JP3920213B2

JP3920213B2 - Electric drive control device, electric drive control method and program thereof

Info

Publication number: JP3920213B2
Application number: JP2002378398A
Authority: JP
Inventors: 将義柳田; 健岩月; 剛北畑
Original assignee: Toshiba Corp; Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004215316A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電動車両は、電動駆動装置を備え、該電動駆動装置においては、回転自在に配設され、Ｎ極及びＳ極の永久磁石から成る磁極対を備えたロータ、及び該ロータより径方向外方に配設され、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイルを備えたステータを有するモータが電動機械として使用される。そして、電動機械制御装置としてのモータ制御装置において発生させられたＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号をインバータに送り、該インバータにおいて発生させられた相電流、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電流を前記各ステータコイルに供給することによって、前記モータを駆動し、モータのトルク、すなわち、電動機械トルクとしてのモータトルクを発生させ、該モータトルクを駆動輪に伝達して電動車両を走行させるようになっている。
【０００３】
そのために、前記ステータコイルに供給される電流が電流センサによって検出され、前記ロータの磁極の位置、すなわち、磁極位置θがレゾルバによって検出され、電流センサによって検出された電流、及びレゾルバによって検出された磁極位置が前記モータ制御装置に送られる。
【０００４】
そして、該モータ制御装置においては、ロータの磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸に対して直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄｑ座標軸上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われ、電流センサによって検出された電流、レゾルバによって検出された磁極位置θ、及び電動車両の全体の制御を行う車両制御装置から送られ、モータトルクの目標値を表すモータ目標トルクに基づいてｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値が発生させられ、該ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値に基づいてｄ軸電圧指令値及びｑ軸電圧指令値が発生させられる。
【０００５】
また、前記モータ制御装置において、ｄ軸電圧指令値、ｑ軸電圧指令値及び磁極位置θに基づいて、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値が発生させられ、該各相の電圧指令値に基づいて更に各相のパルス幅変調信号が発生させられる。
【０００６】
ところで、前記電動駆動装置において、例えば、前記モータ、モータを構成する部品、ゲート信号線等に異常が発生することがある。そこで、各ステータコイルに供給される各相の電流を検出し、各相の電流をｄ軸電流及びｑ軸電流に変換するとともに、該ｄ軸電流とｄ軸電流指令値との偏差、及びｑ軸電流とｑ軸電流指令値との偏差に基づいて、又は該各偏差の積分値に基づいて、前記モータ、モータを構成する部品、ゲート信号線等に異常が発生したかどうかを判断するようにした異常判定方法が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３３２００２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の異常判定方法においては、ｄ軸電流とｄ軸電流指令値との偏差、及びｑ軸電流とｑ軸電流指令値との偏差に基づいて、又は前記各偏差の積分値に基づいて、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する必要があるので、計算量が多くなり、モータ制御装置に加わる負荷が大きくなってしまう。
【０００９】
また、各相の矩（く）形波の電圧を発生させ、ワンパルス制御を行うことによってモータを駆動するようにしたモータ制御装置においては、電圧位相をずらすことによって弱め界磁制御を行うようにしているので、各ステータコイルを実際に供給される各相の電流と電流指令値とは対応しない。したがって、仮に、ｄ軸電流とｄ軸電流指令値との偏差、及びｑ軸電流とｑ軸電流指令値との偏差を算出しても、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができない。
【００１０】
本発明は、前記従来の異常検出方法の問題点を解決して、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを少ない計算量で判断することができ、電動機械制御装置に加わる負荷を小さくすることができ、ワンパルス制御を行う電動機械制御装置においても、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができる電動駆動制御装置、電動駆動制御方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の電動駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械に供給される電流を検出する電流検出部と、検出された電流を、前記電動機械のロータの磁極対の方向に対応するｄ軸、及び該ｄ軸に対して直角の方向に対応するｑ軸から成るｄｑ座標軸上のｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する相変換処理手段と、前記ｄｑ座標軸上のｄ軸電流及びｑ軸電流を、弱め界磁軸角度に対応するｆ軸、及び該ｆ軸に対して直角の方向に対応するｔ軸から成るｆｔ座標軸上のｆ軸電流及びｔ軸電流に変換するとともに、変換に伴ってｔ軸電流の電流指令値を零にする座標変換処理手段と、前記ｔ軸電流に基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判定処理手段とを有する。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、電動機械としてモータを使用した電動駆動装置の制御を行うための電動駆動制御装置について説明する。
【００２４】
図１は本発明の第１の実施の形態における電動駆動制御装置の機能ブロック図である。
【００２５】
図において、３１は電動機械としてのモータ、３３、３４は該モータ３１に供給される電流を検出する電流検出部としての電流センサ、９１は検出された電流を、所定の軸の電流指令値が固定された基準値にされる所定の座標軸上の所定の軸電流に変換する変換処理手段、６５は前記所定の軸の軸電流に基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判定処理手段としての異常判定部である。
【００２６】
図２は本発明の第１の実施の形態における電動駆動制御装置のブロック図、図３は本発明の第１の実施の形態における電動駆動制御装置の要部を示すブロック図である。
【００２７】
図において、３１は電動機械としてのモータ、４５は電動機械制御装置としてのモータ制御装置であり、本実施の形態においては、前記モータ３１としてＤＣブラシレスモータが使用される。前記モータ３１は、回転自在に配設された図示されないロータ、及び該ロータより径方向外方に配設された図示されないステータを備える。前記ロータは、図示されないシャフトに取り付けられたロータコア、及び該ロータコアの円周方向における複数箇所に配設された永久磁石を備え、該永久磁石のＳ極及びＮ極によって磁極対が構成される。また、前記ステータは、円周方向における複数箇所に、径方向内方に向けて突出させてティースが形成されたステータコア、並びに前記ティースに巻装されたＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイルとしてのステータコイルを備える。
【００２８】
そして、前記モータ３１を駆動して電動車両を走行させるために、図示されないバッテリからの直流の電流がインバータ４０によってＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗに変換され、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗはそれぞれ各ステータコイルに供給される。
【００２９】
そのために、前記インバータ４０は、２〜６個のスイッチング素子としての図示されないトランジスタを備え、各トランジスタを選択的にオン・オフさせることによって、前記各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させることができるようになっている。なお、前記２〜６個のスイッチング素子を一つのパッケージに組み込むことによってＩＧＢＴ等のパワーモジュールを構成したり、ＩＧＢＴにドライブ回路等を組み込むことによってＩＰＭを構成したりすることができる。
【００３０】
ところで、前記各ステータコイルはスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを制御するために、例えば、所定の二つのステータコイルのリード線にＵ相及びＶ相の電流Ｉｕ、Ｉｖを検出する電流検出部としての電流センサ３３、３４が配設され、該電流センサ３３、３４は、検出電流ｉｕ、ｉｖを前記モータ制御装置４５の第１の相変換処理手段としてのＵＶ−ｄｑ変換部６１に送る。該ＵＶ−ｄｑ変換部６１は、第１の相変換処理を行い、３相の電流を２相の電流に変換するためのものであり、本実施の形態においては、磁極位置θに基づいて検出電流ｉｕ、ｉｖをｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑに変換する。なお、前記ｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑは、ｄｑ座標軸上の電流であり、前記ｄｑ座標軸は、モータ３１のロータの磁極対の方向に対応させて設定されたｄ軸、及び該ｄ軸に対して直角の方向に対応させて設定されたｑ軸から成る。
【００３１】
前記モータ制御装置４５には、コンピュータとして機能する図示されないＣＰＵのほかに、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするためのＲＡＭ、ＲＯＭ等の図示されない記録装置が配設される。そして、前記ＲＯＭには、各種のプログラム、データ等が記録されるようになっているが、プログラム、データ等を外部記憶装置を構成する図示されない記録媒体に記録することもできる。この場合、例えば、前記モータ制御装置４５にフラッシュメモリを配設し、前記記録媒体から前記プログラム、データ等を読み出してフラッシュメモリに記録することもできる。したがって、前記記録媒体を交換することによって、前記プログラム、データ等を更新することもできる。
【００３２】
また、前記モータ制御装置４５の図示されない回転速度算出処理手段は、回転速度算出処理を行い、磁極位置検出部としての図示されないレゾルバによって検出された磁極位置θ、検出パルス等に基づいて、電動機械回転速度としてのモータ回転速度ＮＭを算出するとともに、車速Ｖを算出する。
【００３３】
そして、電動車両の全体の制御を行う車両制御装置の指令値発生処理手段としての図示されない指令値発生部は、指令値発生処理を行い、前記車速Ｖ、及び図示されないアクセルセンサによって検出されたアクセル開度αに基づいて電動車両を走行させるのに必要な車両要求トルクを算出し、該車両要求トルクに対応させて、電動機械目標トルクとしてのモータ目標トルク（トルク指令値）ＴＭ^*を発生させ、前記モータ制御装置４５に送る。
【００３４】
ところで、該モータ制御装置４５においては、前記ｄｑ座標軸上でベクトル制御演算によるフィードバック制御が行われるようになっている。
【００３５】
そのために、前記モータ制御装置４５のＲＯＭはｄ軸用及びｑ軸用の指令値マップを備える。そして、前記モータ制御装置４５の指令値算出処理手段としてのトルク指令・電流指令変換部１１は、指令値算出処理を行い、電源電圧検出部としての図示されないバッテリ電圧検出センサによって検出されたバッテリの電圧、すなわち、バッテリ電圧ＶＢを読み込むとともに、モータ回転速度ＮＭ及びモータ目標トルクＴＭ^*を読み込み、前記各指令値マップを参照して、前記モータ目標トルクＴＭ^*に対応するｄ軸電流指令値Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^*を第１の電流指令値として算出する。
