JP2001028802A - 電動機の制御装置及び方法 - Google Patents
電動機の制御装置及び方法Info
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- JP2001028802A JP2001028802A JP11198878A JP19887899A JP2001028802A JP 2001028802 A JP2001028802 A JP 2001028802A JP 11198878 A JP11198878 A JP 11198878A JP 19887899 A JP19887899 A JP 19887899A JP 2001028802 A JP2001028802 A JP 2001028802A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】安価な主回路構成により電機子の電流制御が可
能な電動機の制御装置及び方法を提供すること。 【解決手段】界磁電流の指令値を生成する界磁電流指令
発生手段（１）と、この界磁電流指令発生手段（１）で
生成された指令値を基に前記界磁電流を制御する界磁電
流制御手段（３）と、前記電機子電流の指令値を生成す
る電機子電流指令発生手段（２）と、この電機子電流指
令発生手段（２）で生成された指令値を基に前記電機子
電流を制御する電機子電流制御手段（４）と、この電機
子電流制御手段（４）により制御される電機子電流が前
記界磁電流指令発生手段（１）にフィードバックされ、
前記界磁電流指令発生手段（１）が該電機子電流を基に
前記界磁電流の指令値を決定する。
能な電動機の制御装置及び方法を提供すること。 【解決手段】界磁電流の指令値を生成する界磁電流指令
発生手段（１）と、この界磁電流指令発生手段（１）で
生成された指令値を基に前記界磁電流を制御する界磁電
流制御手段（３）と、前記電機子電流の指令値を生成す
る電機子電流指令発生手段（２）と、この電機子電流指
令発生手段（２）で生成された指令値を基に前記電機子
電流を制御する電機子電流制御手段（４）と、この電機
子電流制御手段（４）により制御される電機子電流が前
記界磁電流指令発生手段（１）にフィードバックされ、
前記界磁電流指令発生手段（１）が該電機子電流を基に
前記界磁電流の指令値を決定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フォークリフト等
のモータ駆動による車両に適用される電動機の制御装置
及び方法に関する。
のモータ駆動による車両に適用される電動機の制御装置
及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来のこの種の制御装置の制御
ブロック図であり、図７，図８は前記制御装置に用いら
れる主回路を示す図である。図６に示すように、他励モ
ータの制御において、界磁と電機子の電流が独立して別
々に制御されており、それぞれに電流制御機能を必要と
している。
ブロック図であり、図７，図８は前記制御装置に用いら
れる主回路を示す図である。図６に示すように、他励モ
ータの制御において、界磁と電機子の電流が独立して別
々に制御されており、それぞれに電流制御機能を必要と
している。
【０００３】この場合、図７に示すように回生時制御動
作用のスイッチング素子を持つチョッパー（Ｃｈｏｐｐ
ｅｒ）６′や、図８に示すように回生ダイオード２２や
回生コンタクタ２３を持つチョッパー６により構成する
必要があった。
作用のスイッチング素子を持つチョッパー（Ｃｈｏｐｐ
ｅｒ）６′や、図８に示すように回生ダイオード２２や
回生コンタクタ２３を持つチョッパー６により構成する
必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した制御装置の場
合、停止するまで回生動作を継続することができる反
面、スイッチング素子や回生コンタクタ及び回生ダイオ
ードといった部品が必要になるため、装置が高価になる
という問題がある。
合、停止するまで回生動作を継続することができる反
面、スイッチング素子や回生コンタクタ及び回生ダイオ
ードといった部品が必要になるため、装置が高価になる
という問題がある。
【０００５】また、界磁電流の制御に電機子電流を参照
する方式は、ドイツ特許（ＤＥ３４４２９６４Ａ１）や
ヨーロッパ特許（ＥＰ０７１０５８２Ａ１）にも開示さ
れているが、どちらも単なる参照値としてオープンルー
プ制御をしているだけであり、ブレーキ力を制御するこ
とができないという問題がある。
する方式は、ドイツ特許（ＤＥ３４４２９６４Ａ１）や
ヨーロッパ特許（ＥＰ０７１０５８２Ａ１）にも開示さ
れているが、どちらも単なる参照値としてオープンルー
プ制御をしているだけであり、ブレーキ力を制御するこ
とができないという問題がある。
【０００６】本発明の目的は、安価な主回路構成により
電機子の電流制御が可能な電動機の制御装置及び方法を
提供することにある。
電機子の電流制御が可能な電動機の制御装置及び方法を
