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公開番号2021182836
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211125
出願番号2020088095
出願日20200520
発明の名称インバータ制御装置及び車載用流体機械
出願人株式会社豊田自動織機
代理人個人,個人
主分類H02P 27/08 20060101AFI20211029BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電圧利用率が低い状況下において3相電圧指令値が周期的に同じ値となることによって生じる特定周波数のノイズを低減できるインバータ制御装置及びそのインバータ制御装置を備えた車載用流体機械を提供すること。
【解決手段】インバータ制御装置14は、車載用蓄電装置104を用いて車載用電動モータ11を駆動させるインバータ回路13の制御に用いられる。インバータ制御装置14の回転制御部36は、外部から送信される外部指令値と実回転速度とに基づいて2相電圧指令値を導出する処理と、2相電圧指令値に基づいて3相電圧指令値を導出する処理と、を行う。ここで、回転制御部36は、電圧利用率が閾値利用率以下である場合、車載用電動モータ11の線間電圧が同一であって変化範囲が異なる3相電圧指令値を、切替周期で切り替えて導出する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
車載用蓄電装置を用いて車載用電動モータを駆動させるインバータ回路の制御に用いられるインバータ制御装置であって、
前記車載用電動モータは、3相コイルを有し、
前記インバータ回路は、3相スイッチング素子を有し、
前記インバータ制御装置は、
前記車載用電動モータの回転速度を把握する速度把握部と、
前記車載用蓄電装置の電圧である電源電圧を把握する電圧把握部と、
外部から送信される外部指令値と前記速度把握部の把握結果とに基づいて、前記車載用電動モータのd軸及びq軸に印加する電圧の目標値である2相電圧指令値を導出する2相電圧指令値導出部と、
前記2相電圧指令値に基づいて、前記3相コイルに印加する3相電圧指令値を導出する3相電圧指令値導出部と、
前記3相電圧指令値とキャリア信号とに基づいてPWM信号を生成する生成部と、
を備え、前記PWM信号を用いて前記3相スイッチング素子をPWM制御するものであり、
前記3相電圧指令値導出部は、
前記2相電圧指令値が同一である状況において前記2相電圧指令値と前記電圧把握部の把握結果とに基づいて算出される電圧利用率が予め定められた閾値利用率以下である場合、前記3相コイルの線間電圧が同一であって変化範囲が互いに異なる3相電圧指令値を、切替周期で切り替えて導出することを特徴とするインバータ制御装置。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記インバータ制御装置は、予め定められた出力周期で前記PWM信号を前記3相スイッチング素子に出力することにより、前記3相スイッチング素子をPWM制御するものであり、
前記切替周期は前記出力周期である請求項1に記載のインバータ制御装置。
【請求項3】
前記切替周期は、前記キャリア信号の周期であるキャリア周期と同じである請求項1又は請求項2に記載のインバータ制御装置。
【請求項4】
前記3相電圧指令値導出部は、前記車載用電動モータの線間電圧が同一であって変化範囲が互いに異なる3相電圧指令値として、
第1の3相電圧指令値と、
前記第1の3相電圧指令値よりも変化範囲が大きい第2の3相電圧指令値と、
を少なくとも導出する請求項1〜3のうちいずれか一項に記載のインバータ制御装置。
【請求項5】
前記3相電圧指令値導出部は、前記切替周期ごとに、導出する前記3相電圧指令値を、前記第1の3相電圧指令値と前記第2の3相電圧指令値とに交互に切り替える請求項4に記載のインバータ制御装置。
【請求項6】
前記第1の3相電圧指令値は、中性点電位が一定の3相基準指令値であり、
前記第2の3相電圧指令値は、前記3相基準指令値に対して中性点振幅を有する中性点電位が重畳された3相変化指令値である請求項4又は請求項5に記載のインバータ制御装置。
【請求項7】
前記第1の3相電圧指令値は、中性点電位が第1中性点振幅で変化している第1の3相変化指令値であり、
前記第2の3相電圧指令値は、中性点電位が前記第1中性点振幅よりも大きい第2中性点振幅で変化している第2の3相変化指令値である請求項4又は請求項5に記載のインバータ制御装置。
【請求項8】
前記第1の3相電圧指令値は、3相変調方式の値であり、
前記第2の3相電圧指令値は、2相変調方式の値である請求項4又は請求項5に記載のインバータ制御装置。
【請求項9】
前記第1の3相電圧指令値を導出するのに用いられる第1マップデータと、前記第2の3相電圧指令値を導出するのに用いられる第2マップデータと、を備え、
前記3相電圧指令値導出部は、参照するマップデータを切り替えることにより、導出する前記3相電圧指令値を切り替える請求項4〜8のうちいずれか一項に記載のインバータ制御装置。
【請求項10】
前記車載用電動モータと、
前記インバータ回路と、
請求項1〜9のうちいずれか一項に記載のインバータ制御装置と、
を備えていることを特徴とする車載用流体機械。
【請求項11】