【００３６】
また、前記モータ制御装置４５においては、車両の高速走行時のように、モータ３１を高速で、かつ、一定のモータトルクＴＭを発生させて駆動する場合に、モータ３１を駆動するための電圧指令値Ｖｄ^*、Ｖｑ^*がインバータ４０による出力可能な最高の電圧を超えることがないように、弱め界磁制御を行い、電圧指令値Ｖｄ^*、Ｖｑ^*を抑制するようにしている。
【００３７】
この場合、ｄｑ座標軸上において、弱め界磁電流として、負の極性のｄ軸電流Ｉｄを発生させることによって電圧指令値Ｖｄ^*、Ｖｑ^*を抑制することが考えられるが、モータトルクＴＭが最大になる最大トルク動作点で弱め界磁制御を有効に行うことができず、動作が不安定になってしまう。そこで、モータトルクＴＭの大きさが変化するのに伴って、弱め界磁電流の方向を変化させることができるように座標を変換し、所定の座標軸としてのｆｔ座標軸上において弱め界磁電流を発生させるようにしている。前記ｆｔ座標軸は、弱め界磁軸角度に対応させて設定されたｆ軸、及び該ｆ軸に対して直角の方向に対応させて設定されたｔ軸から成り、該ｆｔ座標軸上においてｆ軸電流ｉｆ及びｔ軸電流ｉｔが発生させられる。
【００３８】
そのために、第１の座標変換処理手段としてのｄｑ−ｆｔ変換部２３が配設されるとともに、弱め界磁軸角度設定部２２が配設され、前記ｄ軸電流指令値Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^*はｄｑ−ｆｔ変換部２３に送られるようになっている。
【００３９】
前記弱め界磁軸角度設定部２２は、前記モータ目標トルクＴＭ^*を読み込み、該モータ目標トルクＴＭ^*に基づいて弱め界磁軸角度Ｑｆｔを算出する。また、前記ｄｑ−ｆｔ変換部２３は、第１の座標変換処理を行い、前記弱め界磁軸角度Ｑｆｔを読み込み、該弱め界磁軸角度Ｑｆｔに基づいて、ｄ軸及びｑ軸から成るｄｑ座標軸をｆ軸及びｔ軸から成るｆｔ座標軸に変換することによって、ｄｑ座標軸上のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^*をｆｔ座標軸上のｆ軸電流指令値ｉｆ^*及びｔ軸電流指令値ｉｔ^*に変換する。このようにして、ｆ軸電流、令値ｉｆ^*及びｔ軸電流指令値ｉｔ^*が第２の電流指令値として算出される。そして、前記ｆｔ座標軸上において、所定の軸としてのｔ軸上の前記ｔ軸電流指令値ｉｔ^*は固定された基準値として零（０）にされる。
【００４０】
このように、ｆｔ座標軸上において弱め界磁電流が発生させられるようになっているので、モータトルクＴＭが最大になる最大トルク動作点で弱め界磁制御を有効に行うことができ、動作を安定させることができる。
【００４１】
続いて、前記ｄｑ−ｆｔ変換部２３によって発生させられたｆ軸電流指令値ｉｆ^*は、電流指令値補正処理手段としての電流指令値補正部２４に送られ、該電流指令値補正部２４は、前記ｆ軸電流指令値ｉｆ^*に対して、前記モータ３１の端子電圧に基づいて所定の制限を行い、ｆ軸電流指令値ｉｆｍ^*を算出し、該ｆ軸電流指令値ｉｆｍ^*を第２の座標変換処理手段としてのｆｔ−ｄｑ変換部２５に送る。また、ｔ軸電流指令値ｉｔ^*は、そのまま、ｆｔ−ｄｑ変換部２５に送られる。
【００４２】
そして、該ｆｔ−ｄｑ変換部２５は、第２の座標変換処理を行い、弱め界磁軸角度設定部２２において設定された弱め界磁軸角度Ｑｆｔを読み込み、該弱め界磁軸角度Ｑｆｔに基づいて、ｆｔ座標軸をｄｑ座標軸に変換することによって、ｆｔ座標軸上のｆ軸電流指令値ｉｆｍ^*及びｔ軸電流指令値ｉｔ^*をｄｑ座標軸上のｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に変換する。続いて、所定の制限が行われた後のｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*が第３の電流指令値として算出される。
【００４３】
このようにして、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*が算出されると、モータトルクＴＭの大きさが変化するのに伴って、弱め界磁電流の方向を変化させることができる。すなわち、ｄｑ座標軸上において、ｄ軸電流指令値ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*に基づいて弱め界磁電流を発生させると、例えば、モータトルクＴＭが最大になる最大トルク動作点の付近で弱め界磁電流として、負の極性のｑ軸電流ｉｑを発生させることができ、モータトルクＴＭが最小になる最小トルク動作点の付近で弱め界磁電流として、負の極性のｄ軸電流ｉｄを発生させることができる。
【００４４】
続いて、該ｄ軸電流ｉｄ及びｄ軸電流指令値ｉｄ^*が第１の電圧指令値発生処理手段としての電圧指令値発生部１６に送られる。そして、該電圧指令値発生部１６は、第１の電圧指令値発生処理を行い、ｄ軸電流ｉｄとｄ軸電流指令値ｉｄ^*とのｄ軸電流偏差Δｉｄを算出し、該ｄ軸電流偏差Δｉｄが零になるようにｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*を発生させ、該ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*を第２の相変換処理手段としてのｄｑ−ＵＶ変換部２１に送る。また、前記ｑ軸電流ｉｑ及びｑ軸電流指令値ｉｑ^*が第２の電圧指令値発生処理手段としての電圧指令値発生部１７に送られる。そして、該電圧指令値発生部１７は、第２の電圧指令値発生処理を行い、ｑ軸電流ｉｑとｑ軸電流指令値ｉｑ^*とのｑ軸電流偏差Δｉｑを算出し、該ｑ軸電流偏差Δｉｑが零になるようにｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を発生させ、該ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を前記ｄｑ−ＵＶ変換部２１に送る。なお、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*によって第１の電圧指令値が構成される。
【００４５】
続いて、前記ｄｑ−ＵＶ変換部２１は、第２の相変換処理を行い、前記ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*及び磁極位置θに基づいて、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を第２の電圧指令値としてのＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に変換し、該電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*をＰＷＭ発生部６８に送る。該ＰＷＭ発生部６８は、前記各相の電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*及び前記バッテリ電圧ＶＢに基づいて、電圧指令値Ｖｕ^*、Ｖｖ^*、Ｖｗ^*に対応するパルス幅を有するＵ相、Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを発生させ、ドライブ回路５１に送る。
【００４６】
該ドライブ回路５１は、前記各相のパルス幅変調信号Ｍｕ、Ｍｖ、Ｍｗを受けて、前記トランジスタを駆動するための６個の駆動信号をそれぞれ発生させ、該駆動信号をインバータ４０に送る。該インバータ４０は、前記駆動信号がオンの間だけトランジスタをオンにして各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを発生させ、該各相の電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを前記各ステータコイルに供給する。このように、モータ３１を駆動することによって電動車両を走行させることができる。
【００４７】
ところで、前記電流指令値補正部２４において、ｆ軸電流指令値ｉｆ^*に対して所定の制限を行うに当たり、電圧ベクトル長が制限される。そのために、電圧ベクトル長演算部１８が配設され、該電圧ベクトル長演算部１８は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ^*を読み込み、電圧ベクトル長ｈを算出する。そして、該電圧ベクトル長ｈを制限するために、電圧ベクトル長制限部１９が配設され、該電圧ベクトル長制限部１９は、電圧検出部としての電圧センサ６２によって検出されたインバータ４０の入力側の電圧Ｖｄｃ、及び電圧ベクトル長ｈを読み込み、該電圧ベクトル長ｈの制限値ｈｍｘを算出する。
【００４８】
続いて、電圧ベクトル長ｈ及びその制限値ｈｍｘが算出されると、端子電圧一定制御部２０は、電流指令値補正部２４においてｆ軸電流指令値ｉｆ^*に対して制限を行うための制限値Δｉｆを算出し、該制限値Δｉｆを電流指令値補正部２４に送る。
【００４９】
このようにして、弱め界磁制御が行われる。
【００５０】
ところで、前記電動駆動装置において、例えば、前記モータ３１、モータ３１を構成する部品、インバータ４０、ドライブ回路５１等において発生させられた駆動信号をインバータ４０に送るためのゲート信号線等に異常が発生することがあるので、前記電動駆動装置においては、弱め界磁制御を行うことができるように、ｄｑ−ｆｔ変換部２３において、常時、ｄｑ座標軸からｆｔ座標軸への変換が行われ、かつ、ｔ軸電流指令値ｉｔ^*が零にされるようになっている。そして、異常が発生しない限り、モータ３１の駆動に伴って実際に発生させられるｔ軸電流ｉｔは、常に零になる。
【００５１】
そこで、図３に示されるように、異常判定処理手段としての異常判定部６５が配設され、該異常判定部６５によって、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断するようにしている。そのために、前記ＵＶ−ｄｑ変換部６１において算出されたｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑが第３の座標変換処理手段としてのｄｑ−ｆｔ変換部６４に送られる。そして、該ｄｑ−ｆｔ変換部６４は、第３の座標変換処理を行い、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ及び弱め界磁軸角度Ｑｆｔを読み込み、該弱め界磁軸角度Ｑｆｔに基づいて、ｄｑ座標軸をｆｔ座標軸に変換することによって、ｄｑ座標軸上のｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑをｆｔ座標軸上の実際に流れるｆ軸電流ｉｆ及びｔ軸電流ｉｔに変換する。このようにして、ｆ軸電流ｉｆ及びｔ軸電流ｉｔを所定の座標軸上の所定の軸電流として算出することができる。
【００５２】
なお、前記ｄｑ−ＵＶ変換部２１、ｄｑ−ｆｔ変換部２３、ｆｔ−ｄｑ変換部２５、ＵＶ−ｄｑ変換部６１及びｄｑ−ｆｔ変換部６４によって、変換処理を行うための変換処理手段９１（図１）が構成される。
【００５３】
そして、異常判定部６５は、前記ｔ軸電流ｉｔ、モータ目標トルクＴＭ^*及びモータ回転速度ＮＭを読み込み、ｔ軸電流ｉｔ及びモータ回転速度ＮＭに基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断し、異常が発生したと判断した場合、インバータ４０に送る駆動信号を停止させ、モータ３１のシャットダウンを行う。
【００５４】
次に、前記異常判定部６５の動作について説明する。
【００５５】
図４は本発明の第１の実施の形態における異常判定部の動作を示すフローチャート、図５は本発明の第１の実施の形態における速度領域ヒステリシスを示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における異常判定部の動作を示す電流波形図である。
【００５６】
まず、前記異常判定部６５（図１）の図示されない速度領域判定処理手段は、速度領域判定処理を行い、図５に示される速度領域ヒステリシスに基づいてモータ３１が低速側の第１の速度領域としての低回転領域ＡＲＬで駆動されているか、又は高速側の第２の速度領域としての中・高回転領域ＡＲＨで駆動されているかを判断する。この場合、前記速度領域判定処理手段は、モータ回転速度ＮＭが低くなり、第１の閾（しきい）値ＮＭｔｈ１（本実施の形態においては、１００〔ｒｐｍ〕）以下になったときに、モータ３１は低回転領域ＡＲＬで駆動されていると判断し、モータ回転速度ＮＭが高くなり、第２の閾値ＮＭｔｈ２（本実施の形態においては、５００〔ｒｐｍ〕）以上になったときに、モータ３１は中・高回転領域ＡＲＨで駆動されていると判断する。
【００５７】