提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の電動機の制御装置及び方法は
以下の如く構成されている。
達成するために、本発明の電動機の制御装置及び方法は
以下の如く構成されている。
【０００８】（１）本発明の電動機の制御装置は、電動
機における界磁電流と電機子電流を制御する電動機の制
御装置において、前記界磁電流の指令値を生成する界磁
電流指令発生手段と、この界磁電流指令発生手段で生成
された指令値を基に前記界磁電流を制御する界磁電流制
御手段と、前記電機子電流の指令値を生成する電機子電
流指令発生手段と、この電機子電流指令発生手段で生成
された指令値を基に前記電機子電流を制御する電機子電
流制御手段と、この電機子電流制御手段により制御され
る電機子電流が前記界磁電流指令発生手段にフィードバ
ックされ、前記界磁電流指令発生手段が該電機子電流を
基に前記界磁電流の指令値を決定する。
機における界磁電流と電機子電流を制御する電動機の制
御装置において、前記界磁電流の指令値を生成する界磁
電流指令発生手段と、この界磁電流指令発生手段で生成
された指令値を基に前記界磁電流を制御する界磁電流制
御手段と、前記電機子電流の指令値を生成する電機子電
流指令発生手段と、この電機子電流指令発生手段で生成
された指令値を基に前記電機子電流を制御する電機子電
流制御手段と、この電機子電流制御手段により制御され
る電機子電流が前記界磁電流指令発生手段にフィードバ
ックされ、前記界磁電流指令発生手段が該電機子電流を
基に前記界磁電流の指令値を決定する。
【０００９】（２）本発明の電動機の制御方法は、電動
機における界磁電流と電機子電流を制御する電動機の制
御方法において、前記界磁電流の指令値を生成し、この
生成された指令値を基に前記界磁電流を制御し、前記電
機子電流の指令値を生成し、この生成された指令値を基
に前記電機子電流を制御し、この制御される電機子電流
をフィードバックし、該電機子電流を基に前記界磁電流
の指令値を決定する。
機における界磁電流と電機子電流を制御する電動機の制
御方法において、前記界磁電流の指令値を生成し、この
生成された指令値を基に前記界磁電流を制御し、前記電
機子電流の指令値を生成し、この生成された指令値を基
に前記電機子電流を制御し、この制御される電機子電流
をフィードバックし、該電機子電流を基に前記界磁電流
の指令値を決定する。
【００１０】（３）本発明の電動機の制御装置は、電動
機における界磁電流と電機子電流を制御する電動機の制
御装置において、前記界磁電流の指令値を生成する界磁
電流指令発生手段と、この界磁電流指令発生手段で生成
された指令値を基に前記界磁電流を制御する界磁電流制
御手段と、前記電機子電流の指令値を生成する電機子電
流指令発生手段と、この電機子電流指令発生手段で生成
された指令値を基に電機子電圧の指令値を生成し前記電
機子電流を制御する電機子電流制御手段と、この電機子
電流制御手段により生成された電機子電圧の指令値が前
記界磁電流指令発生手段にフィードバックされ、前記界
磁電流指令発生手段が該指令値を基に前記界磁電流の指
令値を決定する。
機における界磁電流と電機子電流を制御する電動機の制
御装置において、前記界磁電流の指令値を生成する界磁
電流指令発生手段と、この界磁電流指令発生手段で生成
された指令値を基に前記界磁電流を制御する界磁電流制
御手段と、前記電機子電流の指令値を生成する電機子電
流指令発生手段と、この電機子電流指令発生手段で生成
された指令値を基に電機子電圧の指令値を生成し前記電
機子電流を制御する電機子電流制御手段と、この電機子
電流制御手段により生成された電機子電圧の指令値が前
記界磁電流指令発生手段にフィードバックされ、前記界
磁電流指令発生手段が該指令値を基に前記界磁電流の指
令値を決定する。
【００１１】（４）本発明の電動機の制御方法は、電動
機における界磁電流と電機子電流を制御する電動機の制
御方法において、前記界磁電流の指令値を生成し、この
生成された指令値を基に前記界磁電流を制御し、前記電
機子電流の指令値を生成し、この生成された指令値を基
に電機子電圧の指令値を生成して前記電機子電流を制御
し、前記電機子電圧の指令値をフィードバックし、該指
令値を基に前記界磁電流の指令値を決定する。
機における界磁電流と電機子電流を制御する電動機の制
御方法において、前記界磁電流の指令値を生成し、この
生成された指令値を基に前記界磁電流を制御し、前記電
機子電流の指令値を生成し、この生成された指令値を基
に電機子電圧の指令値を生成して前記電機子電流を制御
し、前記電機子電圧の指令値をフィードバックし、該指
令値を基に前記界磁電流の指令値を決定する。
【００１２】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は、本
発明の第１の実施の形態に係る車両に適用される電動機
の制御装置の制御ブロック図である。以下、図１を基に
本制御装置の構成を説明する。
発明の第１の実施の形態に係る車両に適用される電動機
の制御装置の制御ブロック図である。以下、図１を基に
