HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der ErfindungBACKGROUND
OF THE INVENTION Field of the Invention
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit für eine rotierende
Elektromaschine für
ein Fahrzeug, welche eine Synchronmaschine des Wicklungstyps verwendet,
insbesondere auf eine Steuereinheit für eine rotierende Elektromaschine
für ein
Fahrzeug mit einer einen Magnetfeldstrom begrenzenden Funktion.The
The present invention relates to a control unit for a rotating one
Electric machine for
a vehicle using a winding-type synchronous machine,
in particular to a control unit for a rotating electric machine
for a
Vehicle with a function limiting a magnetic field current.
Beschreibung
des verwandten Standes der Technikdescription
of the related art
Die
rotierende Elektromaschine für
ein Fahrzeug ist an dem Fahrzeug angebracht und wird zu einem Startzeitpunkt
eines Verbrennungsmotors als ein elektrischer Synchronmotor verwendet
und sie wird nach dem Starten des Verbrennungsmotors auch als ein
elektrischer Ladegenerator verwendet. Bei dieser rotierenden Elektromaschine
für ein
Fahrzeug ist es erforderlich, dass der Verbrennungsmotor rasch gestartet
wird durch Erzeugen eines hohen Drehmomentes soweit wie möglich zum
Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors und dass nach dem
Starten des Verbrennungsmotors so viel wie möglich einer hohen erzeugten
elektrischen Energie von der niedrigen Drehzahl bis zur hohen Drehzahl
zugeführt
wird und dass eine an dem Fahrzeug angebrachte Batterie geladen
wird, während
genügend elektrische
Energie im Hinblick auf eine hohe elektrische Belastung zugeführt wird.
Insbesondere ist es erforderlich, im Fall der hohen Belastung selbst zum
Zeitpunkt einer Leerlaufumdrehung des Verbrennungsmotors eine hohe
erzeugte elektrische Energie zu erhalten.The
rotating electric machine for
a vehicle is attached to the vehicle and becomes a start time
an internal combustion engine used as a synchronous electric motor
and it also turns on after starting the engine
used electric charging generator. In this rotating electric machine
for a
Vehicle, it is necessary that the internal combustion engine started quickly
becomes as much as possible by generating a high torque
Time of starting the internal combustion engine and that after the
Starting the internal combustion engine as much as possible of a high generated
electrical energy from low speed to high speed
supplied
and that a battery mounted on the vehicle is charged
will, while
enough electric
Energy is supplied in view of a high electrical load.
In particular, it is necessary in the case of high load itself to
Time of an idle rotation of the engine a high
to get generated electrical energy.
Um
eine derartige Aufgabe zu lösen,
wird bei der allgemeinen Synchronmaschine des Wicklungstyps eine
Technik zum optimalen Ausbilden eines Rotors als Feldmagnet und
zum Verbessern der Größe eines
von dem Rotor erzeugten Magnetflusses eingesetzt. Beispielsweise
wird die Amperewindung einer Feldmagnetspule des Rotors so stark
erhöht
wie möglich,
und die Größe des Magnetflusses soll
durch gleichzeitiges Verwenden des Feldmagneten unter Verwendung
eines Permanentmagneten in dem Rotor der Synchronmaschine des Wicklungstyps
erhöht
werden. Gemäß einem
derartigen Aufbau kann der Verbrennungsmotor rasch gestartet werden,
und eine ausreichende erzeugte elektrische Ausgangsenergie kann
im gesamten Drehzahlbereich erhöht
werden. Allerdings führt
eine übermäßige Zunahme
der Ausgangsleistung im hohen Drehzahlbereich zu einer übermäßigen Belastung
eines Stromrichters und der rotierenden Elektromaschine selbst.
Daher besteht die Notwendigkeit, die Amperewindung der Feldmagnetspule
zum Zeitpunkt einer hohen Drehzahl zu begrenzen.Around
to solve such a problem
becomes in the general synchronous machine of the winding type a
Technique for optimally forming a rotor as a field magnet and
to improve the size of a
used magnetic flux generated by the rotor. For example
the ampere-turn of a field magnet coil of the rotor becomes so strong
elevated
as possible,
and the size of the magnetic flux should
by simultaneously using the field magnet using
a permanent magnet in the rotor of the winding-type synchronous machine
elevated
become. According to one
such structure, the engine can be started quickly,
and a sufficient generated output electrical energy can
increased in the entire speed range
become. However leads
an excessive increase
the output power in the high speed range to an excessive load
a power converter and the rotating electrical machine itself.
Therefore, there is a need to Amperewindung the field magnet coil
at the time of high speed limit.
Bei
der in der Patentliteratur 1 offenbarten Technik wird die Feldmagnetspule
gleichzeitig in einem magnetischen Elektrogenerator eingesetzt,
der in einem kompakten Zweirad-Fahrzeug
verwendet wird. Jedoch wird ein Magnetfeldstrom zum Zeitpunkt einer
hohen Drehzahl der rotierenden Elektromaschine, welche als Elektrogenerator
und als elektrischer Startermotor arbeitet, gesteuert. Wenn die
rotierende, unmittelbar mit einer Kurbelwelle verbundene Elektromaschine
als Elektrogenerator verwendet wird, dann wird der obere Grenzwert
eines Ausgangsstroms nach dessen Gleichrichtung bei jeder Drehzahl
gesetzt. Besteht die Möglichkeit,
dass der Ausgangsstrom diesen oberen Grenzwert überschreitet, so wird dieser
Ausgangsgleichstrom durch Steuern des Magnetfeldstroms derart gesteuert, dass
er den oberen Grenzwert nicht überschreitet. Der
Magnetfeldstrom steuert die erzeugte elektrische Ausgangsenergie
in einer relativen Einschaltdauer durch Ausführen einer PWM-Steuerung (Pulse
Width Modulation bzw. Pulsweitenmodulation) gemäß dem Ausgangsstrom.at
The technique disclosed in Patent Literature 1 becomes the field magnet coil
used simultaneously in a magnetic electric generator,
the one in a compact two-wheeled vehicle
is used. However, a magnetic field current at the time of
high speed of the rotating electric machine, which as an electric generator
and works as an electric starter motor, controlled. If the
rotating electric machine directly connected to a crankshaft
is used as an electric generator, then the upper limit
an output current after its rectification at each speed
set. It is possible,
that the output current exceeds this upper limit, so this is
DC output current controlled by controlling the magnetic field current such that
he does not exceed the upper limit. Of the
Magnetic field current controls the generated electrical output energy
in a duty ratio by performing a PWM control (Pulse
Width modulation or pulse width modulation) according to the output current.
[Patentliteratur 1][Patent Literature 1]
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JP-A-2001-69797 (Seite 4 bis 5 und 1 bis 3)JP-A-2001-69797 (pages 4 to 5 and 1 to 3 )
Auch
bei der obigen herkömmlichen
Vorrichtung kann der obere Grenzwert des Ausgangsstroms durch Steuern
des Magnetfeldstroms zum Zeitpunkt einer hohen Drehzahl beschränkt werden.