続いて、異常判定部６５の図示されない異常判定条件成立判断処理手段は、異常判定条件成立判断処理を行い、異常判定条件が成立したかどうかを判断する。そのために、前記異常判定条件成立判断処理手段は、モータ３１が低回転領域ＡＲＬで駆動されている場合、単位時間当たり（本実施の形態においては、例えば、１制御タイミング当たりであるが、２以上の制御タイミング当たりであってもよい。）のモータ目標トルクＴＭ^*の変化率、すなわち、トルク指令値変化率ΔＴＭ^*を算出し、該トルク指令値変化率ΔＴＭ^*が閾値ΔＴＭ^*ｔｈ（例えば、１００〔Ｎｍ／ｓ〕）より小さいかどうかによって第１の条件が成立しているかどうかを判断する。また、前記異常判定条件成立判断処理手段は、ｔ軸電流ｉｔの絶対値が閾値ε（例えば、５０〔Ａ〕）より大きいかどうかによって第２の条件が成立したかどうかを判断する。そして、前記異常判定条件成立判断処理手段は、第１、第２の条件がいずれも成立した場合、異常判定条件が成立したと判断し、第１、第２の条件のうちの一方が成立しない場合、異常判定条件が成立しないと判断する。
【００５８】
続いて、前記異常判定部６５の図示されない繰返条件成立判断処理手段は繰返条件成立判断処理を行い、前記異常判定条件が所定の時間（本実施の形態においては、１秒間）内に、通算で所定の回数（本実施の形態においては、通算で５０回）成立したかどうかによって、繰返条件が成立したかどうかを判断する。繰返条件が成立した場合、異常判定部６５は異常が発生したと判断し、ドライブ回路５１にシャットダウン信号を送り、モータ３１のシャットダウンを行う。また、繰返条件が成立しない場合、異常判定部６５は異常が発生しないと判断する。
【００５９】
このように、モータ３１が低回転領域ＡＲＬで駆動されている場合においては、１周期が長くなるので、各周期ごとに異常判定条件が繰り返し成立したかどうかを判断するのではなく、所定の時間内に異常判定条件が繰り返し成立したかどうかを判断するようにしている。したがって、異常が発生したかどうかを短時間で判断することができる。
【００６０】
一方、モータ３１が中・高回転領域ＡＲＨで駆動されている場合、前記異常判定条件成立判断処理手段は、低回転領域ＡＲＬで駆動されている場合と同様に、単位時間当たり（本実施の形態においては、例えば、１制御タイミング当たりであるが、２以上の制御タイミング当たりであってもよい。）のトルク指令値変化率ΔＴＭ^*を算出し、該トルク指令値変化率ΔＴＭ^*が閾値ΔＴＭ^*ｔｈ（例えば、１００〔Ｎｍ／ｓ〕）より小さいかどうかによって第１の条件が成立しているかどうかを判断する。また、前記異常判定条件成立判断処理手段は、ｔ軸電流ｉｔの絶対値が閾値ε（例えば、５０〔Ａ〕）より大きいかどうかによって第２の条件が成立したかどうかを判断する。そして、前記異常判定条件成立判断処理手段は、第１、第２の条件がいずれも成立した場合、異常判定条件が成立したと判断し、第１、第２の条件のうちの一方が成立しない場合、異常判定条件が成立しないと判断する。
【００６１】
続いて、前記繰返条件成立判断処理手段は、繰返条件が成立したかどうかを判断する。そのために、前記繰返条件成立判断処理手段は、異常判定条件が所定の周期（本実施の形態においては、１周期であり、電気角で３６０〔°〕）内に、連続で所定の回数（本実施の形態においては、図６において点τ１、τ２で表されるように、連続で２回）成立したかどうかによって、異常周期が発生したかどうか、すなわち、第１の条件が成立したかどうかを判断する。次に、第１の条件が成立した場合、前記繰返条件成立判断処理手段は、異常周期が連続して発生した回数、すなわち、連続発生回数Ｎｔを計数し、該連続発生回数Ｎｔが所定の値（本実施の形態においては、４）になったかどうかによって第２の条件が成立したかどうかを判断する。そして、前記繰返条件成立判断処理手段は、第１、第２の条件がいずれも成立した場合、繰返条件が成立したと判断し、第１、第２の条件のうちの一方が成立しない場合、繰返条件が成立しないと判断する。
【００６２】
そして、繰返条件が成立した場合、異常判定部６５は異常が発生したと判断し、ドライブ回路５１にシャットダウン信号を送り、モータ３１のシャットダウンを行う。また、繰返条件が成立しない場合、異常判定部６５は異常が発生しないと判断する。
【００６３】
このように、モータ３１が中・高回転領域ＡＲＨで駆動されている場合においては、異常判定条件が所定の周期内に、連続で所定の回数成立しない場合には、第１の条件が成立せず、異常が発生したと判断されないので、ノイズによって異常が発生したかどうかの判断に影響が及ぶのを防止することができる。
【００６４】
また、連続発生回数Ｎｔが所定の値にならない場合には、第２の条件が成立せず、異常が発生したと判断されないので、ノイズによって異常が発生したかどうかの判断に影響が及ぶのを防止することができる。
【００６５】
このように、本実施の形態においては、実際に発生させられたｔ軸電流ｉｔが零にならないことに基づいて、異常が発生したかどうかが判断されるので、短絡によって過電流、過電圧、過熱等の現象が起こった場合に、異常が発生したとを判断することができるだけでなく、過電流、過電圧、過熱等の現象が起こらない場合、例えば、インバータを構成するスイッチング素子が破損したり、ゲート信号線等が断線したりして、前記電動駆動装置に開放による異常が発生した場合においても、異常を発生したと判断することができる。
【００６６】
例えば、ｄ軸電流ｉｄとｄ軸電流指令値ｉｄ^*とのｄ軸電流偏差Δｉｄ、及びｑ軸電流ｉｑとｑ軸電流指令値ｉｑ^*とのｑ軸電流偏差Δｉｑが大きくなったときに、仮に過電流の現象が起こらず、不規則な回転をしながら、モータ３１が駆動され続けてしまっても、ｔ軸電流ｉｔを零にすることができなくなるので、異常が発生したと確実に判断することができる。
【００６７】
そして、レゾルバ、磁極位置θをディジタル化するためのＲ／Ｄコンバータ等の磁極位置取得部に関する装置に異常が発生したかどうかを判断することができる。
【００６８】
また、モータ３１が低回転領域ＡＲＬで駆動されているか、中・高回転領域ＡＲＨで駆動されているかによって、異常判定条件が異なるので、異常が発生したかどうかの判断を、モータ３１の駆動状態に対応させて適正に行うことができる。さらに、モータ３１が低回転領域ＡＲＬで駆動されているか、中・高回転領域ＡＲＨで駆動されているかによって、繰返条件が異なるので、異常が発生したかどうかの判断を、モータ３１の駆動状態に対応させて一層適正に行うことができる。
【００６９】
ところで、前記トルク指令値変化率ΔＴＭ^*が大きく、例えば、閾値ΔＴＭ^*ｔｈ以上であると、モータ制御装置４５による制御が安定するのに時間が掛かり、過渡的にｔ軸電流ｉｔが大きく変動してしまう。本実施の形態においては、トルク指令値変化率ΔＴＭ^*が閾値ΔＴＭ^*ｔｈ以上である場合には、前記第１の条件が成立せず、異常判定条件が成立しないので、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを確実に判断することができる。
【００７０】
次に、図４のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１低回転領域ＡＲＬで駆動されているかどうかを判断する。低回転領域ＡＲＬで駆動されている場合はステップＳ２に、駆動されていない場合はステップＳ５に進む。
ステップＳ２異常判定条件が成立したかどうかを判断する。異常判定条件が成立した場合はステップＳ３に進み、成立していない場合は処理を終了する。
ステップＳ３１秒間に通算で５０回成立したかどうかを判断する。１秒間に通算で５０回成立した場合はステップＳ４に進み、成立していない場合は処理を終了する。
ステップＳ４異常が発生したと判断し、シャットダウンを行い、処理を終了する。
ステップＳ５異常判定条件が成立したかどうかを判断する。異常判定条件が成立した場合はステップＳ６に進み、成立していない場合は処理を終了する。
ステップＳ６１周期内に２回連続して成立したかどうかを判断する。１周期内に２回連続して成立した場合はステップＳ７に進み、成立していない場合は処理を終了する。
ステップＳ７異常周期が発生したと判断する。
ステップＳ８異常周期の連続発生回数Ｎｔを計数する。
ステップＳ９連続発生回数Ｎｔが４であるかどうかを判断する。連続発生回数Ｎｔが４である場合はステップＳ１０に進み、４でない場合は処理を終了する。
ステップＳ１０異常が発生したと判断し、シャットダウンを行い、処理を終了する。
【００７１】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７２】
図７は本発明の第２の実施の形態における異常判定部の動作を示すフローチャートである。
【００７３】
この場合、異常判定処理手段としての異常判定部６５（図１）の図示されないｔ軸電流積分値算出処理手段は、ｔ軸電流積分値算出処理を行い、ｔ軸電流ｉｔの絶対値を積分し、ｔ軸電流積分値Σｉｔを算出する。
【００７４】
そして、前記異常判定部６５の図示されない速度領域判定処理手段は、速度領域判定処理を行い、電動機械としてのモータ３１が低速側の第１の速度領域としての低回転領域で駆動されているか、又は高速側の第２の速度領域としての中・高回転領域で駆動されているかを判断する。この場合、電動機械回転速度としてのモータ回転速度ＮＭが閾値ＮＭｔｈ３（本実施の形態においては、１００〔ｒｐｍ〕）以下であるとき、モータ３１は低回転領域で駆動されていると判断し、１００〔ｒｐｍ〕より高いとき、モータ３１は中・高回転領域で駆動されていると判断する。
【００７５】
続いて、異常判定部６５の図示されない異常判定条件成立判断処理手段は、異常判定条件成立判断処理を行い、異常判定条件が成立したかどうかを判断する。そのために、前記異常判定条件成立判断処理手段は、モータ３１が低回転領域で駆動されている場合、所定の時間（本実施の形態においては、２００〔ｍｓ〕）内でｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値βより大きいかどうかを判断し、ｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値βより大きい場合に異常判定条件が成立したと判断し、ｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値β以下である場合、異常判定条件が成立しないと判断する。
【００７６】
そして、異常判定条件が成立した場合、異常判定部６５は異常が発生したと判断し、ドライブ回路５１にシャットダウン信号を送り、モータ３１のシャットダウンを行う。また、繰返条件が成立しない場合、異常判定部６５は異常が発生しないと判断する。
【００７７】
このように、モータ３１が低回転領域で駆動されている場合においては、１周期が長くなるので、各周期ごとに異常判定条件が繰り返し成立したかどうかを判断するのではなく、所定の時間内に異常判定条件が成立したかどうかを判断するようにしている。したがって、異常が発生したかどうかを短時間で判断することができる。
【００７８】
一方、モータ３１が中・高回転領域で駆動されている場合、前記異常判定条件成立判断処理手段は、所定の周期（本実施の形態においては、１周期であり、電気角で３６０〔°〕）内に、ｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値γより大きいどうかを判断し、ｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値γより大きい場合に異常周期が発生したか、すなわち、異常判定条件が成立したと判断し、ｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値γ以下である場合、異常周期が発生せず、異常判定条件が成立しないと判断する。
【００７９】
続いて、前記異常判定部６５の図示されない繰返条件成立判断処理手段は、繰返条件成立判断処理を行い、繰返条件が成立したかどうかを判断する。そのために、前記繰返条件成立判断処理手段は、異常周期が連続して発生した回数、すなわち、連続発生回数Ｎｔを計数し、該連続発生回数Ｎｔが所定の値（本実施の形態においては、４）になったかどうかによって繰返条件が成立したと判断し、連続発生回数Ｎｔが所定の値にならない場合、繰返条件が成立しないと判断する。
【００８０】
そして、繰返条件が成立した場合、異常判定部６５は異常が発生したと判断し、ドライブ回路５１にシャットダウン信号を送り、モータ３１のシャットダウンを行う。また、繰返条件が成立しない場合、異常判定部６５は異常が発生しないと判断する。
【００８１】
このように、モータ３１が中・高回転領域で駆動されている場合においては、連続発生回数Ｎｔが所定の値にならないと、繰返条件が成立せず、異常が発生したと判断されないので、ノイズによって異常が発生したかどうかの判断に影響が及ぶのを防止することができる。
【００８２】
次に、図７のフローチャートについて説明する。
ステップＳ２１ｔ軸電流ｉｔの絶対値を積分する。
ステップＳ２２モータ回転速度ＮＭが１００〔ｒｐｍ〕以下であるかどうかを判断する。モータ回転速度ＮＭが１００〔ｒｐｍ〕以下である場合はステップＳ２３に、モータ回転速度ＮＭが１００〔ｒｐｍ〕より大きい場合はステップＳ２５に進む。