本制御装置の構成を説明する。
【００１３】図１における中央破線の左側が制御装置
（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）Ａを表し、右側がモータ（ｍ
ｏｔｏｒ）Ｂを表している。モータＢでは、界磁巻線７
に流れる界磁電流Ｉｆ１５が磁束対電流特性９により磁
束φ１７を作る。そして、電機子巻線８を流れる電機子
電流Ｉａ１６と磁束φ１７から与えられるトルク定数Ｋ
ｔ１０との積の形でトルクＴが発生し、モータＢ及び負
荷の機械的特性１２に従い速度ω１８を得る。また、速
度ω１８と磁束φ１７から与えられる誘起電圧定数Ｋｅ
１１との積の形で、電機子に電圧が発生する。
（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）Ａを表し、右側がモータ（ｍ
ｏｔｏｒ）Ｂを表している。モータＢでは、界磁巻線７
に流れる界磁電流Ｉｆ１５が磁束対電流特性９により磁
束φ１７を作る。そして、電機子巻線８を流れる電機子
電流Ｉａ１６と磁束φ１７から与えられるトルク定数Ｋ
ｔ１０との積の形でトルクＴが発生し、モータＢ及び負
荷の機械的特性１２に従い速度ω１８を得る。また、速
度ω１８と磁束φ１７から与えられる誘起電圧定数Ｋｅ
１１との積の形で、電機子に電圧が発生する。
【００１４】制御装置Ａは、アクセル１３、動作モード
１４、及び検出された速度ω１８から電機子電流指令発
生器２により電機子電流指令（電機子電流指令値）を生
成し、検出された電機子電流Ｉａ１６をＰＩ制御器４に
よりチョッパー回路６で制御している。また、界磁制御
としては、アクセル１３、動作モード１４、検出速度ω
１８、及び電機子電流１８から界磁電流指令発生器１で
界磁電流指令値を作成し、検出された界磁電流Ｉｆ１５
をＰＩ制御器３によりＨブリッジ（Ｈｂｒｉｄｇｅ）回
路５で制御する。
１４、及び検出された速度ω１８から電機子電流指令発
生器２により電機子電流指令（電機子電流指令値）を生
成し、検出された電機子電流Ｉａ１６をＰＩ制御器４に
よりチョッパー回路６で制御している。また、界磁制御
としては、アクセル１３、動作モード１４、検出速度ω
１８、及び電機子電流１８から界磁電流指令発生器１で
界磁電流指令値を作成し、検出された界磁電流Ｉｆ１５
をＰＩ制御器３によりＨブリッジ（Ｈｂｒｉｄｇｅ）回
路５で制御する。
【００１５】図２は、制御装置Ａに用いられる主回路を
示す図である。以下、図２を基に具体的な主回路構成を
説明する。界磁制御用のＨブリッジ回路５と電機子制御
用のチョッパー回路６は、バッテリー１９に並列に接続
されている。Ｈブリッジ回路５では、モータＢの界磁巻
線７に正負の界磁電流Ｉｆ１５を流すことができる。チ
ョッパー回路６は、電機子２０に対して並列にダイオー
ド２１を接続しており、電機子回生電流を直接制御する
スイッチング素子を持たない構成をなしている。
示す図である。以下、図２を基に具体的な主回路構成を
説明する。界磁制御用のＨブリッジ回路５と電機子制御
用のチョッパー回路６は、バッテリー１９に並列に接続
されている。Ｈブリッジ回路５では、モータＢの界磁巻
線７に正負の界磁電流Ｉｆ１５を流すことができる。チ
ョッパー回路６は、電機子２０に対して並列にダイオー
ド２１を接続しており、電機子回生電流を直接制御する
スイッチング素子を持たない構成をなしている。
【００１６】図３は、図１の制御装置Ａにおける界磁電
流指令発生器の構成を示すブロック図である。以下、図
３を基に図１における界磁電流指令の発生方法を説明す
る。界磁電流指令発生器１では、アクセル１３、動作モ
ード１４、及び検出速度ω１８から、界磁電流指令生成
器（Ｉｆ ｃｏｍｍａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０
１により界磁電流指令（界磁電流指令値）を生成する。
流指令発生器の構成を示すブロック図である。以下、図
３を基に図１における界磁電流指令の発生方法を説明す
る。界磁電流指令発生器１では、アクセル１３、動作モ
ード１４、及び検出速度ω１８から、界磁電流指令生成
器（Ｉｆ ｃｏｍｍａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０
１により界磁電流指令（界磁電流指令値）を生成する。
【００１７】同様に、アクセル１３、動作モード１４、
及び検出速度ω１８から、電機子電流指令生成器（Ｉａ
ｃｏｍｍａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０２により
電機子電流指令（電機子電流指令値）を生成する。そし
て、この電機子電流指令に従い電機子電流１６をＰＩ制
御器１０３で制御するために必要な電圧を発生させるた
め、界磁特性１０４から界磁電流指令（界磁電流指令
値）を導出する。
及び検出速度ω１８から、電機子電流指令生成器（Ｉａ
ｃｏｍｍａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１０２により
電機子電流指令（電機子電流指令値）を生成する。そし
