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JP2019092296A - Driving device - Google Patents

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JP2019092296A
JP2019092296A JP2017219465A JP2017219465A JP2019092296A JP 2019092296 A JP2019092296 A JP 2019092296A JP 2017219465 A JP2017219465 A JP 2017219465A JP 2017219465 A JP2017219465 A JP 2017219465A JP 2019092296 A JP2019092296 A JP 2019092296A
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Kiyotaka Matsubara
清隆 松原
佳大 社本
Yoshihiro Shamoto
佳大 社本
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Abstract

To suppress the occurrence of resonance due to a vibration component based on the number of rotations of a dynamo-electric motor and an LC circuit from a reactor and a capacitor for smoothing.SOLUTION: A driving device comprises: a dynamo-electric motor; a power storage device; a reactor; and a capacitor device including a first capacitor for smoothing a voltage of a power supplied to the dynamo-electric motor, and a switching element and a second capacitor serially connected to each other, the capacitor device parallelly connected to the first capacitor. The switching element of the capacitor device is switching-controlled so that a frequency of a vibration component based on the number of rotations of the dynamo-electric motor exceeds a resonance region of an LC resonance by the reactor, the first capacitor, and the capacitor device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、駆動装置に関し、詳しくは、蓄電装置からの電力を昇圧して電動機に供給するリアクトルを有する昇圧コンバータと、昇圧コンバータからの出力電力の電圧を平滑するコンデンサと、を備える駆動装置に関する。   The present invention relates to a drive device, and more particularly, to a drive device including a boost converter having a reactor for boosting power from a power storage device and supplying the power to a motor, and a capacitor for smoothing a voltage of output power from the boost converter. .

従来、この種の駆動装置としては、エンジンと第1モータとがプラネタリギヤを介して駆動軸に接続されると共に第2モータが駆動軸に接続された自動車に搭載され、バッテリからの電力を昇圧して第1,第2モータに供給する昇圧コンバータと、昇圧コンバータからの出力電力の電圧を平滑するコンデンサと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、第2モータの回転数が昇圧コンバータのリアクトルと平滑用のコンデンサとによるLC共振が生じる共振領域内であるときには、第2モータの出力トルクをできるだけ小さくし、エンジンや第1モータからの動力を大きくすることにより、LC共振を抑制しつつ駆動軸に必要なトルクを出力している。   Conventionally, as a drive device of this type, an engine and a first motor are connected to a drive shaft via a planetary gear and a second motor is mounted on a vehicle connected to the drive shaft to boost power from a battery. One has been proposed which comprises a boost converter for supplying the first and second motors, and a capacitor for smoothing the voltage of the output power from the boost converter (see, for example, Patent Document 1). In this device, the output torque of the second motor is reduced as much as possible when the number of revolutions of the second motor is in a resonance region where LC resonance occurs between the reactor of the boost converter and the smoothing capacitor. By increasing the power of the above, torque required for the drive shaft is output while suppressing LC resonance.

特開2013−99042号公報JP, 2013-99042, A

しかしながら、上述の駆動装置では、共振領域に係る第2モータのトルクを小さくして共振を抑制しているが、モータのトルクを小さくすることができない構成の駆動装置では適用することができない。この場合、モータの回転数に基づく振動成分の周波数が共振領域となるときにはモータの回転数を変更することも考えられるが、モータの回転数を変える構成(例えば、変速機)が必要となり、装置が大型化してしまう。   However, although the above-described drive device suppresses the resonance by reducing the torque of the second motor relating to the resonance region, it can not be applied to a drive device having a configuration in which the motor torque can not be reduced. In this case, when the frequency of the vibration component based on the number of revolutions of the motor falls within the resonance region, it is conceivable to change the number of revolutions of the motor. Will become larger.

本発明の駆動装置は、電動機の回転数に基づく振動成分とリアクトルと平滑用のコンデンサによるLC回路とによる共振が生じるのを抑制することを主目的とする。   The drive device according to the present invention has as its main object to suppress the occurrence of resonance due to a vibration component based on the number of revolutions of a motor, an LC circuit with a reactor and a smoothing capacitor.

本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The drive device of the present invention adopts the following means in order to achieve the above-mentioned main object.