ステップＳ２３２００〔ｍｓ〕間のｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値βより大きいかどうかを判断する。２００〔ｍｓ〕間のｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値βより大きい場合はステップＳ２４に進み、小さい場合は処理を終了する。
ステップＳ２４異常が発生したと判断し、シャットダウンを行い、処理を終了する。
ステップＳ２５１周期内のｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値γより大きいかどうかを判断する。１周期内のｔ軸電流積分値Σｉｔが閾値γより大きい場合はステップＳ２６に進み、小さい場合は処理を終了する。
ステップＳ２６異常周期が発生したと判断する。
ステップＳ２７異常周期の連続発生回数Ｎｔを計数する。
ステップＳ２８連続発生回数Ｎｔが４であるかどうかを判断する。連続発生回数Ｎｔが４である場合はステップＳ２９に進み、４でない場合は処理を終了する。
ステップＳ２９異常が発生したと判断し、シャットダウンを行い、処理を終了する。
【００８３】
ところで、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の矩形波の電圧を発生させてワンパルス制御を行うモータ制御装置においては、前記矩形波の電圧に基づいてゲート信号を発生させ、インバータのスイッチング素子としてのトランジスタを、出力周波数の１周期について１回ずつオン・オフさせるようになっている。この場合、電圧位相をずらすことによって弱め界磁を行うようにしているが、ｄｑ座標軸をｆｔ座標軸に変換することによって、ｔ軸電流ｉｔを算出し、算出されたｔ軸電流ｉｔに基づいて異常が発生したかどうかを判断することができる。
【００８４】
次に、モータ制御装置においてワンパルス制御を行う本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００８５】
図８は本発明の第３の実施の形態における電動駆動制御装置のブロック図である。
【００８６】
この場合、ｄｑ−ｆｔ変換部２３は、第１の座標変換処理を行い、前記弱め界磁軸角度Ｑｆｔを読み込み、該弱め界磁軸角度Ｑｆｔに基づいて、ｄ軸及びｑ軸から成るｄｑ座標軸をｆ軸及びｔ軸から成るｆｔ座標軸に変換することによって、ｄｑ座標軸上のｄ軸電流指令値Ｉｄ^*及びｑ軸電流指令値Ｉｑ^*をｆｔ座標軸上のｆ軸電流指令値ｉｆ^*及びｔ軸電流指令値ｉｔ^*に変換する。このようにして、ｆ軸電流指令値ｉｆ^*及びｔ軸電流指令値ｉｔ^*が第２の電流指令値として算出される。そして、前記ｆｔ座標軸上において、所定の軸としてのｔ軸上の前記ｔ軸電流指令値ｉｔ^*は固定された基準値として零にされる。
【００８７】
また、ｄｑ−ｆｔ変換部６４は、第３の座標変換処理を行い、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ及び弱め界磁軸角度Ｑｆｔを読み込み、該弱め界磁軸角度Ｑｆｔに基づいて、ｄｑ座標軸をｆｔ座標軸に変換することによって、ｄｑ座標軸上のｄ軸電流ｉｄ及びｑ軸電流ｉｑをｆｔ座標軸上の実際に流れるｆ軸電流ｉｆ及びｔ軸電流ｉｔに変換する。このようにして、ｆ軸電流ｉｆ及びｔ軸電流ｉｔは所定の座標軸上の所定の軸電流として算出される。
【００８８】
そして、電圧位相算出処理手段としての電圧位相算出部８１は、電圧位相算出処理を行い、前記ｔ軸電流指令値ｉｔ^*及びｔ軸電流ｉｔを読み込み、電圧位相δＶ
δＶ＝Ｇ（ｓ）・（ｉｔ^*−ｔ軸電流ｉｔ）
を算出し、電圧位相δＶを波形発生処理手段としてのワンパルス波形電圧演算部８２に送る。なお、ｓは微分演算子、Ｇ（ｓ）は比例積分制御等における制御ゲインを表す。
【００８９】
ところで、前記ワンパルス波形電圧演算部８２は、波形発生処理を行い、前記電圧位相δＶ、磁極位置θ及びインバータ４０（図２）の入力側の電圧Ｖｄｃを読み込み、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の矩形波の電圧を発生させ、該電圧をドライブ回路５１にＵ相、Ｖ相及びＷ相のワンパルス波形電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして送るようになっている。そのために、前記ワンパルス波形電圧演算部８２は、第１段階として、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の電圧正弦波Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏ
Ｖｕｏ＝ｃｏｓ（θ＋δＶ）
Ｖｖｏ＝ｃｏｓ（θ＋δＶ−２π／３）
Ｖｗｏ＝ｃｏｓ（θ＋δＶ−４π／３）
を発生させ、第２段階として、電圧正弦波Ｖｕｏ、Ｖｖｏ、Ｖｗｏに基づいてワンパルス波形電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを発生させる。
【００９０】
すなわち、電圧正弦波Ｖｕｏが
Ｖｕｏ＞０
であるとき、ワンパルス波形電圧Ｖｕを
Ｖｕ＝＋Ｖｄｃ／２
とし、電圧正弦波Ｖｕｏが
Ｖｕｏ≦０
であるとき、ワンパルス波形電圧Ｖｕを
Ｖｕ＝−Ｖｄｃ／２
とし、電圧正弦波Ｖｖｏが
Ｖｖｏ＞０
であるとき、ワンパルス波形電圧Ｖｖを
Ｖｖ＝＋Ｖｄｃ／２
とし、電圧正弦波Ｖｖｏが
Ｖｖｏ≦０
であるとき、ワンパルス波形電圧Ｖｖを
Ｖｖ＝−Ｖｄｃ／２
とし、電圧正弦波Ｖｗｏが
Ｖｗｏ＞０
であるとき、ワンパルス波形電圧Ｖｗを
Ｖｗ＝＋Ｖｄｃ／２
とし、電圧正弦波Ｖｗｏが
Ｖｗｏ≦０
であるとき、ワンパルス波形電圧Ｖｗを
Ｖｗ＝−Ｖｄｃ／２
とする。
【００９１】
そして、異常判定処理手段としての異常判定部６５が配設され、該異常判定部６５によって、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断するようにしている。そのために、異常判定部６５は、第１の実施の形態と同様に、前記ｔ軸電流ｉｔ、モータ目標トルクＴＭ^*及びモータ回転速度ＮＭを読み込み、ｔ軸電流ｉｔ及びモータ回転速度ＮＭに基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断し、異常が発生したと判断した場合、インバータ４０に送る駆動信号を停止させ、モータ３１のシャットダウンを行う。
【００９２】
また、前記異常判定部６５は、第２の実施の形態と同様に、ｔ軸電流積分値Σｉｔに基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することもできる。
【００９３】
このように、各相の矩形波の電圧を発生させるワンパルス制御を行うモータ制御装置４５においても、ｔ軸電流ｉｔに基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができるので、パルス幅変調信号による制御とワンパルス制御とを切り換えてモータ３１を駆動する場合でも、ｔ軸電流ｉｔに基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができる。
【００９４】
前記各実施の形態においては、電動機械としてモータを使用した電動駆動装置の制御を行うようにしているが、電動機械として発電機を使用した電動駆動装置の制御を行う場合にも本発明を適用することができる。
【００９５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００９６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電動駆動制御装置においては、電動機械と、該電動機械に供給される電流を検出する電流検出部と、検出された電流を、前記電動機械のロータの磁極対の方向に対応するｄ軸、及び該ｄ軸に対して直角の方向に対応するｑ軸から成るｄｑ座標軸上のｄ軸電流及びｑ軸電流に変換する相変換処理手段と、前記ｄｑ座標軸上のｄ軸電流及びｑ軸電流を、弱め界磁軸角度に対応するｆ軸、及び該ｆ軸に対して直角の方向に対応するｔ軸から成るｆｔ座標軸上のｆ軸電流及びｔ軸電流に変換するとともに、変換に伴ってｔ軸電流の電流指令値を零にする座標変換処理手段と、前記ｔ軸電流に基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断する異常判定処理手段とを有する。
【００９７】
この場合、検出された電流が、ｄｑ座標軸上のｄ軸電流及びｑ軸電流に変換され、ｄｑ座標軸上のｄ軸電流及びｑ軸電流が、ｆｔ座標軸上のｆ軸電流及びｔ軸電流に変換され、、ｔ軸電流に基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかが判断されるので、電動駆動装置に異常が発生したかどうかを少ない計算量で判断することができる。
【００９８】
したがって、電動機械制御装置に加わる負荷を小さくすることができる。
【００９９】
また、各相の矩形波の電圧を発生させるワンパルス制御を行う電動機械制御装置においても、前記所定の軸の軸電流に基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかが判断されるので、パルス幅変調信号による制御とワンパルス制御とを切り換えて電動機械を駆動する場合でも、前記所定の軸の軸電流に基づいて電動駆動装置に異常が発生したかどうかを判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電動駆動制御装置の機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における電動駆動制御装置のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における電動駆動制御装置の要部を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における異常判定部の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態における速度領域ヒステリシスを示す図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における異常判定部の動作を示す電流波形図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における異常判定部の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態における電動駆動制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
２１ｄｑ−ＵＶ変換部
２３、６４ｄｑ−ｆｔ変換部
２５ｆｔ−ｄｑ変換部
３１モータ
３３、３４電流センサ
６１ＵＶ−ｄｑ変換部
６５異常判定部
９１変換処理手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric drive control device, an electric drive control method, and a program thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric vehicle is provided with an electric drive device. In the electric drive device, a rotor that is rotatably arranged and has a magnetic pole pair made up of N-pole and S-pole permanent magnets, and radially outside the rotor. A motor having a stator provided with U-phase, V-phase and W-phase stator coils is used as an electric machine. Then, the U-phase, V-phase and W-phase pulse width modulation signals generated in the motor control device as the electric machine control device are sent to the inverter, and the phase current generated in the inverter, that is, the U-phase, V-phase, By supplying phase and W phase currents to the stator coils, the motor is driven to generate motor torque, that is, motor torque as electric machine torque, and the motor torque is transmitted to the drive wheels. An electric vehicle is allowed to travel.