て、この電機子電流指令に従い電機子電流１６をＰＩ制
御器１０３で制御するために必要な電圧を発生させるた
め、界磁特性１０４から界磁電流指令（界磁電流指令
値）を導出する。
【００１８】スイッチ１０５では、界磁電流指令生成器
１０１と界磁特性１０４とから入力された界磁電流指令
を、動作モード１４に応じて切り替え、制御に要する界
磁電流指令１０６を出力する。
１０１と界磁特性１０４とから入力された界磁電流指令
を、動作モード１４に応じて切り替え、制御に要する界
磁電流指令１０６を出力する。
【００１９】以下、図１〜図３を基に本制御装置の動作
と作用を説明する。
と作用を説明する。
【００２０】力行時においては、電流はバッテリー１９
の正極からモータの電機子２０を経て、チョッパー回路
６のスイッチ側を流れてバッテリー１９の負極に流れ
る。このとき、チョッパー回路６はアクセル１３と車両
の速度１８に従い、電機子電流指令発生器２で決定され
た指令値に応じて電機子電流１６を制御する。また同様
に、Ｈブリッジ回路５は、アクセル１３と速度１８に従
い界磁電流指令１０６を決定し、界磁電流１５を制御す
る。
の正極からモータの電機子２０を経て、チョッパー回路
６のスイッチ側を流れてバッテリー１９の負極に流れ
る。このとき、チョッパー回路６はアクセル１３と車両
の速度１８に従い、電機子電流指令発生器２で決定され
た指令値に応じて電機子電流１６を制御する。また同様
に、Ｈブリッジ回路５は、アクセル１３と速度１８に従
い界磁電流指令１０６を決定し、界磁電流１５を制御す
る。
【００２１】また回生時においては、電流はバッテリー
１９の負極からチョッパー回路６のスイッチに内蔵され
ているフライホイールダイオードを流れて、電機子２０
を経て、バッテリー１９の正極に流れ込む。この状態は
充電の状態であり、電機子２０で発電された電流をバッ
テリー１９に充電している。
１９の負極からチョッパー回路６のスイッチに内蔵され
ているフライホイールダイオードを流れて、電機子２０
を経て、バッテリー１９の正極に流れ込む。この状態は
充電の状態であり、電機子２０で発電された電流をバッ
テリー１９に充電している。
【００２２】通常、図２のような主回路構成では、電機
子２０の発電電圧がバッテリー１９の電圧より高くなけ
れば回生（充電）できない。そのため、界磁電流１５を
増加させて、発生電圧を大きくする必要がある。そこ
で、本第１の実施の形態では、電機子電流１６を界磁電
流指令発生器１にフィードバックし、界磁電流指令発生
器１がその電機子電流１６をもとに界磁電流指令（界磁
電流指令）を決定することで、回生時に必要な電機子電
流１６が得られるよう界磁電流１５を制御している。
子２０の発電電圧がバッテリー１９の電圧より高くなけ
れば回生（充電）できない。そのため、界磁電流１５を
増加させて、発生電圧を大きくする必要がある。そこ
で、本第１の実施の形態では、電機子電流１６を界磁電
流指令発生器１にフィードバックし、界磁電流指令発生
器１がその電機子電流１６をもとに界磁電流指令（界磁
電流指令）を決定することで、回生時に必要な電機子電
流１６が得られるよう界磁電流１５を制御している。
【００２３】回生によりブレーキ力が発生し速度１８が
下がると、発電能力が低下するため、電機子電流１６が
指令値通り流れなくなる。このとき、さらにブレーキ力
を得るために、プラギングに移行する。
下がると、発電能力が低下するため、電機子電流１６が
指令値通り流れなくなる。このとき、さらにブレーキ力
を得るために、プラギングに移行する。
【００２４】プラギング時において、界磁電流１５は逆
極性で流されており、モータの電機子２０に発生する電
圧の極性が逆極性になっている。そのため、電流は電機
子２０とチョッパー回路６のフライホイールダイオード
で循環する。
極性で流されており、モータの電機子２０に発生する電
圧の極性が逆極性になっている。そのため、電流は電機
子２０とチョッパー回路６のフライホイールダイオード
で循環する。
【００２５】本第１の実施の形態においては、電機子電
流１６を界磁電流指令発生器１にフィードバックし、プ
ラギング時に必要な電機子電流１６が得られるように界
磁電流１５を制御している。これにより、従来では回生
電流の制御に必要であった回生用の主回路スイッチング
素子をダイオードに置き換えることが可能となり、コス
トダウンを図れる。また、回生コンタクタや回生ダイオ
ードといった部品が省略でき、コストダウンと小型化を
図れる。
流１６を界磁電流指令発生器１にフィードバックし、プ
ラギング時に必要な電機子電流１６が得られるように界
磁電流１５を制御している。これにより、従来では回生
電流の制御に必要であった回生用の主回路スイッチング
素子をダイオードに置き換えることが可能となり、コス
トダウンを図れる。また、回生コンタクタや回生ダイオ
ードといった部品が省略でき、コストダウンと小型化を
図れる。
【００２６】さらに、回生能力に制約を受けるものの、
エネルギーの大きい高速側での回生能力としては、回生
スイッチ素子が無くなるためスイッチング損失を大幅に
