JP2026010562A - Power System - Google Patents
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Abstract
【課題】リプル電流により生じるノイズやモータの騒音・振動が大きくなるのを抑制する。
【解決手段】電力システムは、蓄電装置と、モータと、蓄電装置とモータとの間に設けられ且つ複数のスイッチング素子を有するインバータと、インバータを制御する制御装置とを備える。制御装置は、モータ、インバータ、蓄電装置の少なくとも何れかの昇温のためにリプル電流を用いるリプル昇温制御の際には、リプル電流により生じるノイズの周波数範囲がモータの温度に基づくモータの共振周波数範囲外となるようにリプル電流の周波数を設定してインバータを制御する。
【選択図】図2
The present invention aims to suppress the increase in noise caused by ripple current and motor noise and vibration.
[Solution] The power system includes a power storage device, a motor, an inverter provided between the power storage device and the motor and having a plurality of switching elements, and a control device that controls the inverter. During ripple temperature rise control using a ripple current to raise the temperature of at least one of the motor, the inverter, and the power storage device, the control device controls the inverter by setting the frequency of the ripple current so that the frequency range of noise generated by the ripple current is outside the resonant frequency range of the motor, which is determined based on the motor temperature.
[Selected Figure] Figure 2
Description
本開示は、電力システムに関する。 This disclosure relates to power systems.
従来、蓄電装置と、モータと、蓄電装置とモータとの間に設けられ且つそれそれ複数のスイッチング素子を有する昇圧コンバータおよびインバータとを備える電力システムが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電力システムでは、リプル昇温開始条件が成立すると、昇圧コンバータのスイッチング素子のスイッチングにより、蓄電装置にリプル電流を発生させ、蓄電装置を昇温している。 Conventionally, a power system has been proposed that includes a power storage device, a motor, and a boost converter and inverter that are provided between the power storage device and the motor and each have multiple switching elements (see, for example, Patent Document 1). In this power system, when the ripple temperature rise start condition is met, the boost converter's switching elements are switched to generate a ripple current in the power storage device, thereby raising the temperature of the power storage device.
上述した電力システムにおいて、リプル電流により生じるノイズの周波数範囲とモータの共振周波数範囲とが重複すると、リプル電流により生じるノイズのピーク値やモータの騒音・振動が大きくなりやすい。本開示の電力システムは、リプル電流により生じるノイズやモータの騒音・振動が大きくなるのを抑制することを主目的とする。 In the power system described above, if the frequency range of noise generated by ripple current overlaps with the resonant frequency range of the motor, the peak value of the noise generated by the ripple current and the motor's noise and vibration tend to increase. The power system disclosed herein primarily aims to suppress increases in the noise generated by ripple current and the motor's noise and vibration.
本開示の電力システムは、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。 The power system disclosed herein employs the following measures to achieve the above-mentioned primary objectives:
本開示の電力システムは、
蓄電装置と、モータと、前記蓄電装置と前記モータとの間に設けられ且つ複数のスイッチング素子を有するインバータと、前記インバータを制御する制御装置と、を備える電力システムであって、
前記制御装置は、前記モータ、前記インバータ、前記蓄電装置の少なくとも何れかの昇温のためにリプル電流を用いるリプル昇温制御の際には、前記リプル電流により生じるノイズの周波数範囲が前記モータの温度に基づく前記モータの共振周波数範囲外となるように前記リプル電流の周波数を設定して前記インバータを制御する、
ことを要旨とする。
The power system of the present disclosure includes:
A power system including: a power storage device; a motor; an inverter provided between the power storage device and the motor and having a plurality of switching elements; and a control device that controls the inverter,
When performing ripple temperature rise control using a ripple current to raise the temperature of at least one of the motor, the inverter, and the power storage device, the control device controls the inverter by setting a frequency of the ripple current so that a frequency range of noise generated by the ripple current is outside a resonance frequency range of the motor based on a temperature of the motor.
The gist of this is as follows.