[0003]
Therefore, the current supplied to the stator coil is detected by a current sensor, the position of the magnetic pole of the rotor, that is, the magnetic pole position θ is detected by the resolver, the current detected by the current sensor, and the current detected by the resolver. The magnetic pole position is sent to the motor control device.
[0004]
In the motor control device, feedback control is performed by vector control calculation on a dq coordinate axis in which the d axis is taken in the direction of the magnetic pole pair of the rotor and the q axis is taken in a direction perpendicular to the d axis. A d-axis current command based on the motor target torque sent from the vehicle control device that controls the current detected by the current sensor, the magnetic pole position θ detected by the resolver, and the entire electric vehicle, and represents the target value of the motor torque. A value and a q-axis current command value are generated, and a d-axis voltage command value and a q-axis voltage command value are generated based on the d-axis current command value and the q-axis current command value.
[0005]
In the motor control device, voltage command values for the U phase, the V phase, and the W phase are generated based on the d-axis voltage command value, the q-axis voltage command value, and the magnetic pole position θ, and the voltage command for each phase is generated. Further, a pulse width modulation signal of each phase is generated based on the value.
[0006]
By the way, in the electric drive device, for example, an abnormality may occur in the motor, components constituting the motor, gate signal lines, and the like. Therefore, the current of each phase supplied to each stator coil is detected, the current of each phase is converted into a d-axis current and a q-axis current, the deviation between the d-axis current and the d-axis current command value, and q Based on the deviation between the shaft current and the q-axis current command value, or based on the integrated value of each deviation, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the motor, the components constituting the motor, the gate signal line, etc. An abnormality determination method is provided (for example, see Patent Document 1).
[0007]
[Patent Document 1]
JP 11-332002 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional abnormality determination method, based on the deviation between the d-axis current and the d-axis current command value and the deviation between the q-axis current and the q-axis current command value, or based on the integrated value of each deviation. Therefore, since it is necessary to determine whether or not an abnormality has occurred in the electric drive device, the amount of calculation increases and the load applied to the motor control device increases.
[0009]
In addition, in a motor control device that drives a motor by generating a rectangular wave voltage of each phase and performing one-pulse control, field-weakening control is performed by shifting the voltage phase. Therefore, the current of each phase actually supplied to each stator coil does not correspond to the current command value. Therefore, even if the deviation between the d-axis current and the d-axis current command value and the deviation between the q-axis current and the q-axis current command value are calculated, it is determined whether an abnormality has occurred in the electric drive device. I can't.
[0010]
The present invention solves the problems of the conventional abnormality detection method, can determine whether an abnormality has occurred in the electric drive device with a small amount of calculation, and reduces the load applied to the electric machine control device. It is an object of the present invention to provide an electric drive control device, an electric drive control method, and a program thereof that can determine whether an abnormality has occurred in the electric drive device even in an electric machine control device that performs one-pulse control. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, in the electric drive control device of the present invention, the electric machine, a current detection unit that detects a current supplied to the electric machine, and the detected current in the direction of the magnetic pole pair of the rotor of the electric machine. A d-axis current on the dq coordinate axis composed of a corresponding d-axis and a q-axis corresponding to a direction perpendicular to the d-axis, and phase conversion processing means for converting the current into a q-axis current; and a d-axis current on the dq coordinate axis And the q-axis current are converted into an f-axis current and a t-axis current on the ft coordinate axis composed of the f-axis corresponding to the field-weakening axis angle and the t-axis corresponding to the direction perpendicular to the f-axis, Coordinate conversion processing means for setting the current command value of the t-axis current to zero in accordance with the conversion and abnormality determination processing means for determining whether an abnormality has occurred in the electric drive device based on the t-axis current.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this case, an electric drive control device for controlling an electric drive device using a motor as an electric machine will be described.
[0024]
FIG. 1 is a functional block diagram of the electric drive control device according to the first embodiment of the present invention.
[0025]
In the figure, 31 is a motor as an electric machine, 33 and 34 are current sensors as current detectors for detecting a current supplied to the motor 31, 91 is a detected current, and a current command value of a predetermined axis is Conversion processing means for converting into a predetermined axial current on a predetermined coordinate axis that is set to a fixed reference value, 65 is an abnormality that determines whether an abnormality has occurred in the electric drive unit based on the axial current of the predetermined axis It is an abnormality determination part as a determination processing means.
[0026]
FIG. 2 is a block diagram of the electric drive control device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram showing a main part of the electric drive control device according to the first embodiment of the present invention.
[0027]
In the figure, 31 is a motor as an electric machine, and 45 is a motor control device as an electric machine control device. In the present embodiment, a DC brushless motor is used as the motor 31. The motor 31 includes a rotor (not shown) arranged rotatably and a stator (not shown) arranged radially outward from the rotor. The rotor includes a rotor core attached to a shaft (not shown) and permanent magnets disposed at a plurality of locations in the circumferential direction of the rotor core, and a magnetic pole pair is configured by the S pole and N pole of the permanent magnet. In addition, the stator includes a stator core in which teeth are formed by projecting radially inward at a plurality of locations in the circumferential direction, and U-phase, V-phase, and W-phase coils wound around the teeth. The stator coil is provided.
[0028]
In order to drive the motor 31 by driving the motor 31, a direct current from a battery (not shown) is converted into U-phase, V-phase, and W-phase currents Iu, Iv, and Iw by the inverter 40. Currents Iu, Iv, and Iw are respectively supplied to the stator coils.
[0029]
For this purpose, the inverter 40 includes 2 to 6 transistors (not shown) as switching elements, and generates currents Iu, Iv, and Iw of each phase by selectively turning each transistor on and off. Can be done. A power module such as an IGBT can be configured by incorporating the 2 to 6 switching elements into one package, or an IPM can be configured by incorporating a drive circuit or the like into the IGBT.
[0030]
By the way, since each stator coil is star-connected, when the current values of two phases of each phase are determined, the current values of the remaining one phase are also determined. Therefore, in order to control the currents Iu, Iv, Iw of each phase, for example, a current sensor 33 as a current detection unit that detects U-phase and V-phase currents Iu, Iv on the lead wires of two predetermined stator coils. , 34, and the current sensors 33, 34 send detected currents iu, iv to a UV-dq converter 61 as a first phase conversion processing means of the motor control device 45. The UV-dq conversion unit 61 performs a first phase conversion process and converts a three-phase current into a two-phase current. In this embodiment, the UV-dq conversion unit 61 detects based on the magnetic pole position θ. The currents iu and iv are converted into a d-axis current id and a q-axis current iq. The d-axis current id and the q-axis current iq are currents on the dq coordinate axis. The dq coordinate axis is a d axis set corresponding to the direction of the magnetic pole pair of the rotor of the motor 31, and the d axis. It consists of the q axis set corresponding to the direction perpendicular to.
[0031]
In addition to a CPU (not shown) that functions as a computer, the motor control device 45 is provided with a recording device (not shown) such as a RAM and a ROM for recording data and various programs. Various programs, data, and the like are recorded in the ROM. However, the programs, data, and the like can be recorded on a recording medium (not shown) that constitutes the external storage device. In this case, for example, a flash memory may be provided in the motor control device 45, and the program, data, and the like may be read from the recording medium and recorded in the flash memory. Therefore, the program, data, etc. can be updated by exchanging the recording medium.
[0032]
In addition, a rotational speed calculation processing unit (not shown) of the motor control device 45 performs a rotational speed calculation process, and based on a magnetic pole position θ, a detection pulse, and the like detected by a resolver (not shown) serving as a magnetic pole position detection unit. While calculating the motor rotational speed NM as a rotational speed, the vehicle speed V is calculated.
[0033]
A command value generation unit (not shown) as command value generation processing means of the vehicle control device that controls the entire electric vehicle performs command value generation processing, and detects the vehicle speed V and an accelerator detected by an accelerator sensor (not shown). Based on the opening α, a required vehicle torque required to run the electric vehicle is calculated, and a motor target torque (torque command value) TM as an electric machine target torque is calculated in correspondence with the vehicle required torque. ^* Is sent to the motor controller 45.
[0034]
Incidentally, in the motor control device 45, feedback control by vector control calculation is performed on the dq coordinate axis.
[0035]
For this purpose, the ROM of the motor control device 45 includes command value maps for d-axis and q-axis. Then, the torque command / current command conversion unit 11 as the command value calculation processing means of the motor control device 45 performs the command value calculation processing, and the battery detected by the battery voltage detection sensor (not shown) as the power supply voltage detection unit. The voltage, that is, the battery voltage VB is read, and the motor rotational speed NM and the motor target torque TM are read. ^* And referring to each command value map, the motor target torque TM ^* D-axis current command value Id corresponding to ^* And q-axis current command value Iq ^* Is calculated as the first current command value.
[0036]
In the motor control device 45, when the motor 31 is driven at a high speed and by generating a constant motor torque TM, such as when the vehicle is traveling at a high speed, a voltage command for driving the motor 31 is provided. Value Vd ^* , Vq ^* Is controlled so as not to exceed the maximum voltage that can be output by the inverter 40, and the voltage command value Vd ^* , Vq ^* I try to suppress it.
[0037]
In this case, the voltage command value Vd is generated by generating a negative polarity d-axis current Id as the field weakening current on the dq coordinate axis. ^* , Vq ^* However, the field-weakening control cannot be effectively performed at the maximum torque operating point at which the motor torque TM is maximized, and the operation becomes unstable. Therefore, as the magnitude of the motor torque TM changes, the coordinates are converted so that the direction of the field weakening current can be changed, and the field weakening current is generated on the ft coordinate axis as a predetermined coordinate axis. I try to let them. The ft coordinate axis is composed of an f-axis set corresponding to the field-weakening axis angle and a t-axis set corresponding to a direction perpendicular to the f-axis, and an f-axis current on the ft coordinate axis. If and t-axis current it are generated.
[0038]
For this purpose, a dq-ft conversion unit 23 as a first coordinate conversion processing unit and a field weakening field axis angle setting unit 22 are provided, and the d-axis current command value Id ^* And q-axis current command value Iq ^* Is sent to the dq-ft converter 23.
[0039]
The field weakening shaft angle setting unit 22 is configured to generate the motor target torque TM. ^* Is read and the motor target torque TM ^* Based on the above, the field-weakening axis angle Qft is calculated. The dq-ft converter 23 performs a first coordinate conversion process, reads the field-weakening axis angle Qft, and based on the field-weakening axis angle Qft, a dq coordinate axis comprising a d-axis and a q-axis. Is converted into an ft coordinate axis composed of an f axis and a t axis, thereby obtaining a d-axis current command value Id on the dq coordinate axis. ^* And q-axis current command value Iq ^* F-axis current command value if on the ft coordinate axis ^* And t-axis current command value it ^* Convert to In this way, the f-axis current, the command value if ^* And t-axis current command value it ^* Is calculated as the second current command value. Then, on the ft coordinate axis, the t-axis current command value it on the t-axis as a predetermined axis ^* Is set to zero (0) as a fixed reference value.