減少できる。また、回生ダイオードが無くなるため、導
通損失を大幅に減少できる。したがって、省エネルギー
の観点からも遜色のない低コストな電動機の駆動装置を
実現できる。
エネルギーの大きい高速側での回生能力としては、回生
スイッチ素子が無くなるためスイッチング損失を大幅に
減少できる。また、回生ダイオードが無くなるため、導
通損失を大幅に減少できる。したがって、省エネルギー
の観点からも遜色のない低コストな電動機の駆動装置を
実現できる。
【００２７】（第２の実施の形態）図４は、本発明の第
２の実施の形態に係る車両に適用される電動機の制御装
置の制御ブロック図である。以下、図４を基に本制御装
置の構成を説明する。
２の実施の形態に係る車両に適用される電動機の制御装
置の制御ブロック図である。以下、図４を基に本制御装
置の構成を説明する。
【００２８】図４における中央破線の左側が制御装置
（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）Ａ’を表し、右側がモータ
（ｍｏｔｏｒ）Ｂを表している。モータＢでは、界磁巻
線７に流れる界磁電流Ｉｆ１５が磁束対電流特性９によ
り磁束φ１７を作る。そして、電機子巻線８を流れる電
機子電流Ｉａ１６と磁束φ１７から与えられるトルク定
数Ｋt１０との積の形でトルクＴが発生し、モータＢ及
び負荷の機械的特性１２に従い速度ω１８を得る。ま
た、速度ω１８と磁束φ１７から与えられる誘起電圧定
数Ｋｅ１１との積の形で、電機子に電圧が発生する。
（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）Ａ’を表し、右側がモータ
（ｍｏｔｏｒ）Ｂを表している。モータＢでは、界磁巻
線７に流れる界磁電流Ｉｆ１５が磁束対電流特性９によ
り磁束φ１７を作る。そして、電機子巻線８を流れる電
機子電流Ｉａ１６と磁束φ１７から与えられるトルク定
数Ｋt１０との積の形でトルクＴが発生し、モータＢ及
び負荷の機械的特性１２に従い速度ω１８を得る。ま
た、速度ω１８と磁束φ１７から与えられる誘起電圧定
数Ｋｅ１１との積の形で、電機子に電圧が発生する。
【００２９】制御装置Ａ’は、アクセル１３、動作モー
ド１４、及び検出された速度ω１８から電機子電流指令
発生器２により電機子電流指令（電機子電流指令値）を
生成し、検出された電機子電流Ｉａ１６をＰＩ制御器４
によりチョッパー回路６で制御している。また、界磁制
御としては、アクセル１３、動作モード１４、検出速度
ω１８、及び電機子電圧指令３１から界磁電流指令発生
器１’で界磁電流指令値を作成し、検出された界磁電流
Ｉｆ１５をＰＩ制御器３によりＨブリッジ（Ｈｂｒｉｄ
ｇｅ）回路５で制御する。
ド１４、及び検出された速度ω１８から電機子電流指令
発生器２により電機子電流指令（電機子電流指令値）を
生成し、検出された電機子電流Ｉａ１６をＰＩ制御器４
によりチョッパー回路６で制御している。また、界磁制
御としては、アクセル１３、動作モード１４、検出速度
ω１８、及び電機子電圧指令３１から界磁電流指令発生
器１’で界磁電流指令値を作成し、検出された界磁電流
Ｉｆ１５をＰＩ制御器３によりＨブリッジ（Ｈｂｒｉｄ
ｇｅ）回路５で制御する。
【００３０】なお、本制御装置Ａ’に用いられる主回路
の構成は、上記第１の実施の形態にて図２に示したもの
と同じである。
の構成は、上記第１の実施の形態にて図２に示したもの
と同じである。
【００３１】図５は、図４の制御装置Ａ’における界磁
電流指令発生器の構成を示すブロック図である。以下、
図５を基に図４における界磁電流指令の発生方法を説明
する。界磁電流指令発生器１’では、アクセル１３、動
作モード１４、及び検出速度ω１８から、界磁電流指令
生成器（Ｉｆ ｃｏｍｍａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）
１０１により界磁電流指令（界磁電流指令値）を生成す
る。
電流指令発生器の構成を示すブロック図である。以下、
図５を基に図４における界磁電流指令の発生方法を説明
する。界磁電流指令発生器１’では、アクセル１３、動
作モード１４、及び検出速度ω１８から、界磁電流指令
生成器（Ｉｆ ｃｏｍｍａｎｄ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）
１０１により界磁電流指令（界磁電流指令値）を生成す
る。
【００３２】そして、電機子電流指令発生器２で生成さ
れた電機子電流指令（電機子電流指令）に基づきＰＩ制
御器４が生成した電機子電圧指令３１をもとに、界磁特
性１０４から界磁電流指令（界磁電流指令値）を導出す
る。動作モード１４で切り替えて制御に使用する界磁電
流指令１０６を出力する。
れた電機子電流指令（電機子電流指令）に基づきＰＩ制
御器４が生成した電機子電圧指令３１をもとに、界磁特
性１０４から界磁電流指令（界磁電流指令値）を導出す
る。動作モード１４で切り替えて制御に使用する界磁電
流指令１０６を出力する。
【００３３】スイッチ１０５では、界磁電流指令生成器
１０１と界磁特性１０４とから入力された界磁電流指令
