JP2001157487A

JP2001157487A - 回転電機の制御装置

Info

Publication number: JP2001157487A
Application number: JP33535199A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Maeda; 昭一前田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-11-26
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2001-06-08
Also published as: EP1103409A2; US6384567B1; EP1103409A3

Abstract

(57)【要約】【課題】低負荷時の効率を向上させ、かつ故障時のトル
ク低下等の不具合を抑制できる回転電機の制御装置を提
供する。【解決手段】ＰＷＭ制御によるインバータ３０と、リア
クトルＬ１に流れる電流を開閉することで電源電圧を昇
圧してインバータへ与える昇圧回路（Ｔｒ１、Ｃ１と３
７）と、電源へ電力を回生する回生回路（Ｔｒ２と３
８）と、を備えた駆動回路２１を複数個備え、多相回転
電機２０の巻線を３相毎に複数のグループに分け、それ
ぞれのグループ毎に上記駆動回路を接続し、低負荷時に
は複数の駆動回路のうち、負荷量に応じた所定数の駆動
回路のみを動作させ、全体の負荷量を動作している駆動
回路で分担させるように制御し、かつインバータの異常
時にはその駆動回路の動作を停止させ、全体の負荷量を
残りの正常な駆動回路で分担させるように制御する回転
電機の制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多相回転電機の制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多相回転電機としては、例えば、特開平
１１−２７５８２６号公報に記載されたものがある。こ
の回転電機は、中空円筒状のステータの内側と外側に所
定のギャップをおいて中空円筒状の外側ロータと内側ロ
ータとが配置された構造（後記図５で詳細説明）になっ
ている。そして外側ロータ軸と内側ロータ軸は同一軸上
に並ぶように配置され、外側ロータと内側ロータは同軸
上でそれぞれ独立に回転出来るようになっている（詳細
後述）。このような多相回転電機の駆動装置としては、
回転電機の相数と同じ相数のインバータを設け、そのイ
ンバータの各ゲート（インバータを構成するトランジス
タのベース）を例えばＰＷＭ信号でオン、オフ制御する
ことによって回転電機の各相の巻線に電流を供給する回
路を用いることが出来る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとき従来の駆
動装置においては、回転電機の各相に均等に電力を供給
するようになっていた。そのため、低負荷の場合には、
インバータをオン、オフ制御するＰＷＭ信号のデューテ
ィが小さく（パルス幅が狭く）なるので、回転電機への
印加電圧に高調波成分が多く含まれることになり、回転
電機の鉄損が大きくなって効率が低下するという問題が
あった。また、インバータの一部に故障が生じた場合に
は、発生トルクが低下したり、場合によっては回転電機
が停止することもある、という問題があった。

【０００４】本発明は上記ごとき従来技術の問題を解決
するためになされたものであり、低負荷時の効率を向上
させ、かつ故障時のトルク低下等の不具合を抑制するこ
との出来る回転電機の制御装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。すなわち、請求項１に記載の発明におい
ては、ＰＷＭ制御によるインバータと、リアクトルに流
れる電流をオンオフすることによって電源電圧を昇圧し
て前記インバータへ与える昇圧回路と、負荷からの逆駆
動時に回転電機から電源へ電力を回生する回生回路と、
を備えた駆動回路を複数個備え、多相回転電機の巻線を
３相毎に複数のグループに分け、それぞれのグループ毎
に上記駆動回路を接続し、かつ、低負荷時には上記複数
の駆動回路のうち、負荷量に応じた所定数の駆動回路の
みを動作させ、全体の負荷量を前記動作している駆動回
路で分担させるように制御する制御手段を備えるように
構成している。上記のように構成したことにより、駆動
回路のインバータ駆動用ＰＷＭ信号の低負荷時における
デューティを大きくすることが出来ので、モータの鉄損
が減少して低負荷時における効率を向上させることが出
来る。また、低負荷時には動作しないインバータが多く
なるので、インバータのスイッチング損が減少し、それ
によっても効率を向上させることが出来る。

