JP2009225615A - Controller for motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータの制御装置の技術に関する。 The present invention relates to a technology of a motor control device.
電気自動車、ハイブリッド車両に搭載されるモータは、その性質上、要求される出力トルクの範囲等が広く、モータの連続的な運転を支障なく行い得る定格トルクを超えるような出力トルクが要求される場合が多々ある。このため、この種のモータでは、比較的大きな発熱を伴う状態で動作させるような状況が生じることが多々あり、モータが過熱状態となるのを防止することが要求される。 Motors mounted on electric vehicles and hybrid vehicles have a wide range of required output torque due to their nature, and output torque exceeding the rated torque at which continuous operation of the motor can be performed without hindrance is required. There are many cases. For this reason, in this type of motor, there are many situations where the motor is operated in a state with relatively large heat generation, and it is required to prevent the motor from being overheated.
従来、例えば、モータの温度を温度センサにより検出し、その検出温度が所定の温度よりも高くなったときに、モータの出力を強制的に制限するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1,2参照)。
Conventionally, for example, a sensor that detects the temperature of a motor by a temperature sensor and forcibly limits the output of the motor when the detected temperature becomes higher than a predetermined temperature is known (for example, (See
しかし、このように温度センサによりモータの温度を検出するものでは、温度センサ及び温度センサをモータに取り付ける部品等が必要になって、コスト的に不利なものになる。また、温度センサの故障等を考慮すると、実用上複数の温度センサを備える必要があり、温度センサの取り付けスペースの確保等が問題となる。 However, in the case where the temperature of the motor is detected by the temperature sensor as described above, the temperature sensor and parts for attaching the temperature sensor to the motor are required, which is disadvantageous in terms of cost. In consideration of the failure of the temperature sensor and the like, it is necessary to provide a plurality of temperature sensors in practice, and securing the mounting space for the temperature sensor becomes a problem.
例えば、特許文献3,4では、温度センサを用いることなく廉価で簡易な手段によってモータの過熱状態を防止することができるモータの制御装置が提案されている。 For example, Patent Documents 3 and 4 propose a motor control device that can prevent the motor from being overheated by inexpensive and simple means without using a temperature sensor.
モータの出力トルクが大きくなると、モータとモータを駆動させるパワードライブユニットとを接続する端子台も発熱する。しかし、特許文献3,4のモータの制御装置では、端子台の発熱が考慮されておらず、モータの出力トルクの増大によるモータの過熱状態を防止することは可能であるが、端子台の発熱を抑制することまでは出来ない。端子台の発熱を抑制することができれば、端子台の小型化、モータの高出力化が可能となる。 When the output torque of the motor increases, the terminal block that connects the motor and the power drive unit that drives the motor also generates heat. However, in the motor control devices of Patent Documents 3 and 4, heat generation of the terminal block is not taken into consideration, and it is possible to prevent the motor from being overheated due to an increase in motor output torque. It is not possible to suppress it. If the heat generation of the terminal block can be suppressed, it is possible to reduce the size of the terminal block and increase the output of the motor.
そこで、本発明の目的は、モータに備えられる端子台の発熱を抑制することができるモータ制御装置を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a motor control device capable of suppressing heat generation of a terminal block provided in the motor.
本発明のモータの制御装置は、所定時間毎のモータの平均出力トルク値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した所定時間の平均出力トルク値から、次の所定時間にモータが発生する出力トルクの上限値を設定する上限値設定手段と、前記次の所定時間にモータが発生する出力トルク値が、前記上限値を超えるとき、モータの出力トルクを制御する制御手段と、を備え、前記所定時間は、モータの最大出力トルク時にモータに設けられる端子台の温度が端子台の耐熱温度に達するまでの範囲で設定されるものであり、前記上限値設定手段は、前記平均出力トルク値が、モータの連続駆動で端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値を超える場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値以下となる値に設定し、前記平均出力トルク値が端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値未満となる場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値以上となる値に設定する。 According to the motor control device of the present invention, the motor is generated at the next predetermined time from the calculating means for calculating the average output torque value of the motor every predetermined time and the average output torque value of the predetermined time calculated by the calculating means. An upper limit setting means for setting an upper limit value of the output torque, and a control means for controlling the output torque of the motor when an output torque value generated by the motor in the next predetermined time exceeds the upper limit value, The predetermined time is set in a range in which the temperature of the terminal block provided in the motor at the time of the maximum output torque of the motor reaches the heat resistant temperature of the terminal block, and the upper limit setting means includes the average output torque value Is higher than the output torque value when the motor is continuously driven and converges to the heat resistance temperature of the terminal block, the upper limit is set to a value equal to or lower than the output torque value when the temperature converges to the heat resistance temperature of the terminal block. If the average output torque value is less than the output torque value when converging to the heat resistance temperature of the terminal block, the upper limit value is equal to or greater than the output torque value when converging to the heat resistance temperature of the terminal block. Set to.
