JP2010273522A - Device for control of electric motor - Google Patents
Device for control of electric motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010273522A JP2010273522A JP2009125680A JP2009125680A JP2010273522A JP 2010273522 A JP2010273522 A JP 2010273522A JP 2009125680 A JP2009125680 A JP 2009125680A JP 2009125680 A JP2009125680 A JP 2009125680A JP 2010273522 A JP2010273522 A JP 2010273522A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- current
- advance angle
- phase advance
- rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、回転軸の周囲に同心円状に設けられた第1回転子及び第2回転子と、第1回転子及び第2回転子の周方向の相対位相角を変更する位相変更機構とを有する電動機の制御装置に関する。 The present invention includes a first rotor and a second rotor provided concentrically around a rotation shaft, and a phase change mechanism that changes a relative phase angle in the circumferential direction of the first rotor and the second rotor. The present invention relates to a motor control device.
図27は、特許文献1に記載の電動機の断面図である。図27に示す電動機501は、回転軸504の周囲に周方向に沿って配置された内周側永久磁石509を有する内周側回転子506と、内周側回転子506と同軸上に配置され、内周側回転子506の外側に周方向に沿って配置された外周側永久磁石509を有する外周側回転子505と、内周側回転子506と外周側回転子505の周方向の相対位相角を変更可能なベーンタイプの回動機構511とを備える。なお、回動機構511は、非圧縮性流体である作動油(作動流体)の油圧(流体圧)によって、内周側回転子506と外周側回転子505との間の相対的な位相を変更する。
FIG. 27 is a cross-sectional view of the electric motor described in
回動機構511は、電動機501が界磁強め状態、界磁弱め状態又はこれらの中間の状態となるよう内周側回転子506と外周側回転子505の相対位相角を変更する。界磁強め状態では、内周側回転子506及び外周側回転子505の対向する各永久磁石509の磁化方向は同じである。一方、界磁弱め状態では、内周側回転子506及び外周側回転子505の対向する各永久磁石509の磁化方向は逆である。なお、界磁強め状態の電動機10は、トルク(後述する軸トルク)が最大となる出力が可能である。
The
回動機構511は、内周側回転子506と一体に設けられた環状ハウジング515と、外周側回転子505と一体に設けられると共に、環状ハウジング515とによって進角側作動室524及び遅角側作動室525を形成するベーンロータ514とを備える。ベーンロータ514は、図27に示すように、回転軸504に嵌合される円筒状のボス部517の外周に設けられた複数の羽根部518を有する。一方、環状ハウジング515には、内周面に複数の凹部519が設けられている。各凹部519にベーンロータ514の対応する羽根部518が収容配置される。
The
環状ハウジング515はベーンロータ514に対して周方向に回動する。環状ハウジング515がベーンロータ514に対して回動すると、外周側回転子505が内周側回転子506に対して回動する。なお、羽根部518に突出部521が突き当たることにより、ベーンロータ514に対する環状ハウジング515の回動は規制される。したがって、外周側回転子505の内周側回転子506に対する回動範囲も制限されている。
The
環状ハウジング515は、進角側作動室524及び遅角側作動室525に導入される作動油の油圧に応じて、ベーンロータ514に対して回動する。進角側作動室524に対する作動油の給排は、進角側給排通路526を介して行われる。また、遅角側作動室525に対する作動油の給排は、遅角側給排通路527を介して行われる。なお、図27は、進角側作動室524からは作動油が排出され、遅角側作動室525には作動油が供給されている状態を示す。
The
また、特許文献1に記載の電動機と同様の電動機として、特許文献2の電動機が知られている。特許文献1に記載の電動機は、作動室に作動油が供給されないときに、外周側永久磁石と内周側永久磁石とによる合成磁束が最も強められる位相位置で安定する特性(強め安定の特性)を有している。一方、特許文献2に記載の電動機は、作動室に作動油が供給されないときに、外周側永久磁石と内周側永久磁石とによる合成磁束が最も強められる位相位置で安定する特性(弱め安定の特性)を有している。
Moreover, the electric motor of