本開示の電力システムでは、モータ、インバータ、蓄電装置の少なくとも何れかの昇温のためにリプル電流を用いるリプル昇温制御の際には、リプル電流により生じるノイズの周波数範囲がモータの温度に基づくモータの共振周波数範囲外となるようにリプル電流の周波数を設定してインバータを制御する。発明者らは、実験や解析、機械学習などにより、モータの共振周波数範囲がモータの温度が高いほど低くなることを見出した。したがって、上述の制御を行なうことにより、リプル電流により生じるノイズの周波数範囲とモータの共振周波数範囲とが重複するのを抑制し、リプル電流により生じるノイズやモータの騒音・振動が大きくなるのを抑制することができる。 In the power system disclosed herein, during ripple heating control using a ripple current to heat at least one of the motor, inverter, and power storage device, the inverter is controlled by setting the frequency of the ripple current so that the frequency range of noise generated by the ripple current is outside the motor's resonant frequency range, which is based on the motor's temperature. Through experiments, analysis, machine learning, and other methods, the inventors have discovered that the higher the motor's temperature, the lower the motor's resonant frequency range. Therefore, by performing the above-described control, it is possible to prevent the frequency range of noise generated by the ripple current from overlapping with the motor's resonant frequency range, thereby preventing the noise generated by the ripple current and the motor's noise and vibration from increasing.
本開示を実施するための形態(実施形態)について図面を参照しながら説明する。図1は、本開示の実施形態の電力システム20と充電スタンド80との概略構成図である。実施形態の電力システム20は、電気自動車やハイブリッド自動車に搭載され、モータ22と、インバータ24と、蓄電装置としてのバッテリ26と、充電用コネクタ40と、リレー46と、制御装置としてのシステム用電子制御ユニット(以下、「システムECU」という)50とを備える。電力システム20は、自宅や充電ステーションなどに設けられた充電スタンド80からの電力を用いてバッテリ26を充電可能となっている。 A mode (embodiment) for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a power system 20 and a charging stand 80 according to an embodiment of the present disclosure. The power system 20 according to the embodiment is mounted on an electric vehicle or a hybrid vehicle, and includes a motor 22, an inverter 24, a battery 26 as a power storage device, a charging connector 40, a relay 46, and a system electronic control unit (hereinafter referred to as "system ECU") 50 as a control device. The power system 20 is capable of charging the battery 26 using power from a charging stand 80 installed at a home, a charging station, or the like.
モータ22は、三相交流電動機として構成されており、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたロータと、ステータコアに三相(U相、V相、W相)コイルが巻回されたステータとを有する。インバータ24は、バッテリ26が接続された正極ライン28pおよび負極ライン28nに接続されている。インバータ24は、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に各々に並列に接続された6つのダイオードD11~D16とを備える。トランジスタT11~T16は、正極ライン28pおよび負極ライン28nに対してソース側およびシンク側となるように2個ずつペアで配置されている。トランジスタT11~T16の対となる2つのトランジスタの接続点の各々は、モータ22の三相(U相、V相、W相)コイルに各々に接続されている。正極ライン28pおよび負極ライン28nには、平滑用のコンデンサ30が接続されている。バッテリ26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いる。バッテリ26の正極端子および負極端子は、正極ライン28pおよび負極ライン28nに接続されている。 The motor 22 is configured as a three-phase AC motor and includes a rotor with a permanent magnet embedded in the rotor core and a stator with three-phase (U-, V-, and W-phase) coils wound around the stator core. The inverter 24 is connected to the positive line 28p and negative line 28n, which are connected to the battery 26. The inverter 24 includes six switching elements, transistors T11-T16, and six diodes D11-D16 connected in parallel to the six transistors T11-T16. The transistors T11-T16 are arranged in pairs, two on the source side and two on the sink side of the positive line 28p and the negative line 28n. The connection points of the two transistors in each pair are connected to the three-phase (U-, V-, and W-phase) coils of the motor 22. A smoothing capacitor 30 is connected to the positive line 28p and the negative line 28n. Battery 26 is configured as, for example, a lithium-ion secondary battery or a nickel-metal hydride secondary battery. The positive and negative terminals of battery 26 are connected to positive and negative lines 28p and 28n.