Jedoch muss bei der am Fahrzeug angebrachten rotierenden Elektromaschine
der Betrieb derselben fortgesetzt werden, ohne dass hierbei irgendeine
Störung
aufgrund eines Überstroms
verursacht wird. Daher ist es erforderlich, den Überstrom eines Netzstroms bzw. Versorgungsstroms
(engl. line current) in einem Wechselstrompfad von der rotierenden
Elektromaschine als elektrischem Mehrphasen-Wechselstromgenerator
zu dem Stromrichter zu erfassen und diesen Überstrom präzise zu beschränken. Ferner
ist es notwendig, die rotierende Elektromaschine, den Stromrichter
und den elektrischen Pfad zwischen der rotierenden Elektromaschine
und dem Stromrichter vor einer Verschlechterung zu schützen.Also
in the above conventional
Device can control the upper limit of the output current
of the magnetic field current at the time of a high speed.
However, with the vehicle mounted rotating electric machine
the operation of the same can be continued without this being any
disorder
due to an overcurrent
is caused. Therefore, it is necessary to overcurrent a mains current or supply current
(English line current) in an AC path of the rotating
Electric machine as electric multiphase alternator
to detect the power converter and to precisely limit this overcurrent. Further
it is necessary, the rotary electric machine, the power converter
and the electrical path between the rotating electric machine
and to protect the power converter from deterioration.
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNGSUMMARY
THE INVENTION
Diese
Erfindung wurde getätigt,
um derartige Probleme zu lösen,
und ihre Aufgabe besteht darin, eine Steuereinheit für die rotierende
Elektromaschine für
ein Fahrzeug zu erhalten, die imstande ist, den Netzstrom bzw. Versorgungsstrom
der rotierenden Elektromaschine als Mehrphasen-Wechselstromgenerator
auf einen Dauergrenzstrom oder geringer einzustellen und die Verschlechterung
der rotierenden Elektromaschine, des Stromrichters und des elektrischen
Pfades zwischen der rotierenden Elektromaschine und dem Stromrichter
zu verhindern.This invention has been made to solve such problems, and has as its object to obtain a control unit for the rotary electric machine for a vehicle capable of setting the AC power of the rotary electric machine as a multi-phase AC generator to a steady-state limiting current or less to prevent deterioration of the rotary electric machine, the power converter and the electric path between the rotary electric machine and the power converter.
Eine
Steuereinheit für
eine rotierende Elektromaschine für ein Fahrzeug umfasst in dieser
Erfindung:
die aus einer mehrphasigen Synchronmaschine des Wicklungstyps
aufgebaute rotierende Elektromaschine, welche als Elektromotor und
Elektrogenerator arbeitet;
eine Netzstromerfassungseinrichtung
zum Erfassen eines Netzstroms jeder Phase der rotierenden Elektromaschine;
eine
Magnetfeldstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Magnetfeldstroms
der rotierenden Elektromaschine;
eine Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung
zum Steuern eines Drehmomentwertes, wenn die rotierende Elektromaschine
als Elektromotor arbeitet, und zum Steuern einer Energieerzeugungsmenge,
wenn die rotierende Elektromaschine als Elektrogenerator arbeitet;
eine
Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung zum Steuern des Netzstroms
jeder Phase der rotierenden Elektromaschine anhand des Befehls der
Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung und gleichzeitigem
Regeln dieses Netzstroms anhand des Erfassungswertes der Netzstrom-Erfassungseinrichtung;
eine
Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung zum Steuern des Magnetfeldstroms
der rotierenden Elektromaschine anhand des Befehls der Drehmoment-
und Energiebefehlarithmetikeinrichtung und gleichzeitigem Regeln
dieses Magnetfeldstroms anhand des Erfassungswertes der Magnetfeldstromerfassungseinrichtung;
einen
Stromrichter, der als Gleichrichter arbeitet, wenn die rotierende
Elektromaschine als Elektrogenerator arbeitet, und der auch als
Wechselrichter arbeitet, wenn die rotierende Elektromaschine als
Elektromotor arbeitet; und
eine Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung
zum Beschränken
des Netzstroms jeder Phase durch Steuern der Ausgangsgröße der Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung,
wenn die rotierende Elektromaschine als Elektrogenerator arbeitet.A control unit for a rotary electric machine for a vehicle comprises in this invention:
the rotary electric machine constructed of a multi-phase synchronous machine of the winding type, which operates as an electric motor and electric generator;
a mains current detecting means for detecting a line current of each phase of the rotary electric machine;
a magnetic field current detecting means for detecting a magnetic field current of the rotary electric machine;
torque and energy command arithmetic means for controlling a torque value when the rotary electric machine operates as an electric motor and for controlling a power generation amount when the rotary electric machine operates as an electric generator;
mains current command arithmetic means for controlling the line current of each phase of the rotary electric machine based on the command of the torque and power command arithmetic means and simultaneously controlling this mains current based on the detection value of the mains current detecting means;
a magnetic field current command arithmetic means for controlling the magnetic field current of the rotary electric machine based on the command of the torque and power command arithmetic means and simultaneously controlling this magnetic field current based on the detected value of the magnetic field current detecting means;
a power converter that functions as a rectifier when the rotary electric machine operates as an electric generator and also functions as an inverter when the rotary electric machine operates as an electric motor; and
a magnetic field current command restriction means for limiting the line current of each phase by controlling the output of the magnetic field current command arithmetic means when the rotary electric machine operates as an electric generator.
Kurze Beschreibung
der ZeichnungenShort description
the drawings
1 zeigt
ein Blockdiagramm zum Erläutern
einer Steuereinheit für
eine rotierende Elektromaschine für ein Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
1 dieser Erfindung. 1 FIG. 12 is a block diagram for explaining a control unit for a rotary electric machine for a vehicle according to an embodiment 1 of this invention. FIG.
2 zeigt
eine erläuternde
Ansicht zum Erläutern
von den Magnetfeldstrom beschränkenden Inhalten
der Steuereinheit für
die rotierende Elektromaschine für
ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform
1 dieser Erfindung. 2 11 is an explanatory view for explaining magnetic field current limiting contents of the control unit for the rotary electric machine for a vehicle according to Embodiment 1 of this invention.
3 zeigt
ein Blockdiagramm zum Erläutern
einer Steuereinheit für
eine rotierende Elektromaschine für ein Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
2 dieser Erfindung. 3 FIG. 12 is a block diagram for explaining a control unit for a rotary electric machine for a vehicle according to Embodiment 2 of this invention. FIG.
4 zeigt
eine erläuternde
Ansicht zum Erläutern
von den Magnetfeldstrom beschränkenden Inhalten
der Steuereinheit für
die rotierende Elektromaschine für
ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform
2 dieser Erfindung. 4 11 is an explanatory view for explaining magnetic field current limiting contents of the control unit for the rotary electric machine for a vehicle according to Embodiment 2 of this invention.
5 zeigt
ein Blockdiagramm zum Erläutern
einer Steuereinheit für
eine rotierende Elektromaschine für ein Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
3 dieser Erfindung. 5 FIG. 12 is a block diagram for explaining a control unit for a rotary electric machine for a vehicle according to Embodiment 3 of this invention. FIG.
6 zeigt
eine erläuternde
Ansicht zum Erläutern
einer Netzstrom-Vollweggleichrichtungsarithmetikeinrichtung der
Steuereinheit der rotierenden Elektromaschine für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform
3 dieser Erfindung. 6 11 is an explanatory view for explaining a full-wave rectification rectification arithmetic means of the control unit of the rotary electric machine for a vehicle according to Embodiment 3 of this invention.