を、動作モード１４に応じて切り替え、制御に要する界
磁電流指令１０６を出力する。
１０１と界磁特性１０４とから入力された界磁電流指令
を、動作モード１４に応じて切り替え、制御に要する界
磁電流指令１０６を出力する。
【００３４】以下、図２，図４，図５を基に本制御装置
の動作と作用を説明する。
の動作と作用を説明する。
【００３５】力行時においては、電流はバッテリー１９
の正極からモータの電機子２０を経て、チョッパー回路
６のスイッチ側を流れてバッテリー１９の負極に流れ
る。このとき、チョッパー回路６はアクセル１３と車両
の速度１８に従い、電機子電流指令発生部２で決定され
た指令値に応じて電機子電流１６を制御する。また同様
に、Ｈブリッジ回路５は、アクセル１３と速度１８に従
い界磁電流指令１０６を決定し、界磁電流１５を制御す
る。
の正極からモータの電機子２０を経て、チョッパー回路
６のスイッチ側を流れてバッテリー１９の負極に流れ
る。このとき、チョッパー回路６はアクセル１３と車両
の速度１８に従い、電機子電流指令発生部２で決定され
た指令値に応じて電機子電流１６を制御する。また同様
に、Ｈブリッジ回路５は、アクセル１３と速度１８に従
い界磁電流指令１０６を決定し、界磁電流１５を制御す
る。
【００３６】また回生時においては、電流はバッテリー
１９の負極からチョッパー回路６のスイッチに内蔵され
ているフライホイールダイオードを流れて、電機子２０
を経て、バッテリー１９の正極に流れ込む。この状態は
充電の状態であり、電機子２０で発電された電流をバッ
テリー１９に充電している。
１９の負極からチョッパー回路６のスイッチに内蔵され
ているフライホイールダイオードを流れて、電機子２０
を経て、バッテリー１９の正極に流れ込む。この状態は
充電の状態であり、電機子２０で発電された電流をバッ
テリー１９に充電している。
【００３７】通常、図２のような主回路構成では、電機
子２０の発電電圧がバッテリー１９の電圧より高くなけ
れば回生（充電）できない。そのため、界磁電流１５を
増加させて、発生電圧を大きくする必要がある。そこ
で、本第２の実施の形態では、電機子電流指令発生器２
で生成された指令値を基にＰＩ発生器４で生成された電
圧指令値（電機子電圧指令３１）を界磁電流指令発生器
１’にフィードバックし、界磁電流指令発生器１’がそ
の電圧指令値をもとに界磁電流指令（界磁電流指令値）
を決定することで、回生時に必要な電機子電流１６が得
られるよう界磁電流１５を制御している。
子２０の発電電圧がバッテリー１９の電圧より高くなけ
れば回生（充電）できない。そのため、界磁電流１５を
増加させて、発生電圧を大きくする必要がある。そこ
で、本第２の実施の形態では、電機子電流指令発生器２
で生成された指令値を基にＰＩ発生器４で生成された電
圧指令値（電機子電圧指令３１）を界磁電流指令発生器
１’にフィードバックし、界磁電流指令発生器１’がそ
の電圧指令値をもとに界磁電流指令（界磁電流指令値）
を決定することで、回生時に必要な電機子電流１６が得
られるよう界磁電流１５を制御している。
【００３８】回生によりブレーキ力が発生し車速１８が
下ると、発電能力が低下するため、電機子電流１６が指
令値通り流れなくなる。このとき、さらにブレーキ力を
得るために、プラギングに移行する。
下ると、発電能力が低下するため、電機子電流１６が指
令値通り流れなくなる。このとき、さらにブレーキ力を
得るために、プラギングに移行する。
【００３９】プラギング時において、界磁電流１５は逆
極性で流されており、モータの電機子２０に発生する電
圧の極性が逆極性になっている。そのため、電流は電機
子２０とチョッパー回路６のフライホイールダイオード
で循環する。
極性で流されており、モータの電機子２０に発生する電
圧の極性が逆極性になっている。そのため、電流は電機
子２０とチョッパー回路６のフライホイールダイオード
で循環する。
【００４０】本第２の実施の形態においては、電機子電
圧指令３１を界磁電流指令発生器１’にフィードバック
し、プラギング時に必要な電機子電流１６が得られるよ
うに界磁電流１５を制御している。これにより、従来で
は回生電流の制御に必要であった回生用の主回路スイッ
チング素子をダイオードに置き換えることが可能とな
り、コストダウンを図れる。また、回生コンダクタや回
生ダイオードといった部品が省略でき、コストダウンと
小型化を図れる。
圧指令３１を界磁電流指令発生器１’にフィードバック
し、プラギング時に必要な電機子電流１６が得られるよ
うに界磁電流１５を制御している。これにより、従来で
は回生電流の制御に必要であった回生用の主回路スイッ
チング素子をダイオードに置き換えることが可能とな
り、コストダウンを図れる。また、回生コンダクタや回
生ダイオードといった部品が省略でき、コストダウンと
小型化を図れる。
【００４１】さらに、回生能力に制約を受けるものの、
エネルギーの大きい高速側での回生能力としては、回生
スイッチ素子が無くなるためスイッチング損失が大幅に
減少できる。また、回生ダイオードが無くなるため、導