また、本発明のモータの制御装置は、所定時間毎のモータの平均電流値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出した所定時間の平均電流値から、次の所定時間にモータに流れる電流の上限値を設定する上限値設定手段と、前記次の所定時間にモータに流れる電流値が、前記上限値を超えるとき、モータに流れる電流を制御する制御手段と、を備え、前記所定時間は、モータの最大電流時にモータに設けられる端子台の温度が端子台の耐熱温度に達するまでの範囲で設定されるものであり、前記上限値設定手段は、前記平均電流値が、モータの連続駆動で端子台の耐熱温度に収束する時の電流値を超える場合には、前記上限値を前記端子台の耐熱温度に収束する時の電流値以下となる値に設定し、前記平均電流値が端子台の耐熱温度に収束する時の電流値未満となる場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の電流値以上となる値に設定する。 In addition, the motor control device of the present invention includes a calculating unit that calculates an average current value of the motor every predetermined time, and a current that flows to the motor in the next predetermined time from the average current value of the predetermined time calculated by the calculating unit. An upper limit value setting means for setting an upper limit value of the motor, and a control means for controlling the current flowing to the motor when the current value flowing to the motor at the next predetermined time exceeds the upper limit value, the predetermined time being The temperature of the terminal block provided in the motor at the maximum current of the motor is set in a range until the temperature reaches the heat resistant temperature of the terminal block, and the upper limit value setting means is configured such that the average current value is a continuous drive of the motor. If the current value at the time of convergence to the heat resistant temperature of the terminal block is exceeded, the upper limit value is set to a value that is equal to or less than the current value at the time of convergence to the heat resistant temperature of the terminal block, and the average current value is The heat-resistant temperature of the stand If less than the current value when the bundle is set to a value which is a current value or more when converging the upper limit value to the terminal block of the heat-resistant temperature.
本発明によれば、モータに備えられる端子台の発熱を抑制するモータ制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the motor control apparatus which suppresses heat_generation | fever of the terminal block with which a motor is equipped can be provided.
本発明の実施の形態について以下説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、本実施形態に係るモータの制御装置の構成の一例を示す模式図である。本実施形態に係るモータの制御装置1は、3相DCブレンシスモータ等のモータ10を駆動制御するものである。モータ10は、界磁に利用する永久磁石を有するロータ(不図示)と、このロータを回転させる回転磁界を発生するステータ(不図示)とを備えている。本実施形態に係るモータの制御装置1は、パワードライブユニット12、バッテリ14、ECU16、電流センサ18を備えている。モータ10及びバッテリ14は、パワードライブユニット12に接続されている。電流センサ18は、モータ10とパワードライブユニット12との間の結線ラインに介装され、モータ10に流れる電流値を検出するものである。また、モータ10には、端子台20が設けられている。端子台20は、モータ10とパワードライブユニット12との電気的接点部となる。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a motor control device according to the present embodiment. The
そして、パワードライブユニット12は、ECU16からの駆動指令を受けて、モータ10の駆動を制御する。例えば、モータ10の駆動時に、ECU16から出力される出力トルク値に基づいて、バッテリ14から供給される直流電力を交流電力に変換し、モータ10に設けられる端子台20を介してモータに通電する。
The