7 ist
eine erläuternde
Ansicht einer Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung, die in der
Steuereinheit für
die rotierende Elektromaschine für
ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform 3
dieser Erfindung verwendet wird. 7 FIG. 10 is an explanatory view of a magnetic field current command restriction device used in the control unit for the rotary electric machine for a vehicle according to Embodiment 3 of this invention.
Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformendescription
of the preferred embodiments
Ausführungsform 1Embodiment 1
1 zeigt
ein Blockdiagramm zum Erläutern
des Aufbaus einer Steuereinheit für eine rotierende Elektromaschine
für ein
Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
1 dieser Erfindung. 2 ist eine erläuternde
Ansicht zum Erläutern
der einen Magnetfeldstrom beschränkenden
Inhalte. In 1 ist die Steuereinheit 1 eine
Steuereinrichtung zum Steuern des Betriebs der rotierenden Elektromaschine 2 zu
einem Startzeitpunkt und einem Beschleunigungszeitpunkt oder zu
einem Energieerzeugungszeitpunkt eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors.
Beispielsweise ist die rotierende Elektromaschine 2 ein
Synchrongenerator und -motor mit einer dreiphasigen Anker- (Stator-)
Wicklung und ist entweder unmittelbar oder durch einen Riemen mit
dem nicht dargestellten Verbrennungsmotor verbunden. Die rotierende
Elektromaschine 2 weist einen Rotationsdetektor 3 zum
Erfassen eines Drehwinkels und einer Drehzahl auf. 1 11 is a block diagram for explaining the structure of a control unit for a rotary electric machine for a vehicle according to an embodiment 1 of this invention. 2 Fig. 10 is an explanatory view for explaining the magnetic field current limiting contents. In 1 is the control unit 1 a control device for controlling the operation of the rotary electric machine 2 at a start time and an acceleration time or at an energy generation time of an internal combustion engine, not shown. For example, the rotating electric machine 2 a synchronous generator and motor with a three-phase armature (stator) winding and is connected either directly or through a belt to the internal combustion engine, not shown. The rotating electric machine 2 has a rotation detector 3 for detecting a rotation angle and a rotation speed.
Die
Steuereinheit 1 ist wie folgt aufgebaut. Eine Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung 4 berechnet
und steuert einen Drehmomentinstruktionsbetrag anhand eines externen
Befehls, wenn die rotierende Elektromaschine 2 als Elektromotor
arbeitet. Die Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung 4 berechnet
und steuert auch eine Energieerzeugungsmenge, wenn die rotierende
Elektromaschine 2 als Elektrogenerator arbeitet. Eine Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung 5 berechnet
und steuert einen Netzstrom der Ankerwicklung in der rotierenden
Elektromaschine 2, der erforderlich ist, um einen vorbestimmten
Drehmoment- oder Energieerzeugungsbetrag basierend auf dem von der
Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung 4 berechneten
Drehmoment- oder
Stromerzeugungsbefehl zu erhalten. Eine Wechselspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 6 berechnet
und steuert einen Wechselspannungswert, der erforderlich ist zum
Erzeugen des vorbestimmten Drehmoments oder der vorbestimmten erzeugten elektrischen
Energie basierend auf dem von der Netzstromarithmetikeinrichtung 5 berechneten
Netzstrombefehlswert.The control unit 1 is structured as follows. A torque and energy instruction arithmetic device 4 calculates and controls a torque amount of instruction by an external command when the rotary electric machine 2 works as an electric motor. The torque and energy instruction arithmetic means 4 Also calculates and controls a power generation amount when the rotating electric machine 2 works as an electric generator. A mains current arithmetic means 5 calculates and controls a mains current of the armature winding in the rotating electric machine 2 required to set a predetermined torque or power generation amount based on the torque and energy command arithmetic means 4 calculated torque or power generation command. An AC command arithmetic device 6 calculates and controls an AC voltage value required for generating the predetermined torque or the predetermined generated electric power based on that from the mains current arithmetic means 5 calculated mains current command value.
Ferner
ist ein Stromrichter 7 aus mehreren Schaltelementen und
Gleichrichtungselementen aufgebaut. Wenn die rotierende Elektromaschine 2 als Elektromotor
arbeitet, arbeitet der Stromrichter 7 als Wechselrichter
zum Umsetzen einer Gleichstromenergie von einer fahrzeugmontierten
Batterie 8 in eine Wechselstromenergie basierend auf dem
von der Wechselspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 6 berechneten
Wechselspannungsbefehlswert. Wenn die rotierende Elektromaschine 2 als
Elektrogenerator arbeitet, arbeitet der Stromrichter 7 als
Gleichrichter zum Umsetzen der von der rotierenden Elektromaschine 2 erzeugten
Wechselstromenergie in Gleichstromenergie und Aufladen der fahrzeugmontierten Batterie 8.
Eine Magnetfeldstromarithmetikeinrichtung 9 berechnet einen
Magnetfeldstrombefehlswert der rotierenden Elektromaschine 2,
der erforderlich ist zum Erhalten eines Drehmomentwertes oder eines
Energieerzeugungsbetrags basierend auf dem von der Drehmoment- und
Energiebefehlarithmetikeinrichtung 4 berechneten Drehmomentinstruktionsbetrag
oder Energieerzeugungsbetrag.Further, a power converter 7 composed of several switching elements and rectifying elements. If the rotating electric machine 2 works as an electric motor, the power converter works 7 as an inverter for converting a DC power from a vehicle-mounted battery 8th to an AC power based on that of the AC command arithmetic means 6 calculated AC command value. If the rotating electric machine 2 As electric generator works, the power converter works 7 as a rectifier for converting the from the rotating electric machine 2 generated AC power in DC power and charging the vehicle-mounted battery 8th , A magnetic field current arithmetic device 9 calculates a magnetic field current command value of the rotary electric machine 2 required to obtain a torque value or a power generation amount based on the torque and energy command arithmetic means 4 calculated torque instruction amount or power generation amount.
Eine
Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 führt eine
Beschränkung
gemäß der Drehzahl
der rotierenden Elektromaschine 2, etc. aus oder nimmt
eine weiter unten beschriebene Korrektur im Hinblick auf den von
der Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung 9 berechneten
Magnetfeldstrombefehlswert vor. Eine Magnetfeldspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 11 berechnet
einen Magnetfeldspannungsbefehlswert der rotierenden Elektromaschine 2,
der erforderlich ist, um einen vorbestimmten erwünschten Drehmomentwert oder
Energieerzeugungsbetrag basierend auf dem Magnetfeldstrombefehl
der Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung 9 oder der
Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 zu
erhalten. Eine Magnetfeldspannungserzeugungseinrichtung 12 legt eine
Magnetfeldspannung an die Feldmagnetspule der rotierenden Elektromaschine 2 an,
basierend auf dem von der Magnetfeldspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 11 berechneten
Magnetfeldspannungsbefehlswert.A magnetic field current command restriction device 10 introduces a limitation according to the rotational speed of the rotary electric machine 2 , etc., or takes a correction described below with respect to the magnetic field current command arithmetic means 9 calculated magnetic field current command value. A magnetic field voltage command arithmetic device 11 calculates a magnetic field voltage command value of the rotary electric machine 2 required to set a predetermined desired torque value or power generation amount based on the magnetic field current command of the magnetic field current command arithmetic means 9 or the magnetic field current command restriction means 10 to obtain. A magnetic field voltage generating device 12 applies a magnetic field voltage to the field magnet coil of the rotating electrical machine 2 based on the magnetic field voltage command arithmetic means 11 calculated magnetic field voltage command value.