[0040]
As described above, since the field weakening current is generated on the ft coordinate axis, the field weakening control can be effectively performed at the maximum torque operating point at which the motor torque TM is maximized, and the operation is stabilized. Can do.
[0041]
Subsequently, the f-axis current command value if generated by the dq-ft converter 23. ^* Is sent to a current command value correction unit 24 as current command value correction processing means, and the current command value correction unit 24 ^* Is limited based on the terminal voltage of the motor 31, and the f-axis current command value ifm ^* And the f-axis current command value ifm ^* Is sent to the ft-dq conversion unit 25 as the second coordinate conversion processing means. Also, t-axis current command value it ^* Is sent to the ft-dq converter 25 as it is.
[0042]
Then, the ft-dq conversion unit 25 performs the second coordinate conversion process, reads the field weakening axis angle Qft set by the field weakening field angle setting unit 22, and based on the field weakening field axis angle Qft. By converting the ft coordinate axis to the dq coordinate axis, the f-axis current command value ifm on the ft coordinate axis ^* And t-axis current command value it ^* D-axis current command value id on the dq coordinate axis ^* And q-axis current command value iq ^* Convert to Subsequently, the d-axis current command value id after the predetermined restriction is performed ^* And q-axis current command value iq ^* Is calculated as the third current command value.
[0043]
In this way, the d-axis current command value id ^* And q-axis current command value iq ^* Is calculated, the direction of the field weakening current can be changed as the magnitude of the motor torque TM changes. That is, on the dq coordinate axis, the d-axis current command value id ^* And q-axis current command value iq ^* Can generate a negative polarity q-axis current iq as a field weakening current near the maximum torque operating point at which the motor torque TM becomes maximum, for example, A d-axis current id having a negative polarity can be generated as a field weakening current near the minimum torque operating point at which the torque TM is minimized.
[0044]
Subsequently, the d-axis current id and the d-axis current command value id ^* Is sent to the voltage command value generation unit 16 as first voltage command value generation processing means. Then, the voltage command value generation unit 16 performs a first voltage command value generation process, and the d-axis current id and the d-axis current command value id. ^* And the d-axis voltage command value Vd so that the d-axis current deviation Δid becomes zero. ^* D-axis voltage command value Vd ^* Is sent to the dq-UV conversion unit 21 as the second phase conversion processing means. The q-axis current iq and the q-axis current command value iq ^* Is sent to the voltage command value generation unit 17 as the second voltage command value generation processing means. Then, the voltage command value generation unit 17 performs a second voltage command value generation process, and performs q-axis current iq and q-axis current command value iq. ^* Q-axis current deviation Δiq is calculated, and q-axis voltage command value Vq is set so that q-axis current deviation Δiq becomes zero. ^* Q-axis voltage command value Vq ^* Is sent to the dq-UV converter 21. D-axis voltage command value Vd ^* And q-axis voltage command value Vq ^* Constitutes the first voltage command value.
[0045]
Subsequently, the dq-UV conversion unit 21 performs a second phase conversion process, and the d-axis voltage command value Vd ^* Q-axis voltage command value Vq ^* And the d-axis voltage command value Vd based on the magnetic pole position θ. ^* And q-axis voltage command value Vq ^* Is the second voltage command value U-phase, V-phase and W-phase voltage command values Vu ^* , Vv ^* , Vw ^* And the voltage command value Vu ^* , Vv ^* , Vw ^* Is sent to the PWM generator 68. The PWM generator 68 generates a voltage command value Vu for each phase. ^* , Vv ^* , Vw ^* And the voltage command value Vu based on the battery voltage VB. ^* , Vv ^* , Vw ^* U-phase, V-phase, and W-phase pulse width modulation signals Mu, Mv, and Mw having pulse widths corresponding to are generated and sent to the drive circuit 51.
[0046]
The drive circuit 51 receives the pulse width modulation signals Mu, Mv, and Mw of the respective phases, generates six drive signals for driving the transistors, and sends the drive signals to the inverter 40. The inverter 40 turns on the transistor only while the drive signal is on to generate currents Iu, Iv, Iw of each phase, and supplies the currents Iu, Iv, Iw of each phase to the respective stator coils. Thus, the electric vehicle can be run by driving the motor 31.
[0047]
In the current command value correction unit 24, the f-axis current command value if ^* In performing a predetermined restriction on the voltage vector length, the voltage vector length is restricted. For this purpose, a voltage vector length calculation unit 18 is provided, and the voltage vector length calculation unit 18 is connected to the d-axis voltage command value Vd. ^* And q-axis voltage command value Vq ^* , And the voltage vector length h is calculated. In order to limit the voltage vector length h, a voltage vector length limiting unit 19 is provided. The voltage vector length limiting unit 19 is connected to the input side of the inverter 40 detected by the voltage sensor 62 as a voltage detecting unit. Voltage Vdc and voltage vector length h are read, and a limit value hmx of the voltage vector length h is calculated.
[0048]
Subsequently, when the voltage vector length h and the limit value hmx are calculated, the terminal voltage constant control unit 20 performs the f-axis current command value if in the current command value correction unit 24. ^* A limit value Δif for limiting the current value is calculated, and the limit value Δif is sent to the current command value correction unit 24.
[0049]
In this way, field weakening control is performed.
[0050]
By the way, in the electric drive device, for example, an abnormality occurs in the gate signal line for sending the drive signal generated in the motor 31, the components constituting the motor 31, the inverter 40, the drive circuit 51, etc. to the inverter 40. Therefore, in the electric drive device, the dq-ft conversion unit 23 always performs conversion from the dq coordinate axis to the ft coordinate axis so that the field weakening control can be performed, and the t-axis current. Command value it ^* Is set to zero. As long as no abnormality occurs, the t-axis current it actually generated as the motor 31 is driven is always zero.
[0051]
Therefore, as shown in FIG. 3, an abnormality determination unit 65 as an abnormality determination processing unit is provided, and the abnormality determination unit 65 determines whether an abnormality has occurred in the electric drive device. For this purpose, the d-axis current id and the q-axis current iq calculated in the UV-dq converter 61 are sent to a dq-ft converter 64 as third coordinate conversion processing means. Then, the dq-ft converter 64 performs the third coordinate conversion process, reads the d-axis current id, the q-axis current iq, and the field weakening axis angle Qft, and based on the field weakening field axis angle Qft, By converting the dq coordinate axis to the ft coordinate axis, the d-axis current id and the q-axis current iq on the dq coordinate axis are converted into the actually flowing f-axis current if and t-axis current it on the ft coordinate axis. In this way, the f-axis current if and the t-axis current it can be calculated as a predetermined axis current on a predetermined coordinate axis.
[0052]
The dq-UV conversion unit 21, the dq-ft conversion unit 23, the ft-dq conversion unit 25, the UV-dq conversion unit 61, and the dq-ft conversion unit 64 perform conversion processing means 91 ( FIG. 1) is constructed.
[0053]
Then, the abnormality determination unit 65 determines whether the t-axis current it, the motor target torque TM ^* Then, the motor rotation speed NM is read, and it is determined whether or not an abnormality has occurred in the electric drive device based on the t-axis current it and the motor rotation speed NM. The motor 31 is shut down.
[0054]
Next, the operation of the abnormality determination unit 65 will be described.
[0055]
FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the abnormality determination unit in the first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing the speed domain hysteresis in the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 is the first diagram of the present invention. It is a current waveform diagram which shows the operation | movement of the abnormality determination part in this embodiment.
[0056]
First, a speed region determination processing unit (not shown) of the abnormality determination unit 65 (FIG. 1) performs a speed region determination process, and the motor 31 is a first speed region on the low speed side based on the speed region hysteresis shown in FIG. It is determined whether it is driven in the low-rotation area ARL as a medium or in the middle / high-rotation area ARH as the second speed area on the high speed side. In this case, the speed region determination processing unit is configured to provide a motor when the motor rotation speed NM becomes low and becomes equal to or lower than a first threshold value NMth1 (100 [rpm] in the present embodiment). 31 is determined to be driven in the low rotation region ARL, and when the motor rotation speed NM increases and exceeds the second threshold NMth2 (500 [rpm] in the present embodiment), the motor 31 Is determined to be driven in the middle / high rotation region ARH.
[0057]
Subsequently, an abnormality determination condition establishment determination processing unit (not shown) of the abnormality determination unit 65 performs abnormality determination condition establishment determination processing to determine whether the abnormality determination condition is established. Therefore, when the motor 31 is driven in the low-rotation region ARL, the abnormality determination condition establishment determination processing means performs the unit per unit time (in this embodiment, for example, per control timing, but 2 or more The motor target torque TM). ^* Change rate, that is, torque command value change rate ΔTM ^* And the torque command value change rate ΔTM ^* Is the threshold ΔTM ^* Whether or not the first condition is satisfied is determined based on whether or not it is smaller than th (for example, 100 [Nm / s]). The abnormality determination condition satisfaction determination processing means determines whether or not the second condition is satisfied depending on whether or not the absolute value of the t-axis current it is greater than a threshold value ε (for example, 50 [A]). Then, the abnormality determination condition satisfaction determination processing means determines that the abnormality determination condition is satisfied when both the first and second conditions are satisfied, and one of the first and second conditions is not satisfied. In this case, it is determined that the abnormality determination condition is not satisfied.
[0058]
Subsequently, a repetition condition establishment determination processing unit (not shown) of the abnormality determination unit 65 performs a repetition condition establishment determination process, and the abnormality determination condition is within a predetermined time (1 second in the present embodiment). Whether or not the repetition condition is satisfied is determined based on whether or not the predetermined number of times is satisfied (in this embodiment, 50 times in total). When the repetition condition is satisfied, the abnormality determination unit 65 determines that an abnormality has occurred, sends a shutdown signal to the drive circuit 51, and shuts down the motor 31. If the repetition condition is not satisfied, the abnormality determination unit 65 determines that no abnormality occurs.
[0059]
As described above, when the motor 31 is driven in the low rotation region ARL, one cycle becomes longer, so it is not determined whether or not the abnormality determination condition is repeatedly established for each cycle, but for a predetermined time. It is determined whether or not the abnormality determination condition is repeatedly satisfied. Therefore, it can be determined in a short time whether or not an abnormality has occurred.