【０００６】また、請求項２に記載の発明においては、
インバータの異常を検出する手段を備え、インバータに
異常が生じた駆動回路の動作を停止させ、全体の負荷量
を残りの正常な駆動回路で分担させるように構成してい
る。このように構成したことにより、異常時におけるト
ルクの低下やモータ停止等の不具合を抑制することが出
来る。

【０００７】また、請求項３に記載の発明は、インバー
タの異常を検出する手段の例を示すものである。

【０００８】また、請求項４に記載の発明においては、
インバータへの印加電圧が目標トルクに対応した電圧に
なるように昇圧回路を制御するように構成している。こ
のように構成したことにより、汎用のＰＷＭ制御インバ
ータを用いながらＰＡＭ制御と同様の精密な電圧制御を
行うことが出来る。

【０００９】また、請求項５に記載の発明においては、
昇圧回路の制御信号と回生回路の制御信号とが同時に出
力されないように制限するゲート回路を備えたものであ
る。このように構成したことにより、回生動作と昇圧動
作が同時行われることがないように確実に防止すること
が出来る。

【００１０】

【発明の効果】本発明においては、負荷の大きさに応じ
て動作させる駆動回路の数を変化させ、低負荷時には少
ない数の駆動回路を動作させることにより、動作してい
る駆動回路の負荷分担量が大きくなるので、駆動回路の
インバータ駆動用ＰＷＭ信号の低負荷時におけるデュー
ティを大きくすることが出来る。そのため、モータの鉄
損が減少して低負荷時における効率を向上させることが
出来る。また、低負荷時には動作しないインバータが多
くなるので、インバータのスイッチング損が減少し、そ
れによっても効率を向上させることが出来る。

【００１１】また、インバータに異常が発生した場合に
は、異常なインバータを停止させ、正常なインバータで
全体の負荷量を分担させるように制御することにより、
異常時におけるトルク低下やモータ停止等の不具合を抑
制することが出来る。

【００１２】また、リアクトルの電流をオンオフするこ
とによって昇圧する簡単な昇圧回路を用いることによ
り、回転電機の駆動電圧を可変に出来るので、汎用のＰ
ＷＭ制御インバータを用いながらＰＡＭ制御と同様の精
密な電圧制御を行うことが出来る。

【００１３】また、昇圧回路と回生回路の制御信号が同
時に出力されないように制限するゲート回路を備えたこ
とにより、回生動作と昇圧動作が同時行われることがな
いように確実に防止することが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】まず、本発明を適用する回転電機
の例として、本出願人が以前に出願した特開平１１−２
７５８２６号公報記載の回転電機の構造、およびその駆
動回路について説明する。なお、本発明は上記の回転電
機に限らず、多相電動機や発電機であれば適用出来る。

【００１５】図５は、上記公報記載の回転電機の構造を
示す図であり、（ａ）は回転電機全体の概略断面図、
（ｂ）はロータとステータ部分の断面図〔（ａ）のＡ−
Ａ’断面図、ただし軸や外枠部分は除き、ロータとステ
ータのみを示す〕である。なお、図５は外側ロータの磁
極数が４、内側ロータの磁極数が２で、その比である磁
極数比が２：１の場合を示している。

【００１６】図５において、中空円筒状のステータ２の
外側と内側に所定のギャップをおいて中空円筒状の外側
ロータ３と内側ロータ４が配置され、３層構造になって
いる。また、内側ロータ軸９と外側ロータ軸１０とは同
一の軸上に並ぶように設けられ、内側ロータ４と外側ロ
ータ３は同軸上でそれぞれ独立に回転出来るようになっ
ている。なお、軸受等は図示を省略している。

【００１７】内側ロータ４は半周をＳ極、もう半周をＮ
極とした一対の永久磁石で形成され、これに対して、外
側ロータ３は内側ロータ４の一極当たり２倍の極数を持
つように永久磁石が配置される。つまり、外側ロータ３
のＳ極、Ｎ極は各２個であり、９０度毎にＳ極とＮ極が
入れ替わるように構成されている。

【００１８】このように各ロータ３、４の磁極を配置す
ると、内側ロータ４の磁石は外側ロータ３の磁石により
回転力を与えられることがなく、この逆に外側ロータ３
の磁石が内側ロータ４の磁石により回転力を与えられる
こともない。