Beispielsweise
ist eine Spannungsglättungseinrichtung 13 aus
einem Kondensator mit hoher Kapazität aufgebaut und beschränkt die
Veränderung einer
durch den Betrieb eines Schaltelements des Stromrichters 7 erzeugten
Gleichspannung. Eine Spannungserfassungseinrichtung 14 erfasst
die von der fahrzeugmontierten Batterie 8 an die Steuereinheit 1 angelegte
Spannung. Eine Drehzahl- und Winkel-Arithmetikeinrichtung 15 berechnet
die Drehzahl und den Drehwinkel der rotierenden Elektromaschine 2 anhand
der Ausgangsgröße des Rotationsdetektors 3.
Eine Netzstromerfassungseinrichtung 16 erfasst den Wert
des zu der Ankerwicklung der rotierenden Elektromaschine 2 fließenden Netzstroms. Eine
Magnetfeldstromerfassungseinrichtung 17 erfasst den Wert
des zu der Feldmagnetspule der rotierenden Elektromaschine 2 fließenden Magnetfeldstroms.For example, a stress smoother 13 is constructed of a high-capacity capacitor and restricts the variation of one by the operation of a switching element of the power converter 7 generated DC voltage. A voltage detection device 14 detects the from the vehicle-mounted battery 8th to the control unit 1 applied voltage. A speed and angle arithmetic device 15 calculates the speed and angle of rotation of the rotating electrical machine 2 based on the output of the rotation detector 3 , A mains current detection device 16 detects the value of the to the armature winding of the rotating electric machine 2 flowing mains power. A magnetic field current detection device 17 detects the value of the field magnet coil of the rotating electric machine 2 flowing magnetic field current.
Bei
der auf diese Weise aufgebauten Steuereinheit für die rotierende Elektromaschine
für ein Fahrzeug
gemäß der Ausführungsform
1 dieser Erfindung wird die rotierende Elektromaschine 2 zum Startzeitpunkt
des Verbrennungsmotors als Elektromotor verwendet. Der von der Drehmoment-
und Energiebefehlarithmetikeinrichtung 4 berechnete Drehmomentbefehlswert
wird in die Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung 5 und
die Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung 9 eingegeben.
Die Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung 5 berechnet den
Netzstrom der rotierenden Elektromaschine 2 zum Erhalten
eines Drehmoments und gibt Befehle an die Wechselspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 6.
Die Wechselspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 6 gibt
den wechselspannungswert-Befehl an den Stromrichter 7 und
setzt den zu der Ankerwicklung der rotierenden Elektromaschine 2 fließenden Netzstrom
auf einen von der Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung 5 berechneten
Wert. Andererseits wird der von der Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung 9 berechnete
Magnetfeldstrombefehlswert an die Magnetfeldspannungserzeugungseinrichtung 12 über die
Magnetfeldspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 11 abgegeben,
und eine an den Magnetfeldstrombefehlswert angepasste Magnetfeldspannung
wird eingestellt. Wenn die rotierende Elektromaschine 2 als
Elektromotor arbeitet, beschränkt
die Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 den
Magnetfeldstrombefehlswert nicht.In the thus constructed control unit for the rotary electric machine for a vehicle according to Embodiment 1 of this invention, the rotary electric machine 2 used at the start time of the internal combustion engine as an electric motor. That of the torque and energy instruction arithmetic means 4 calculated torque command value is input to the mains current command arithmetic means 5 and the magnetic field current command arithmetic means 9 entered. The stream instruction arithmetic means 5 calculates the mains current of the rotating electrical machine 2 for obtaining a torque and gives commands to the AC instruction arithmetic means 6 , The AC command arithmetic means 6 gives the AC voltage command to the power converter 7 and sets that to the armature winding of the rotary electric machine 2 flowing mains power to one of the mains current command arithmetic means 5 calculated value. On the other hand, that of the magnetic field current command arithmetic means 9 calculated magnetic field current command value to the magnetic field voltage generating device 12 via the magnetic field voltage command arithmetic means 11 and a magnetic field voltage adjusted to the magnetic field current command value is set. If the rotating electric machine 2 operates as an electric motor, limits the magnetic field current command restriction device 10 not the magnetic field current command value.
Die
Netzstromerfassungseinrichtung 16 erfasst den Netzstrom
der rotierenden Elektromaschine 2 und gibt diesen Netzstrom
an die Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung 5 ab. Die Magnetfeldstromerfassungseinrichtung 17 erfasst
den Magnetfeldstromwert der rotierenden Elektromaschine 2 und gibt
diesen Magnetfeldstromwert an die Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung 9 ab. Der
Netzstrom und der Magnetfeldstromwert werden jeweils geregelt. Ferner
berechnet die Drehzahl- und Winkelarithmetikeinrichtung 15 die
Drehzahl und den Drehwinkel der rotierenden Elektromaschine 2 basierend
auf einem Signal des Rotationsdetektors 3. Jedoch wird
die Drehzahl in die Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung 4,
die Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung 5 und die Wechselspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 6 eingegeben
und wird als Element zum Bestimmen jedes Befehlswertes verwendet.
Im Gegensatz hierzu wird der Drehwinkel in die Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung 5 und
die Wechselspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 6 eingegeben,
und eine generell bekannte Vektorsteuerung wird durch Erfassen der Phase
der rotierenden Elektromaschine 2 durchgeführt.The mains current detection device 16 detects the mains current of the rotating electric machine ne 2 and supplies this mains power to the mains current command arithmetic means 5 from. The magnetic field current detection device 17 detects the magnetic field current value of the rotating electric machine 2 and outputs this magnetic field current value to the magnetic field current command arithmetic device 9 from. The mains current and the magnetic field current value are regulated in each case. Furthermore, the speed and angle arithmetic means calculates 15 the speed and angle of rotation of the rotating electric machine 2 based on a signal of the rotation detector 3 , However, the rotational speed becomes the torque and energy instruction arithmetic means 4 , the mains current command arithmetic means 5 and the AC command arithmetic means 6 and is used as an element for determining each instruction value. In contrast, the rotation angle becomes the net current command arithmetic means 5 and the AC command arithmetic means 6 is input, and a generally known vector control is performed by detecting the phase of the rotary electric machine 2 carried out.
Der
Stromrichter 7 wandelt die Gleichspannung von der fahrzeugmontierten
Batterie 8 in eine künstliche
Wechselspannung mit einem von der Wechselspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 6 ausgegebenen
Wert um und gibt diese Wechselspannung an die Ankerwicklung der
rotierenden Elektromaschine 2 ab. Die Magnetfeldspannungserzeugungseinrichtung 12 steuert
mittels PWM (pulsweitenmoduliert) die Gleichspannung der fahrzeugmontierten
Batterie 8 anhand eines Schaltelements wie z.B. eines FET
(Feldeffekttransistor), etc. basierend auf dem von der Magnetfeldspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 11 berechneten
Magnetfeldspannungsbefehlswert und gibt diese Gleichspannung an
die Feldmagnetspule der rotierenden Elektromaschine 2 ab.