充電用コネクタ40は、充電スタンド80のスタンドコネクタ82と接続可能に構成されている。充電用コネクタ40は、正極ライン42pおよびリレー46を介してモータ22の中性点に接続されていると共に負極ライン42nを介して負極ライン28nに接続されている。正極ライン42pおよび負極ライン42nには、平滑用のコンデンサ44が接続されている。 The charging connector 40 is configured to be connectable to the stand connector 82 of the charging stand 80. The charging connector 40 is connected to the neutral point of the motor 22 via the positive line 42p and a relay 46, and is connected to the negative line 28n via the negative line 42n. A smoothing capacitor 44 is connected to the positive line 42p and the negative line 42n.
リレー46は、オンオフによりモータ22の中性点と正極ライン42pとの接続および接続の解除を行なう。リレー46がオンのときには、正極ライン42pおよび負極ライン42nと正極ライン28pおよび負極ライン28nとの間に、モータ22およびインバータ24により三相(U相、V相、W相)昇圧コンバータが構成される。具体的には、モータ22のU相コイルとトランジスタT11,T14とによりU相昇圧コンバータが構成され、モータ22のV相コイルとトランジスタT12,T15とによりV相昇圧コンバータが構成され、モータ22のW相コイルとトランジスタT13,T16とによりW相昇圧コンバータが構成される。 Relay 46 connects and disconnects the neutral point of motor 22 from positive line 42p by turning it on and off. When relay 46 is on, a three-phase (U-phase, V-phase, W-phase) boost converter is formed by motor 22 and inverter 24 between positive line 42p and negative line 42n and positive line 28p and negative line 28n. Specifically, the U-phase boost converter is formed by the U-phase coil of motor 22 and transistors T11 and T14, the V-phase boost converter is formed by the V-phase coil of motor 22 and transistors T12 and T15, and the W-phase boost converter is formed by the W-phase coil of motor 22 and transistors T13 and T16.
システムECU50は、CPU、ROM、RAM、フラッシュメモリ、入出力ポート、通信ポートを有するマイクロコンピュータや、各種駆動回路、各種ロジックICを備える。システムECU50には、各種センサからの信号が入力されている。各種センサとしては、モータ22のロータの回転位置θmを検出する回転位置センサ22a、モータ22の各相の相電流Iu,Iv,Iwを検出する電流センサ22u,22v,22w、モータ22の温度Tmを検出する温度センサ22tが挙げられる。バッテリ26の電圧Vbを検出する電圧センサ26v、バッテリ26の電流Ibを検出する電流センサ26i、バッテリ26の温度Tbを検出する温度センサ26tも挙げられる。コンデンサ30の電圧VHを検出する電圧センサ30v、コンデンサ44の電圧VLを検出する電圧センサ44vも挙げられる。システムECU50からは、インバータ24のトランジスタT11~T16へのスイッチング制御信号、リレー46への制御信号が出力されている。システムECU50は、バッテリ26の電流Ibの積算値に基づいてバッテリ26の蓄電割合SOCを演算している。システムECU50は、充電スタンド80のスタンド用電子制御ユニット(以下、「スタンドECU」という)86と通信可能となっている。 The system ECU 50 includes a microcomputer with a CPU, ROM, RAM, flash memory, input/output ports, and communication ports, as well as various drive circuits and logic ICs. The system ECU 50 receives signals from various sensors. These sensors include a rotational position sensor 22a that detects the rotational position θm of the rotor of the motor 22, current sensors 22u, 22v, and 22w that detect the phase currents Iu, Iv, and Iw of each phase of the motor 22, and a temperature sensor 22t that detects the temperature Tm of the motor 22. Other sensors include a voltage sensor 26v that detects the voltage Vb of the battery 26, a current sensor 26i that detects the current Ib of the battery 26, and a temperature sensor 26t that detects the temperature Tb of the battery 26. Other sensors include a voltage sensor 30v that detects the voltage VH of the capacitor 30 and a voltage sensor 44v that detects the voltage VL of the capacitor 44. The system ECU 50 outputs switching control signals to transistors T11 to T16 of the inverter 24 and a control signal to the relay 46. The system ECU 50 calculates the battery 26's power storage percentage SOC based on the integrated value of the battery 26's current Ib. The system ECU 50 is capable of communicating with a station electronic control unit (hereinafter referred to as "station ECU") 86 of the charging station 80.