【００１９】たとえば、内側ロータ４の磁石が外側ロー
タ３に及ぼす影響を考えてみる。簡単のため内側ロータ
４は固定して考える。まず、内側ロータ４のＳ極とこれ
に対峙する外側ロータ３の上側磁石ＳＮとの関係におい
て、図示の状態で仮に内側ロータ４のＳ極が出す磁力を
受けて、外側ロータの上側磁石ＳＮが時計方向に回転し
ようとしたとすると、内側ロータ４のＮ極とこれに対峙
する外側ロータ３の下側磁石ＳＮとの関係においては、
内側ロータ４のＮ極により外側ロータ３の下側磁石ＳＮ
が反時計方向に回転しようとする。つまり、内側ロータ
４のＳ極が外側ロータ３の上側磁石に及ぼす磁力と内側
ロータ４のＮ極が外側ロータ３の下側磁石に及ぼす磁力
とがちょうど相殺することになり、外側ロータ３は内側
ロータ４と関係なく、ステータ２との関係だけで制御可
能となるわけである。このことは、後述するようにステ
ータコイルに発生する回転磁場とロータとの間でも同じ
である。

【００２０】ステータ２のコイルは、外側ロータ３の１
磁極当たり３個のコイル６で構成され、合計１２個（＝
３×４）のコイル６が同一の円周上に等分に配置されて
いる。丸で囲んだ数字はそれぞれコイルの巻線を示し、
例えば１と１とが１つのコイルを形成し、それぞれ電流
の方向が逆なことを示している。すなわち、１は紙面方
向へ電流の流れる巻線であり、１はその逆方向に電流の
流れる巻線である。この場合の巻線方法は集中巻であ
る。

【００２１】また、７はコイルが巻回されるコアで、コ
イル６と同数のコア７が円周上に等分に所定の間隔（ギ
ャップ）８をおいて配列されている。

【００２２】なお、後述するように、１２個のコイルは
番号で区別しており、この場合に６番目のコイルという
意味でコイル６が出てくる。上記のコイル６という表現
と紛らわしいが、意味するところは異なっている。

【００２３】これら１２個のコイルには次のような複合
電流Ｉ₁〜Ｉ₁₂を流す。まず内側ロータ４に対する回転
磁場を発生させる電流（三相交流）を流すため、［１，
２］＝［７，８］、［３，４］＝［９，１０］、［５，
６］＝［１１，１２］の３組のコイルに１２０度ずつ位
相のずれた電流Ｉｄ、Ｉｆ、Ｉｅを設定する。ここで、
番号の下に付けたアンダーラインは反対方向に電流を流
すことを意味させている。たとえば、１組のコイル
［１，２］＝［７，８］に電流Ｉｄを流すとは、コイル
１からコイル７に向けてＩｄの半分の電流を、かつコイ
ル２からコイル８に向けてＩｄのもう半分の電流を流す
ことに相当する。１と２、７と８が円周上でそれぞれ近
い位置にあるので、この電流供給により、内側ロータ４
の磁極と同数（２極）の回転磁場を生じさせることが可
能となる。

【００２４】次に、外側ロータ３に対する回転磁場を発
生させる電流（三相交流）を流すため、［１］＝［４］
＝［７］＝［１０］、［２］＝［５］＝［８］＝［１
１］、［３］＝［６］＝［９］＝［１２］の３組のコイ
ルに１２０度ずつ位相がずれた電流Ｉａ、Ｉｃ、Ｉｂを
設定する。たとえば、１組のコイル［１］＝［４］＝
［７］＝［１０］に電流Ｉａを流すとは、コイル１から
コイル４にＩａの電流をかつコイル７からコイル１０に
向けてもＩａの電流を流すことに相当する。コイル１と
７、コイル４と１０がそれぞれ円周上の１８０度ずつ離
れた位置にあるため、この電流供給により、外側ロータ
３の磁極と同数（４極）の回転磁場を生じさせることが
できる。