Somit wird der Drehmoment der rotierenden Elektromaschine 2 als
Elektromotor gesteuert, und der Startbetrieb des Verbrennungsmotors,
etc. wird ausgeführt.
Eine durch Schaltvorgänge des
Stromrichters 7 und der Magnetfeldspannungserzeugungseinrichtung 12 hervorgerufene
Spannungsänderung
wird von der Spannungsglättungseinrichtung 13 geglättet, und
die Spannungsänderung
der fahrzeugmontierten Batterie 8 wird von der Spannungserfassungseinrichtung 14 erfasst
und in die Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung 4 eingegeben.
Der Drehmomentbefehlswert wird dann berichtigt.The power converter 7 converts the DC voltage from the vehicle-mounted battery 8th into an artificial AC voltage with one of the AC command arithmetic means 6 output value and gives this AC voltage to the armature winding of the rotating electric machine 2 from. The magnetic field voltage generating device 12 controls by PWM (pulse width modulated) the DC voltage of the vehicle-mounted battery 8th based on a switching element such as a FET (field effect transistor), etc., based on the magnetic field voltage command arithmetic means 11 calculated magnetic field voltage command value and outputs this DC voltage to the field magnet coil of the rotating electrical machine 2 from. Thus, the torque of the rotating electric machine 2 controlled as an electric motor, and the starting operation of the internal combustion engine, etc. is executed. One through switching operations of the power converter 7 and the magnetic field voltage generating device 12 caused voltage change is the voltage smoothing device 13 smoothed, and the voltage change of the vehicle-mounted battery 8th is from the voltage detection device 14 and into the torque and energy instruction arithmetic means 4 entered. The torque command value is then corrected.
Wenn
das Starten des Verbrennungsmotors abgeschlossen ist und die rotierende
Elektromaschine 2 als Elektrogenerator einen Energieerzeugungsvorgang
startet und den Energieerzeugungsvorgang insbesondere bei einer
relativ hohen Drehzahl durchführt,
wird der Stromrichter 7 als ein Dreiphasen-Vollweggleichrichter
betrieben, oder er führt
einen Synchronbetrieb (einschließlich eines Falls der Steuerung
in Phase) eines Energieelements aus, das dem Dreiphasen-Vollweggleichrichter
gleichkommt. In diesem Fall berechnet die Wechselspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 6 den
Wechselspannungsbefehlswert, um den Stromrichter 7 als
Dreiphasen-Vollweggleichrichter zu betreiben oder den Synchronbetrieb
des dem Dreiphasen-Vollweggleichrichter gleichkommenden Energieelements
ohne Bezugnahme auf die Ausgangsgröße der Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung 5 durchzuführen.When the starting of the internal combustion engine is completed and the rotating electric machine 2 When the electric generator starts a power generation process and performs the power generation operation particularly at a relatively high speed, the power converter becomes 7 operated as a three-phase full-wave rectifier, or performs a synchronous operation (including a case of the control in phase) of a power element which is the same as the three-phase full-wave rectifier. In this case, the AC command arithmetic means calculates 6 the AC command value to the power converter 7 to operate as a three-phase full-wave rectifier or the synchronous operation of the power element equivalent to the three-phase full-wave rectifier without reference to the output of the mains current command arithmetic means 5 perform.
Andererseits
berechnet die Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung 9 den Magnetfeldstrombefehlswert
ohne Bezugnahme auf den Energiebefehl von der Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung 4.
Zu diesem Zeitpunkt, wenn die elektrische Belastung des Fahrzeugs
hoch ist, ist eine hohe erzeugte Ausgangsenergie erforderlich, und
der Magnetfeldstrombefehlswert wird auch in Übereinstimmung mit dieser hohen erzeugten
Ausgangsenergie erhöht.
Wenn der Magnetfeldstrombefehlswert größer wird als ein vorbestimmter,
von der Drehzahl bestimmter Wert, so wird der Magnetfeldstrombefehlswert
gemäß einem
Maximalwert des von der Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 berechneten
Magnetfeldstroms berichtigt. Der Magnetfeldstrombefehlswert wird,
nachdem die Berichtigung in die Magnetfeldspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 11 eingegeben
und der Magnetfeldstrom zu der Feldmagnetspule der rotierenden Elektromaschine 2 geschickt
worden ist, ein beschränkter
Wert.On the other hand, the magnetic field current command arithmetic means calculates 9 the magnetic field current command value without reference to the energy command from the torque and energy command arithmetic means 4 , At this time, when the electric load of the vehicle is high, a high output energy generated is required, and the magnetic field current command value is also increased in accordance with this high output energy generated. When the magnetic field current command value becomes larger than a predetermined value determined by the rotational speed, the magnetic field current command value becomes in accordance with a maximum value of the magnetic field current command restricting means 10 calculated corrected magnetic field current. The magnetic field current command value, after the correction into the magnetic field voltage command arithmetic means 11 and the magnetic field current to the field magnet coil of the rotating electrical machine 2 has been sent, a limited value.
Wie
in 2 gezeigt, wendet die Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 ein
Kennfeld an zum Setzen eines Maximalwertes If_max des Magnetfeldstroms
auf eine Ausgangsvariable mit der Drehzahl Nm als einer Eingangsvariablen
gegenüber
dem von der Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung 9 eingegebenen
Magnetfeldstrombefehlswert If*. Die Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 berichtigt
dann den Betrag dieses Magnetfeldstrombefehlswertes If*. Die Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 berechnet
ferner einen beschränkenden
Magnetfeldstrombefehlswert If*' und
gibt diesen aus. Es ist auch möglich,
die Funktion If*' = f (If*, Nm)mit dem Magnetfeldstrombefehlswert
If* und der Drehzahl NM als Eingangsvariablen ohne Verwenden des
Kennfelds anzuwenden.As in 2 shown uses the magnetic field current command restriction device 10 a map for setting a maximum value If_max of the magnetic field current to an output variable with the rotational speed Nm as an input variable from that of the magnetic field current command arithmetic device 9 input magnetic field current command value If *. The magnetic field current command restriction device 10 then corrects the magnitude of this magnetic field current command value If *. The magnetic field current command restriction device 10 further calculates and outputs a limiting magnetic field current command value If * '. It is also possible to use the function If * '= f (If *, Nm) with the magnetic field current command value If * and the rotational speed NM as input variables without using the map.