本発明の駆動装置は、
電動機と、
蓄電装置と、
リアクトルと、
前記電動機に供給する電力の電圧を平滑する第1コンデンサと、
前記電動機を制御する制御装置と、
を備える駆動装置であって、
直列に接続されたスイッチ素子と第2コンデンサとを有し、前記第1コンデンサと並列に接続されたコンデンサ装置を備え、
前記制御装置は、前記電動機の回転数に基づく振動成分の周波数が前記リアクトルと前記第1コンデンサと前記コンデンサ装置によるLC共振の共振領域外となるように前記コンデンサ装置のスイッチ素子をスイッチング制御する、
ことを特徴とする。
The driving device of the present invention is
Electric motor,
A storage device,
A reactor,
A first capacitor for smoothing the voltage of the power supplied to the motor;
A controller for controlling the motor;
A driving device comprising
A capacitor device having a switch element and a second capacitor connected in series, and connected in parallel to the first capacitor;
The control device performs switching control of a switch element of the capacitor device such that a frequency of a vibration component based on the number of rotations of the motor is outside a resonance region of LC resonance by the reactor, the first capacitor and the capacitor device.
It is characterized by

この本発明の駆動装置は、電動機と、蓄電装置と、リアクトルと、蓄電装置からの出力電力の電圧を平滑する第1コンデンサと、を備えると共に、更に、第1コンデンサと並列に接続されたコンデンサ装置を備える。このコンデンサ装置は、スイッチ素子と第2コンデンサが直列接続されている。そして、電動機の回転数に基づく振動成分の周波数がリアクトルと第1コンデンサとコンデンサ装置によるLC共振の共振領域外となるようにコンデンサ装置のスイッチ素子をスイッチング制御する。第1コンデンサの静電容量をC1とし、第2コンデンサの静電容量をC2とすると、コンデンサ装置のスイッチ素子をオフとしているにはLC共振周波数は次式(1)により表わされ、コンデンサ装置のスイッチ素子をオンとしているときにはLC共振周波数は式(2)により表わされる。従って、電動機の回転数に基づく振動成分の周波数が式(1)によるLC共振周波数を含む第1共振領域に属さないように、且つ、式(2)によるLC共振周波数を含む第2共振領域に属さないようにコンデンサ装置のスイッチ素子をスイッチング制御すればよい。これにより、電動機の回転数に基づく振動成分とリアクトルと平滑用のコンデンサによるLC回路とによる共振が生じるのを抑制することができる。ここで、スイッチ素子としては、RB−IGBT(Reverse-Blockomg Insulated Gate Bipolar Transistor)を用いることができる。また、リアクトルとしては、蓄電装置におけるリアクトル成分や、蓄電装置からの電力を昇圧して電動機に供給する昇圧コンバータが有するリアクトルなどを意味している。   The drive device according to the present invention includes a motor, a power storage device, a reactor, and a first capacitor that smoothes the voltage of output power from the power storage device, and further, a capacitor connected in parallel with the first capacitor. It has an apparatus. In this capacitor device, the switch element and the second capacitor are connected in series. Then, switching control of the switch element of the capacitor device is performed so that the frequency of the vibration component based on the rotational speed of the motor is outside the resonance region of LC resonance by the reactor, the first capacitor and the capacitor device. Assuming that the capacitance of the first capacitor is C1 and the capacitance of the second capacitor is C2, the LC resonant frequency is expressed by the following equation (1) to turn off the switch element of the capacitor device. The LC resonant frequency is expressed by equation (2) when the switch element of the switch element is turned on. Therefore, the frequency of the vibration component based on the rotational speed of the motor does not belong to the first resonance region including the LC resonance frequency according to equation (1), and in the second resonance region including the LC resonance frequency according to equation (2) Switching control of the switch element of the capacitor device may be performed so as not to belong. As a result, it is possible to suppress the occurrence of resonance due to the vibration component based on the rotational speed of the motor, the reactor, and the LC circuit by the smoothing capacitor. Here, an RB-IGBT (Reverse-Block Insulated Gate Bipolar Transistor) can be used as a switch element. In addition, as the reactor, a reactor component in the storage device, a reactor included in a step-up converter for boosting the power from the storage device and supplying it to the motor, and the like are meant.

Figure 2019092296
Figure 2019092296

本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the electric vehicle 20 which mounts the drive device as one Example of this invention. 4極対モータを矩形波制御した場合のモータ回転数Nmに対する電気6次変動トルクの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the electric 6th-order fluctuation torque with respect to motor rotation speed Nm at the time of carrying out rectangular wave control of 4 pole pair motor. 電子制御ユニット50により実行されるコンデンサ切替処理ルーチンである。6 is a capacitor switching processing routine executed by the electronic control unit 50. モータ32の回転数Nmと電気6次変動周波数と第1共振領域との関係の一例を示す説明図であるIt is explanatory drawing which shows an example of the relationship between the rotation speed Nm of the motor 32, the electric 6th-order fluctuation frequency, and the 1st resonance region.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。   Next, modes for carrying out the present invention will be described using examples.

