JP6377190B2 - Control device and control method for rotating electrical machine - Google Patents
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Description
この発明は、自動車等の車両に搭載される回転電機の制御装置及び制御方法に関し、更に詳しくは、内燃機関の始動時には始動電動機として動作し、内燃機関の始動後は内燃機関のトルクをアシストする電動機として動作するとともに内燃機関により駆動される発電機として動作する車両用の回転電機の制御装置及び制御法に関するものである。 The present invention relates to a control device and a control method for a rotating electrical machine mounted on a vehicle such as an automobile. More specifically, the present invention operates as a starter motor when an internal combustion engine is started, and assists the torque of the internal combustion engine after the internal combustion engine is started. The present invention relates to a control apparatus and a control method for a rotating electrical machine for a vehicle that operates as an electric motor and operates as a generator driven by an internal combustion engine.
近年、自動車の燃費規制の流れから、車両の停止時に内燃機関を停止するアイドルストップシステムを採用する車両、あるいは、電動機を用いて内燃機関のトルクをアシストする車両が増加している。又、これらの車両において、内燃機関と回転電機とがベルト又はチェーン等の動力伝達部材により常時結合されて、内燃機関を始動する始動機能やトルクアシスト機能に加えて、車両の走行中又は減速時における発電機能も有する、いわゆる発電電動機としての回転電機が注目されている。 In recent years, the number of vehicles that employ an idle stop system that stops an internal combustion engine when the vehicle stops or vehicles that assist the torque of the internal combustion engine using an electric motor are increasing due to the flow of fuel efficiency regulations of automobiles. In these vehicles, the internal combustion engine and the rotating electrical machine are always coupled by a power transmission member such as a belt or a chain, and in addition to a start function and a torque assist function for starting the internal combustion engine, the vehicle is running or decelerating. Attention has been focused on a rotating electric machine as a so-called generator motor having a power generation function.
前述の回転電機は、従来の発電機に電動機の機能を持たせることで、発電機とは別に電動機を搭載する必要がなく、その電動機を搭載するためのスペースを不要にすることができる。又、回転電機に内燃機関のトルクアシスト機能を持たせるとともに車両の減速時にエネルギー回生機能を持たせることで、車両の燃費向上を図ることができる。 The above-described rotating electrical machine has the function of an electric motor in a conventional generator, so that it is not necessary to mount an electric motor separately from the generator, and a space for mounting the electric motor can be eliminated. Further, by providing the rotating electrical machine with the torque assist function of the internal combustion engine and the energy regeneration function when the vehicle is decelerated, the fuel efficiency of the vehicle can be improved.
このような車両用の回転電機は、電動機としての機能(以下、電動機能と称する)と、発電機としての機能(以下、発電機能と称する)とを備えているが、電動機能を利用するには、電動機能は車載電源装置としてのバッテリの充電状態に依存するため、発電機能でのバッテリの充電が重視される。 Such a vehicular rotating electrical machine has a function as an electric motor (hereinafter referred to as an electric power function) and a function as a generator (hereinafter referred to as an electric power generation function). Since the electric function depends on the state of charge of the battery as the in-vehicle power supply device, charging of the battery with the power generation function is emphasized.
前述の発電機能を使用するときは、回転子の界磁巻線に流れる界磁電流を制御して固定子の電機子巻線に定電圧を発生させ、回転電機を定電圧発電機として動作させる。たとえば、界磁巻線に界磁電流を通電し、固定子の電機子巻線に発生する誘起電圧が電源電圧としてのバッテリの電圧よりも高い場合は、回転電機とバッテリとの間の電力変換を行なう電力変換部としてのインバータ部を構成する電力変換素子(たとえば、MOSFET)を、電流が通電できる区間のみオンにする同期発電モードや、電力変換素子の寄生ダイオードを用いてダイオード整流を行なうダイオード発電モードで発電させる。又、電機子巻線に発生する電圧が電源電圧よりも低い場合は、電機子巻線の電圧を電力変換部により昇圧させることで発電させるインバータ発電モードを用いて発電させることが知られている。 When using the power generation function described above, the field current flowing in the rotor field winding is controlled to generate a constant voltage in the stator armature winding, and the rotating electrical machine is operated as a constant voltage generator. . For example, if a field current is passed through the field winding and the induced voltage generated in the armature winding of the stator is higher than the battery voltage as the power supply voltage, power conversion between the rotating electrical machine and the battery A diode that performs diode rectification using a synchronous power generation mode in which a power conversion element (for example, a MOSFET) that constitutes an inverter unit serving as a power conversion unit is turned on only during a period in which a current can be passed, or a parasitic diode of the power conversion element Power is generated in power generation mode. In addition, when the voltage generated in the armature winding is lower than the power supply voltage, it is known to generate power using an inverter power generation mode in which power is generated by boosting the voltage of the armature winding by a power conversion unit. .
このような回転電機に於いて、発電機能の使用時に前述の発電モードを適宜切り替えて発電させることは周知である(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に開示された従来の車両回転電機は、回転電機が充電発電機として機能するとき、制御手段が、回転電機の回転速度が所定値以下のときにはインバータから電機子巻線に位相制御のための補償電流を通電して発電し、回転電機の回転速度が所定値以上のときにはインバータの動作を停止させ、界磁電流制御手段により界磁巻線の通電電流を制御して所定の目標電圧を発電するように制御される。
In such a rotating electrical machine, it is well known to generate power by appropriately switching the above-described power generation mode when using the power generation function (see, for example, Patent Document 1). In the conventional vehicle rotating electrical machine disclosed in
通常、インバータ発電モードでは、電機子巻線に発生する電圧を昇圧させるために、インバータをPWM(Pulse Width Modulation)制御する必要がある。PWM制御では、電力変換素子をたとえば10〜20[kHz]等のkHzオーダーの高周波でスイッチングさせることになり、電力変換素子でのスイッチング損失が大きくなり、電力変換素子の発熱が大きくなる課題がある。一方、同期発電モードでは、固定子巻線に通電できる区間のみ電力変換素子をオンにするため、矩形波的には電気角1周期ではオンオフは1回のみとなり、導通損失は発生するがスイッチング損失を小さくできる利点がある。したがって、同期発電モードの方がインバータ発電モードよりも発電効率を高くすることができるという利点がある。 Normally, in the inverter power generation mode, it is necessary to perform PWM (Pulse Width Modulation) control of the inverter in order to boost the voltage generated in the armature winding. In PWM control, the power conversion element is switched at a high frequency on the order of kHz, such as 10 to 20 [kHz], and there is a problem that switching loss in the power conversion element increases and heat generation of the power conversion element increases. . On the other hand, in the synchronous power generation mode, since the power conversion element is turned on only in the section in which the stator winding can be energized, in the rectangular wave, on / off is performed only once in one electrical angle cycle, and conduction loss occurs but switching loss occurs. There is an advantage that can be reduced. Therefore, the synchronous power generation mode has an advantage that the power generation efficiency can be higher than that of the inverter power generation mode.