充電スタンド80は、スタンドコネクタ82と、給電装置84と、スタンドECU86とを備える。スタンドコネクタ82は、電力システム20の充電用コネクタ40と接続可能に構成されている。給電装置84は、家庭用電源や商業用電源などの交流電源に接続されており、交流電源からの交流電力を直流電力に変換し且つ出力電力(出力電圧や出力電流)を調整してスタンドコネクタ82側に出力可能に構成されている。スタンドECU86は、システムECU50と同様に構成されている。スタンドECU86には、各種センサからの信号が入力されている。各種センサとしては、例えば、給電装置84の出力電圧Vsを検出する電圧センサ(図示省略)、給電装置84の出力電流Isを検出する電流センサ(図示省略)が挙げられる。スタンドECU86からは、給電装置84への制御信号が出力されている。スタンドECU86は、上述したように、電力システム20のシステムECU50と通信可能となっている。 The charging stand 80 includes a stand connector 82, a power supply device 84, and a stand ECU 86. The stand connector 82 is configured to be connectable to the charging connector 40 of the power system 20. The power supply device 84 is connected to an AC power source, such as a household power source or a commercial power source, and is configured to convert AC power from the AC power source to DC power, adjust the output power (output voltage and output current), and output the DC power to the stand connector 82. The stand ECU 86 is configured similarly to the system ECU 50. Signals from various sensors are input to the stand ECU 86. Examples of the various sensors include a voltage sensor (not shown) that detects the output voltage Vs of the power supply device 84 and a current sensor (not shown) that detects the output current Is of the power supply device 84. The stand ECU 86 outputs a control signal to the power supply device 84. As described above, the stand ECU 86 is capable of communicating with the system ECU 50 of the power system 20.
実施形態の電力システム20では、充電スタンド80からの電力を用いてバッテリ26を充電する外部充電を行なう際には、充電スタンド80の給電装置84からモータ22の中性点に供給される電力が、三相昇圧コンバータ(モータ22およびインバータ24)による昇圧を伴ってバッテリ26に供給されるようにインバータ24のトランジスタT11~T16のスイッチング制御を行なう。 In the power system 20 of this embodiment, when external charging is performed to charge the battery 26 using power from the charging stand 80, switching control is performed on transistors T11 to T16 of the inverter 24 so that the power supplied from the power supply device 84 of the charging stand 80 to the neutral point of the motor 22 is boosted by the three-phase boost converter (motor 22 and inverter 24) and then supplied to the battery 26.
次に、実施形態の電力システム20の動作、特に、外部充電を行なう際であり、且つ、モータ22やインバータ24、バッテリ26の少なくとも何れかの昇温のためにリプル電流を用いるリプル昇温制御を実行するときの動作について説明する。リプル昇温制御としては、例えば、バッテリ26の昇温のために、バッテリ26の入出力電流にリプル電流を重畳させる。バッテリ26の昇温要求は、例えば、バッテリ26の温度Tbが閾値Tblo以下のときに行なわれる。図2は、外部充電の際であり且つリプル昇温制御を実行するときに、システムECU50により繰り返し実行されるリプル昇温制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 Next, we will explain the operation of the power system 20 of this embodiment, particularly the operation when external charging is performed and ripple temperature rise control is executed, which uses ripple current to raise the temperature of at least one of the motor 22, inverter 24, and battery 26. Ripple temperature rise control, for example, involves superimposing ripple current on the input/output current of the battery 26 to raise the temperature of the battery 26. A temperature rise request for the battery 26 is issued, for example, when the temperature Tb of the battery 26 is equal to or lower than the threshold value Tblo. Figure 2 is a flowchart showing an example of a ripple temperature rise control routine repeatedly executed by the system ECU 50 when external charging is performed and ripple temperature rise control is executed.