図1は、本発明の一実施例としての駆動装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図示するように、モータ32と、インバータ34と、蓄電装置としてのバッテリ36と、昇圧コンバータ40と、電子制御ユニット50と、を備える。   FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of an electric vehicle 20 equipped with a drive device as an embodiment of the present invention. As illustrated, the electric vehicle 20 of the embodiment includes a motor 32, an inverter 34, a battery 36 as a power storage device, a boost converter 40, and an electronic control unit 50.

モータ32は、三相の同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ32の回転子は、駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。   The motor 32 is configured as a three-phase synchronous generator motor, and includes a rotor in which permanent magnets are embedded, and a stator in which a three-phase coil is wound. The rotor of the motor 32 is connected to a drive shaft 26 connected to drive wheels 22 a and 22 b via a differential gear 24.

インバータ34は、モータ32の駆動に用いられる。このインバータ34は、高電圧側電力ライン42を介して昇圧コンバータ40に接続されており、6つのスイッチング素子としてのトランジスタT11〜T16と、6つのトランジスタT11〜T16のそれぞれに並列に接続された6つのダイオードD11〜D16と、を有する。トランジスタT11〜T16は、それぞれ、高電圧側電力ライン42の正極側ラインと負極側ラインとに対してソース側とシンク側になるように2個ずつペアで配置されている。また、トランジスタT11〜T16の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ32の三相コイル(U相,V相,W相のコイル)の各々が接続されている。したがって、インバータ34に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット50によって、対となるトランジスタT11〜T16のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ32が回転駆動される。高電圧側電力ライン42の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ46が取り付けられており、このコンデンサ46に並列接続するようにコンデンサスイッチTrbを有するコンデンサ47が取り付けられている。コンデンサスイッチTrbは、逆阻止絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(RB−IGBT:Reverse-Blockomg Insulated Gate Bipolar Transistor)として構成されており、コンデンサ47のコンデンサ46への並列接続とその解除とを切り替える。   The inverter 34 is used to drive the motor 32. The inverter 34 is connected to the boost converter 40 via the high voltage side power line 42, and is connected in parallel to the transistors T11 to T16 as six switching elements and to the six transistors T11 to T16 respectively. Diodes D11 to D16. The transistors T11 to T16 are arranged in pairs of two so as to be on the source side and the sink side with respect to the positive electrode side line and the negative electrode side line of the high voltage side power line 42, respectively. Further, each of three-phase coils (U-phase, V-phase, W-phase coils) of the motor 32 is connected to each of connection points of the pair of transistors T11 to T16. Therefore, when the voltage is applied to the inverter 34, the ratio of the on time of the paired transistors T11 to T16 is adjusted by the electronic control unit 50, so that a rotating magnetic field is formed in the three-phase coil. 32 is rotationally driven. A smoothing capacitor 46 is attached to the positive electrode side line and the negative electrode side line of the high voltage side power line 42, and a capacitor 47 having a capacitor switch Trb is attached to be connected in parallel to the capacitor 46 . The capacitor switch Trb is configured as a reverse-block insulated gate bipolar transistor (RB-IGBT), and switches between parallel connection of the capacitor 47 to the capacitor 46 and release thereof.

バッテリ36は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧側電力ライン44を介して昇圧コンバータ40に接続されている。低電圧側電力ライン44の正極側ラインと負極側ラインとには、平滑用のコンデンサ48が取り付けられている。   The battery 36 is configured as, for example, a lithium ion secondary battery or a nickel hydrogen secondary battery, and is connected to the boost converter 40 via the low voltage side power line 44. A smoothing capacitor 48 is attached to the positive side line and the negative side line of the low voltage side power line 44.