前記車載用流体機械は、前記車載用電動モータによって駆動する圧縮部を備えた車載用電動圧縮機である請求項10に記載の車載用流体機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、インバータ制御装置及び車載用流体機械に関する。
続きを表示(約 4,700 文字)【背景技術】
【0002】
例えば特許文献1に示すように、車載用蓄電装置を用いて車載用電動モータを駆動させるインバータ回路の制御に用いられるインバータ制御装置が知られている。特許文献1には、車載用電動モータは自動車のエアコン用モータとして使用されるものであって3相コイルを有している点、及び、インバータ回路が3相スイッチング素子を有する点が記載されている。また、特許文献1には、励磁成分電圧及びトルク成分電圧からなる2相電圧指令値に基づいて3相電圧指令値としての駆動電圧を算出する点について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2015−208187号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、3相電圧指令値が周期的に同じ値となることによって特定周波数のノイズが発生するおそれがある。特に、2相電圧指令値と車載用蓄電装置の電圧とに基づいて算出される電圧利用率が低い状況下では、相対的に3相電圧指令値に対して特定周波数のノイズが大きくなり易いため、特定周波数のノイズに起因する影響が大きくなり易いことが懸念される。
【0005】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、その目的は電圧利用率が低い状況下において3相電圧指令値が周期的に同じ値となることによって生じる特定周波数のノイズを低減できるインバータ制御装置及びそのインバータ制御装置を備えた車載用流体機械を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するインバータ制御装置は、車載用蓄電装置を用いて車載用電動モータを駆動させるインバータ回路の制御に用いられるものであって、前記車載用電動モータは、3相コイルを有し、前記インバータ回路は、3相スイッチング素子を有し、前記インバータ制御装置は、前記車載用電動モータの回転速度を把握する速度把握部と、前記車載用蓄電装置の電圧である電源電圧を把握する電圧把握部と、外部から送信される外部指令値と前記速度把握部の把握結果とに基づいて、前記車載用電動モータのd軸及びq軸に印加する電圧の目標値である2相電圧指令値を導出する2相電圧指令値導出部と、前記2相電圧指令値に基づいて、前記3相コイルに印加する3相電圧指令値を導出する3相電圧指令値導出部と、前記3相電圧指令値とキャリア信号とに基づいてPWM信号を生成する生成部と、を備え、前記PWM信号を用いて前記3相スイッチング素子をPWM制御するものであり、前記3相電圧指令値導出部は、前記2相電圧指令値が同一である状況において前記2相電圧指令値と前記電圧把握部の把握結果とに基づいて算出される電圧利用率が予め定められた閾値利用率以下である場合、前記3相コイルの線間電圧が同一であって変化範囲が互いに異なる3相電圧指令値を、切替周期で切り替えて導出することを特徴とする。
【0007】
かかる構成によれば、電圧利用率が閾値利用率以下である場合、3相電圧指令値は、3相コイルの線間電圧が同一のまま、変化範囲が異なる値に切替周期で切り替わる。これにより、仮に2相電圧指令値が同一であっても、3相電圧指令値は切替周期で変化する。したがって、電圧利用率が低い状況下において3相電圧指令値が周期的に同じ値となることに起因する特定周波数のノイズを低減できる。
【0008】
特に、本構成によれば、3相電圧指令値が切り替わった場合であっても3相コイルに印加される線間電圧は同一となっている。これにより、車載用電動モータには同一のトルクが付与される。したがって、3相電圧指令値を切り替えることに起因して異なるトルクが付与されるといった不都合を抑制できる。
【0009】
以上のことから、車載用電動モータに対して適切なトルクを付与した状態を維持しつつ、電圧利用率が低い状況下において3相電圧指令値が周期的に同じ値となることによって生じる特定周波数のノイズを低減できる。
【0010】
上記インバータ制御装置について、前記インバータ制御装置は、予め定められた出力周期で前記PWM信号を前記3相スイッチング素子に出力することにより、前記3相スイッチング素子をPWM制御するものであり、前記切替周期は前記出力周期であるとよい。
【0011】
かかる構成によれば、PWM信号が出力される度に3相電圧指令値が切り替わる。これにより、3相コイルに入力される3相電圧指令値が連続して同じ値となることを抑制できる。
【0012】
上記インバータ制御装置について、前記切替周期は、前記キャリア信号の周期であるキャリア周期と同じであるとよい。
かかる構成によれば、3相電圧指令値がキャリア周期で切り替わるため、キャリア周期に対応する周波数のノイズを低減できる。
【0013】
上記インバータ制御装置について、前記3相電圧指令値導出部は、前記車載用電動モータの線間電圧が同一であって変化範囲が互いに異なる3相電圧指令値として、第1の3相電圧指令値と、前記第1の3相電圧指令値よりも変化範囲が大きい第2の3相電圧指令値と、を少なくとも導出するとよい。
【0014】