Wenn
bei der oben erwähnten
hohen Drehzahl eine hohe erzeugte Ausgangsenergie erforderlich ist,
wird der beschränkende
Magnetfeldstrombefehlswert If*' unter
Bezugnahme auf die Drehzahl Nm angepasst und der Magnetfeldstromwert
wird auf einen geeigneten Bereich begrenzt. Demgemäß können der
Stromrichter 7 und die rotierende Elektromaschine 2 betrieben
werden, ohne durch einen übermäßig hohen
Netzstrom als Ausgangsleistung der rotierenden Elektromaschine 2 durchgebrannt
und beschädigt
oder verschlechtert zu werden. Daher können, wenn die elektrische
Belastung hoch ist, Durchbrennschäden und eine Verschlechterung
des Stromrichters 7 und der rotierenden Elektromaschine 2 aufgrund
des übermäßig hohen
Netzstroms verhindert werden durch den auf einen vorbestimmten Wert beschränkten Magnetfeldstrom
bei gleichzeitiger Ausgabe der elektrischen Energie je nach der
elektrischen Belastung.When a high output energy generated is required at the above high speed, the limiting magnetic field current command value If * 'is adjusted with reference to the rotational speed Nm, and the magnetic field current value becomes ei limited to a suitable area. Accordingly, the power converter can 7 and the rotating electric machine 2 be operated without an excessively high line current as the output of the rotating electric machine 2 blown and damaged or worsened. Therefore, when the electrical load is high, breakdown damage and deterioration of the power converter can occur 7 and the rotating electric machine 2 due to the excessively high mains current can be prevented by the limited magnetic field current to a predetermined value with simultaneous output of electrical energy depending on the electrical load.
Ausführungsform 2Embodiment 2
3 zeigt
ein Blockdiagramm zum Erläutern
des Aufbaus einer Steuereinheit für eine rotierende Elektromaschine
für ein
Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
2 dieser Erfindung. 4 stellt eine charakteristische
Ansicht dar zum Erläutern
von Steuerinhalten des Magnetfeldstroms. In diesen Figuren sind
die gleichen funktionalen Abschnitte wie in der obigen Ausführungsform
1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei der Steuereinheit
für die rotierende
Elektromaschine für
ein Fahrzeug gemäß dieser
Ausführungsform
berechnet die Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 den
beschränkenden
Magnetfeldstrombefehlswert If*' unter
Bezugnahme auf die Drehzahl Nm und die Spannung Vdc der an das System
angelegten fahrzeugmontierten Batterie 8. 3 11 is a block diagram for explaining the structure of a control unit for a rotary electric machine for a vehicle according to an embodiment 2 of this invention. 4 FIG. 12 is a characteristic view for explaining control contents of the magnetic field current. FIG. In these figures, the same functional portions as in the above embodiment 1 are denoted by the same reference numerals. In the control unit for the rotary electric machine for a vehicle according to this embodiment, the magnetic field current command restriction means calculates 10 the limiting magnetic field current command value If * 'with reference to the rotational speed Nm and the voltage Vdc of the vehicle-mounted battery applied to the system 8th ,
Wie
in 4 gezeigt, wendet die Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 ein
Kennfeld an zum Setzen eines Maximalwertes If_max des Magnetfeldstroms
auf eine Ausgangsvariable mit der Drehzahl Nm und der Gleichspannung Vdc
als Eingangsvariablen im Hinblick auf den von der Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung 9 eingegebenen
Magnetfeldstrombefehlswert If*. Die Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 berichtigt
daraufhin den Betrag dieses Magnetfeldstrombefehlswertes If* und
berechnet den beschränkenden
Magnetfeldstrombefehlswert If*' und
gibt diesen aus.As in 4 shown uses the magnetic field current command restriction device 10 a map for setting a maximum value If_max of the magnetic field current to an output variable with the rotational speed Nm and the DC voltage Vdc as input variables with respect to the magnetic field current command arithmetic device 9 input magnetic field current command value If *. The magnetic field current command restriction device 10 then corrects the magnitude of this magnetic field current command value If * and calculates and outputs the limiting magnetic field current command value If * '.
Es
ist auch möglich,
die Funktion If*' = f (If*, Nm, Vdc) mit dem Magnetfeldstrombefehlswert
If*, der Drehzahl Nm und der Gleichspannung Vdc als Eingangsvariablen
ohne Verwenden des Kennfelds anzuwenden.It is also possible to use the function If * '= f (If *, Nm, Vdc) with the magnetic field current command value If *, the rotational speed Nm and the DC voltage Vdc as input variables without using the map.
Somit
werden durch Berechnen des beschränkenden Magnetfeldstrombefehlswertes
If*' unter Bezugnahme
auf die Gleichspannung Vdc sowie die Drehzahl Nm ähnliche
Wirkungen erzielt wie in der Ausführungsform 1. Ferner, wenn
beispielsweise die Gleichspannung Vdc durch einen Ladungszustand
der fahrzeugmontierten Batterie 8 verändert wird, kann der Netzstrom
mit höherer
Genauigkeit gesteuert werden. Dies liegt daran, dass neben dem Magnetfeldstrom
If und der Drehzahl Nm auch die Gleichspannung Vdc den Netzstrom
beeinflusst. Beispielsweise, wenn die Gleichspannung Vdc niedrig ist,
wird der Netzstrom im Vergleich zu einem Fall, in dem die Gleichspannung
Vdc hoch ist, erhöht.
Dementsprechend wird der Ausgangsstrom der rotierenden Elektromaschine 2 erhöht, wenn
die Spannung der fahrzeugmontierten Batterie 8 niedrig
ist. Die Berichtigung ist erforderlich, um den beschränkenden Magnetfeldstrombefehlswert
If*' zu verringern,
um diese Erhöhung
des Ausgangsstroms der rotierenden Elektromaschine 2 zu
kompensieren.Thus, by calculating the restricting magnetic field current command value If * 'with reference to the DC voltage Vdc and the rotational speed Nm, similar effects are obtained as in the embodiment 1. Further, for example, when the DC voltage Vdc is changed by a state of charge of the vehicle-mounted battery 8th is changed, the mains current can be controlled with higher accuracy. This is because, in addition to the magnetic field current If and the rotational speed Nm, the DC voltage Vdc also influences the mains current. For example, when the DC voltage Vdc is low, the mains current is increased compared to a case where the DC voltage Vdc is high. Accordingly, the output current of the rotary electric machine becomes 2 increases when the voltage of the vehicle-mounted battery 8th is low. The correction is required to reduce the limiting magnetic field current command value If * 'to increase this output current of the rotary electric machine 2 to compensate.
Ausführungsform 3Embodiment 3
5 bis 7 erläutern die
Steuereinheit für
die rotierende Elektromaschine für
ein Fahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
3 dieser Erfindung. 5 zeigt ein Blockdiagramm zum
Erläutern
des Aufbaus dieser Steuereinheit. 6 ist eine
Ansicht zum Erläutern
des Betriebs einer Netzstrom-Vollweggleichrichtungs-Arithmetikeinrichtung. 7 zeigt ein
Blockdiagramm zum Erläutern
der Details der Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung. In diesen
Figuren sind die gleichen funktionalen Abschnitte wie in den obigen
Ausführungsformen
1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Bei der Steuereinheit
für die rotierende
Elektromaschine für
ein Fahrzeug wurde in dieser Ausführungsform das arithmetische
Verfahren der Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung im Vergleich
zu den obigen Ausführungsformen
1 und 2 verändert. 5 to 7 illustrate the control unit for the rotary electric machine for a vehicle according to an embodiment 3 of this invention. 5 Fig. 10 is a block diagram for explaining the construction of this control unit. 6 Fig. 10 is a view for explaining the operation of a mains full-wave rectification arithmetic device. 7 Fig. 12 is a block diagram for explaining the details of the magnetic field current command restriction means. In these figures, the same functional portions as in the above embodiments 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the control unit for the rotary electric machine for a vehicle, in this embodiment, the arithmetic method of the magnetic field current command restriction device has been changed in comparison with the above embodiments 1 and 2.