昇圧コンバータ40は、高電圧側電力ライン42と低電圧側電力ライン44とに接続されており、2つのトランジスタT31,T32と、2つのトランジスタT31,T32のそれぞれに並列に接続された2つのダイオードD31,D32と、リアクトルLと、を有する。トランジスタT31は、高電圧側電力ライン42の正極側ラインに接続されている。トランジスタT32は、トランジスタT31と、高電圧側電力ライン42および低電圧側電力ライン44の負極側ラインと、に接続されている。リアクトルLは、トランジスタT31,T32同士の接続点と、低電圧側電力ライン44の正極側ラインと、に接続されている。昇圧コンバータ40は、電子制御ユニット50によって、トランジスタT31,T32のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧側電力ライン44の電力を昇圧して高電圧側電力ライン42に供給したり、高電圧側電力ライン42の電力を降圧して低電圧側電力ライン44に供給したりする。   The boost converter 40 is connected to the high voltage side power line 42 and the low voltage side power line 44, and two diodes connected in parallel to the two transistors T31 and T32 and the two transistors T31 and T32 respectively. D31, D32, and a reactor L. The transistor T <b> 31 is connected to the positive electrode side line of the high voltage side power line 42. The transistor T32 is connected to the transistor T31 and the negative electrode side line of the high voltage side power line 42 and the low voltage side power line 44. The reactor L is connected to a connection point between the transistors T31 and T32 and a positive electrode side line of the low voltage side power line 44. The boost converter 40 boosts the power of the low voltage side power line 44 and supplies it to the high voltage side power line 42 by adjusting the ratio of the on time of the transistors T31 and T32 by the electronic control unit 50. The power of the high voltage side power line 42 is stepped down and supplied to the low voltage side power line 44 or the like.

電子制御ユニット50は、CPU50aを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU50aの他に、処理プログラムを記憶するROM50bやデータを一時的に記憶するRAM50c、図示しない入出力ポートを備える。電子制御ユニット50には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット50に入力される信号としては、例えば、モータ32の回転子の回転位置を検出する回転位置検出センサ(例えばレゾルバ)32aからの回転位置θmや、モータ32の各相の相電流を検出する電流センサ32u,32vからの相電流Iu,Ivを挙げることができる。また、バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサ36aからの電圧Vbや、バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサ36bからの電流Ibも挙げることができる。さらに、高電圧側電力ライン42に取り付けられた電圧センサ46aからの高電圧側電力ライン42の電圧VHや、コンデンサ48の端子間に取り付けられた電圧センサ48aからのコンデンサ48(低電圧側電力ライン44)の電圧VLも挙げることができる。加えて、イグニッションスイッチ60からのイグニッション信号や、シフトレバー61の操作位置を検出するシフトポジションセンサ62からのシフトポジションSPも挙げることができる。また、アクセルペダル63の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ64からのアクセル開度Accや、ブレーキペダル65の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ66からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ68からの車速Vも挙げることができる。電子制御ユニット50からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット50から出力される信号としては、例えば、インバータ34のトランジスタT11〜T16へのスイッチング制御信号や、昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット50は、回転位置検出センサ32aからのモータ32の回転子の回転位置θmに基づいてモータ32の電気角θeや回転数Nmを演算している。   The electronic control unit 50 is configured as a microprocessor centering on the CPU 50a, and includes, in addition to the CPU 50a, a ROM 50b for storing processing programs, a RAM 50c for temporarily storing data, and an input / output port not shown. Signals from various sensors are input to the electronic control unit 50 through input ports. As a signal input to the electronic control unit 50, for example, the rotational position θm from a rotational position detection sensor (for example, resolver) 32a that detects the rotational position of the rotor of the motor 32 or the phase current of each phase of the motor 32 Phase currents Iu and Iv from the current sensors 32u and 32v to be detected can be mentioned. Moreover, the voltage Vb from the voltage sensor 36a attached between the terminals of the battery 36 and the current Ib from the current sensor 36b attached to the output terminal of the battery 36 can also be mentioned. Furthermore, the voltage VH of the high voltage side power line 42 from the voltage sensor 46a attached to the high voltage side power line 42, the capacitor 48 from the voltage sensor 48a attached between the terminals of the capacitor 48 (low voltage side power line 44) can also be mentioned. In addition, the ignition signal from the ignition switch 60 and the shift position SP from the shift position sensor 62 that detects the operation position of the shift lever 61 can also be mentioned. In addition, the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 64 for detecting the amount of depression of the accelerator pedal 63, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 66 for detecting the amount of depression of the brake pedal 65, and the vehicle speed sensor 68 The vehicle speed V can also be mentioned. Various control signals are output from the electronic control unit 50 through the output port. Examples of the signal output from the electronic control unit 50 include a switching control signal to the transistors T11 to T16 of the inverter 34 and a switching control signal to the transistors T31 and T32 of the step-up converter 40. The electronic control unit 50 calculates the electrical angle θe and the rotational speed Nm of the motor 32 based on the rotational position θm of the rotor of the motor 32 from the rotational position detection sensor 32a.