本ルーチンが実行されると、システムECU50は、最初に、モータ22の温度Tmに基づいてモータ22の共振周波数範囲Rmrを設定する(ステップS100)。ここで、モータ22の共振周波数範囲Rmrは、例えば、モータ22の温度Tmとモータ22の共振周波数範囲Rmrとの関係として実験や解析、機械学習などにより予め定められたマップにモータ22の温度Tmが適用され、対応するモータ22の共振周波数範囲Rmrが導出されることにより設定される。モータ22の共振周波数範囲Rmrは、発明者らによる実験や解析、機械学習などの結果を踏まえて、モータ22の温度Tmが高いほど低くなるように設定される。 When this routine is executed, the system ECU 50 first sets the resonant frequency range Rmr of the motor 22 based on the temperature Tm of the motor 22 (step S100). Here, the resonant frequency range Rmr of the motor 22 is set by, for example, applying the temperature Tm of the motor 22 to a map that has been determined in advance through experiments, analysis, machine learning, etc. as the relationship between the temperature Tm of the motor 22 and the resonant frequency range Rmr of the motor 22, and deriving the corresponding resonant frequency range Rmr of the motor 22. Based on the results of experiments, analysis, machine learning, etc. conducted by the inventors, the resonant frequency range Rmr of the motor 22 is set to be lower as the temperature Tm of the motor 22 is higher.
こうしてモータ22の共振周波数範囲Rmrを設定すると、リプル中心周波数Fcおよびリプル分散幅Fdを設定する(ステップS110)。ここで、リプル中心周波数Fcは、リプル昇温制御におけるリプル電流の中心周波数(リプル電流により生じるノイズであるリプルノイズがピークとなる周波数)であり、リプル中心周波数Fcおよびリプル分散幅Fdにより定義されるリプルノイズの周波数範囲(Fc±Fd)、(2Fc±2Fd)、・・・は、それぞれ、リプル中心周波数Fcの自然数倍を中心とするリプルノイズの比較的大きい(所定値以上である)範囲である。実施形態では、リプルノイズの周波数範囲(Fc±Fd)、(2Fc±2Fd)、・・・とモータ22の共振周波数範囲Rmrとが重複しないように、リプル中心周波数Fcおよびリプル分散幅Fdを設定するものとした。このとき、例えば、モータ22の温度Tmが高いほどリプル中心周波数Fcを低くすると共にリプル分散幅Fdを狭くしてもよいし、モータ22の温度Tmに拘わらずにリプル分散幅Fdを一定とすると共にモータ22の温度Tmが高いほどリプル中心周波数Fcを低くしてもよい。なお、リプル中心周波数Fcは、インバータ24のトランジスタT11~T16のスイッチング制御を行なうときの、スイッチング周波数や、U相、V相、W相昇圧コンバータの相電流Iu,Iv,Iwの位相ずれ量などに依存し、リプル分散幅Fdは、トランジスタT11~T16のスイッチング制御を行なうときの、スイッチング周波数のランダムの分散幅や、U相、V相、W相昇圧コンバータの相電流Iu,Iv,Iwの位相ずれ量のランダムの分散幅などに依存する。 Once the resonant frequency range Rmr of the motor 22 is set in this manner, the ripple center frequency Fc and ripple dispersion width Fd are set (step S110). Here, the ripple center frequency Fc is the center frequency of the ripple current in the ripple temperature rise control (the frequency at which ripple noise, which is noise generated by the ripple current, peaks). The ripple noise frequency ranges (Fc±Fd), (2Fc±2Fd), ... defined by the ripple center frequency Fc and the ripple dispersion width Fd are each a relatively large range of ripple noise (greater than or equal to a predetermined value) centered on a natural number multiple of the ripple center frequency Fc. In this embodiment, the ripple center frequency Fc and the ripple dispersion width Fd are set so that the ripple noise frequency ranges (Fc±Fd), (2Fc±2Fd), ... do not overlap with the resonant frequency range Rmr of the motor 22. In this case, for example, the ripple center frequency Fc may be lowered and the ripple dispersion width Fd may be narrowed as the temperature Tm of the motor 22 increases, or the ripple dispersion width Fd may be constant regardless of the temperature Tm of the motor 22 and the ripple center frequency Fc may be lowered as the temperature Tm of the motor 22 increases. Note that the ripple center frequency Fc depends on the switching frequency and the phase shift amount of the phase currents Iu, Iv, and Iw of the U-phase, V-phase, and W-phase boost converters when controlling the switching of the transistors T11 to T16 of the inverter 24, and the ripple dispersion width Fd depends on the random dispersion width of the switching frequency and the random dispersion width of the phase shift amount of the phase currents Iu, Iv, and Iw of the U-phase, V-phase, and W-phase boost converters when controlling the switching of the transistors T11 to T16.
