (3).
Figure 0007255140000018
Figure 0007255140000018
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