【００２５】この結果、１２個のコイルには次の各複合
電流Ｉ₁〜Ｉ₁₂を流せばよいことになる。 I₁＝(1/2)Id＋Ia I₂＝(1/2)Id＋Ic I₃＝(1/2)If＋Ib I₄＝(1/2)If＋Ia I₅＝(1/2)Ie＋Ic I₆＝(1/2)Ie＋Ib I₇＝(1/2)Id＋Ia I₈＝(1/2)Id＋Ic I₉＝(1/2)If＋Ib I₁₀＝(1/2)If＋Ia I₁₁＝(1/2)Ie＋Ic I₁₂＝(1/2)Ie＋Ib ただし、電流記号の下につけたアンダーラインは逆向き
の電流であることを表している。

【００２６】さらに図６を参照して複合電流の設定を説
明すると、図６は、図５との比較のため、ステータ２の
内周側と外周側に各ロータに対して別々の回転磁場を発
生させる専用のコイルを配置したものである。つまり、
内周側コイルｄ、ｆ、ｅの配列が内側ロータに対する回
転磁場を、また外周側コイルａ、ｃ、ｂの配列が外側ロ
ータに対する回転磁場を発生する。この場合に、２つの
専用コイルを共通化して、図５に示した共通のコイルに
再構成するには、内周側コイルのうち、コイルｄに流す
電流の半分ずつをコイルｄの近くにあるコイルａとｃに
負担させ、同様にして、コイルｆに流す電流の半分ずつ
をコイルｆの近くにあるコイルｂとａに、またコイルｅ
に流す電流の半分ずつをコイルｅの近くにあるコイルｃ
とｂに負担させればよいわけである。上記複合電流Ｉ₁
〜Ｉ₁₂の式はこのような考え方を数式に表したものあ
る。なお、電流設定の方法はこれに限られるものでな
く、前記特開平１１−２７５８２６号公報に記載のよう
に、他の電流設定方法でもかまわない。

【００２７】このように電流設定を行うと、共通のコイ
ルでありながら、内側ロータ４に対する回転磁場と外側
ロータ３に対する回転磁場との２つの磁場が同時に発生
するが、内側ロータ４の磁石は外側ロータ３に対する回
転磁場により回転力を与えられることがなく、また外側
ロータ３の磁石が内側ロータ４に対する回転磁場により
回転力を与えられることもない。この点は前記特開平１
１−２７５８２６号公報に記載のように、理論解析で証
明されている。

【００２８】上記Ｉｄ、Ｉｆ、Ｉｅの電流設定は内側ロ
ータ４の回転に同期して、また上記Ｉａ、Ｉｃ、Ｉｂの
電流設定は外側ロータ３の回転に同期してそれぞれ行
う。トルクの方向に対して位相の進み遅れを設定する
が、これは同期モータに対する場合と同じである。

【００２９】図７は上記回転電機を制御するための回路
のブロック図である。上記複合電流Ｉ₁〜Ｉ₁₂をステー
タコイルに供給するため、バッテリなどの電源１１から
の直流電流を交流電流に変換するインバータ１２を備え
る。瞬時電流の全ての和は０になるためこのインバータ
１２は、図８に詳細を示したように、通常の３相ブリッ
ジ型インバータを１２相にしたものと同じで、２４（＝
１２×２）個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ２４とこのト
ランジスタと同数のダイオードから構成される。インバ
ータ１２の各ゲート（トランジスタのベース）に与える
ＯＮ、ＯＦＦ信号はＰＷＭ信号である。

【００３０】各ロータ３、４を同期回転させるため、各
ロータ３、４の位相を検出する回転角センサ１３、１４
が設けられ、これらセンサ１３、１４からの信号が入力
される制御回路１５では、外側ロータ３、内側ロータ４
に対する必要トルク（正負あり）のデータ（必要トルク
指令）に基づいてＰＷＭ信号を発生させる。

【００３１】このように、前記特開平１１−２７５８２
６号公報に記載の回転電機においては、２つのロータ
３、４と１つのステータ２を三層構造かつ同一の軸上に
構成すると共に、ステータ２に共通のコイル６を形成
し、この共通のコイル６にロータの数と同数の回転磁場
が発生するように複合電流を流すようにしたことから、
ロータの一方をモータとして、残りをジェネレータとし
て運転する場合に、モータ駆動電力と発電電力の差の分
の電流を共通のコイルに流すだけでよいので、効率を大
幅に向上させることができる。