そして、設定したリプル中心周波数Fcおよびリプル分散幅Fdを用いてインバータ24を制御して(ステップS120)、本ルーチンを終了する。インバータ24の制御では、充電スタンド80からの電力がモータ22およびインバータ24により昇圧されてバッテリ26に供給され、且つ、リプルノイズが周波数範囲(Fc±Fd)、(2Fc±2Fd)、・・・となるように、インバータ24のトランジスタT11~T16のスイッチング制御を行なう。モータ22の温度Tmに基づいてモータ22の共振周波数範囲Rmrが変化するため、このようにインバータ24のトランジスタT11~T16のスイッチング制御を行なうことにより、リプル昇温制御に伴ってモータ22の温度Tmが変化しても、リプルノイズやモータ22の騒音・振動が大きくなるのを抑制することができる。 Then, the inverter 24 is controlled using the set ripple center frequency Fc and ripple dispersion width Fd (step S120), and this routine ends. In controlling the inverter 24, power from the charging station 80 is boosted by the motor 22 and inverter 24 and supplied to the battery 26, and the switching of the inverter 24's transistors T11-T16 is controlled so that the ripple noise falls within the frequency range (Fc±Fd), (2Fc±2Fd), etc. Because the resonant frequency range Rmr of the motor 22 changes based on the temperature Tm of the motor 22, controlling the switching of the inverter 24's transistors T11-T16 in this manner can suppress increases in ripple noise and motor 22 noise and vibration, even if the temperature Tm of the motor 22 changes due to ripple temperature increase control.
図3は、リプル昇温制御の際の様子の一例を示す説明図である。図3(A)は、実施形態および比較形態でモータ22の温度Tmが温度Tm1のときの様子を示し、図3(B)は、比較形態でモータ22の温度Tmが温度Tm1よりも高い温度Tm2のときの様子を示し、図3(C)は、実施形態でモータ22の温度Tmが温度Tm2のときの様子を示す。比較形態では、モータ22の温度Tmに拘わらずにリプル中心周波数Fcおよびリプル分散幅Fdを一定とした。実施形態および比較形態でモータ22の温度Tmが温度Tm1のときには、図3(A)に示すように、リプルノイズの周波数範囲(Fc±Fd)、(2Fc±2Fd)、・・・とモータ22の共振周波数範囲Rmrとが重複していないため、リプルノイズのピーク値(極大値)が抑えられている。比較形態でモータ22の温度Tmが温度Tm2のときには、図3(B)に示すように、モータ22の温度Tmの上昇に伴って共振周波数範囲Rmrが低くなったことにより、リプルノイズの周波数範囲(Fc±Fd)、(2Fc±2Fd)、・・・とモータ22の共振周波数範囲Rmrとが重複し、リプルノイズのピーク値が大きくなっている。実施形態でモータ22の温度Tmが温度Tm2のときには、図3(C)に示すように、モータ22の温度Tmの上昇に伴ってモータ22の共振周波数範囲Rmrが低くなるのに伴ってリプル中心周波数Fcを低くすると共にリプル分散幅Fdを狭くし、リプルノイズの周波数範囲(Fc±Fd)、(2Fc±2Fd)、・・・とモータ22の共振周波数範囲Rmrとが重複しないようにすることにより、図3(B)に比して、リプルノイズのピーク値が抑えられている。 Figure 3 is an explanatory diagram showing an example of ripple temperature rise control. Figure 3(A) shows the state when the temperature Tm of the motor 22 is temperature Tm1 in the embodiment and the comparative embodiment. Figure 3(B) shows the state when the temperature Tm of the motor 22 is temperature Tm2, which is higher than temperature Tm1, in the comparative embodiment. Figure 3(C) shows the state when the temperature Tm of the motor 22 is temperature Tm2 in the embodiment. In the comparative embodiment, the ripple center frequency Fc and the ripple dispersion width Fd are constant regardless of the temperature Tm of the motor 22. When the temperature Tm of the motor 22 is temperature Tm1 in the embodiment and the comparative embodiment, as shown in Figure 3(A), the frequency range of the ripple noise (Fc±Fd), (2Fc±2Fd), etc. does not overlap with the resonant frequency range Rmr of the motor 22, thereby suppressing the peak value (maximum value) of the ripple noise. In the comparative example, when