しかしながら、特許文献1に開示された従来の技術には、次に述べるような課題が存在する。即ち、発電時のモード切り替え、例えば同期発電モード若しくはダイオード発電モードとインバータ発電モードとの切り替えは、回転電機の回転子の回転速度を閾値としてのみで行われるため、必ずしも、発電効率の良い動作点で発電が行われる訳ではなく、発電効率が低下する場合がある。
However, the conventional technique disclosed in
又、高温雰囲気下で、ECU(Engine Control Unit)等の上位コントローラから受け
た指令のままインバータ発電を行うと、電力変換素子の発熱が大きいために電力変換部としてのインバータ部の温度が高くなり、インバータ部の過熱保護によりインバータ動作が停止し、発電動作が停止することがある。インバータ部の動作が停止すると、電動機能及び発電機能は共に停止し、インバータ部の動作停止が解除されるまで回転電機が動作できないという課題が存在する。
In addition, if inverter power generation is performed with a command received from a host controller such as an ECU (Engine Control Unit) in a high-temperature atmosphere, the temperature of the inverter unit as the power conversion unit becomes high due to large heat generation of the power conversion element. The inverter operation may stop due to overheating protection of the inverter unit, and the power generation operation may stop. When the operation of the inverter unit stops, both the electric function and the power generation function stop, and there is a problem that the rotating electrical machine cannot operate until the operation stop of the inverter unit is released.
この発明は、従来の回転電機の制御装置における前述のような課題を解決するためになされたものであり、回転電機を効率の高い発電モードで動作させ得る回転電機の制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems in a conventional rotating electrical machine control device, and provides a rotating electrical machine control device and a control method capable of operating the rotating electrical machine in a highly efficient power generation mode. The purpose is to do.
この発明による回転電機の制御装置は、
電機子巻線を有する固定子部と、界磁巻線を有する回転子部とを含み、電動機として動
作する電動機能と、外力により回転子部が回転させられたときに発電機として動作する発
電機能とを備えた回転機部と、
前記回転機部と電源との間の電力変換を行う電機子電力変換部と、前記界磁巻線に流れ
る界磁電流を制御する界磁電力変換部とを備えた電力変換部と、
前記回転子部の回転数を検出する回転センサと、
前記電力変換部の温度を検出する電力変換部温度検出器と、
前記電力変換部を制御する制御部と、
前記制御部に格納され、前記回転機部を前記発電機として動作させる複数の発電モード
を記憶した発電制御マップと、
を備え、
前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応した発電出力を記憶した検出温度別発電制御マップを含み、
前記制御部は、前記回転センサにより検出された前記回転子部の回転数と前記電機子巻
線に誘起される誘起電圧とに対応して前記発電制御マップから読み出した発電モードに基
づいて、前記電力変換部を制御するように構成され、且つ、前記電力変換部温度検出器により検出された前記電力変換部の温度に対応して前記検出温度別発電制御マップから読み出した発電出力に基づいて、前記電力変換部を制御するように構成されている、
ことを特徴とする。
A control device for a rotating electrical machine according to the present invention includes:
An electric function including a stator portion having an armature winding and a rotor portion having a field winding, and operating as a motor, and generating as a generator when the rotor portion is rotated by an external force A rotating machine unit with functions,
A power conversion unit including an armature power conversion unit that performs power conversion between the rotating machine unit and a power source, and a field power conversion unit that controls a field current flowing in the field winding;
A rotation sensor for detecting the rotation speed of the rotor part;
A power converter temperature detector for detecting the temperature of the power converter;
A control unit for controlling the power conversion unit;
A power generation control map stored in the control unit and storing a plurality of power generation modes for operating the rotating machine unit as the generator;
With
The power generation control map includes a power generation control map for each detected temperature storing a power generation output corresponding to the temperature of the power conversion unit,
The control unit, based on the power generation mode read from the power generation control map corresponding to the number of rotations of the rotor portion detected by the rotation sensor and the induced voltage induced in the armature winding, Based on the power generation output that is configured to control the power conversion unit and read from the power generation control map for each detected temperature corresponding to the temperature of the power conversion unit detected by the power conversion unit temperature detector, Configured to control the power converter ,
It is characterized by that.
又、この発明による回転電機の制御方法は、
電機子巻線を有する固定子部と、界磁巻線を有する回転子部とを含み、電動機として動
作する電動機能と、外力により回転子部が回転させられたときに発電機として動作する発
電機能とを備えた回転機部と、
前記回転機部と電源との間の電力変換を行う電機子電力変換部と、前記界磁巻線に流れ
る界磁電流を制御する界磁電力変換部とを備えた電力変換部と、
を備えた回転電機の制御方法であって、
前記回転子部の回転数と前記電機子巻線に誘起される誘起電圧とに対応した発電モード
を、複数の発電モードを格納した発電制御マップから読み出して前記電力変換部を制御し、且つ前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応した発電出力を記憶した検出温度別発電制御マップを含み、検出された前記電力変換部の温度に対応した発電出力を前記検出温度別発電制御マップから読み出して前記電力変換部を制御する、
ことを特徴とする。
Moreover, the control method of the rotating electrical machine according to the present invention is as follows:
An electric function including a stator portion having an armature winding and a rotor portion having a field winding, and operating as a motor, and generating as a generator when the rotor portion is rotated by an external force A rotating machine unit with functions,
A power conversion unit including an armature power conversion unit that performs power conversion between the rotating machine unit and a power source, and a field power conversion unit that controls a field current flowing in the field winding;
A method of controlling a rotating electrical machine comprising:
A power generation mode corresponding to the number of rotations of the rotor portion and the induced voltage induced in the armature winding is read from a power generation control map storing a plurality of power generation modes , and the power conversion unit is controlled , and The power generation control map includes a detection temperature-specific power generation control map that stores a power generation output corresponding to the temperature of the power conversion unit, and the power generation output corresponding to the detected temperature of the power conversion unit is detected by the detected temperature To control the power conversion unit by reading from
It is characterized by that.
この発明による回転電機の制御装置は、電機子巻線を有する固定子部と、界磁巻線を有する回転子部とを含み、電動機として動作する電動機能と、外力により回転子部が回転させられたときに発電機として動作する発電機能とを備えた回転機部と、前記回転機部と電源との間の電力変換を行う電機子電力変換部と、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電力変換部とを備えた電力変換部と、前記回転子部の回転数を検出する回転センサと、前記電力変換部の温度を検出する電力変換部温度検出器と、前記電力変換部を制御する制御部と、前記制御部に格納され、前記回転機部を前記発電機として動作させる複数の発電モードを記憶した発電制御マップとを備え、前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応した発電出力を記憶した検出温度別発電制御マップを含み、前記制御部は、前記回転センサにより検出された前記回転子部の回転数と前記電機子巻線に誘起される誘起電圧とに対応して前記発電制御マップから読み出した発電モードに基づいて、前記電力変換部を制御するように構成され、且つ、前記電力変換部温度検出器により検出された前記電力変換部の温度に対応して前記検出温度別発電制御マップから読み出した発電出力に基づいて、前記電力変換部を制御するように構成されているので、電力変換部温度検出器からの情報により、発電制御マップから発電動作を同期発電モードとインバータ発電モードを選択して効率のよい発電動作をさせることができる。 A control device for a rotating electrical machine according to the present invention includes a stator portion having an armature winding and a rotor portion having a field winding, and the rotor portion is rotated by an electric function operating as an electric motor and an external force. A rotating machine unit having a power generation function that operates as a generator when operated, an armature power conversion unit that performs power conversion between the rotating machine unit and a power source, and a field current that flows in the field winding A power conversion unit including a field power conversion unit that controls current, a rotation sensor that detects a rotation speed of the rotor unit, a power conversion unit temperature detector that detects a temperature of the power conversion unit, and a control unit for controlling the power conversion unit, stored in the control unit, the rotating machine part and a power generation control map storing a plurality of power modes for operating as the generator, the generator control map, the power Record the power generation output corresponding to the temperature of the converter. And includes a detection temperature by the power generation control map has, the control unit, the power generation control map corresponding to the voltage induced rotational speed of the rotor portion which is detected and by the rotation sensor to the armature winding The power conversion unit configured to control the power conversion unit based on the power generation mode read from the power generation unit , and the power generation control for each detected temperature corresponding to the temperature of the power conversion unit detected by the power conversion unit temperature detector Since the power conversion unit is configured to be controlled based on the power generation output read from the map, the power generation operation is determined from the power generation control map based on the information from the power conversion unit temperature detector . Can be selected for efficient power generation operation.