かかる構成によれば、3相電圧指令値を、少なくとも第1の3相電圧指令値と第2の3相電圧指令値とに切り替えることができる。これにより、上述した効果を得ることができる。
【0015】
上記インバータ制御装置について、前記3相電圧指令値導出部は、前記切替周期ごとに、導出する前記3相電圧指令値を、前記第1の3相電圧指令値と前記第2の3相電圧指令値とに交互に切り替えるとよい。
【0016】
かかる構成によれば、第1の3相電圧指令値と第2の3相電圧指令値とに交互に切り替わることにより、特定の値に偏ることを抑制しつつ3相電圧指令値をバラつかせることができる。
【0017】
詳述すると、仮に第2の3相電圧指令値よりも第1の3相電圧指令値となる頻度が高い場合、第1の3相電圧指令値に対応するノイズが第2の3相電圧指令値に対応するノイズよりも大きくなり易く、第1の3相電圧指令値に対応するノイズが局所的に大きくなることが懸念される。
【0018】
この点、本構成によれば、3相電圧指令値が第1の3相電圧指令値と第2の3相電圧指令値とに交互に切り替わることにより、第1の3相電圧指令値に対応するノイズと、第2の3相電圧指令値に対応するノイズとが同程度となる。したがって、両ノイズのうち一方ノイズが他方ノイズよりも過度に高くなることを抑制できる。
【0019】
上記インバータ制御装置について、前記第1の3相電圧指令値は、中性点電位が一定の3相基準指令値であり、前記第2の3相電圧指令値は、前記3相基準指令値に対して中性点振幅を有する中性点電位が重畳された3相変化指令値であるとよい。
【0020】
かかる構成によれば、3相変化指令値の変化範囲は、中性点電位が中性点振幅で変化する分だけ、3相基準指令値の変化範囲よりも広くなっている。一方で、両者の線間電圧は変わらない。これにより、両者の線間電圧を同一にしたまま3相電圧指令値の変化範囲を異ならせることができる。
【0021】
上記インバータ制御装置について、前記第1の3相電圧指令値は、中性点電位が第1中性点振幅で変化している第1の3相変化指令値であり、前記第2の3相電圧指令値は、中性点電位が前記第1中性点振幅よりも大きい第2中性点振幅で変化している第2の3相変化指令値であるとよい。
【0022】
かかる構成によれば、第2中性点振幅が第1中性点振幅よりも大きいため、第2の3相変化指令値の変化範囲は、第1の3相変化指令値の変化範囲よりも広くなる。一方で、両者の線間電圧は変わらない。これにより、両者の線間電圧を同一にしたまま3相電圧指令値の変化範囲を異ならせることができる。
【0023】
上記インバータ制御装置について、前記第1の3相電圧指令値は、3相変調方式の値であり、前記第2の3相電圧指令値は、2相変調方式の値であるとよい。
かかる構成によれば、2相変調方式の第2の3相電圧指令値は、0Vから電源電圧までの範囲で変化する。これにより、第2の3相電圧指令値の変化範囲は、3相変調方式の第1の3相電圧指令値の変化範囲よりも広くなる。一方で両者の線間電圧は変わらない。したがって、両者の線間電圧を同一にしたまま3相電圧指令値の変化範囲を異ならせることができる。
【0024】
上記インバータ制御装置について、前記第1の3相電圧指令値を導出するのに用いられる第1マップデータと、前記第2の3相電圧指令値を導出するのに用いられる第2マップデータと、を備え、前記3相電圧指令値導出部は、参照するマップデータを切り替えることにより、導出する前記3相電圧指令値を切り替えるとよい。
【0025】
かかる構成によれば、3相電圧指令値を切り替える度に3相電圧指令値を計算する必要がない。これにより、インバータ制御装置において3相電圧指令値の計算に係る処理負荷を省略できる。したがって、3相電圧指令値を切り替えることに起因する処理負荷の増大化を抑制できる。
【0026】
上記目的を達成する車載用流体機械は、前記車載用電動モータと、前記インバータ回路と、上述したインバータ制御装置と、を備えていることを特徴とする。
前記車載用流体機械は、前記車載用電動モータによって駆動する圧縮部を備えた車載用電動圧縮機であるとよい。
【発明の効果】
【0027】
この発明によれば、電圧利用率が低い状況下において3相電圧指令値が周期的に同じ値となることによって生じる特定周波数のノイズを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
車載用電動圧縮機の概要を示すブロック図。
インバータ回路及びインバータ制御装置の電気的構成を示すブロック図。
回転制御処理を示すフローチャート。
第1の3相電圧指令値の一例としての3相基準指令値を示すグラフ。
第2の3相電圧指令値の一例としての3相変化指令値を示すグラフ。
2相変調方式の3相電圧指令値を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、インバータ制御装置、当該インバータ制御装置が搭載された車載用流体機械の一実施形態について説明する。本実施形態では、車載用流体機械は車載用電動圧縮機であり、当該車載用電動圧縮機は車載用空調装置に用いられる。
【0030】
車載用空調装置及び車載用電動圧縮機の概要について説明する。
図1に示すように、車両100に搭載されている車載用空調装置101は、車載用電動圧縮機10と、車載用電動圧縮機10に対して流体としての冷媒を供給する外部冷媒回路102とを備えている。
(【0031】以降は省略されています)

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