通損失が大幅に減少できる。したがって、省エネルギー
の観点からも遜色のない低コストな電動機の駆動装置が
実現できる。
エネルギーの大きい高速側での回生能力としては、回生
スイッチ素子が無くなるためスイッチング損失が大幅に
減少できる。また、回生ダイオードが無くなるため、導
通損失が大幅に減少できる。したがって、省エネルギー
の観点からも遜色のない低コストな電動機の駆動装置が
実現できる。
【００４２】なお、本発明は上記各実施の形態のみに限
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。上記各実施の形態による制御方式は、ハードウェ
ア、ソフトウェアともに実現可能である。例えば、界磁
特性１０４は、演算回路のハードウェアでも、数式によ
るソフトウェアでも、ハードウェアまたはソフトウェア
によるデータテーブルの形でも実現可能であり、その形
態は限定されない。
定されず、要旨を変更しない範囲で適時変形して実施で
きる。上記各実施の形態による制御方式は、ハードウェ
ア、ソフトウェアともに実現可能である。例えば、界磁
特性１０４は、演算回路のハードウェアでも、数式によ
るソフトウェアでも、ハードウェアまたはソフトウェア
によるデータテーブルの形でも実現可能であり、その形
態は限定されない。
【００４３】
【発明の効果】本発明の電動機の制御装置及び方法によ
れば、電機子電流をフィードバックして界磁電流指令を
決定するよう制御するため、電流制御において、界磁電
流を制御し電機子の発電電圧を調整することで、回生時
とプラギング時の電機子の電流制御が可能になる。これ
により、安価な主回路構成により従来に比べて遜色のな
い電動機の駆動回路を実現できる。
れば、電機子電流をフィードバックして界磁電流指令を
決定するよう制御するため、電流制御において、界磁電
流を制御し電機子の発電電圧を調整することで、回生時
とプラギング時の電機子の電流制御が可能になる。これ
により、安価な主回路構成により従来に比べて遜色のな
い電動機の駆動回路を実現できる。
【００４４】本発明の電動機の制御装置及び方法によれ
ば、電機子電圧指令をフィードバックして界磁電流指令
を決定するよう制御するため、電流制御において、界磁
電流を制御し電機子の発電電圧を調整することで、回生
時とプラギング時の電機子電流制御が可能になる。これ
により、安価な主回路構成により従来に比べて遜色のな
い電動機の駆動回路を実現できる。
ば、電機子電圧指令をフィードバックして界磁電流指令
を決定するよう制御するため、電流制御において、界磁
電流を制御し電機子の発電電圧を調整することで、回生
時とプラギング時の電機子電流制御が可能になる。これ
により、安価な主回路構成により従来に比べて遜色のな
い電動機の駆動回路を実現できる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電動機の制御
装置の制御ブロック図。
装置の制御ブロック図。
【図２】本発明の第１及び第２の実施の形態に係る制御
装置に用いられる主回路を示す図。
装置に用いられる主回路を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置にお
ける界磁電流指令発生器の構成を示すブロック図。
ける界磁電流指令発生器の構成を示すブロック図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る車両に適用さ
れる電動機の制御装置の制御ブロック図。
れる電動機の制御装置の制御ブロック図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る制御装置にお
ける界磁電流指令発生器の構成を示すブロック図。
ける界磁電流指令発生器の構成を示すブロック図。
【図６】従来例に係る制御装置の制御ブロック図。
【図７】従来例に係る制御装置に用いられる主回路を示
す図。
す図。
【図８】従来例に係る制御装置に用いられる主回路を示
す図。
す図。
Ａ，Ａ’…制御装置 Ｂ…モータ １，１’…界磁電流指令発生器 ２…電機子電流指令発生器 ３…ＰＩ制御器 ４…ＰＩ制御器 ５…Ｈブリッジ回路 ６，６’…チョッパー回路 ７…界磁巻線 ８…電機子巻線 ９…磁束対電流特性 １０…トルク定数 １１…誘起電圧定数 １２…機械的特性 １３…アクセル １４…動作モード １５…界磁電流 １６…電機子電流 １７…磁束 １８…速度 １９…バッテリー ２０…電機子 ２１…ダイオード ２２…回生ダイオード ２３…回生コンタクタ ３１…電機子電圧指令 １０１…界磁電流指令生成器 １０２…電機子電流指令生成器 １０３…ＰＩ制御器 １０４…界磁特性 １０５…スイッチ １０６…界磁電流指令
Claims (4)
- 【請求項１】電動機における界磁電流と電機子電流を制
御する電動機の制御装置において、 前記界磁電流の指令値を生成する界磁電流指令発生手段
と、 この界磁電流指令発生手段で生成された指令値を基に前
記界磁電流を制御する界磁電流制御手段と、 前記電機子電流の指令値を生成する電機子電流指令発生