又、この発明による回転電機の制御方法によれば、電機子巻線を有する固定子部と、界磁巻線を有する回転子部とを含み、電動機として動作する電動機能と、外力により回転子部が回転させられたときに発電機として動作する発電機能とを備えた回転機部と、前記回転機部と電源との間の電力変換を行う電機子電力変換部と、前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電力変換部とを備えた電力変換部とを備えた回転電機の制御方法であって、前記回転子部の回転数と前記電機子巻線に誘起される誘起電圧とに対応した発電モードを、複数の発電モードを格納した発電制御マップから読み出して前記電力変換部を制御し、且つ前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応した発電出力を記憶した検出温度別発電制御マップを含み、検出された前記電力変換部の温度に対応した発電出力を前記検出温度別発電制御マップから読み出して前記電力変換部を制御するので、電力変換部温度検出器からの情報により、発電制御マップから発電動作を同期発電モードとインバータ発電モードを選択して、効率のよい発電動作をさせることができる。 According to the method for controlling a rotating electrical machine according to the present invention, the rotor portion includes an stator function having an armature winding and a rotor portion having a field winding, and operates as an electric motor. A rotating machine unit having a power generation function that operates as a generator when the unit is rotated, an armature power conversion unit that performs power conversion between the rotating machine unit and a power source, and the field winding And a power converter having a field power converter for controlling a field current flowing in the rotor, wherein the rotational speed of the rotor and the armature winding are induced. A power generation mode corresponding to the induced voltage is read from a power generation control map storing a plurality of power generation modes to control the power conversion unit , and the power generation control map displays a power generation output corresponding to the temperature of the power conversion unit. Includes power generation control map for each detected temperature And it controls the power conversion unit the power generation output corresponding to the detected temperature of the power conversion unit reads from the detection temperature by the power generation control map, the information from the power conversion unit temperature detector, power from the power generation control map By selecting the synchronous power generation mode and the inverter power generation mode, the operation can be performed efficiently.
この発明による回転電機の制御装置及び制御方法が適用される回転電機は、例えば、固定子部と回転子部とを備えた回転機部と、電力変換部と、この電力変換部を制御する制御部と、が一体に構成されている。そして、回転機部の回転子は、車両に搭載された内燃機関にベルト又はチェーン等のトルク伝達部材により常時結合されている。 A rotating electrical machine to which a control device and a control method for a rotating electrical machine according to the present invention are applied includes, for example, a rotating machine unit including a stator unit and a rotor unit, a power conversion unit, and a control for controlling the power conversion unit. Are integrally formed. The rotor of the rotating machine unit is always coupled to an internal combustion engine mounted on the vehicle by a torque transmission member such as a belt or a chain.
この発明による回転電機の制御装置及び制御方法は、回転電機を電動機として動作させるときには、制御部は電力変換部をインバータとして動作させるように制御する。インバータとして動作する電力変換部は、電源装置としてのバッテリからの直流電力をたとえば三相交流電力に変換し、回転機部の固定子に設けられた電機子巻線に供給する。回転機部
の回転子に設けられた界磁巻線には界磁電流が通電され、回転子に所定の界磁磁極が形成される。交流電力が供給された電機子巻線は、回転磁界を発生して回転子の界磁磁極が発生する磁束に作用し、回転子に回転トルクを発生させて回転子を回転させる。このようにして電動機として動作する回転電機は、トルク伝達部材を介して内燃機関のクランク軸を回転させて内燃機関を始動させ、さらに内燃機関の始動後は内燃機関のトルクアシストを行う。
In the control apparatus and control method for a rotating electrical machine according to the present invention, when the rotating electrical machine is operated as an electric motor, the control unit controls the power conversion unit to operate as an inverter. The power conversion unit that operates as an inverter converts DC power from a battery as a power supply device into, for example, three-phase AC power, and supplies the three-phase AC power to armature windings provided on the stator of the rotating machine unit. A field current is applied to the field winding provided in the rotor of the rotating machine unit, and a predetermined field magnetic pole is formed in the rotor. The armature winding supplied with AC power generates a rotating magnetic field and acts on the magnetic flux generated by the magnetic field magnetic pole of the rotor, thereby generating rotational torque in the rotor and rotating the rotor. The rotating electrical machine operating as an electric motor in this manner rotates the crankshaft of the internal combustion engine via the torque transmission member to start the internal combustion engine, and further performs torque assist of the internal combustion engine after the internal combustion engine is started.
この発明による回転電機の制御装置及び制御方法は、回転電機を発電機として動作させるときには、回転機部の回転子が内燃機関によりトルク伝達部材を介して回転させられ、回転子に設けられた界磁巻線には界磁電流が通電されて回転子に所定の界磁磁極が形成されており、回転子が回転させられることにより、界磁磁極からの磁束が固定子の電機子巻線と鎖交し、電機子巻線に交流電圧を誘起させることで発電を行う。このとき、回転子の回転速度(単位時間当りの回転数と等価。以下の説明では、回転速度を用いる)に応じて、以下の2つの発電方法のうちの一つの発電方法を用いることができる。 In the control device and the control method for a rotating electrical machine according to the present invention, when the rotating electrical machine is operated as a generator, the rotor of the rotating machine section is rotated by the internal combustion engine via the torque transmission member, and the field provided in the rotor. A magnetic field current is applied to the magnetic winding to form a predetermined field magnetic pole on the rotor. By rotating the rotor, the magnetic flux from the field magnetic pole is changed to the armature winding of the stator. Power is generated by interlinking and inducing an AC voltage in the armature winding. At this time, one of the following two power generation methods can be used according to the rotational speed of the rotor (equivalent to the rotational speed per unit time. In the following description, the rotational speed is used). .
回転子の回転速度に応じた発電方法の一つは、回転子の回転速度が所定値より低く電機子巻線の誘起電圧が電源電圧以下となる状態における発電方法であって、制御部により電力変換部の電力変換素子をPWM制御して電機子巻線の誘起電圧を昇圧して出力する発電方法である。この発電方法は、いわゆる「インバータ発電モード」と称される。 One of the power generation methods according to the rotational speed of the rotor is a power generation method in a state where the rotational speed of the rotor is lower than a predetermined value and the induced voltage of the armature winding is equal to or lower than the power supply voltage. This is a power generation method in which the power conversion element of the conversion unit is PWM-controlled to boost the induced voltage of the armature winding and output it. This power generation method is referred to as a so-called “inverter power generation mode”.
回転子の回転速度に応じた発電方法の他の一つは、回転子の回転速度が所定値以上であり電機子巻線の誘起電圧が電源電圧以上となる状態における発電方法であって、制御部により電力変換部の電力変換素子を回転子の回転速度に同期した電気周波数でオン/オフ動作させること(PWM動作させない)で通電して発電を行なう、又は電力変換素子の寄生ダイオードを通電させて発電を行う方法である。この発電方法は、いわゆる「同期発電モード」と称される。 Another power generation method according to the rotational speed of the rotor is a power generation method in a state where the rotational speed of the rotor is equal to or higher than a predetermined value and the induced voltage of the armature winding is equal to or higher than the power supply voltage. The power conversion element of the power conversion section is turned on / off at an electrical frequency synchronized with the rotation speed of the rotor (no PWM operation) to generate electricity, or the parasitic diode of the power conversion element is energized. This is a method of generating electricity. This power generation method is referred to as a so-called “synchronous power generation mode”.