【００３２】また、２つのロータに対してインバータが
１つでよくなり、さらにロータの一方をモータとして、
残りをジェネレータとして運転する場合には、上記のよ
うに、モータ駆動電力と発電電力の差の分の電流を共通
のコイルに流すだけでよくなることから、インバータの
電力スイッチングトランジスタのキャパシタンスを減ら
すことができ、これによってスイッチング効率が向上
し、より全体効率が向上する。

【００３３】次に、図１は本発明の制御装置の一実施の
形態を示す回路図であり、前記図５〜図８に示したごと
き回転電機の駆動回路に適用した場合を示す。なお、本
発明は他の形式の多相モータにも適用することが出来
る。図１に示した回路は、１２相のモータ２０（前記図
５のごとき構成を有するモータ）を３相ずつ４つのグル
ープに分け、それぞれを同一構成の４個の駆動回路２１
〜２４（詳細後述）で３相ずつ駆動するように接続して
いる。図示のように１２相の場合には、３０°間隔で設
けられている１２個の各巻線（ステータ巻線）を３つ飛
び（１２０°毎）に一つの駆動回路に接続し、全体で４
個の駆動回路に接続している。このように多相モータの
各巻線を３相ずつに分けてそれぞれ別個の駆動回路で駆
動する。

【００３４】図１において、４０は直流電源（例えば自
動車のバッテリ）、２５は駆動力分配処理回路、２６は
モータの回転位置を検出するモータ位置センサ、２７は
モータの回転速度を検出する速度センサであり、この両
センサはモータ２０の回転軸に結合されている。速度セ
ンサ２７の信号は速度アンプ２８を介して駆動力分配処
理回路２５へ送られ、モータ位置センサ２６の信号は位
置アンプ２９を介して駆動制御回路３５へ送られる。

【００３５】また、破線で囲んだ駆動回路２１内におい
て、３０はインバータであり、各相毎に２個のトランジ
スタと２個のダイオードからなり、ＰＷＭ制御回路３６
から与えられる相互に逆位相のＰＷＭ信号に応じて、直
列に接続された２個のトランジスタが逆位相でオンオフ
することにより、モータ２０に３相電力を供給する。

【００３６】また、３１は各相の電流信号を増幅する電
流アンプ、３２は電圧値を増幅する電圧アンプであり、
それぞれ駆動制御回路３５へ送られる。また３３は温度
センサであり、その信号は温度アンプ３４を介して駆動
制御回路３５へ送られる。

【００３７】駆動制御回路３５は、上記のモータ位置、
温度、電圧値、電流値および駆動力分配処理回路２５か
らの信号を入力し、それらに基づいてＰＷＭ制御回路３
６および昇圧制御回路３７、回生制御回路３８を制御す
る。また、ゲート回路３９は昇圧制御回路３７と回生制
御回路３８の信号が同時に出力されないように切り替え
るゲートである。また、上記温度および電流値の信号は
駆動制御回路３５を介して駆動力分配処理回路２５へも
送られ、インバータの異常判断と駆動力分配の制御に用
いられる（詳細後述）。

【００３８】また、Ｌ１はリアクトル、Ｔｒ１はトラン
ジスタ、Ｄ１はダイオード、Ｃ１はコンデンサであり、
これらは昇圧回路を構成している。すなわち、昇圧制御
回路３７からの信号によってトランジスタＴｒ１をオン
オフすると、オフ時点でリアクトルＬ１に直流電源４０
よりも高い電圧が発生する。これがコンデンサＣ１に蓄
えられ、昇圧制御回路３７からの信号に応じて昇圧され
た電圧を得ることが出来る。そしてトランジスタＴｒ１
のオンオフの周期を短くすれば、より高い電圧が得られ
る。このようにインバータ３０に印加する電圧を可変に
することにより、モータ２０の駆動電圧を可変に出来
る。そのため汎用のＰＷＭ制御インバータを用いながら
ＰＡＭ制御と同様の精密な電圧制御を行うことが出来
る。