In
dieser Ausführungsform
wird, wie in 5 gezeigt, anstelle der Drehzahl
Nm ein Signal von der Netzstrom-Vollweggleichrichtungs-Arithmetikeinrichtung 18 in
die Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 eingegeben.
Wie in 7 gezeigt, ist in der Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 eine
Beurteilungseinrichtung 19 angeordnet. Die Beurteilungseinrichtung 19 überwacht
das Signal Iave von der Netzstrom-Vollweggleichrichtungs-Arithmetikeinrichtung 18 und
wird betrieben, um den Magnetfeldstrom zu beschränken, wenn beurteilt wird,
dass der Netzstrom übermäßig hoch
ist.In this embodiment, as in FIG 5 instead of the rotational speed Nm, a signal from the mains full-wave rectification arithmetic means is shown 18 in the magnetic field current command restriction means 10 entered. As in 7 is shown in the magnetic field current command restriction means 10 an appraiser 19 arranged. The assessment facility 19 monitors the signal Iave from the mains full wave rectification arithmetic means 18 and is operated to restrict the magnetic field current when it is judged that the mains current is excessively high.
Wie
in 6 gezeigt, führt
die Netzstrom-Vollweggleichrichtungs-Arithmetikeinrichtung 18 die
Vollweggleichrichtung des Netzstroms jeder Phase durch und erhält ein Gleichstromsignal
I_ave von dem Netz-Wechselstrom. Bei der arithmetischen Operation
ist dieses Mal der Netzstromwert jeder Phase nicht unbedingt erforderlich
im Fall von drei Phasen, und die Gesamtsumme der Stromwerte der jeweiligen
Phasen wird null. Dementsprechend wird das Gleichstromsignal I_ave
erhalten, wenn die Netzströme
von mindestens zwei Phasen erfasst werden. Dieses Gleichstromsignal
I_ave ist proportional zu der Größe des Netzstroms,
und der beschränkende
Magnetfeldstrombefehlswert If*' wird wie
folgt berechnet unter Verwendung dieses Gleichstromsignals I_ave.As in 6 shows the mains full wave rectification arithmetic means 18 full-wave rectification of the line current of each phase and receives a DC signal I_ave from the AC line current. In the arithmetic operation, this time, the line current value of each phase is not necessarily required in the case of three Phases, and the total of the current values of the respective phases becomes zero. Accordingly, the DC signal I_ave is obtained when the mains currents of at least two phases are detected. This DC signal I_ave is proportional to the magnitude of the mains current and the limiting magnetic field current command value If * 'is calculated as follows using this DC signal I_ave.
Wie
in der Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 der 7 gezeigt,
wird ein Maximalwert-Gleichstromsignal I_ave_max entsprechend dem
Maximalwert des Netzstroms in einer Speichereinrichtung 20,
etc. im voraus gespeichert. Die Beurteilungseinrichtung 19 vergleicht
dieses Maximalwert- Gleichstromsignal
I_ave_max mit dem Gleichstromsignal I_ave von der Netzstrom-Vollweggleichrichtungs-Arithmetikeinrichtung 18.
Wenn das Maximalwert-Gleichstromsignal
I_ave_max größer ist
als das Gleichstromsignal I_ave, ist es nicht erforderlich, den
Magnetfeldstrombefehlswert If* zu beschränken. Demgemäß wird der
Wert des Magnetfeldstrombefehlswertes If* so ausgegeben, wie er
ist. Im Gegensatz hierzu wird der Magnetfeldstrom, wenn das Gleichstromsignal
I_ave größer ist
als das Maximalwert-Gleichsstromsignal I_ave_max, begrenzt und auf
den beschränkenden
Magnetfeldstrombefehlswert If*' gesetzt.As in the magnetic field current command restriction device 10 of the 7 is shown, a maximum value DC signal I_ave_max corresponding to the maximum value of the mains current in a memory device 20 , etc. stored in advance. The assessment facility 19 compares this maximum value DC signal I_ave_max with the DC signal I_ave from the mains full-wave rectification arithmetic means 18 , When the maximum value DC signal I_ave_max is larger than the DC signal I_ave, it is not necessary to restrict the magnetic field current command value If *. Accordingly, the value of the magnetic field current command value If * is outputted as it is. In contrast, when the DC signal I_ave is greater than the maximum value DC current signal I_ave_max, the magnetic field current is limited and set to the limiting magnetic field current command value If * '.
Dieser
beschränkende
Magnetfeldstrombefehlswert If*' wird
von der Beurteilungseinrichtung 19 berechnet unter Verwendung
des Magnetfeldstrombefehlswertes If*, des Gleichstromsignals I_ave
und des Maximalwert-Gleichstromsignals I_ave_max. Diese Berechnung
erfolgt unter Verwendung der Abweichung zwischen dem Maximalwert-Gleichstromsignal
I_ave_max und dem Gleichstromsignal I_ave. Dieses Mal kann der beschränkende Magnetfeldstrombefehlswert
If*' bestimmt werden
unter Verwendung einer vorbestimmten Funktion in Bezug auf diese
Abweichung. Ferner kann auch eine Proportional-/Integralsteuerung
(PI-Steuerung) unter Verwendung dieser Abweichung durchgeführt werden.This limiting magnetic field current command value If * 'is determined by the judging means 19 calculated using the magnetic field current command value If *, the DC signal I_ave and the maximum value DC signal I_ave_max. This calculation is performed using the deviation between the maximum value DC signal I_ave_max and the DC signal I_ave. This time, the limiting magnetic field current command value If * 'can be determined by using a predetermined function with respect to this deviation. Further, a proportional / integral (PI) control can also be performed using this deviation.
Es
lässt sich
akkurat verhindern, dass der Netzstrom übermäßig hoch wird, ohne eine charakteristische
Veränderung
aufgrund individueller Unterschiede und Betriebszustände des
Stromrichters 7 und der rotierenden Elektromaschine 2 zu
berücksichtigen,
und zwar durch Verwenden des auf diese Weise berechneten beschränkenden
Magnetfeldstrombefehlswertes If*'.It can be accurately prevented that the mains current becomes excessively high without a characteristic change due to individual differences and operating states of the power converter 7 and the rotating electric machine 2 by using the thus calculated constraining magnetic field current command value If * '.
Ausführungsform 4Embodiment 4
In
dieser Ausführungsform
ist ein Temperatursensor in der rotierenden Elektromaschine 2 oder dem
Stromrichter 7 angeordnet. Der in der Ausführungsform
1 beschriebene Maximalwert If_max des Magnetfeldstroms oder das
in der Ausführungsform
3 beschriebene Maximalwert-Gleichstromsignal I_ave_max wird anhand
eines Erfassungswertes dieses Temperatursensors berichtigt. Konkret
wird die Berichtigung, wenn die Erfassungstemperatur des einen oder
der beiden in der rotierenden Elektromaschine 2 und dem
Stromrichter 7 angeordneten Temperatursensoren niedrig
ist, in einer Richtung zum Erhöhen
des Maximalwertes des Magnetfeldstroms oder des Maximalwert-Gleichstromsignals
durchgeführt.