このような従来の電動機では、2つの異なるトルクを考慮することができる。第1のトルクは、内周側回転子と外周側回転子の相対位相角に応じて定まる「相対トルク」である。また、第2のトルクは、各相対位相角において、例えば電動機へ供給される電流の位相進角と振幅に応じて各々定まる「軸トルク」である。軸トルクは、電動機の永久磁石による磁界と電動機の巻線による回転磁界とが吸引反発して発生する磁石トルクと、巻線による回転磁界に回転子の突極部が吸引されて発生するリラクタンストルクと、の和により表される。 In such a conventional motor, two different torques can be considered. The first torque is “relative torque” determined according to the relative phase angle between the inner circumferential rotor and the outer circumferential rotor. The second torque is “shaft torque” that is determined at each relative phase angle, for example, depending on the phase advance angle and amplitude of the current supplied to the electric motor. Axial torque includes magnet torque generated by attracting and repelling the magnetic field generated by the permanent magnet of the motor and the rotating magnetic field generated by the winding of the motor, and the reluctance torque generated by attracting the salient pole part of the rotor to the rotating magnetic field generated by the winding. And the sum of
電動機が搭載された車両が最高効率で走行するためには、各相対位相角において、常に軸トルクを最大化する(トルクベストとする)ことが好ましい。しかしながら、軸トルクを常に最大化した場合には、軸トルクと電動機の回転数との関係によって非常に大きな相対トルクが発生する。つまり、界磁強め状態から界磁弱め状態へ移行したり、界磁弱め状態から界磁強め状態へ移行したりするときに、作動流体の流体圧として高い圧力が必要になる。この結果、作動流体を供給するためのオイルポンプの体格が大きくなったり、高い圧力により作動流体が漏れることによる損失が発生したりする。 In order for a vehicle equipped with an electric motor to travel at the highest efficiency, it is preferable to always maximize the shaft torque (set to the torque best) at each relative phase angle. However, when the shaft torque is always maximized, a very large relative torque is generated depending on the relationship between the shaft torque and the rotational speed of the electric motor. That is, a high pressure is required as the fluid pressure of the working fluid when shifting from the field strengthening state to the field weakening state or when shifting from the field weakening state to the field strengthening state. As a result, the size of the oil pump for supplying the working fluid becomes large, or loss due to leakage of the working fluid due to high pressure occurs.
一方、相対トルクを低減させた場合には、相対トルクに応じて必要となる作動流体の流体圧が小さくなることで、相対位相を変更するために必要となる作動流体の流量が減少するため、作動流体の減少量に相当するエネルギ(以下、圧力低減エネルギと称する)を低減させることができる。しかしながら、相対トルクを低減させたことに対応して軸トルクが小さくなるため、電動機により出力可能なエネルギ(以下、効率変化エネルギと称する)が小さくなる。したがって、圧力低減エネルギ(得)と効率変化エネルギ(損)とを考慮して、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量が最適化されることが望ましい。 On the other hand, when the relative torque is reduced, the fluid pressure of the working fluid required according to the relative torque is reduced, so that the flow rate of the working fluid necessary for changing the relative phase is reduced. Energy corresponding to the amount of reduction of the working fluid (hereinafter referred to as pressure reduction energy) can be reduced. However, since the shaft torque is reduced in response to the reduction of the relative torque, the energy that can be output by the motor (hereinafter referred to as efficiency change energy) is reduced. Therefore, it is desirable to optimize the amount of energy change when reducing the relative torque in consideration of the pressure reduction energy (obtained) and the efficiency change energy (loss).