こうして構成された実施例の電気自動車20では、電子制御ユニット50は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸26に要求される要求トルクTd*を設定し、設定した要求トルクTd*をモータ32の制御用上限トルクTmmax*で制限(上限ガード)してモータ32のトルク指令Tm*に設定する。そして、モータ32のトルク指令Tm*を用いてインバータ34のトランジスタT11〜T16をパルス幅変調制御(PWM制御)や過変調制御、矩形波制御により制御する。また、電子制御ユニット50は、モータ32をトルク指令Tm*で駆動できるように高電圧側電力ライン42の目標電圧VH*を設定し、高電圧側電力ライン42の電圧VHが目標電圧VH*となるように昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なう。   In the electric vehicle 20 of the embodiment configured in this manner, the electronic control unit 50 sets the required torque Td * required for the drive shaft 26 based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V, and sets the required torque Td * Is limited (upper limit guard) by the upper limit torque Tmmax * for control of the motor 32 and set as the torque command Tm * of the motor 32. Then, using the torque command Tm * of the motor 32, the transistors T11 to T16 of the inverter 34 are controlled by pulse width modulation control (PWM control), overmodulation control, or rectangular wave control. Further, the electronic control unit 50 sets the target voltage VH * of the high voltage side power line 42 so that the motor 32 can be driven by the torque command Tm *, and the voltage VH of the high voltage side power line 42 becomes the target voltage VH * Thus, switching control of the transistors T31 and T32 of the boost converter 40 is performed.

次に、実施例の電気自動車20の動作、特に、電子制御ユニット50によってモータ32の負荷変動周波数fmに基づく共振を抑制する制御について説明する。モータ32の負荷変動周波数fmは、モータに依存するが、モータ32が4極対モータである場合には電気6次変動周波数となる。2000rpm以上で矩形波制御が可能な4極対モータを矩形波制御した場合のモータ回転数Nmに対する電気6次変動トルクを図2に示す。図示するように、この例では、電気6次変動トルクは3100rpm程度で極大となる。共振は、電気6次変動周波数が昇圧コンバータ40のリアクトルLと高電圧側電力ライン42のコンデンサ46,47によるLC回路の共振領域に属すときに生じる。LC回路の共振周波数は、コンデンサスイッチTrbがオフとされてコンデンサ47が切り離されているときと、コンデンサTrbがオンとされてコンデンサ47が接続されているときとにより異なる。コンデンサ47が切り離されているときの共振周波数fc1は、リアクトルL1のインダクタンスLと高電圧側電力ライン42のコンデンサ46の静電容量C1とを用いれば、上述の式(1)により計算することができる。コンデンサ47が接続されているときの共振周波数fc2は、コンデンサ47の静電容量C2を用いれば、上述の式(2)により計算することができる。実施例の電気自動車20では、共振が生じないようにコンデンサ47を切り離したり接続したりする制御を行なう。   Next, the operation of the electric vehicle 20 according to the embodiment, in particular, control for suppressing resonance based on the load fluctuation frequency fm of the motor 32 by the electronic control unit 50 will be described. The load fluctuation frequency fm of the motor 32 depends on the motor, but in the case where the motor 32 is a four-pole pair motor, it has an electric sixth-order fluctuation frequency. FIG. 2 shows an electric sixth-order fluctuation torque with respect to the motor rotational speed Nm when rectangular wave control of a 4-pole pair motor capable of rectangular wave control at 2000 rpm or more is performed. As illustrated, in this example, the electric sixth-order fluctuation torque is maximal at about 3100 rpm. The resonance occurs when the electric sixth-order fluctuation frequency belongs to the resonance region of the LC circuit by the reactor L of the boost converter 40 and the capacitors 46 and 47 of the high voltage side power line 42. The resonance frequency of the LC circuit differs depending on when the capacitor switch Trb is turned off and the capacitor 47 is disconnected and when the capacitor Trb is turned on and the capacitor 47 is connected. If the inductance L of the reactor L1 and the capacitance C1 of the capacitor 46 of the high voltage side power line 42 are used, the resonance frequency fc1 when the capacitor 47 is disconnected can be calculated by the above equation (1) it can. The resonance frequency fc2 when the capacitor 47 is connected can be calculated by the above equation (2) if the capacitance C2 of the capacitor 47 is used. In the electric vehicle 20 of the embodiment, control is performed to disconnect and connect the capacitor 47 so that resonance does not occur.