以下、この発明による回転電機の制御装置及び制御方法について、例えば車両に搭載された回転電機を例に挙げて、各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。なお、この発明は車両に搭載された回転電機に限定されものではない。 Hereinafter, a control device and a control method for a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to the drawings according to each embodiment, taking a rotating electrical machine mounted on a vehicle as an example. In each embodiment, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The present invention is not limited to a rotating electrical machine mounted on a vehicle.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による回転電機の制御装置を搭載した車両の電源系の一例を示す構成図である。図1において、回転電機1は、回転子部(図示せず)及び固定子部(図示せず)を含む回転機部2と、バッテリ等の車載電源装置102と回転機部2との間の電力変換を行なう電力変換部3と、例えば内燃機関制御ユニットとしてのECU(Engine Control Unit)からなる上位制御装置103からの指令Cを受けて電力変換部3
を制御する制御部4とから構成されている。
1 is a block diagram showing an example of a power supply system of a vehicle equipped with a rotating electrical machine control apparatus according to
It is comprised from the
回転機部2の回転子部を支持する回転子軸(図示せず)は、動力伝達部材としてのベルト7により内燃機関5のクランクシャフト6に機械的に接続されている。動力伝達部材は、ベルト以外に、たとえばチェーンにより構成されていても良い。回転電機1は、車載負荷101と、車載電源装置102とに電気的に接続されている。
A rotor shaft (not shown) that supports the rotor portion of the
図2は、この発明の実施の形態1による回転電機の制御装置を示す構成図であって、図1の回転電機1の構成の一例を示している。図2において、回転電機1の回転機部2は、回転子部22内に界磁巻線24を備えており、電機子部である固定子部21は電機子巻線23を備えている。回転子部22にはさらに、回転子部22の回転速度等を検出する回転検出器としての回転センサ25が組み込まれている。
FIG. 2 is a block diagram showing a control apparatus for a rotating electrical machine according to
電力変換部3は、界磁巻線24への通電を行う界磁電力変換部32と、電機子巻線23への通電を行う電機子電力変換部31を含み、車載電源装置102と回転機部2との間の電力変換を行う。図3は、この発明の実施の形態1による回転電機の制御装置における電機子電力変換部を示す回路図である。図3に於いて、電機子電力変換部31は、U相上アーム電力変換素子U1と、U相下アーム電力変換素子U2と、V相上アーム電力変換素子V1と、V相下アーム電力変換素子V2と、W相上アーム電力変換素子W1と、W相下アーム電力変換素子W2とにより構成された三相ブリッジ回路からなるインバータ部を構成している。
The power conversion unit 3 includes a field
尚、以下の説明に於いて、U相上アーム電力変換素子U1と、U相下アーム電力変換素子U2と、V相上アーム電力変換素子V1と、V相下アーム電力変換素子V2と、W相上アーム電力変換素子W1と、W相下アーム電力変換素子W2を、それぞれ、単に、電力変換素子U1、U2、V1、V2、W1、W2と称することもある。 In the following description, U-phase upper arm power conversion element U1, U-phase lower arm power conversion element U2, V-phase upper arm power conversion element V1, V-phase lower arm power conversion element V2, W The upper phase arm power conversion element W1 and the W phase lower arm power conversion element W2 may be simply referred to as power conversion elements U1, U2, V1, V2, W1, and W2, respectively.
U相上アーム電力変換素子U1と、U相下アーム電力変換素子U2と、V相上アーム電力変換素子V1と、V相下アーム電力変換素子V2と、W相上アーム電力変換素子W1とW相下アーム電力変換素子W2とは、たとえばMOSFETにより構成され、並列接続された寄生ダイオードU1d、U2d、V1d、V2d、W1d、W2dをそれぞれ備えている。 U-phase upper arm power conversion element U1, U-phase lower arm power conversion element U2, V-phase upper arm power conversion element V1, V-phase lower arm power conversion element V2, W-phase upper arm power conversion element W1 and W The phase lower arm power conversion element W2 includes, for example, MOSFETs and includes parasitic diodes U1d, U2d, V1d, V2d, W1d, and W2d connected in parallel.
U相上アーム電力変換素子U1とU相下アーム電力変換素子U2との直列接続部は電機子巻線23のU相端子Uに接続され、V相上アーム電力変換素子V1とV相下アーム電力変換素子V2との直列接続部は電機子巻線23のV相端子Vに接続され、W相上アーム電力変換素子W1とW相下アーム電力変換素子W2との直列接続部は電機子巻線23のW相端子Wに接続されている。電機子電力変換部31の正極側直流端子N1は、車載電源装置102の正極側端子と車載負荷101(図示せず)の正極側端子に接続され、負極側直流端子N2は車両の接地電位部(図示せず)に接続される。又、電機子電力変換部31の正極側直流端子N1と負極側直流端子N2との間には、平滑コンデンサ51が接続されている。
The series connection portion of the U-phase upper arm power conversion element U1 and the U-phase lower arm power conversion element U2 is connected to the U-phase terminal U of the armature winding 23, and the V-phase upper arm power conversion element V1 and the V-phase lower arm A series connection portion with the power conversion element V2 is connected to the V-phase terminal V of the armature winding 23, and a series connection portion between the W-phase upper arm power conversion element W1 and the W-phase lower arm power conversion element W2 is an armature winding. The
次に、図2に於いて、制御部4は、上位制御装置103からの指令Cと、回転機部2の回転子部22の回転センサ25から得られる回転子部22の回転速度と、例えば車載電源装置102(図1参照)と車載負荷101(図1参照)とに接続される端子に設けられた電圧センサVSから得られる回転電機1の端子電圧と、さらには回転機部2の回転子部22の界磁巻線24に設けられた界磁電流センサCSから得られる界磁電流と、電機子巻線23のU相端子U、V相端子V、及びW相端子Wにそれぞれ設けられた電機子電流センサPSから得られる電機子電流、をそれぞれ受け取り、電力変換部3の制御を行う制御回路からなっている。
Next, in FIG. 2, the
より具体的には、制御部4は、演算部41と、界磁電流デューティ信号生成回路42と、電機子通電信号生成回路43を備えている。演算部41は、上位制御装置103からの指令Cと、回転センサ25から得られる回転子部22の回転速度の検出値と、電圧センサVSから得られる回転電機1の端子電圧の検出値と、界磁電流センサCSから得られる界磁電流の検出値と、電機子電流センサPSから得られる電機子電流の検出値等が入力される。演算部41に搭載されたマイクロプロセッサは、入力された指令Cと、回転子部22の回転速度の検出値と、回転電機1の端子電圧の検出値と、界磁電流の検出値と、電機子電流センサPSから得られる電機子電流の検出値等に基づいて、電機子通電信号生成回路43を駆動するための第1の駆動指令411と、界磁電流デューティ信号生成回路42を駆動するための第2の駆動指令412を演算により生成する。
More specifically, the
界磁電流デューティ信号生成回路42は、演算部41からの第2の駆動指令412に基づいて、界磁電力変換部32を構成するたとえばMOSFETにより構成された電力変換素子(図示せず)をオン/オフ制御する界磁電流デューティ信号421を生成し、界磁電力変換部32の電力変換素子に与える。電機子通電信号生成回路43は、演算部41からの第1の駆動指令411に基づいて、電機子電力変換部31を構成する各電力変換素子をPWM制御する電機子通電信号431を生成し、電機子電力変換部31のそれぞれの電力変換素子に与える。
The field current duty
以上のように構成されたこの発明の実施の形態1による回転電機の制御装置について、次にその動作を説明する。先ず、回転電機1を電動機として動作させる場合について説明する。