[0060]
On the other hand, when the motor 31 is driven in the middle / high rotation area ARH, the abnormality determination condition establishment determination processing means per unit time (this embodiment) as in the case of driving in the low rotation area ARL. In, for example, it is per control timing, but it may be per control timing of 2 or more.) Torque command value change rate ΔTM ^* And the torque command value change rate ΔTM ^* Is the threshold ΔTM ^* Whether or not the first condition is satisfied is determined based on whether or not it is smaller than th (for example, 100 [Nm / s]). The abnormality determination condition satisfaction determination processing means determines whether or not the second condition is satisfied depending on whether or not the absolute value of the t-axis current it is greater than a threshold value ε (for example, 50 [A]). Then, the abnormality determination condition satisfaction determination processing means determines that the abnormality determination condition is satisfied when both the first and second conditions are satisfied, and one of the first and second conditions is not satisfied. In this case, it is determined that the abnormality determination condition is not satisfied.
[0061]
Subsequently, the repetition condition satisfaction determination processing means determines whether the repetition condition is satisfied. For this purpose, the repetition condition establishment determination processing means continuously determines the abnormality determination condition within a predetermined period (in this embodiment, one period and 360 [deg.] In electrical angle) a predetermined number of times ( In the present embodiment, whether or not an abnormal period has occurred, that is, whether the first condition is satisfied, depending on whether or not two consecutive times are established as represented by points τ1 and τ2 in FIG. Judge whether. Next, when the first condition is satisfied, the repetition condition satisfaction determination processing means counts the number of times that the abnormal period has occurred continuously, that is, the number of consecutive occurrences Nt, and the number of consecutive occurrences Nt is a predetermined number. Whether or not the second condition is satisfied is determined based on whether or not the value (4 in the present embodiment) is reached. The repetition condition satisfaction determination processing means determines that the repetition condition is satisfied when both the first and second conditions are satisfied, and one of the first and second conditions is not satisfied. In this case, it is determined that the repetition condition is not satisfied.
[0062]
If the repetition condition is satisfied, the abnormality determination unit 65 determines that an abnormality has occurred, sends a shutdown signal to the drive circuit 51, and shuts down the motor 31. If the repetition condition is not satisfied, the abnormality determination unit 65 determines that no abnormality occurs.
[0063]
As described above, when the motor 31 is driven in the middle / high rotation range ARH, the first condition is satisfied when the abnormality determination condition is not satisfied continuously for a predetermined number of times within a predetermined period. Therefore, since it is not determined that an abnormality has occurred, it is possible to prevent the determination of whether an abnormality has occurred due to noise from being affected.
[0064]
If the number of consecutive occurrences Nt does not reach a predetermined value, the second condition is not satisfied, and it is not determined that an abnormality has occurred. Therefore, it may affect the determination of whether an abnormality has occurred due to noise. Can be prevented.
[0065]
Thus, in the present embodiment, since it is determined whether or not an abnormality has occurred based on the fact that the actually generated t-axis current it does not become zero, overcurrent, overvoltage, overheat due to a short circuit is determined. When a phenomenon such as the above occurs, not only can it be determined that an abnormality has occurred, but if a phenomenon such as overcurrent, overvoltage, or overheating does not occur, for example, the switching element constituting the inverter is damaged, Even when a gate signal line or the like is disconnected and an abnormality due to opening occurs in the electric drive device, it can be determined that an abnormality has occurred.
[0066]
For example, d-axis current id and d-axis current command value id ^* D-axis current deviation Δid, q-axis current iq and q-axis current command value iq ^* When the q-axis current deviation Δiq increases, the overcurrent phenomenon does not occur, and even if the motor 31 continues to be driven while rotating irregularly, the t-axis current it is set to zero. Therefore, it can be reliably determined that an abnormality has occurred.
[0067]
Then, it is possible to determine whether or not an abnormality has occurred in the apparatus related to the magnetic pole position acquisition unit such as an R / D converter for digitizing the resolver and the magnetic pole position θ.
[0068]
In addition, since the abnormality determination condition varies depending on whether the motor 31 is driven in the low rotation area ARL or in the middle / high rotation area ARH, the determination as to whether or not an abnormality has occurred depends on whether the motor 31 is driven. It can be done appropriately in response to. Furthermore, since the repetition conditions differ depending on whether the motor 31 is driven in the low rotation region ARL or in the middle / high rotation region ARH, it is determined whether or not an abnormality has occurred. This can be done more appropriately.
[0069]
By the way, the torque command value change rate ΔTM ^* For example, threshold ΔTM ^* If it is greater than or equal to th, it takes time for the control by the motor control device 45 to become stable, and the t-axis current it varies greatly in a transient manner. In the present embodiment, torque command value change rate ΔTM ^* Is the threshold ΔTM ^* If it is greater than or equal to th, the first condition is not satisfied, and the abnormality determination condition is not satisfied, so it is possible to reliably determine whether an abnormality has occurred in the electric drive device.
[0070]
Next, the flowchart of FIG. 4 will be described.
Step S1: It is determined whether or not the vehicle is driven in the low rotation area ARL. If it is driven in the low rotation region ARL, the process proceeds to step S2, and if not, the process proceeds to step S5.
Step S2: It is determined whether or not an abnormality determination condition is satisfied. If the abnormality determination condition is satisfied, the process proceeds to step S3, and if not satisfied, the process ends.
Step S3: It is determined whether or not it has been established 50 times per second. If it is established 50 times per second, the process proceeds to step S4, and if not established, the process is terminated.
Step S4: It is determined that an abnormality has occurred, shutdown is performed, and the process is terminated.
Step S5: It is determined whether the abnormality determination condition is satisfied. If the abnormality determination condition is satisfied, the process proceeds to step S6, and if not satisfied, the process ends.
Step S6: It is determined whether or not it has been established twice in one cycle. If established twice in one cycle, the process proceeds to step S7, and if not established, the process ends.
Step S7: It is determined that an abnormal cycle has occurred.
Step S8: Count the number Nt of consecutive occurrences of abnormal cycles.
Step S9: It is determined whether or not the continuous occurrence count Nt is 4. If the number of consecutive occurrences Nt is 4, the process proceeds to step S10, and if not 4, the process ends.
Step S10: It is determined that an abnormality has occurred, shutdown is performed, and the process is terminated.
[0071]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0072]
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the abnormality determination unit in the second embodiment of the present invention.
[0073]
In this case, the t-axis current integrated value calculation processing means (not shown) of the abnormality determination unit 65 (FIG. 1) as the abnormality determination processing means performs the t-axis current integrated value calculation processing and integrates the absolute value of the t-axis current it. The t-axis current integral value Σit is calculated.
[0074]
The speed region determination processing unit (not shown) of the abnormality determination unit 65 performs a speed region determination process, and whether the motor 31 as the electric machine is driven in a low rotation region as the first speed region on the low speed side, Alternatively, it is determined whether the vehicle is driven in the middle / high rotation region as the second speed region on the high speed side. In this case, when the motor rotation speed NM as the electric machine rotation speed is equal to or less than the threshold value NMth3 (100 [rpm] in the present embodiment), it is determined that the motor 31 is driven in the low rotation region. When it is higher than [rpm], it is determined that the motor 31 is driven in the middle / high rotation region.
[0075]
Subsequently, an abnormality determination condition establishment determination processing unit (not shown) of the abnormality determination unit 65 performs abnormality determination condition establishment determination processing to determine whether the abnormality determination condition is established. Therefore, when the motor 31 is driven in the low rotation region, the abnormality determination condition establishment determination processing means performs the t-axis current integrated value Σit within a predetermined time (200 [ms] in the present embodiment). Is determined to be greater than the threshold β, it is determined that the abnormality determination condition is satisfied when the t-axis current integral value Σit is greater than the threshold β, and the abnormality determination is performed when the t-axis current integral value Σit is less than or equal to the threshold β. It is determined that the condition is not satisfied.
[0076]
When the abnormality determination condition is satisfied, the abnormality determination unit 65 determines that an abnormality has occurred, sends a shutdown signal to the drive circuit 51, and shuts down the motor 31. If the repetition condition is not satisfied, the abnormality determination unit 65 determines that no abnormality occurs.
[0077]
As described above, when the motor 31 is driven in the low rotation region, one cycle becomes longer. Therefore, it is not determined whether the abnormality determination condition is repeatedly established for each cycle, but within a predetermined time. Whether or not an abnormality determination condition is satisfied is determined. Therefore, it can be determined in a short time whether or not an abnormality has occurred.
[0078]
On the other hand, when the motor 31 is driven in the middle / high rotation range, the abnormality determination condition satisfaction determination processing means has a predetermined period (in this embodiment, one period, and an electrical angle of 360 [°]. ), It is determined whether or not the t-axis current integral value Σit is larger than the threshold value γ, and if the t-axis current integrated value Σit is larger than the threshold value γ, it is determined whether an abnormal period has occurred, that is, the abnormality determination condition is satisfied. When the t-axis current integrated value Σit is equal to or less than the threshold value γ, it is determined that the abnormal period does not occur and the abnormality determination condition is not satisfied.
[0079]
Subsequently, a repetition condition establishment determination processing unit (not shown) of the abnormality determination unit 65 performs a repetition condition establishment determination process to determine whether the repetition condition is satisfied. For this purpose, the repetition condition establishment judgment processing means counts the number of times that the abnormal cycle has occurred continuously, that is, the number of consecutive occurrences Nt, and the number of consecutive occurrences Nt is a predetermined value (in this embodiment, 4) It is determined that the repetition condition is satisfied depending on whether or not, and if the number of consecutive occurrences Nt does not reach a predetermined value, it is determined that the repetition condition is not satisfied.
[0080]
If the repetition condition is satisfied, the abnormality determination unit 65 determines that an abnormality has occurred, sends a shutdown signal to the drive circuit 51, and shuts down the motor 31. If the repetition condition is not satisfied, the abnormality determination unit 65 determines that no abnormality occurs.
[0081]
Thus, in the case where the motor 31 is driven in the middle / high rotation region, if the number of consecutive occurrences Nt does not reach a predetermined value, the repetition condition is not satisfied and it is not determined that an abnormality has occurred. It is possible to prevent the determination as to whether an abnormality has occurred due to noise from being affected.
[0082]
Next, the flowchart of FIG. 7 will be described.
Step S21: The absolute value of the t-axis current it is integrated.
Step S22: It is determined whether the motor rotation speed NM is 100 [rpm] or less. If the motor rotation speed NM is 100 [rpm] or less, the process proceeds to step S23. If the motor rotation speed NM is greater than 100 [rpm], the process proceeds to step S25.
Step S23: It is determined whether or not the t-axis current integrated value Σit for 200 [ms] is larger than the threshold value β. When the t-axis current integral value Σit for 200 [ms] is larger than the threshold value β, the process proceeds to step S24, and when it is smaller, the process is terminated.
Step S24: It is determined that an abnormality has occurred, shutdown is performed, and the process is terminated.
Step S25: It is determined whether or not the t-axis current integrated value Σit within one cycle is larger than the threshold value γ. When the t-axis current integrated value Σit within one cycle is larger than the threshold value γ, the process proceeds to step S26, and when it is smaller, the process ends.
Step S26: It is determined that an abnormal period has occurred.
Step S27: Count the number Nt of consecutive occurrences of abnormal cycles.