図3は、電子制御ユニット50により実行されるコンデンサ切替処理ルーチンである。このルーチンは、所定時間毎(例えば、数十msec毎)に繰り返し実行される。コンデンサ切替処理ルーチンが実行されると、電子制御ユニット50は、モータ32の回転数Nmを入力し(ステップS100)、モータ32の回転数Nmがコンデンサ47が切り離されているときの第1共振領域に属しているか否かを判定する(ステップS110)。ここで、第1共振領域は、コンデンサ47が切り離されているときの共振周波数fc1を含む共振領域をモータ32の回転数Nmに換算した領域である。図4にモータ32の回転数Nmと電気6次変動周波数と第1共振領域との関係の一例を示す。4極対モータの場合、モータ32の負荷変動周波数fmは電気6次変動周波数となり、電気6次変動周波数はモータ32の回転数Nmに対してリニアに変化する。コンデンサ47が切り離されているときの共振周波数fc1を含む共振領域(周波数f1から周波数f2の領域)は、図示するように、モータ32の回転数Nmに換算すると回転数N1から回転数N2の領域(第1共振領域)となる。実施例では、この第1共振領域を予め定め、ステップS110ではモータ32の回転数Nmがこの第1共振領域に属するか否かを判定するのである。なお、本処理には用いていないが、実施例では、コンデンサ47が接続されているときの共振周波数fc2を含む共振領域をモータ32の回転数Nmに換算した領域を第2共振領域と称している。   FIG. 3 shows a capacitor switching process routine executed by the electronic control unit 50. This routine is repeatedly executed every predetermined time (for example, every several tens of msec). When the capacitor switching processing routine is executed, the electronic control unit 50 inputs the number of revolutions Nm of the motor 32 (step S100), and the number of revolutions Nm of the motor 32 is the first resonance region when the capacitor 47 is disconnected. It is determined whether it belongs to (step S110). Here, the first resonance area is an area obtained by converting the resonance area including the resonance frequency fc1 when the capacitor 47 is disconnected into the rotational speed Nm of the motor 32. FIG. 4 shows an example of the relationship between the number of revolutions Nm of the motor 32, the sixth electric fluctuation frequency, and the first resonance region. In the case of a 4-pole pair motor, the load fluctuation frequency fm of the motor 32 is an electric sixth-order fluctuation frequency, and the electric sixth-order fluctuation frequency linearly changes with respect to the rotation speed Nm of the motor 32. The resonance range (range from the frequency f1 to the frequency f2) including the resonance frequency fc1 when the capacitor 47 is disconnected is, as illustrated, converted to the range of the rotation number Nm to the rotation number N2 of the motor 32 (The first resonance region). In the embodiment, the first resonance region is determined in advance, and it is determined in step S110 whether the rotation speed Nm of the motor 32 belongs to the first resonance region. Although not used in this process, in the embodiment, a region obtained by converting a resonance region including the resonance frequency fc2 when the capacitor 47 is connected into the rotational speed Nm of the motor 32 is referred to as a second resonance region. There is.

ステップS110でモータ32の回転数Nmが第1共振領域に属していると判定したときには、コンデンサスイッチTrbをオンとし(ステップS120)、コンデンサ47が接続されている状態として本ルーチンを終了する。コンデンサ47を接続すると、共振領域が第1共振領域から第2共振領域に変更されるから、モータ32の負荷変動周波数fmに基づく共振を抑制することができる。   When it is determined in step S110 that the rotational speed Nm of the motor 32 belongs to the first resonance region, the capacitor switch Trb is turned on (step S120), and the routine is ended with the capacitor 47 being connected. When the capacitor 47 is connected, the resonance region is changed from the first resonance region to the second resonance region, so that resonance based on the load fluctuation frequency fm of the motor 32 can be suppressed.

一方、ステップS110でモータ32の回転数Nmが第1共振領域に属していないと判定したときには、コンデンサスイッチTrbをオフとし(ステップS130)、コンデンサ47が切り離されている状態として本ルーチンを終了する。これにより、モータ32の負荷変動周波数fmに基づく共振を抑制することができる。   On the other hand, when it is determined in step S110 that the rotation speed Nm of the motor 32 does not belong to the first resonance region, the capacitor switch Trb is turned off (step S130), the capacitor 47 is disconnected, and this routine is ended. . Thereby, resonance based on the load fluctuation frequency fm of the motor 32 can be suppressed.