the temperature Tm of the motor 22 is Tm2, as shown in FIG. 3(B), the resonant frequency range Rmr decreases as the temperature Tm of the motor 22 increases, causing the ripple noise frequency range (Fc±Fd), (2Fc±2Fd), ... to overlap with the resonant frequency range Rmr of the motor 22, resulting in a larger peak value of the ripple noise. In the embodiment, when the temperature Tm of the motor 22 is Tm2, as shown in FIG. 3(C), the resonant frequency range Rmr of the motor 22 decreases as the temperature Tm of the motor 22 increases, thereby lowering the ripple center frequency Fc and narrowing the ripple dispersion width Fd, preventing the ripple noise frequency range (Fc±Fd), (2Fc±2Fd), ... from overlapping with the resonant frequency range Rmr of the motor 22. As a result, the peak value of the ripple noise is suppressed compared to FIG. 3(B).
以上説明した実施形態の電力システム20では、リプル昇温制御の際には、モータ22の温度Tmに基づいてモータ22の共振周波数範囲Rmrを設定し、リプルノイズの周波数範囲(Fc±Fd)、(2Fc±2Fd)、・・・とモータ22の共振周波数範囲Rmrとが重複しないようにリプル中心周波数Fcおよびリプル分散幅Fdを設定し、設定したリプル中心周波数Fcおよびリプル分散幅Fdを用いてインバータ24のトランジスタT11~T16のスイッチング制御を行なう。このようにインバータ24のトランジスタT11~T16のスイッチング制御を行なうことにより、リプル昇温制御に伴ってモータ22の温度Tmが変化しても、リプルノイズやモータ22の騒音・振動が大きくなるのを抑制することができる。 In the power system 20 of the embodiment described above, during ripple temperature rise control, the resonant frequency range Rmr of the motor 22 is set based on the temperature Tm of the motor 22, and the ripple center frequency Fc and ripple dispersion width Fd are set so that the ripple noise frequency range (Fc±Fd), (2Fc±2Fd), etc. does not overlap with the resonant frequency range Rmr of the motor 22. The set ripple center frequency Fc and ripple dispersion width Fd are used to control the switching of the transistors T11 to T16 of the inverter 24. By controlling the switching of the transistors T11 to T16 of the inverter 24 in this manner, it is possible to suppress increases in ripple noise and noise/vibration of the motor 22, even if the temperature Tm of the motor 22 changes due to ripple temperature rise control.
上述した実施形態では、外部充電の際であり且つリプル昇温制御を実行するときの処理について説明したが、外部充電の際であり且つリプル昇温制御を実行しないときや外部充電の際以外のときについても同様に、リプルノイズの周波数範囲(Fc±Fd)、(2Fc±2Fd)、・・・とモータ22の共振周波数範囲Rmrとが重複しないようにリプル中心周波数Fcおよびリプル分散幅Fdを設定してインバータ24のトランジスタT11~T16のスイッチング制御を行なってもよい。 In the above-described embodiment, processing when external charging is being performed and ripple temperature increase control is being executed has been described. However, similarly, when external charging is being performed and ripple temperature increase control is not being executed, or when external charging is not being performed, the ripple center frequency Fc and ripple distribution width Fd may be set so that the ripple noise frequency range (Fc±Fd), (2Fc±2Fd), ... does not overlap with the resonant frequency range Rmr of the motor 22, and switching control of transistors T11 to T16 of the inverter 24 may be performed.