Next, the operation of the rotating electrical machine control apparatus according to
<電動機として動作>
図1、図2、及び図3に於いて、制御部4に於ける演算部41は、上位制御装置103からの電動機能に対応する指令Cを受け、この指令Cに基づいてマイクロプロセッサが演算により生成した第1の駆動指令411を電機子通電信号生成回路43に与えると共に、マイクロプロセッサが指令Cに基づいて演算により生成した第2の駆動指令412を界磁電流デューティ信号生成回路42に与える。
<Operation as an electric motor>
1, 2, and 3, a
電機子通電信号生成回路43は、演算部41からの第1の駆動指令411に基づいて、電機子電力変換部31を構成する電力変換素子をPWM制御によりオン/オフ制御する電機子通電信号431を生成し、この生成した電機子通電信号431を、電機子電力変換部31に於けるU相上アーム電力変換素子U1とU相下アーム電力変換素子U2とV相上アーム電力変換素子V1とV相下アーム電力変換素子V2とW相上アーム電力変換素子W1とW相下アーム電力変換素子W2の各ゲート端子に入力する。
The armature energization
電機子電力変換部31の各電力変換素子は、電機子通電信号生成回路43からの電機子通電信号431に基づいてPWM制御される。その結果、電機子電力変換部31は、車載電源装置102からの直流電力を三相交流電力に変換するインバータとして動作し、電機子巻線23のU相端子U、V相端子V、及びW相端子Wに三相交流電流を通電させる。このとき、回転センサ25からの回転子部22の回転速度と回転子磁極位置情報を用いて、電機子電流センサPSからの電機子電流の検出値が指令Cに含まれる電機子電流目標値に追従するようにフィードバック制御される。
Each power conversion element of the armature
界磁電流デューティ信号生成回路42は、演算部41からの第2の駆動指令412に基づいて、界磁電力変換部32の電力変換素子をオン/オフ制御する界磁電流デューティ信号421を生成し、この生成した界磁電流デューティ信号421を界磁電力変換部32の電力変換素子のゲート端子に入力する。界磁電力変換部32の電力変換素子は、界磁電流デューティ信号生成回路42からの界磁電流デューティ信号421に基づいてオン/オフ制御される。このとき、界磁巻線24の回路に設けられた界磁電流センサCSからの界磁電流の検出値が指令Cに含まれる界磁電流目標値に追従するように、界磁電力変換部32の電力変換素子のオン/オフのデューティを調整することで界磁電流のフィードバック制御が行なわれる。
The field current duty
前述のように電機子電力変換部31及び界磁電力変換部32が制御されることで、回転電機1の出力トルク値が上位制御装置103からの指令Cにより指令されたトルク指令値となるように電機子電流及び界磁電流が制御され、回転子部22は、固定子部21に形成された回転磁界に基づいて回転トルクを発生して回転し、伝達部材としてのベルト7を介して内燃機関5を始動若しくはトルクアシストする。
By controlling the armature
次に、回転電機1を発電機として動作させる場合について説明する。
<発電機として動作>
図1、図2、及び図3に於いて、回転電機1を発電機として機能させるときは、内燃機関5からの動力により回転機部2の回転子部22が回転させられる。このとき、制御部4に於ける演算部41は、上位制御装置103からの発電機能に対応する指令Cを受け、この指令Cに基づいてマイクロプロセッサが演算により生成した第2の駆動指令412を界磁電流デューティ信号生成回路42に与える。
Next, the case where the rotary
<Operation as a generator>
1, 2, and 3, when the rotating
界磁電流デューティ信号生成回路42は、演算部41からの第2の駆動指令412に基づいて、界磁電力変換部32の電力変換素子をオン/オフ制御する界磁電流デューティ信号421を生成し、この生成した界磁電流デューティ信号421を界磁電力変換部32の電力変換素子のゲート端子に入力する。界磁電力変換部32の電力変換素子は、界磁電流デューティ信号生成回路42からの界磁電流デューティ信号421に基づいてオン/オフ制御される。このとき、界磁巻線24の回路に設けられた界磁電流センサCSからの界磁電流の検出値が指令Cに含まれる界磁電流目標値に追従するように、界磁電力変換部32の電力変換素子のオン/オフのデューティを調整することで界磁電流のフィードバック制御が行なわれる。
The field current duty
界磁巻線24に界磁電流が通電されることで、界磁巻線24からの磁束が電機子巻線23と鎖交し、電機子巻線23に電圧が誘起される。このときに、誘起電圧に応じて、電機子電力変換部31の電力変換素子がオン/オフ制御される。電機子電力変換部31の直流端子間に車載電源装置102と車載負荷101が接続されていることで、電機子電力変換部31の出力電圧がクリップされ、回転電機1により発電された発電電流が車載電源装置102に流れてこれを充電する。又、回転電機1により発電された発電電流が車載負荷101に流れてこれを駆動する。
When the field current is supplied to the field winding 24, the magnetic flux from the field winding 24 is linked to the armature winding 23, and a voltage is induced in the armature winding 23. At this time, the power conversion element of the armature
ここで、界磁巻線24に界磁電流を通電し、電機子巻線23に発生する誘起電圧が車載電源装置102の電圧よりも高い場合は、同期発電モードでの発電が可能となる。同期発電モードでは、電機子電力変換部31の電力変換素子(例えばMOSFET)U1、U2、V1、V2、W1、W2を回転子部22の回転速度と同期する電気周波数でオン/オフさせることで発電を行うことができ、或いは、電機子電力変換部31の電力変換素子の寄生ダイオードU1d、U2d、V1d、V2d、W1d、W2dを通電させることで、発電させることも可能となる。
Here, when a field current is passed through the field winding 24 and the induced voltage generated in the armature winding 23 is higher than the voltage of the in-vehicle
一方、電機子巻線23に発生する誘起電圧が車載電源装置102の電圧よりも低い場合は、電機子電力変換部31により電機子巻線23に発生する誘起電圧を昇圧させる必要がある。この場合、電機子電力変換部31の電力変換素子(たとえばMOSFET)U1、U2、V1、V2、W1、W2を、電機子通電信号生成回路43からの電機子通電信号431によりPWM動作させることで、電機子巻線23に発生する誘起電圧を昇圧させてインバータ発電を行うことができる。
On the other hand, when the induced voltage generated in the armature winding 23 is lower than the voltage of the in-vehicle
ここで、電機子電力変換部31の電力変換素子U1、U2、V1、V2、W1、W2をPWM制御してインバータ発電をおこなうときには、PWM制御周波数による高周波(kHzオーダー)で電力変換素子U1、U2、V1、V2、W1、W2をオン/オフ動作させることで、電力変換素子でのスイッチング損失が大きくなり、前述の同期発電として比較して電力変換素子での損失が大きくなり、発電効率が低下する。このため、回転電機1を発電機として動作させる場合は、同期発電が可能な場合は同期発電とするように制御を行う。
Here, when performing inverter power generation by PWM control of the power conversion elements U1, U2, V1, V2, W1, and W2 of the armature
同期発電モードとインバータ発電モードの選択は、電機子巻線23に発生する誘起電圧と車載電源装置102の電圧との関係より行なわれ、電機子巻線23の誘起電圧が車載電源装置102の電圧より低い場合はインバータ発電モードが選択され、逆に電機子巻線23の誘起電圧が車載電源装置102の電圧より高い場合は同期発電モードが選択される。
The selection of the synchronous power generation mode and the inverter power generation mode is performed based on the relationship between the induced voltage generated in the armature winding 23 and the voltage of the in-vehicle
電機子巻線23の誘起電圧は、界磁電流と回転子部22の回転速度に依存するため、予め界磁電流と回転速度と誘起電圧の関係を、誘起電圧マップM0として制御部4のメモリMに格納しておくことにより、界磁電流と回転速度とに基づいて誘起電圧マップM0から誘起電圧を読み出し、その読み出した誘起電圧と車載電源装置102の電圧とを比較して前述の発電モードを決めることができ、発電モード選択の処理を速くすることができる。誘起電圧マップM0での電圧値は、誘起電圧値でなく回転電機端子部における電圧値でもよい。
Since the induced voltage of the armature winding 23 depends on the field current and the rotation speed of the
又、回転電機1の発電動作時に、回転機部2と電力変換部3と制御部4とが一体に構成されている回転電機1が車両に搭載されている位置での雰囲気温度が車両の状態により高温となることがあり、この状態で発電をすると電力変換部3での発熱により、回転電機1の温度が上昇することとなるが、この場合は、高温時での発電効率が良い発電モードを選択することが望ましい。具体的には、誘起電圧マップM0による発電モードの選択に変えて、回転子部22の回転数と電機子巻線23の誘起電圧と指令Cによる発電指令値とにより発電効率と発電モードを決定する発電制御マップM1を制御部4のメモリMに格納しておき、この発電制御マップM1を用いて、より効率のよい発電モードを選択することができる。
In addition, during the power generation operation of the rotating