【００３９】また、モータ２０の駆動時には直流電源４
０からの電力がダイオードＤ２を通ってインバータ３０
に供給されるが、モータ２０が負荷から逆に駆動される
状態時（例えば自動車の減速時）には、回生制御回路３
８の信号によってトランジスタＴｒ２をオンにすること
により、モータ２０が発電した電力をトランジスタＴｒ
２を介して直流電源４０へ回生することが出来る。な
お、図１の回路では、回生電流がリアクトルＬ１を通っ
て直流電源４０へ流れるので、電源へのノイズを減少さ
せることが出来る。

【００４０】駆動力分配処理回路２５は、外部から与え
られるトルク指令値信号Ｓ１（例えば自動車のアクセル
操作量に対応した信号）に応じたトルク指令値を各駆動
回路の駆動制御回路３５へ送って各駆動回路を制御する
が、後述する低負荷時および異常時には所定数の駆動回
路の動作を停止させる。

【００４１】以下、制御フローに基づいて駆動力分配制
御を説明する。図２は駆動力分配制御のフローチャート
である。なお、このフローチャートは、図１に示したよ
うに１２相のモータを４個の駆動回路で駆動する場合を
想定している。図２において、まずステップＳ１０で
は、トルク指令値信号Ｓ１で指示されたトルク指令値Ｔ
ｑおよびインバータの異常数Ｎを読み込む。このインバ
ータの異常数とはインバータ３０の異常が発生した駆動
回路の数（異常はインバータの温度および目標電流と実
電流との差で判断）を意味する。

【００４２】ステップＳ１１では、異常数Ｎが２より大
か否かを判定する。Ｎが２より大の場合、すなわち３個
または４個の駆動回路が異常な場合には、ステップＳ１
５へ行き、全ての駆動回路（インバータ）を停止させ、
駆動回路にトルク制御値＝０を指示する。そして駆動力
分配処理回路２５からインバータの異常を示す異常信号
Ｓ２を外部へ出力する。

【００４３】異常数Ｎが２以下の場合には、ステップＳ
１２へ行き、トルク指令値Ｔｑの絶対値（以下省略して
単にトルク指令値Ｔｑと記す）が所定値Ｔ１より小か否
かを判定する。そして小の場合にはステップＳ１６へ行
き、正常な駆動回路２個を作動させる。そしてトルク指
令値Ｔｑの１／２をトルク制御値として指示する。この
場合には、動作する２個の駆動回路がそれぞれＴｑ／２
のトルクを負担することになる。

【００４４】さらに、ステップＳ１３では、トルク指令
値Ｔｑが所定値Ｔ２（ただしＴ１＜Ｔ２）より小か否か
を判定する。Ｔｑ＜Ｔ２の場合には、ステップＳ１４へ
行き、異常数Ｎが１より大か否かを判定する。そしてＮ
＞１（すなわちこの場合はＮ＝２）の場合は、ステップ
Ｓ１６へ行って前記と同様の制御を行う。

【００４５】ステップＳ１４で“ＮＯ”の場合（すなわ
ちこの場合はＮ＝１または０）は、ステップＳ１７へ行
き、正常な駆動回路３個を作動させる。そしてトルク制
御値をトルク指令値Ｔｑの１／３とする。この場合に
は、動作する駆動回路がＴｑ／３ずつ、トルクを負担す
ることになる。