図2は、モータの制御装置に用いられるECUの構成の一例を示す模式図である。図2に示すように、ECU16は、出力トルク指令部22、電流指令部24、計時部26、平均出力トルク値又は平均電流値を算出する算出部28、出力トルク又は電流の上限値を設定する上限値設定部30、モータ10の出力トルク又は電流を制御する制御部32を備える。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of an ECU used in a motor control device. As shown in FIG. 2, the
出力トルク指令部22は、例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作に係るアクセル操作量等に応じて、必要とされる出力トルクをモータ10に発生させるための出力トルク値を算出し、電流指令部24へ出力するものである。
The output
電流指令部24は、予め記憶させておいたトルク−電流特性マップを用いて、出力トルク指令部22から入力される出力トルク値に対応する電流値を算出するものである。また、本実施形態では、ECU16に電流調節部を設け、電流センサ18で検出した電流値と電流指令部24から入力される電流値とを比較し、パワードライブユニット12の電圧、周波数等を変化させて、出力トルク指令部から出力された出力トルク値となるようにフィードバック制御してもよい。
The
算出部28は、出力トルク指令部22により出力される出力トルク値又は出力トルク指令部22から入力される出力トルク値に対応する電流値(以下単に電流値と呼ぶ場合がある)を記録し、計時部26により計時した所定時間毎に平均出力トルク値又は平均電流値を算出し、上限値設定部30へ出力するものである。ここで所定時間は、モータ10の最大出力トルク時又は最大電流時に、モータ10に設けられる端子台20が耐熱温度に達するまでの範囲で設定される。端子台20は、モータ10とパワードライブユニット12とを電気的に接続する端子部と、端子部をモータに設置するために樹脂材料等から構成される絶縁台とから構成されているため、モータ10の稼働によって端子台20の端子部が発熱し一定温度以上になると、絶縁部(樹脂)にふくれ、ひび割れ(クラック)、変形(そり、曲がり、ねじれ)、変色等が生じる。すなわち、端子台20の耐熱温度とは、絶縁部の耐熱温度であり、具体的には絶縁部(樹脂)に上記ふくれ等が生じるまでの温度である。
The
上限値設定部30は、予め記憶させておいた平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係又は平均電流値と電流値の上限値との関係を表すマップを用いて、算出部28により算出された所定時間の平均出力トルク値又は平均電流値から、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値又はモータに流れる電流の上限値を設定する。図3(A)は、平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係を表すマップの一例であり、図3(B)は、平均電流値と電流の上限値との関係を表すマップの一例である。図3(A)に示すTMAXは、モータ10の最大出力トルク値であり、THは、モータ10の連続駆動で端子台20の温度が端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値(耐熱温度収束トルク値)である。図3(B)に示すIMAXは、モータ10に流れる最大電流値、すなわち最大出力トルク値に対応する最大電流値であり、図3(B)に示すIHは、モータ10の連続駆動で端子台20の温度が端子台の耐熱温度に収束する時のモータ10に流れる電流値(耐熱温度収束電流値)、すなわち耐熱温度収束トルク値THに対応する電流値である。図3(A),(B)に示すマップは一例であって、所定時間の平均出力トルク値(又は平均電流値)が、耐熱温度収束トルク値TH(又は耐熱温度収束電流値IH)を超える場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値(又は電流の上限値)を耐熱温度収束トルク値TH(又は耐熱温度収束電流値)以下、所定時間の平均出力トルク値(又は平均電流値)が耐熱温度収束トルク値TH(又は耐熱温度収束電流値IH)未満となる場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値(又は電流の上限値)を耐熱温度収束トルク値TH(又は耐熱温度収束電流値IH)以上となるように設定されればよい。
The upper
図4は、平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係を表すマップの他の一例である。図4に示すように、例えば平均出力トルク値が0〜耐熱温度収束トルク値TH未満の一部までの範囲(例えば、図4では0〜(2TH−TMAX)の範囲)では、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を常に最大出力トルク値TMAXとし、それ以降の範囲(例えば、図4では(2TH−TMAX)〜TMAXの範囲)では、一次関数等で表される(例えば、図4ではy=−x+2TH)マップ等であってもよい。電流値の場合も同様である。 FIG. 4 is another example of a map representing the relationship between the average output torque value and the upper limit value of the output torque. As shown in FIG. 4, the example, the average output torque value in the range of up to a portion of less than 0 heat resistant temperature convergence torque value T H (for example, a range of FIG. 4 0~ (2T H -T MAX) ), the following predetermined time the motor is always the maximum output torque value T MAX the upper limit of the output torque to be output to, in the subsequent range (e.g., in FIG. 4 (2T H -T MAX) ~T MAX range), the primary function of (For example, y = −x + 2T H in FIG. 4) and the like may be used. The same applies to the current value.