又、発電をすることで、電力変換部3の温度が上昇する場合があるが、電力変換部3に設置した電力変換部温度検出器52により電力変換部3の温度を監視しており、電力変換部温度検出器52からの検出温度が電力変換素子にとって許容温度を超えた場合に、保護機能が作動して電力変換部3出力が停止することになる。
Moreover, although the temperature of the power conversion unit 3 may rise due to power generation, the temperature of the power conversion unit 3 is monitored by the power conversion
制御部4は、電力変換部温度検出器52の検出温度別発電制御マップM2をメモリ等に記憶しており、電力変換部温度検出器52での検出温度がある閾値を超えた場合は、指令Cによる発電指令値よりも、検出温度別発電制御マップM2にもとづく発電出力を優先させて発電による電機子電流を制御する。検出温度別発電制御マップM2では、検出温度別での発電可能な発電指令(たとえば、トルク、又は出力電流値)が格納されている。この検出温度別発電制御マップM2での発電指令は、電力変換素子の温度上昇を抑制できる発電指令として設定されているため、電力変換素子の温度上昇を抑制でき、発電を継続することが可能となる。
The
検出温度別発電制御マップM2では、例えば、検出温度での連続発電可能となる発電指令値、発電モードが格納されている。電力変換素子の温度を検出する電力変換部温度検出器52は、それぞれの電力変換素子U1、U2、V1、V2、W1、W2に組み込まれており、検出温度の代表値としては、それぞれの電力変換素子U1、U2、V1、V2、W1、W2に組み込まれた電力変換部温度検出器52による温度検出値の最大温度を用いる。
In the power generation control map M2 for each detected temperature, for example, a power generation command value and a power generation mode that enable continuous power generation at the detected temperature are stored. The power conversion
又、前述の発電制御マップM1、検出温度別発電制御マップM2では、回転電機1の端子電圧での複数の電圧に対応したマップを備えている。制御部4の演算部41は、発電動作時の電圧センサVSからの電圧検出値、回転センサ25からの回転数検出値に応じて、格納されている発電制御マップを補間演算して、発電量、発電モードを選択することができる。これにより、温度保護機能により発電動作を停止させることなく、発電動作を継続させることが可能となる。
Further, the power generation control map M1 and the power generation control map M2 for each detected temperature include maps corresponding to a plurality of voltages at the terminal voltage of the rotating
又、発電モードの切替が発生する場合、発電モードの遷移により、同期発電モードと、インバータ発電モードでハンチングが頻繁に発生しないように、同期発電モードとインバータ発電モードとの切り替えを行なう回転子部22の回転数にはヒステリシスが設定されている。
In addition, when the power generation mode is switched, the rotor unit performs switching between the synchronous power generation mode and the inverter power generation mode so that hunting does not frequently occur in the synchronous power generation mode and the inverter power generation mode due to the transition of the power generation mode. A hysteresis is set for the number of
実施の形態2.
この発明の実施の形態2による回転電機の制御装置及び制御方法は、実施の形態1による回転電機の制御装置及び制御方法に以下述べる機能を追加したものである。即ち、制御部4に、制御部温度検出部53が設置されており、制御部4の温度を検知可能としている。制御部温度検出部53は、制御部4に於ける制御基板の温度を検出することができる例えばサーミスタ等で構成することが可能である。その他の構成は実施の形態1の場合と同様である。
The rotating electrical machine control device and control method according to the second embodiment of the present invention is obtained by adding the following functions to the rotating electrical machine control device and control method according to the first embodiment. That is, the control unit
この発明の実施の形態2による回転電機の制御装置及び制御方法は、電力変換部温度検出器52からの温度検出値と制御部温度検出部53からの温度検出値との双方から判断して、別の検出温度別発電制御マップM3を用いるように構成されている。制御部4を構成する電子部品では許容温度が、電力変換素子での許容温度よりも低いものが存在するため、電力変換部3の温度だけでなく、制御部4の温度も考慮した制御を行う。検出温度別発電制御マップM3では、検出温度別発電制御マップM2と同様に検出温度での連続発電可能となる発電指令値、発電モードが格納されており、制御部温度検出部53での温度分を考慮したデータが格納されている。
The control apparatus and control method for a rotating electrical machine according to
又、前述の発電制御マップM1、検出温度別発電制御マップM2では回転電機端子の複数の電圧に対応したマップを備えている。制御部4で、発電動作時の電圧センサVSの電圧検出値と、回転センサ25の回転数検出値に応じて、内部マップを補間演算されて、発電量、発電モードが選択されるものとなる。
Further, the power generation control map M1 and the detected temperature-specific power generation control map M2 include maps corresponding to a plurality of voltages of the rotating electrical machine terminals. In the
以上、この発明の実施の形態1及び実施の形態2による回転電機の制御装置及び制御方法では、回転機部2と電力変換部3が一体化しているものとして説明したが、回転機部2と電力変換部3は別体に構成されこれらが電力線や信号線のケーブルで相互に接続された構成であっても同様の作用及び効果を得ることができる。
As described above, in the control device and the control method for the rotating electrical machine according to
又、前述の各実施の形態では、固定子部21の固定子巻線である電機子巻線23が三相巻線である場合について説明したが、3相に限定されるものではなく、他の多相巻線の場合であっても、或いは多相多群の巻線の場合であってもこの発明を適用することが可能であり、前述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
In each of the above-described embodiments, the case where the armature winding 23 that is the stator winding of the
以上述べたこの発明による実施の形態1及び実施の形態2による回転電機の制御装置及
び制御方法は、少なくとも下記の発明のうちの何れか一つを具体化したものである。
(1)電機子巻線を有する固定子部と、界磁巻線を有する回転子部とを含み、電動機として動作する電動機能と、外力により回転子部が回転させられたときに発電機として動作する発電機能とを備えた回転機部と、
前記回転機部と電源との間の電力変換を行う電機子電力変換部と、前記界磁巻線に流れ
る界磁電流を制御する界磁電力変換部とを備えた電力変換部と、
前記回転子部の回転数を検出する回転センサと、
前記電力変換部の温度を検出する電力変換部温度検出器と、
前記電力変換部を制御する制御部と、
前記制御部に格納され、前記回転機部を前記発電機として動作させる複数の発電モード
を記憶した発電制御マップと、
を備え、
前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応した発電出力を記憶した検出温度別発電制御マップを含み、
前記制御部は、前記回転センサにより検出された前記回転子部の回転数と前記電機子巻
線に誘起される誘起電圧とに対応して前記発電制御マップから読み出した発電モードに基
づいて、前記電力変換部を制御するように構成され、且つ、前記電力変換部温度検出器により検出された前記電力変換部の温度に対応して前記検出温度別発電制御マップから読み出した発電出力に基づいて、前記電力変換部を制御するように構成されている、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
この発明によれば、電力変換部温度検出器からの情報により、発電制御マップから発電
動作を同期発電モードとインバータ発電モードを選択して、効率のよい発電動作をさせる
ことができる。又、発電制御マップが、温度と発電要求出力に対応しており、温度と要
求出力に対して、効率のよい発電モードを選択できる。このことにより、回転電機の温度
上昇を抑制され、回転電機の温度保護による出力停止を回避して、出力をしつづけること
ができる。又、発電出力をしつづけることにより、車載電源装置の負荷を低減でき、長寿
命化も行える。
The above-described control apparatus and control method for a rotating electrical machine according to the first and second embodiments of the present invention embody at least one of the following inventions.