手段と、 この電機子電流指令発生手段で生成された指令値を基に
前記電機子電流を制御する電機子電流制御手段と、 この電機子電流制御手段により制御される電機子電流が
前記界磁電流指令発生手段にフィードバックされ、前記
界磁電流指令発生手段が該電機子電流を基に前記界磁電
流の指令値を決定することを特徴とする電動機の制御装
置。 - 【請求項２】電動機における界磁電流と電機子電流を制
御する電動機の制御方法において、 前記界磁電流の指令値を生成し、 この生成された指令値を基に前記界磁電流を制御し、 前記電機子電流の指令値を生成し、 この生成された指令値を基に前記電機子電流を制御し、 この制御される電機子電流をフィードバックし、該電機
子電流を基に前記界磁電流の指令値を決定することを特
徴とする電動機の制御方法。 - 【請求項３】電動機における界磁電流と電機子電流を制
御する電動機の制御装置において、 前記界磁電流の指令値を生成する界磁電流指令発生手段
と、 この界磁電流指令発生手段で生成された指令値を基に前
記界磁電流を制御する界磁電流制御手段と、 前記電機子電流の指令値を生成する電機子電流指令発生
手段と、 この電機子電流指令発生手段で生成された指令値を基に
電機子電圧の指令値を生成し前記電機子電流を制御する
電機子電流制御手段と、 この電機子電流制御手段により生成された電機子電圧の
指令値が前記界磁電流指令発生手段にフィードバックさ
れ、前記界磁電流指令発生手段が該指令値を基に前記界
磁電流の指令値を決定することを特徴とする電動機の制
御装置。 - 【請求項４】電動機における界磁電流と電機子電流を制
御する電動機の制御方法において、 前記界磁電流の指令値を生成し、 この生成された指令値を基に前記界磁電流を制御し、 前記電機子電流の指令値を生成し、 この生成された指令値を基に電機子電圧の指令値を生成
して前記電機子電流を制御し、 前記電機子電圧の指令値をフィードバックし、該指令値
を基に前記界磁電流の指令値を決定することを特徴とす
る電動機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11198878A JP2001028802A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 電動機の制御装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11198878A JP2001028802A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 電動機の制御装置及び方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001028802A true JP2001028802A (ja) | 2001-01-30 |
Family
ID=16398432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11198878A Withdrawn JP2001028802A (ja) | 1999-07-13 | 1999-07-13 | 電動機の制御装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001028802A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008184088A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Hitachi Ltd | 車両駆動装置 |
| JP2013094000A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Daihatsu Motor Co Ltd | 電力回生システム |
-
1999
- 1999-07-13 JP JP11198878A patent/JP2001028802A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008184088A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Hitachi Ltd | 車両駆動装置 |
| JP4516576B2 (ja) * | 2007-01-31 | 2010-08-04 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 車両駆動装置 |
| US7816874B2 (en) | 2007-01-31 | 2010-10-19 | Hitachi, Ltd. | Vehicle driving system |
| JP2013094000A (ja) * | 2011-10-26 | 2013-05-16 | Daihatsu Motor Co Ltd | 電力回生システム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20061003 |