上述した実施形態では、説明を省略したが、電力システム20は、モータ22やイバンバータ24の熱をバッテリ26に伝達する熱伝達装置を更に備えてもよい。 Although not described in the above embodiment, the power system 20 may further include a heat transfer device that transfers heat from the motor 22 and the inverter 24 to the battery 26.
上述した実施形態では、電力システム20は、蓄電装置としてバッテリ26が用いられるものとしたが、これに限定されない。例えば、蓄電装置としてキャパシタなどが用いられてもよい。 In the above-described embodiment, the power system 20 uses a battery 26 as the power storage device, but this is not limited to this. For example, a capacitor or the like may also be used as the power storage device.
実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、バッテリ26が「蓄電装置」に相当し、モータ22が「モータ」に相当し、インバータ24が「インバータ」に相当し、システムECU50が「制御装置」に相当する。 The following explains the correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section. In the embodiment, the battery 26 corresponds to the "power storage device," the motor 22 corresponds to the "motor," the inverter 24 corresponds to the "inverter," and the system ECU 50 corresponds to the "control device."
なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。 The correspondence between the main elements of the embodiments and the main elements of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section does not limit the elements of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section, as the embodiments are examples used to specifically explain the form for implementing the invention described in the "Means for Solving the Problem" section. In other words, the interpretation of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section should be based on the description in that section, and the embodiments are merely specific examples of the invention described in the "Means for Solving the Problem" section.
以上、本開示を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示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。 The above describes the forms for implementing this disclosure using embodiments, but the disclosure is not limited to these embodiments in any way, and it goes without saying that the disclosure can be implemented in various forms without departing from the spirit of the disclosure.
本開示は、電力システムの製造産業などに利用可能である。 This disclosure can be used in the power system manufacturing industry, etc.
20 電力システム、22 モータ、22a 回転位置センサ、22t,26t 温度センサ、22u,22v,22w,26i 電流センサ、24 インバータ、26 バッテリ(蓄電装置)、26v,30v,44v 電圧センサ、28n,42n 負極ライン、28p,42p 正極ライン、30,44 コンデンサ、40 充電用コネクタ、46 リレー、50 システムECU(制御装置)、80 充電スタンド、82 スタンドコネクタ、84 給電装置、86 スタンドECU、D11~D16 ダイオード、T11~T16 トランジスタ。 20 Power system, 22 Motor, 22a Rotational position sensor, 22t, 26t Temperature sensors, 22u, 22v, 22w, 26i Current sensors, 24 Inverter, 26 Battery (energy storage device), 26v, 30v, 44v Voltage sensors, 28n, 42n Negative line, 28p, 42p Positive line, 30, 44 Capacitor, 40 Charging connector, 46 Relay, 50 System ECU (control device), 80 Charging stand, 82 Stand connector, 84 Power supply device, 86 Stand ECU, D11 to D16 Diodes, T11 to T16 Transistors.
Claims (1)
前記制御装置は、前記モータ、前記インバータ、前記蓄電装置の少なくとも何れかの昇温のためにリプル電流を用いるリプル昇温制御の際には、前記リプル電流により生じるノイズの周波数範囲が前記モータの温度に基づく前記モータの共振周波数範囲外となるように前記リプル電流の周波数を設定して前記インバータを制御する、
電力システム。 A power system including: a power storage device; a motor; an inverter provided between the power storage device and the motor and having a plurality of switching elements; and a control device that controls the inverter,
When performing ripple temperature rise control using a ripple current to raise the temperature of at least one of the motor, the inverter, and the power storage device, the control device controls the inverter by setting a frequency of the ripple current so that a frequency range of noise generated by the ripple current is outside a resonance frequency range of the motor based on a temperature of the motor.
Power system.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2024110514A JP2026010562A (en) | 2024-07-09 | 2024-07-09 | Power System |
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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