また、上記例示したマップでは、所定時間の平均出力トルク値が耐熱温度収束トルク値THであれば、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値も耐熱温度収束トルク値THとなるように設定されている。しかし、これに制限されるものではなく、所定時間の平均出力トルク値が耐熱温度収束トルク値THの場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を耐熱温度収束トルク値TH超又は耐熱温度収束トルク値TH未満となるように設定した別のマップを用意し、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を設定してもよい。モータ10に流れる電流値による場合も同様である。
Also, in the map exemplified above, if the average output torque value heat temperature convergence torque value T H of the predetermined time, and the upper limit value is also heat resistant temperature convergence torque value T H of the output torque output from the motor to the next predetermined time It is set to be. However, the invention is not limited thereto, when the average output torque value of the predetermined time is heat resistant temperature convergence torque value T H, the heat resistance temperature convergence torque value an upper limit of the output torque output from the motor to the next predetermined time T H greater or prepare another map configured to be less than the heat resistant temperature convergence torque value T H, may set an upper limit value of the output torque motor to output the next predetermined time. The same applies to the case of the current value flowing through the
次に、本実施形態に係るモータの制御装置の動作について説明する。図5は、本実施形態に係るモータの制御装置の動作の一例を示すフロー図である。モータの制御装置の動作は、図1に示すモータの制御装置1を用いて説明する。
Next, the operation of the motor control device according to this embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the motor control device according to the present embodiment. The operation of the motor control device will be described with reference to the
ステップS10では、ECU16の出力トルク指令部22により、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作に係るアクセル操作量等に応じて設定された出力トルク値が算出される。ステップS12では、算出された出力トルク値を発生させるための電流値が、ECU16の電流指令部24により算出され、パワードライブユニット12により、算出された電流値に基づいて、モータ10を駆動させる。
In step S10, the output
ステップS14では、ECU16の算出部28により、出力トルク値(又はモータ10に流れる電流値)が記録され、所定時間における平均出力トルク値(又は平均電流値)が算出される。ステップS16では、ECU16の上限値設定部30により、平均出力トルク値と出力トルクの上限値との関係(又は平均電流値と電流の上限値との関係)を表すマップ(例えば図3,4に示すマップ)から、所定時間の平均出力トルク値(又は平均電流値)に対応する次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値(電流の上限値)が設定される。例えば、所定時間の平均出力トルク値が、耐熱温度収束トルク値THを超える場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値が耐熱温度収束トルク値TH以下、所定時間の平均出力トルク値が耐熱温度収束トルク値TH未満となる場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を耐熱温度収束トルク値TH以上に設定する。
In step S14, the output torque value (or the current value flowing through the motor 10) is recorded by the
図6(A),(B)は、モータの駆動時間と駆動トルクとの関係の一例を説明するための図である。図6(A)に示すように、所定時間(t0〜t1)における出力トルク値(例えば、図6(A)に示す斜線部)から算出された平均出力トルク値に基づいて、次の所定時間(t1〜t2)にモータが発生する出力トルクの上限値が算出される(例えば、図6(A)に示す点線部)。 6A and 6B are diagrams for explaining an example of the relationship between the driving time of the motor and the driving torque. As shown in FIG. 6A, based on the average output torque value calculated from the output torque value (for example, the hatched portion shown in FIG. 6A) at a predetermined time (t 0 to t 1 ), An upper limit value of the output torque generated by the motor during a predetermined time (t 1 to t 2 ) is calculated (for example, a dotted line portion shown in FIG. 6A).
そして、ステップS18では、出力トルク指令部22により算出される次の所定時間(t1〜t2)内の出力トルク値(又は電流値)、すなわち次の所定時間(t1〜t2)内にモータが発生する出力トルク値(又は電流値)が、上限値設定部30により設定された上限値を超えるとECU16の制御部32により判定された場合には、ステップS20において、制御部32によりモータ10の出力トルク(又は電流値)が制御される。
In step S18, the output torque value (or current value) within the next predetermined time (t 1 to t 2 ) calculated by the output
上限値を超える場合には、例えば、出力トルク指令部22により算出される次の所定時間(t1〜t2)内の出力トルク値(又は電流値)が、制御部32によって上限値に補正されることにより、モータの出力トルク(又は電流値)が制御される。また、例えば、制御部32によって上限値までの出力トルク(又は電流値)をモータに、上限値を超える部分を内燃機関等に分配すること等により、モータの出力トルク(又は電流値)が制御されてもよい。出力トルク指令部22により算出される次の所定時間(t1〜t2)内の出力トルク値(又は電流値)が、上限値以下の場合には、出力トルク指令部22により算出された出力トルク値(又は電流値)に基づいて、モータを駆動させる。これを一連の処理として、図5(B)に示すように、t2〜t3、t3〜t4等の所定時間における出力トルク(又は電流値)の上限値が設定され、モータの出力トルク(又はモータに流れる電流値)が制御される。
When the upper limit value is exceeded, for example, the output torque value (or current value) within the next predetermined time (t 1 to t 2 ) calculated by the output
このように、所定時間の平均出力トルク値が、耐熱温度収束トルク値THを超える場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を耐熱温度収束トルク値TH以下とし、所定時間の平均出力トルク値が耐熱温度収束トルク値TH未満となる場合、次の所定時間にモータが出力する出力トルクの上限値を耐熱温度収束トルク値TH以上となるようにモータの出力トルクの上限値を設定し、設定した上限値に基づいてモータの出力トルクを制御することによって、モータに備えられる端子台の発熱を抑制することができる。その結果、端子台の小型化、モータの高出力化が可能となる。 Thus, the average output torque value of the predetermined time, if it exceeds the upper temperature limit convergence torque value T H, the upper limit of the output torque motor to output a temperature below the heat resistant temperature convergence torque value T H for the next predetermined time, predetermined If the average output torque value of the time is less than the heat resistant temperature convergence torque value T H, the output torque of the motor to the upper limit of the output torque motor to output the next predetermined time the heat resistance temperature convergence torque value T H or By setting the upper limit value and controlling the output torque of the motor based on the set upper limit value, it is possible to suppress the heat generation of the terminal block provided in the motor. As a result, the terminal block can be downsized and the motor output can be increased.