【００４６】また、前記ステップＳ１８で“ＮＯ”の場
合（すなわち、トルク指令値ＴｑがＴ２以上の場合）
は、ステップＳ１８へ行き、正常な駆動回路を全て作動
させ、かつトルク制御値をトルク指令値Ｔｑの１／（４
−Ｎ）とする。この場合には、異常な駆動回路が２の場
合は正常な２個の駆動回路がＴｑ／２ずつ、異常な駆動
回路が１の場合は正常な３個の駆動回路がＴｑ／３ず
つ、異常な駆動回路が０の場合は正常な駆動回路４個が
Ｔｑ／４ずつ、トルクを負担することになる。この構成
では、駆動回路が全て正常な場合でも、Ｔｑ＜Ｔ１の低
負荷時にはインバータを２個のみ作動させてＴｑ／２ず
つ分担させ、Ｔ１＜Ｔｑ＜Ｔ２の場合にはインバータを
３個作動させてＴｑ／３ずつ分担させ、Ｔ２＜Ｔｑの場
合には全てのインバータを作動させてＴｑ／４ずつ分担
させることになる。上記のように、トルク指令値の大き
さに応じて動作させる駆動回路の数を変化させ、低負荷
時には少ない数の駆動回路を動作させることにより、動
作している駆動回路の負荷分担量が大きくなるので、駆
動回路のインバータ駆動用ＰＷＭ信号の低負荷時におけ
るデューティを大きくすることが出来る。そのため、モ
ータの鉄損が減少して低負荷時における効率を向上させ
ることが出来る。また、低負荷時には動作しないインバ
ータが多くなるので、インバータのスイッチング損が減
少し、それによっても効率を向上させることが出来る。

【００４７】また、図２に示したように、インバータに
異常を生じた駆動回路の数に応じて正常な駆動回路で負
担するトルク制御値を変えることにより、インバータに
異常が生じた場合でもトルクの低下を抑制することが出
来る。

【００４８】次に、図３は駆動制御のフローチャートで
ある。図３において、まず、ステップＳ２０では、前記
各センサの信号に基づいて、インバータの温度、インバ
ータの印加電圧、各相の相電流、モータ位置、目標トル
ク（前記トルク制御値に相当）を読み込む。

【００４９】次にステップＳ２１では、インバータの温
度が異常か否かを判断し、異常の場合には、ステップＳ
２９へ行き、異常の生じた駆動回路の駆動制御（昇圧、
回生、ＰＷＭ）を停止し、かつ、インバータ異常信号を
駆動力分配処理回路２５へ送り、前記図２で説明した駆
動力分配制御を行う。

【００５０】ステップＳ２１で異常がなかった場合には
ステップＳ２２へ行き、前記トルク制御値で与えられる
目標トルクｔｍから目標電流Ｉｍを算出する。Ｉｍ＝｜ｔｍ｜×ｋ１ただし、ｋ１：係数次に、ステップＳ２３では、目標電流Ｉｍと実測した電
流値Ｉ（電流アンプ３１の信号で検出）との差を判断す
る。Ｉｍ×ｋ２＜Ｉ＜Ｉｍ×（１＋ｋ２）すなわち、実電流値Ｉと目標電流Ｉｍとの差が所定の係
数ｋ２の範囲よりも外れている場合には、異常と判断
し、前記と同様にステップＳ２９へ行く。なお、インバ
ータが故障した場合には実電流値Ｉは殆ど０になるが、
実電流値Ｉが目標電流Ｉｍよりも極端に大きくなる故障
はあまり予想されないので、上記の式のように低圧側と
高圧側とで係数ｋ２の使い方を変えているが、単純に下
記の式のようにしてもよい。

【００５１】Ｉｍ−ｋ２＜Ｉ＜Ｉｍ＋ｋ２なお、このフローチャートでは、温度と電流からインバ
ータの異常を判断するように構成しているが、異常判断
に電圧値を追加することも出来る。

【００５２】ステップＳ２３で範囲内（正常）の場合に
は、ステップＳ２４へ行き、目標トルクが負（負荷から
駆動されている状態）か否かを判断する。ステップＳ２
４で“ＹＥＳ”の場合にはステップＳ２６へ行き、回生
制御（回生制御回路３８）を行う。“ＮＯ”の場合には
ステップＳ２５へ行き、目標トルクに対応した電圧にな
るように昇圧制御（昇圧制御３７）を行う。なお、図１
のゲート回路３９は、回生制御回路３８の信号と昇圧制
御回路３７の信号とが同時に出力された場合にゲートを
閉じて上記信号が伝達されないように動作する。

【００５３】その後、ステップＳ２７でベクトル制御を
行い、Ｓ２８では電流制御を行う。このベクトル制御は
一般的なベクトル制御であり、電流制御も一般的な目標
電流へのフィードバック制御である。