Step S28: It is determined whether or not the continuous occurrence count Nt is 4. If the number of consecutive occurrences Nt is 4, the process proceeds to step S29, and if not 4, the process ends.
Step S29: It is determined that an abnormality has occurred, shutdown is performed, and the process is terminated.
[0083]
By the way, in a motor control apparatus that performs one-pulse control by generating U-phase, V-phase, and W-phase rectangular wave voltages, a gate signal is generated based on the rectangular wave voltage, and a transistor as a switching element of an inverter Are turned on and off once for each cycle of the output frequency. In this case, the field weakening is performed by shifting the voltage phase, but by converting the dq coordinate axis to the ft coordinate axis, the t-axis current it is calculated, and an abnormality is caused based on the calculated t-axis current it. It is possible to determine whether or not an error has occurred.
[0084]
Next, a third embodiment of the present invention that performs one-pulse control in a motor control device will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol.
[0085]
FIG. 8 is a block diagram of an electric drive control device according to the third embodiment of the present invention.
[0086]
In this case, the dq-ft converter 23 performs a first coordinate conversion process, reads the field weakening axis angle Qft, and based on the field weakening axis angle Qft, a dq coordinate axis composed of the d axis and the q axis. Is converted into an ft coordinate axis composed of an f axis and a t axis, thereby obtaining a d-axis current command value Id on the dq coordinate axis. ^* And q-axis current command value Iq ^* F-axis current command value if on the ft coordinate axis ^* And t-axis current command value it ^* Convert to In this way, the f-axis current command value if ^* And t-axis current command value it ^* Is calculated as the second current command value. Then, on the ft coordinate axis, the t-axis current command value it on the t-axis as a predetermined axis ^* Is zeroed as a fixed reference value.
[0087]
In addition, the dq-ft conversion unit 64 performs a third coordinate conversion process, reads the d-axis current id, the q-axis current iq, and the field weakening axis angle Qft, and based on the field weakening field axis angle Qft, dq By converting the coordinate axis to the ft coordinate axis, the d-axis current id and the q-axis current iq on the dq coordinate axis are converted into the actually flowing f-axis current if and t-axis current it on the ft coordinate axis. In this way, the f-axis current if and the t-axis current it are calculated as predetermined axis currents on predetermined coordinate axes.
[0088]
And the voltage phase calculation part 81 as a voltage phase calculation process means performs a voltage phase calculation process, and the said t-axis current command value it ^* And t-axis current it, and voltage phase δV
δV = G (s) · (it ^* -T-axis current it)
And the voltage phase δV is sent to the one-pulse waveform voltage calculator 82 as the waveform generation processing means. Note that s represents a differential operator, and G (s) represents a control gain in proportional-integral control or the like.
[0089]
By the way, the one-pulse waveform voltage calculation unit 82 performs waveform generation processing, reads the voltage phase δV, the magnetic pole position θ, and the voltage Vdc on the input side of the inverter 40 (FIG. 2), and outputs the U-phase, V-phase, and W-phase. A rectangular wave voltage is generated and sent to the drive circuit 51 as U-phase, V-phase, and W-phase one-pulse waveform voltages Vu, Vv, and Vw. For this purpose, the one-pulse waveform voltage calculation unit 82 performs U-phase, V-phase, and W-phase voltage sine waves Vuo, Vvo, Vwo as the first stage.
Vuo = cos (θ + δV)
Vvo = cos (θ + δV−2π / 3)
Vwo = cos (θ + δV-4π / 3)
As a second stage, one-pulse waveform voltages Vu, Vv, Vw are generated based on the voltage sine waves Vuo, Vvo, Vwo.
[0090]
That is, the voltage sine wave Vuo is
Vuo> 0
When the one-pulse waveform voltage Vu is
Vu = + Vdc / 2
And the voltage sine wave Vuo is
Vuo ≦ 0
When the one-pulse waveform voltage Vu is
Vu = −Vdc / 2
And the voltage sine wave Vvo is
Vvo> 0
When the one-pulse waveform voltage Vv is
Vv = + Vdc / 2
And the voltage sine wave Vvo is
Vvo ≦ 0
When the one-pulse waveform voltage Vv is
Vv = −Vdc / 2
And the voltage sine wave Vwo is
Vwo> 0
When the one pulse waveform voltage Vw is
Vw = + Vdc / 2
And the voltage sine wave Vwo is
Vwo ≦ 0
When the one pulse waveform voltage Vw is
Vw = −Vdc / 2
And
[0091]
An abnormality determination unit 65 is provided as an abnormality determination processing means, and the abnormality determination unit 65 determines whether an abnormality has occurred in the electric drive device. For this purpose, the abnormality determination unit 65, as in the first embodiment, performs the t-axis current it, the motor target torque TM. ^* Then, the motor rotation speed NM is read, and it is determined whether or not an abnormality has occurred in the electric drive device based on the t-axis current it and the motor rotation speed NM. The motor 31 is shut down.
[0092]
Further, the abnormality determination unit 65 can also determine whether an abnormality has occurred in the electric drive device based on the t-axis current integrated value Σit, as in the second embodiment.
[0093]
Thus, even in the motor control device 45 that performs one-pulse control for generating a rectangular wave voltage of each phase, it is possible to determine whether an abnormality has occurred in the electric drive device based on the t-axis current it. Even when the motor 31 is driven by switching between the control using the pulse width modulation signal and the one-pulse control, it can be determined whether or not an abnormality has occurred in the electric drive device based on the t-axis current it.
[0094]
In each of the above embodiments, the electric drive device using a motor as the electric machine is controlled. However, the present invention is also applied to the case where the electric drive device using a generator is used as the electric machine. can do.
[0095]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can change variously based on the meaning of this invention, and does not exclude them from the scope of the present invention.
[0096]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, in the electric drive control device, the electric machine, the current detection unit that detects the current supplied to the electric machine, and the detected current are supplied to the electric machine. Phase conversion processing means for converting into d-axis current and q-axis current on a dq coordinate axis composed of a d-axis corresponding to the direction of the magnetic pole pair of the rotor and a q-axis corresponding to a direction perpendicular to the d-axis; The d-axis current and the q-axis current on the dq coordinate axis are divided into an f-axis current on the ft coordinate axis composed of an f-axis corresponding to the field-weakening axis angle and a t-axis corresponding to a direction perpendicular to the f-axis. An abnormality that converts to a t-axis current and determines whether or not an abnormality has occurred in the electric drive device based on the coordinate conversion processing means for making the current command value of the t-axis current zero along with the conversion and the t-axis current Determination processing means.
[0097]
In this case, the detected current is converted into a d-axis current and a q-axis current on the dq coordinate axis, and the d-axis current and the q-axis current on the dq coordinate axis are converted into an f-axis current and a t-axis current on the ft coordinate axis. Then, since it is determined whether an abnormality has occurred in the electric drive device based on the t-axis current, it can be determined with a small amount of calculation whether an abnormality has occurred in the electric drive device.
[0098]
Therefore, the load applied to the electric machine control device can be reduced.
[0099]
Also in the electric machine control device that performs one-pulse control for generating a rectangular wave voltage of each phase, it is determined whether an abnormality has occurred in the electric drive device based on the shaft current of the predetermined axis. Even when the electric machine is driven by switching between the control based on the width modulation signal and the one-pulse control, it can be determined whether or not an abnormality has occurred in the electric drive device based on the shaft current of the predetermined axis.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram of an electric drive control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the electric drive control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing a main part of the electric drive control device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of an abnormality determination unit in the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing velocity domain hysteresis in the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a current waveform diagram showing an operation of the abnormality determination unit in the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing an operation of an abnormality determination unit in the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram of an electric drive control device according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
21 dq-UV converter
23, 64 dq-ft converter
25 ft-dq converter
31 motor
33, 34 Current sensor
61 UV-dq converter
65 Abnormality judgment unit
91 Conversion processing means

Claims

An electric machine, a current detection unit that detects a current supplied to the electric machine, a detected current that corresponds to the direction of the magnetic pole pair of the rotor of the electric machine, and a right angle to the d axis The phase conversion processing means for converting the d-axis current and the q-axis current on the dq coordinate axis consisting of the q-axis corresponding to the direction of the axis, and the d-axis current and the q-axis current on the dq coordinate axis correspond to the field weakening field axis angle. To the f-axis current and the t-axis current on the ft coordinate axis composed of the f-axis and the t-axis corresponding to the direction perpendicular to the f-axis, and the current command value of the t-axis current is reduced to zero along with the conversion. An electric drive control device comprising: a coordinate conversion processing unit configured to determine whether an abnormality has occurred in the electric drive device based on the t- axis current.

The electric drive control device according to claim 1, wherein the electric machine is driven by performing one-pulse control for generating a rectangular wave voltage of each phase .

Before SL abnormality determination processing means when the abnormality determination conditions for said t-axis current is established, electric drive control apparatus according to claim 1 for determining that an abnormality has occurred in the electric drive unit.

The electric drive control device according to claim 3 , wherein the abnormality determination processing unit determines that an abnormality has occurred when a repetition condition for repetition of establishment of the abnormality determination condition is satisfied.

The electric machine has speed region determination processing means for determining whether the electric machine is driven in a first speed region or a second speed region higher than the first speed region, and in the first speed region The electric drive control device according to claim 3 , wherein the abnormality determination condition is different between when driven and when driven in the second speed region.

The electric machine has speed region determination processing means for determining whether the electric machine is driven in a first speed region or a second speed region higher than the first speed region, and in the first speed region The electric drive control device according to claim 4 , wherein the repetition condition is different between when being driven and when being driven in the second speed region.

A current supplied to the electric machine is detected, and the detected current is composed of a d-axis corresponding to the direction of the magnetic pole pair of the rotor of the electric machine and a q-axis corresponding to a direction perpendicular to the d-axis. The d-axis current and the q-axis current on the dq coordinate axis are converted into the d-axis current and the q-axis current, and the d-axis current and the q-axis current on the dq coordinate axis are converted into the f-axis corresponding to the field-weakening axis angle and the direction perpendicular to the f-axis. Are converted into the f-axis current and the t- axis current on the ft coordinate axis corresponding to the t-axis, and the current command value of the t- axis current is made zero along with the conversion, and the electric drive device is based on the t- axis current. An electric drive control method characterized by determining whether or not an abnormality has occurred.

The computer detects the current detected by the current detection unit as d on the dq coordinate axis composed of a d-axis corresponding to the direction of the magnetic pole pair of the rotor of the electric machine and a q-axis corresponding to a direction perpendicular to the d-axis. Phase conversion processing means for converting into axial current and q-axis current, d-axis current and q-axis current on the dq coordinate axis in the direction perpendicular to the f-axis and the f-axis corresponding to the field weakening axis angle converts the f axis current and t-axis current on ft coordinate axes consisting of the corresponding t-axis, the coordinate conversion processing unit to zero the current command value of the t-axis current with the conversion, and based on the t-axis current A program for an electric drive control method, wherein the program is made to function as an abnormality determination processing means for determining whether an abnormality has occurred in an electric drive device.