以上説明した実施例の電気自動車20が搭載する駆動装置では、高電圧側電力ライン42に取り付けられた平滑用のコンデンサ46に並列接続されるようにコンデンサスイッチTrbにより切り離しと接続とを行なうことができるコンデンサ47を備える。そして、モータ32の回転数Nmが第1共振領域に属しているか否か、即ちモータ32の負荷変動周波数fmがコンデンサ47が切り離されているときのLC回路の共振周波数fc1を含む共振領域に属しているか否かを判定する。モータ32の回転数Nmが第1共振領域に属していると判定したときにはコンデンサ47が接続されている状態とし、モータ32の回転数Nmが第1共振領域に属していないと判定したときにはコンデンサ47が切り離されている状態とする。これにより、モータ32の負荷変動周波数fmに基づく共振を抑制する。これらの結果、モータ32の回転数Nmに基づく振動成分と昇圧コンバータ40のリアクトルLに基づくLC回路とによる共振が生じるのを抑制することができる。   In the drive unit mounted on the electric vehicle 20 according to the embodiment described above, disconnection and connection are performed by the capacitor switch Trb so as to be connected in parallel to the smoothing capacitor 46 attached to the high voltage side power line 42 The capacitor 47 is provided. Then, whether or not the rotation speed Nm of the motor 32 belongs to the first resonance region, ie, the load fluctuation frequency fm of the motor 32 belongs to the resonance region including the resonance frequency fc1 of the LC circuit when the capacitor 47 is disconnected. It is determined whether the When it is determined that the rotation speed Nm of the motor 32 belongs to the first resonance region, the capacitor 47 is connected, and when it is determined that the rotation speed Nm of the motor 32 does not belong to the first resonance region Is separated. Thereby, resonance based on the load fluctuation frequency fm of the motor 32 is suppressed. As a result of these, it is possible to suppress the occurrence of resonance due to the vibration component based on the rotation speed Nm of the motor 32 and the LC circuit based on the reactor L of the boost converter 40.

実施例の駆動装置では、モータ32の回転数Nmが第1共振領域に属しているか否かを判定し、回転数Nmが第1共振領域に属しているときにコンデンサ47が接続されている状態とし、回転数Nmが第1共振領域に属していないと判定したときにはコンデンサ47が切り離されている状態とした。しかし、モータ32の回転数Nmが第1共振領域に属しているか否かを判定し、回転数Nmが第2共振領域に属しているときにコンデンサ47が切り離されている状態とし、モータ32の回転数Nmが第2共振領域に属していないと判定したときにはコンデンサ47が接続されている状態としてもよい。また、モータ32の回転数Nmが第1共振領域に属しているときにはコンデンサ47が接続されている状態とし、モータ32の回転数Nmが第2共振領域に属しているときにはコンデンサ47が切り離されている状態とし、モータ32の回転数Nmが第1共振領域にも第2共振領域にも属していないときには、コンデンサ47が接続されている状態とコンデンサ47が切り離されている状態のうちエネルギ効率が高い方を選択するものとしてもよい。   In the drive device of the embodiment, it is determined whether or not the rotation speed Nm of the motor 32 belongs to the first resonance region, and the state where the capacitor 47 is connected when the rotation speed Nm belongs to the first resonance region When it is determined that the rotational speed Nm does not belong to the first resonance region, the capacitor 47 is in a disconnected state. However, it is determined whether or not the rotation speed Nm of the motor 32 belongs to the first resonance region, and the capacitor 47 is separated when the rotation speed Nm belongs to the second resonance region. When it is determined that the rotational speed Nm does not belong to the second resonance region, the capacitor 47 may be connected. When the number of revolutions Nm of the motor 32 belongs to the first resonance region, the capacitor 47 is connected. When the number of revolutions Nm of the motor 32 belongs to the second resonance region, the capacitor 47 is disconnected. When the number of revolutions Nm of the motor 32 does not belong to either the first resonance region or the second resonance region, the energy efficiency of the state in which the capacitor 47 is connected and the state in which the capacitor 47 is disconnected are different. The higher one may be selected.

実施例の駆動装置では、モータ32とインバータ34とバッテリ36と昇圧コンバータ40とを備えるものとしたが、昇圧コンバータ40を備えないものとしてもよい。この場合、バッテリ36のリアクトル成分とコンデンサ46によるLC回路の共振領域を第1共振領域とし、バッテリ36のリアクトル成分とコンデンサ46とコンデンサ47によるLC回路の共振領域を第2共振領域とすればよい。   Although the drive device of the embodiment includes the motor 32, the inverter 34, the battery 36, and the boost converter 40, the boost converter 40 may not be provided. In this case, the resonance region of the LC circuit by the reactor component of the battery 36 and the capacitor 46 may be set as a first resonance region, and the resonance region of the LC circuit by the capacitor 46 and the capacitor 47 may be set as a second resonance region. .