【００５４】上記のように、インバータの異常を検出し
て前記図２の駆動力分配制御へ移行することができる。
また、目標トルクの正負に応じて昇圧制御と回生制御と
を切り替えて行うことが出来ると共に、間違って昇圧制
御信号と回生制御信号が同時に出力された場合にはゲー
トを閉じて異常制御を回避することが出来る。

【００５５】次に、図４は、９相のモータに本発明を適
用した場合を示すブロック図である。図４において、３
個の駆動回路２１、２２、２３の内容は前記図１の駆動
回路２１と同じである。図２に示した回路は、９相のモ
ータ２０（前記図５のごとき構成を有するモータ）を３
相ずつ３つのグループに分け、それぞれを同一構成の駆
動回路２１、２２、２３で３相ずつ駆動するように接続
している。図示のように９相の場合には、３個の駆動回
路のそれぞれに、９個の各巻線を２つ飛び（１２０°
毎）に接続している。

【００５６】この実施の形態の場合には、駆動回路が３
個であるから、図２のフローチャートにおいて駆動回路
（インバータ）数を１個少なくしたものとして制御すれ
ばよい。駆動回路数が５個以上の場合にも同様に変更す
ればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御装置の一実施の形態を示す回路
図。

【図２】駆動力分配制御のフローチャート。

【図３】駆動制御のフローチャート。

【図４】本発明の制御装置の他の実施の形態を示す回路
図。

【図５】本発明を適用する回転電機の一例の構造を示す
図であり、（ａ）は回転電機全体の概略断面図、（ｂ）
はロータとステータ部分の断面図。

【図６】駆動システムの一例のブロック図。

【図７】回転電機を制御するための回路のブロック図。

【図８】インバータの一例の回路図。

【符号の説明】

２０…モータ２１〜２４…駆
動回路２５…駆動力分配処理回路２６…モータ位
置センサ２７…速度センサ２８…速度アン
プ２９…位置アンプ３０…インバー
タ３１…電流アンプ３２…電圧アン
プ３３…温度センサ３４…温度アン
プ３５…駆動制御回路３６…ＰＷＭ制
御回路３７…昇圧制御回路３８…回生制御
回路３９…ゲート回路４０…直流電源Ｌ１…リアクトルＴｒ１、Ｔｒ２
…トランジスタＤ１、Ｄ２…ダイオードＣ１…コンデン
サ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２Ｈ０２Ｐ 7/63 ３０２ＢＦターム(参考） 5H007 AA12 AA17 BB06 CA01 CB05 CC05 CC12 DA05 DB03 DC02 DC05 DC08 EA02 FA01 FA03 FA13 GA08 5H570 BB09 DD03 DD04 DD08 EE08 FF07 GG04 HA07 HB07 HB12 HB16 LL28 LL32 MM01 5H576 BB06 DD02 DD04 DD05 EE11 EE18 EE27 FF07 HA02 HB02 LL52 LL54 MM01 5H621 BB02 BB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＷＭ制御によるインバータと、リアクト
ルに流れる電流をオンオフすることによって電源電圧を
昇圧して前記インバータへ与える昇圧回路と、負荷から
の逆駆動時に回転電機から電源へ電力を回生する回生回
路と、を備えた駆動回路を複数個備え、多相回転電機の巻線を３相毎に複数のグループに分け、
それぞれのグループ毎に上記駆動回路を接続し、低負荷時には上記複数の駆動回路のうち、負荷量に応じ
た所定数の駆動回路のみを動作させ、全体の負荷量を前
記動作している駆動回路で分担させるように制御する制
御手段を備えたことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項２】前記制御手段は、前記インバータの異常を
検出する手段を備え、インバータに異常が生じた駆動回
路の動作を停止させ、全体の負荷量を残りの正常な駆動
回路で分担させるように制御するものである、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。
【請求項３】前記インバータの異常を検出する手段は、
インバータの温度、電圧、電流のうちの少なくとも一つ
に応じて異常を検出するものである、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。
【請求項４】前記制御手段は、インバータへの印加電圧
が目標トルクに対応した電圧になるように前記昇圧回路
を制御して昇圧動作を行わせるものである、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。
【請求項５】前記昇圧回路の制御信号と前記回生回路の
制御信号とが同時に出力されないように制限するゲート
回路を備えた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。