1 制御装置、10 モータ、12 パワードライブユニット、14 バッテリ、16ECU、18 電流センサ、20 端子台、22 出力トルク指令部、24 電流指令部、26 計時部、28 算出部、30 上限値設定部、32 制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記算出手段により算出した所定時間の平均出力トルク値から、次の所定時間にモータが発生する出力トルクの上限値を設定する上限値設定手段と、
前記次の所定時間にモータが発生する出力トルク値が、前記上限値を超えるとき、モータの出力トルクを制御する制御手段と、を備え、
前記所定時間は、モータの最大出力トルク時にモータに設けられる端子台の温度が端子台の耐熱温度に達するまでの範囲で設定されるものであり、
前記上限値設定手段は、前記平均出力トルク値がモータの連続駆動で端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値を超える場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値以下となる値に設定し、前記平均出力トルク値が端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値未満となる場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の出力トルク値以上となる値に設定することを特徴とするモータの制御装置。 A calculation means for calculating an average output torque value of the motor for each predetermined time;
Upper limit value setting means for setting an upper limit value of the output torque generated by the motor in the next predetermined time, from the average output torque value of the predetermined time calculated by the calculating means;
Control means for controlling the output torque of the motor when the output torque value generated by the motor in the next predetermined time exceeds the upper limit value,
The predetermined time is set in a range until the temperature of the terminal block provided in the motor at the maximum output torque of the motor reaches the heat resistant temperature of the terminal block,
When the upper limit value setting means exceeds the output torque value when the average output torque value converges to the heat resistant temperature of the terminal block in continuous driving of the motor, the upper limit value is set to converge the upper limit value to the heat resistant temperature of the terminal block. When the average output torque value is less than the output torque value when it converges to the heat resistance temperature of the terminal block, the upper limit value is converged to the heat resistance temperature of the terminal block. The motor control device is characterized in that it is set to a value equal to or greater than the output torque value at the time.
前記算出手段により算出した所定時間の平均電流値から、次の所定時間にモータに流れる電流の上限値を設定する上限値設定手段と、
前記次の所定時間にモータに流れる電流値が、前記上限値を超えるとき、モータに流れる電流を制御する制御手段と、を備え、
前記所定時間は、モータの最大電流時にモータに設けられる端子台の温度が端子台の耐熱温度に達するまでの範囲で設定されるものであり、
前記上限値設定手段は、前記平均電流値がモータの連続駆動で端子台の耐熱温度に収束する時の電流値を超える場合には、前記上限値を前記端子台の耐熱温度に収束する時の電流値以下となる値に設定し、前記平均電流値が端子台の耐熱温度に収束する時の電流値未満となる場合には、前記上限値を端子台の耐熱温度に収束する時の電流値以上となる値に設定することを特徴とするモータの制御装置。 A calculation means for calculating an average current value of the motor for each predetermined time;
Upper limit setting means for setting an upper limit value of the current flowing in the motor in the next predetermined time from the average current value of the predetermined time calculated by the calculating means;
Control means for controlling the current flowing through the motor when the value of the current flowing through the motor at the next predetermined time exceeds the upper limit value,
The predetermined time is set in a range until the temperature of the terminal block provided in the motor at the maximum current of the motor reaches the heat resistant temperature of the terminal block,
When the average current value exceeds the current value when the average current value converges to the heat resistant temperature of the terminal block by continuous driving of the motor, the upper limit value setting means is configured to converge the upper limit value to the heat resistant temperature of the terminal block. When the average current value is less than the current value when the average current value converges to the heat resistance temperature of the terminal block, the current value when the upper limit value converges to the heat resistance temperature of the terminal block. A motor control device, characterized by being set to the above values.
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