実施例の電気自動車20に搭載される駆動装置では、蓄電装置として、バッテリ36を用いるものとしたが、蓄電可能な装置であればよく、キャパシタなどを用いるものとしてもよい。   In the drive device mounted on the electric vehicle 20 according to the embodiment, the battery 36 is used as the power storage device, but any device capable of storing power may be used, and a capacitor or the like may be used.

実施例では、モータ32を備える電気自動車20に搭載される駆動装置の形態とした。しかし、モータ32に加えてエンジンも備えるハイブリッド自動車に搭載される駆動装置の形態としてもよいし、自動車以外の車両や船舶、航空機などの移動体に搭載される駆動装置の形態としてもよいし、建設設備などの移動しない設備に搭載される駆動装置の形態としてもよい。   In the embodiment, the drive unit mounted on the electric vehicle 20 including the motor 32 is used. However, the drive unit may be mounted on a hybrid vehicle equipped with an engine in addition to the motor 32, or may be mounted on a moving object such as a vehicle other than a car, a ship, or an aircraft. It may be in the form of a drive device mounted on non-moving equipment such as construction equipment.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all by these Examples, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it becomes various forms Of course it can be implemented.

本発明は、駆動装置の製造産業などに利用可能である。   The present invention is applicable to the drive industry and the like.

20 電気自動車、22a,22b 駆動輪、24 デファレンシャルギヤ、26 駆動軸、32 モータ、32a 回転位置検出センサ、32u,32v,36b 電流センサ、34 インバータ、36 バッテリ、36a,46a,48a 電圧センサ、40 昇圧コンバータ、42 高電圧側電力ライン、44 低電圧側電力ライン、46,47,48 コンデンサ、50 電子制御ユニット、50a CPU、50b ROM、50c RAM、60 イグニッションスイッチ、61 シフトレバー、62 シフトポジションセンサ、63 アクセルペダル、64 アクセルペダルポジションセンサ、65 ブレーキペダル、66 ブレーキペダルポジションセンサ、68 車速センサ、D11〜D16,D31,D32 ダイオード、L リアクトル、T11〜T16,T31,T32 トランジスタ,Trb コンデンサスイッチ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 electric vehicle, 22a, 22b drive wheel, 24 differential gear, 26 drive shaft, 32 motor, 32a rotational position detection sensor, 32u, 32v, 36b current sensor, 34 inverter, 36 battery, 36a, 46a, 48a voltage sensor, 40 Boost converter, 42 high voltage side power line, 44 low voltage side power line, 46, 47, 48 capacitor, 50 electronic control unit, 50a CPU, 50b ROM, 50c RAM, 60 ignition switch, 61 shift lever, 62 shift position sensor , 63 accelerator pedal, 64 accelerator pedal position sensor, 65 brake pedal, 66 brake pedal position sensor, 68 vehicle speed sensor, D11 to D16, D31, D32 diode, L reactor T11~T16, T31, T32 transistor, Trb capacitor switch.

Claims (1)

電動機と、
蓄電装置と、
リアクトルと、
前記電動機に供給する電力の電圧を平滑する第1コンデンサと、
前記電動機を制御する制御装置と、
を備える駆動装置であって、
直列に接続されたスイッチ素子と第2コンデンサとを有し、前記第1コンデンサと並列に接続されたコンデンサ装置を備え、
前記制御装置は、前記電動機の回転数に基づく振動成分の周波数が前記リアクトルと前記第1コンデンサと前記コンデンサ装置によるLC共振の共振領域外となるように前記コンデンサ装置のスイッチ素子をスイッチング制御する、
駆動装置。
Electric motor,
A storage device,
A reactor,
A first capacitor for smoothing the voltage of the power supplied to the motor;
A controller for controlling the motor;
A driving device comprising
A capacitor device having a switch element and a second capacitor connected in series, and connected in parallel to the first capacitor;
The control device performs switching control of a switch element of the capacitor device such that a frequency of a vibration component based on the number of rotations of the motor is outside a resonance region of LC resonance by the reactor, the first capacitor and the capacitor device.
Drive device.
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