(1) An electric function including a stator portion having an armature winding and a rotor portion having a field winding and operating as an electric motor, and a generator when the rotor portion is rotated by an external force A rotating machine unit having a power generation function to operate;
A power conversion unit including an armature power conversion unit that performs power conversion between the rotating machine unit and a power source, and a field power conversion unit that controls a field current flowing in the field winding;
A rotation sensor for detecting the rotation speed of the rotor part;
A power converter temperature detector for detecting the temperature of the power converter;
A control unit for controlling the power conversion unit;
A power generation control map stored in the control unit and storing a plurality of power generation modes for operating the rotating machine unit as the generator;
With
The power generation control map includes a power generation control map for each detected temperature storing a power generation output corresponding to the temperature of the power conversion unit,
The control unit, based on the power generation mode read from the power generation control map corresponding to the number of rotations of the rotor portion detected by the rotation sensor and the induced voltage induced in the armature winding, Based on the power generation output that is configured to control the power conversion unit and read from the power generation control map for each detected temperature corresponding to the temperature of the power conversion unit detected by the power conversion unit temperature detector, Configured to control the power converter ,
A control device for a rotating electrical machine.
According to the present invention, the power generation operation can be selected from the power generation control map based on the information from the power converter temperature detector , and the power generation operation can be performed efficiently by selecting the synchronous power generation mode and the inverter power generation mode. Also, the power generation control map corresponds to the temperature and power generation required output, and the temperature and required
An efficient power generation mode can be selected for the output demand. As a result, the temperature of the rotating electrical machine
Suppressing the rise, avoiding output stop due to temperature protection of rotating electrical machines, and continuing output
Can do. In addition, by continuing the power generation output, the load on the in-vehicle power supply can be reduced and the longevity
Can also be mortalized.
(2)前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応する連続発電出力可能範囲が
格納されている、
ことを特徴とする上記(1)に記載の回転電機の制御装置。
この発明によれば、回転電機の温度上昇を抑制され、回転電機の温度保護による出力停
止を回避して、出力をしつづけることができ、車載電源装置の負荷を低減でき、長寿命化
も可能となる。
(2) The power generation control map stores a continuous power generation output possible range corresponding to the temperature of the power conversion unit,
The control apparatus for a rotating electrical machine according to (1) above, wherein
According to the present invention, the temperature rise of the rotating electrical machine is suppressed, the output can be kept from being stopped by the temperature protection of the rotating electrical machine, the output can be continued, the load on the in-vehicle power supply device can be reduced, and the life can be extended. It becomes.
(3)前記制御部は、前記電力変換部温度検出器が検出した温度が所定の閾値を超えた場
合は、前記発電制御マップに格納された前記連続発電出力可能範囲に於いて前記電力変換
部を制御するように構成されている、
ことを特徴とする上記(2)に記載の回転電機の制御装置。
この発明によれば、回転電機の温度上昇を抑制され、回転電機の温度保護による出力停
止を回避して、出力をしつづけることができる。又、発電出力をしつづけることにより、
車載電源装置の負荷を低減でき、長寿命化も可能となる。
(3) When the temperature detected by the power conversion unit temperature detector exceeds a predetermined threshold, the control unit is configured to output the power conversion unit within the continuous power generation output possible range stored in the power generation control map. Configured to control,
The control apparatus for a rotating electrical machine according to (2) above, wherein
According to this invention, the temperature rise of the rotating electrical machine can be suppressed, and output can be stopped while avoiding the output stop due to the temperature protection of the rotating electrical machine. In addition, by continuing the power generation output,
The load on the in-vehicle power supply device can be reduced and the life can be extended.
(4)電機子巻線を有する固定子部と、界磁巻線を有する回転子部とを含み、電動機として動作する電動機能と、外力により回転子部が回転させられたときに発電機として動作する発電機能とを備えた回転機部と、
前記回転機部と電源との間の電力変換を行う電機子電力変換部と、前記界磁巻線に流れ
る界磁電流を制御する界磁電力変換部とを備えた電力変換部と、
を備えた回転電機の制御方法であって、
前記回転子部の回転数と前記電機子巻線に誘起される誘起電圧とに対応した発電モード
を、複数の発電モードを格納した発電制御マップから読み出して前記電力変換部を制御し、且つ前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応した発電出力を記憶した検出温度別発電制御マップを含み、検出された前記電力変換部の温度に対応した発電出力を前記検出温度別発電制御マップから読み出して前記電力変換部を制御する、
ことを特徴とする回転電機の制御方法。
この発明によれば、電力変換部温度検出器からの情報により、発電制御マップから発電
動作を同期発電モードとインバータ発電モードを選択して、効率のよい発電動作をさせる
ことができる。又、電力変換部の温度検出部の情報、制御部の温度検出部の情報により、発電制御マップから発電動作を同期発電モードとインバータ発電モードを選択して、温
度により効率のよい発電動作をさせることができる。電子部品の多い制御部は電力変換部
よりも許容温度が低い部品もあるため、制御部の温度、電力変換部の温度から総合的に判
断して発電動作を行うことができる。
(4) An electric function including a stator portion having an armature winding and a rotor portion having a field winding, and operating as an electric motor, and as a generator when the rotor portion is rotated by an external force A rotating machine unit having a power generation function to operate;
An armature power conversion unit that performs power conversion between the rotating machine unit and a power source, and flows in the field winding
A power converter having a field power converter for controlling the field current
A method of controlling a rotating electrical machine comprising:
A power generation mode corresponding to the number of rotations of the rotor part and the induced voltage induced in the armature winding
Is read from a power generation control map storing a plurality of power generation modes to control the power conversion unit, and the power generation control map stores a power generation output corresponding to the temperature of the power conversion unit. And reading the power generation output corresponding to the detected temperature of the power conversion unit from the power generation control map for each detected temperature to control the power conversion unit,
A control method for a rotating electrical machine .
According to the present invention, the power generation operation can be selected from the power generation control map based on the information from the power converter temperature detector , and the power generation operation can be performed efficiently by selecting the synchronous power generation mode and the inverter power generation mode. In addition, by selecting the power generation operation from the power generation control map based on the information of the temperature detection unit of the power conversion unit and the information of the temperature detection unit of the control unit, the synchronous power generation mode and the inverter power generation mode are selected.
A more efficient power generation operation can be performed. Control unit with many electronic components is power conversion unit
Some parts have a lower allowable temperature than the temperature of the controller and the power converter.