Im Gegensatz hierzu wird die Berichtigung, wenn die Erfassungstemperatur
hoch ist, in einer Richtung zum Verringern des Maximalwertes des Magnetfeldstroms
oder des Maximalwert-Gleichstromsignals durchgeführt. Demnach wird eine Steuerung
gemäß dem Temperaturzustand
des Systems ausgeführt.In this embodiment, a temperature sensor is in the rotary electric machine 2 or the power converter 7 arranged. The maximum value If_max of the magnetic field current described in Embodiment 1 or the maximum value direct current signal I_ave_max described in Embodiment 3 is corrected based on a detection value of this temperature sensor. Specifically, the correction is when the detection temperature of one or both in the rotating electric machine 2 and the power converter 7 arranged temperature sensors is low, performed in a direction for increasing the maximum value of the magnetic field current or the maximum value DC signal. In contrast, when the detection temperature is high, the correction is performed in a direction to decrease the maximum value of the magnetic field current or the maximum value DC signal. Thus, a control according to the temperature state of the system is executed.
In Übereinstimmung
mit einem derartigen Aufbau lässt
sich eine übermäßige Beschränkung verhindern,
und ein Maximum an erzeugter elektrischer Energie lässt sich
je nach Zustand erhalten. Der Minimalwert des Magnetfeldstroms im
Hinblick auf den Erfassungswert des Temperatursensors oder der Berichtigungsbetrag
des Maximalwert-Gleichstromsignals lässt sich anhand eines im voraus
bestimmten Kennfeldes berechnen und lässt sich ebenfalls anhand einer
arithmetischen Operation auf der Grundlage einer vorbestimmten Funktion
berechnen.In accordance
with such a structure
prevent excessive restriction
and a maximum of generated electrical energy can be
depending on condition received. The minimum value of the magnetic field current in
With regard to the detection value of the temperature sensor or the correction amount
the maximum value DC signal can be determined by one in advance
calculate specific map and can also be based on a
arithmetic operation based on a predetermined function
to calculate.
In
jeder der obigen Ausführungsformen
wird der Magnetfeldstrombefehlswert If* von der Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung 10 beschränkt und
an die Magnetfeldspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 11 abgegeben.
Das arithmetische Steuersystem kann jedoch auch so aufgebaut sein,
dass es die Gleichspannung Vdc konstant unmittelbar ausgehend von
der Magnetfeldspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 11 einstellt,
mit nur der Gleichspannung als Eingangsvariablen. In diesem Fall
werden ähnliche
Wirkungen erhalten wie jene der obigen Ausführungsformen durch Anordnen
einer Beschränkungseinrichtung des
Magnetfeldstroms an der nachfolgenden Stufe der Magnetfeldspannungsbefehlarithmetikeinrichtung 11.In each of the above embodiments, the magnetic field current command value If * becomes from the magnetic field current command restriction means 10 limited and to the magnetic field voltage command arithmetic device 11 issued. However, the arithmetic control system may be constructed so that the DC voltage Vdc is constant immediately from the magnetic field voltage command arithmetic means 11 is set, with only the DC voltage as input variables. In this case, similar effects to those of the above embodiments are obtained by arranging a restriction means of the magnetic field current at the subsequent stage of the magnetic field voltage command arithmetic means 11 ,
Wie
oben erläutert,
umfasst die Steuereinheit der rotierenden Elektromaschine für ein Fahrzeug
in dieser Erfindung:
die aus einer dreiphasigen Synchronmaschine
des Wicklungstyps aufgebaute rotierende Elektromaschine, die als
Elektromotor und Elektrogenerator arbeitet;
eine dreiphasige
Netzstromerfassungseinrichtung zum Erfassen eines dreiphasigen Netzstroms
der rotierenden Elektromaschine;
eine Magnetfeldstromerfassungseinrichtung
zum Erfassen eines Magnetfeldstroms;
eine Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung
zum Steuern eines Drehmomentwertes, wenn die rotierende Elektromaschine
als Elektromotor arbeitet, und Steuern einer Energieerzeugungsmenge,
wenn die rotierende Elektromaschine als Elektrogenerator arbeitet;
eine
Netzstrombefehlarithmetikeinrichtung zum Steuern des dreiphasigen
Netzstroms anhand des Befehls der Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung;
eine
Magnetfeldstrombefehlarithmetikeinrichtung zum Steuern des Magnetfeldstroms
anhand des Befehls der Drehmoment- und Energiebefehlarithmetikeinrichtung;
einen
Stromrichter, der als Gleichrichter oder Wechselrichter arbeitet;
und
eine Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung zum Beschränken des
dreiphasigen Netzstroms durch Steuern der Ausgangsleistung der Magnetfeldstromarithmetikeinrichtung,
wenn die rotierende Elektromaschine als Elektrogenerator arbeitet.As explained above, the control unit of the rotary electric machine for a vehicle in this invention comprises:
the rotary electric machine constructed of a three-phase synchronous machine of the winding type, which operates as an electric motor and electric generator;
a three-phase mains current detecting means for detecting a three-phase mains current of the rotary electric machine;
a magnetic field current detecting means for detecting a magnetic field current;
a torque and energy instruction arithmetic a direction for controlling a torque value when the rotary electric machine operates as an electric motor and controlling a power generation amount when the rotary electric machine operates as an electric generator;
a net current command arithmetic means for controlling the three-phase net current based on the command of the torque and energy command arithmetic means;
a magnetic field current command arithmetic means for controlling the magnetic field current based on the command of the torque and energy command arithmetic means;
a power converter that works as a rectifier or inverter; and
a magnetic field current command restriction means for restricting the three-phase mains current by controlling the output power of the magnetic field current arithmetic means when the rotary electric machine operates as an electric generator.
Die
Magnetfeldstrombefehlbeschränkungseinrichtung
beschränkt
den ausgegebenen Netzstrom der rotierenden Elektromaschine auf einen
vorbestimmten Maximalwert. Dementsprechend können der Stromrichter und die
rotierende Elektromaschine oder ein Wechselstrompfad betrieben werden
ohne durchzubrennen und beschädigt
oder verschlechtert zu werden durch einen übermäßig hohen Netzstrom als Ausgangsleistung
der rotierenden Elektromaschine. Demgemäß können, wenn eine hohe elektrische Belastung
vorliegt, Durchbrennschäden
und eine Verschlechterung des Stromrichters und der rotierenden
Elektromaschine aufgrund von übermäßig hohem
Netzstrom vermieden werden durch den auf einen vorbestimmten Maximalwert
beschränkten
Magnetfeldstrom bei gleichzeitiger Ausgabe von elektrischer Energie
je nach der elektrischen Belastung.The
Magnetic field current command limiting means
limited
the output power of the rotary electric machine to a
predetermined maximum value. Accordingly, the power converter and the
rotating electric machine or an alternating current path
without blowing and damaged
or deteriorated by an excessively high mains current as the output power
the rotating electric machine. Accordingly, when a high electrical load
present, burn through damage
and a deterioration of the power converter and the rotating
Electric machine due to excessively high
Mains power can be avoided by the to a predetermined maximum value
limited
Magnetic field current with simultaneous output of electrical energy
depending on the electrical load.