The power generation operation can be performed without interruption.
(5)前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応する連続発電出力可能範囲が
格納されており、
前記電力変換部の温度が所定の閾値を超えた場合は、前記発電制御マップに格納された
前記連続発電出力可能範囲に基づいて前記電力変換部を制御する、
ことを特徴とする上記(4)に記載の回転電機の制御方法。
この発明によれば、回転電機の温度上昇を抑制され、回転電機の温度保護による出力停
止を回避して、出力をしつづけることができる。又、発電出力をしつづけることにより、
車載電源装置の負荷を低減でき、長寿命化も可能となる。
(5) The power generation control map stores a continuous power generation output possible range corresponding to the temperature of the power conversion unit,
When the temperature of the power converter exceeds a predetermined threshold, the power converter is controlled based on the continuous power generation output possible range stored in the power generation control map.
The method of controlling a rotating electrical machine according to (4) above, wherein
According to this invention, the temperature rise of the rotating electrical machine can be suppressed, and output can be stopped while avoiding the output stop due to the temperature protection of the rotating electrical machine. In addition, by continuing the power generation output,
The load on the in-vehicle power supply device can be reduced and the life can be extended.
尚、この発明は前述の実施の形態1及び2による回転電機の制御装置及び制御方法に限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲において、実施の形態1及び2の構成を適宜組み合わせたり、その構成に一部変形を加えたり、構成を一部省略することが可能である。 The present invention is not limited to the rotating electrical machine control device and control method according to the above-described first and second embodiments, and the configurations of the first and second embodiments are appropriately selected without departing from the spirit of the present invention. It is possible to combine, partially modify the structure, or to partially omit the structure.
1 回転電機、2 回転機部、3 電力変換部、4 制御部、5 内燃機関、6 クランクシャフト、7 ベルト、101 車載負荷、102 車載電源装置、103 上位制御装置、21 固定子部、22 回転子部、23 電機子巻線、24 界磁巻線、25 回転センサ、31 電機子電力変換部、32 界磁電力変換部、U1 U相上アーム電力変換素子、U2 U相下アーム電力変換素子、V1 V相上アーム電力変換素子、V2 V相下アーム電力変換素子、W1 W相上アーム電力変換素子、W2 W相下アーム電力変換素子、U1d、U2d、V1d、V2d、W1d、W2d 寄生ダイオード、51 平滑コンデンサ、41 演算部、42 界磁電流デューティ信号生成回路、43 電機子通電信号生成回路、52 電力変換部温度検出部 53 制御部温度検出部、C 指令、CS 界磁電流センサ、M メモリ、VS 電圧センサ、PS 電機子電流センサ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
作する電動機能と、外力により回転子部が回転させられたときに発電機として動作する発
電機能とを備えた回転機部と、
前記回転機部と電源との間の電力変換を行う電機子電力変換部と、前記界磁巻線に流れ
る界磁電流を制御する界磁電力変換部とを備えた電力変換部と、
前記回転子部の回転数を検出する回転センサと、
前記電力変換部の温度を検出する電力変換部温度検出器と、
前記電力変換部を制御する制御部と、
前記制御部に格納され、前記回転機部を前記発電機として動作させる複数の発電モード
を記憶した発電制御マップと、
を備え、
前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応した発電出力を記憶した検出温度別発電制御マップを含み、
前記制御部は、前記回転センサにより検出された前記回転子部の回転数と前記電機子巻線に誘起される誘起電圧とに対応して前記発電制御マップから読み出した発電モードに基
づいて、前記電力変換部を制御するように構成され、且つ、前記電力変換部温度検出器により検出された前記電力変換部の温度に対応して前記検出温度別発電制御マップから読み出した発電出力に基づいて、前記電力変換部を制御するように構成されている、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。 An electric function including a stator portion having an armature winding and a rotor portion having a field winding, and operating as a motor, and generating as a generator when the rotor portion is rotated by an external force A rotating machine unit with functions,
A power conversion unit including an armature power conversion unit that performs power conversion between the rotating machine unit and a power source, and a field power conversion unit that controls a field current flowing in the field winding;
A rotation sensor for detecting the rotation speed of the rotor part;
A power converter temperature detector for detecting the temperature of the power converter;
A control unit for controlling the power conversion unit;
A power generation control map stored in the control unit and storing a plurality of power generation modes for operating the rotating machine unit as the generator;
With
The power generation control map includes a power generation control map for each detected temperature storing a power generation output corresponding to the temperature of the power conversion unit,
The control unit, based on the power generation mode read from the power generation control map corresponding to the number of rotations of the rotor portion detected by the rotation sensor and the induced voltage induced in the armature winding, Based on the power generation output that is configured to control the power conversion unit and read from the power generation control map for each detected temperature corresponding to the temperature of the power conversion unit detected by the power conversion unit temperature detector, Configured to control the power converter ,
A control device for a rotating electrical machine.
されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機の制御装置。 The power generation control map stores a continuous power generation output possible range corresponding to the temperature of the power conversion unit.
Being
The control device for a rotating electrical machine according to claim 1.
、前記発電制御マップに格納された前記連続発電出力可能範囲に於いて前記電力変換部を
制御するように構成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の回転電機の制御装置。 When the temperature detected by the power converter temperature detector exceeds a predetermined threshold, the control unit
And the power conversion unit in the continuous power generation output possible range stored in the power generation control map.
Configured to control,
The rotating electrical machine control device according to claim 2 .
作する電動機能と、外力により回転子部が回転させられたときに発電機として動作する発
電機能とを備えた回転機部と、
前記回転機部と電源との間の電力変換を行う電機子電力変換部と、前記界磁巻線に流れ
る界磁電流を制御する界磁電力変換部とを備えた電力変換部と、
を備えた回転電機の制御方法であって、
前記回転子部の回転数と前記電機子巻線に誘起される誘起電圧とに対応した発電モード
を、複数の発電モードを格納した発電制御マップから読み出して前記電力変換部を制御し、且つ前記発電制御マップは、前記電力変換部の温度に対応した発電出力を記憶した検出温度別発電制御マップを含み、検出された前記電力変換部の温度に対応した発電出力を前記検出温度別発電制御マップから読み出して前記電力変換部を制御する、
ことを特徴とする回転電機の制御方法。 It includes a stator part having armature windings and a rotor part having field windings, and operates as an electric motor.
The electric function that works and the generator that operates as a generator when the rotor is rotated by external force
A rotating machine part equipped with an electric function;
An armature power conversion unit that performs power conversion between the rotating machine unit and a power source, and flows in the field winding
A power converter having a field power converter for controlling the field current
A method of controlling a rotating electrical machine comprising:
A power generation mode corresponding to the number of rotations of the rotor part and the induced voltage induced in the armature winding
Is read from a power generation control map storing a plurality of power generation modes to control the power conversion unit, and the power generation control map stores a power generation output corresponding to the temperature of the power conversion unit. And reading the power generation output corresponding to the detected temperature of the power conversion unit from the power generation control map for each detected temperature to control the power conversion unit,
A control method for a rotating electrical machine .
されており、
前記電力変換部の温度が所定の閾値を超えた場合は、前記発電制御マップに格納された
前記連続発電出力可能範囲に基づいて前記電力変換部を制御する、
ことを特徴とする請求項4に記載の回転電機の制御方法。 The power generation control map stores a continuous power generation output possible range corresponding to the temperature of the power conversion unit.
Has been
When the temperature of the power conversion unit exceeds a predetermined threshold, it is stored in the power generation control map
Controlling the power converter based on the continuous power generation output possible range;
The method of controlling a rotating electrical machine according to claim 4 .
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