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能な電動機の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an electric motor control device capable of optimizing the amount of energy change when reducing the relative torque.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の発明の電動機の制御装置は、回転軸(例えば、実施形態での回転軸12)の周囲に同心円状に設けられた第1回転子及び第2回転子(例えば、実施形態での外周側回転子21及び内周側回転子22)と、前記第1回転子及び前記第2回転子の周方向の相対位相角(例えば、実施形態でのロータ位相差)を変更する位相変更機構(例えば、実施形態での回動機構30)と、を備えた電動機(例えば、実施形態での電動機10)へ供給する電流を制御する前記電動機の制御装置であって、前記電動機へ供給する電流の位相進角を補正する位相進角補正部(例えば、実施形態での消費エネルギ制御器153)と、前記位相進角補正部による補正の前後における前記電流の位相進角に対応する相対トルクの変化量に応じた第1のエネルギ変化量(例えば、実施形態での圧力低減エネルギW1)を算出する第1エネルギ変化量算出部(例えば、実施形態での消費エネルギ制御器153)と、前記位相進角補正部による補正の前後における前記電流の位相進角に対応する軸トルクの変化量に応じた第2のエネルギ変化量(例えば、実施形態での効率変化エネルギW2)を算出する第2エネルギ変化量算出部(例えば、実施形態での消費エネルギ制御器153)と、を備え、前記位相進角補正部が、前記相対位相角の変更前に、前記電流の位相進角に対応する相対トルクが減少する方向に、前記第1のエネルギ変化量が前記第2のエネルギ変化量を上回る範囲で、前記電流の位相進角を補正することを特徴とする。
In order to solve the above problems and achieve the object, the motor control device according to the first aspect of the present invention is provided concentrically around the rotating shaft (for example, the
さらに、請求項2に記載の発明の電動機の制御装置は、前記電流の位相進角の補正により減少する前記軸トルクに基づいて、前記電流の振幅を増大させる振幅補正部(例えば、実施形態での消費エネルギ制御器153)を備えることを特徴とする。 Furthermore, an electric motor control device according to a second aspect of the present invention provides an amplitude correction unit (for example, in the embodiment) that increases the amplitude of the current based on the shaft torque that is decreased by correcting the phase advance angle of the current. The energy consumption controller 153) is provided.
さらに、請求項3に記載の発明の電動機の制御装置は、アクセル開度(例えば、実施形態でのAP開度)を検出するアクセル開度検出部(例えば、実施形態でのAP開度検出器152)を備え、前記位相進角補正部が、アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度に基づいて、前記電流の位相進角を補正することを特徴とする。 Furthermore, an electric motor control device according to a third aspect of the present invention is an accelerator opening detector that detects an accelerator opening (for example, an AP opening in the embodiment) (for example, an AP opening detector in the embodiment). 152), and the phase advance angle correction unit corrects the phase advance angle of the current based on the accelerator opening detected by the accelerator opening detection unit.
さらに、請求項4に記載の発明の電動機の制御装置は、前記位相進角補正部が、前記アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度が大きいほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を減少させることを特徴とする。 Further, in the electric motor control device according to claim 4, the phase advance angle correction unit corrects the phase advance angle of the current as the accelerator opening detected by the accelerator opening detection unit increases. Therefore, the correction value is reduced.
さらに、請求項5に記載の発明の電動機の制御装置は、前記位相進角補正部が、前記アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度が小さいほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を増大させることを特徴とする。 Furthermore, in the motor control device according to the fifth aspect of the invention, the phase advance angle correction unit corrects the phase advance angle of the current as the accelerator opening degree detected by the accelerator opening degree detection unit is smaller. The correction value for this is increased.
さらに、請求項6に記載の発明の電動機の制御装置は、前記位相進角補正部が、前記電動機の回転数が増大するほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を増大させることを特徴とする。 Furthermore, in the motor control device according to claim 6, the phase advance angle correction unit increases a correction value for correcting the phase advance angle of the current as the rotation speed of the motor increases. It is characterized by that.
さらに、請求項7に記載の発明の電動機の制御装置は、前記位相進角補正部が、前記相対位相角の変更前の前記相対位相角が、前記第1回転子及び前記第2回転子に配置された磁石片による合成磁束が最も強められる位相位置(例えば、実施形態での最強め界磁位相)に対応する相対位相角であるか、前記第1回転子及び前記第2回転子に配置された磁石片による合成磁束が最も弱められる位相位置(例えば、実施形態での最弱め界磁位相)に対応する相対位相角であるか、に基づいて、前記電流の位相進角を補正するための補正値を切り替えることを特徴とする。 Furthermore, in the motor control device according to claim 7 of the present invention, the phase advance angle correction unit causes the relative phase angle before the change of the relative phase angle to be applied to the first rotor and the second rotor. It is a relative phase angle corresponding to the phase position (for example, the strongest field phase in the embodiment) where the combined magnetic flux by the arranged magnet pieces is most strengthened, or is arranged in the first rotor and the second rotor. In order to correct the phase advance angle of the current based on whether the resultant magnetic flux is a relative phase angle corresponding to the phase position where the combined magnetic flux is weakened most (for example, the weakest field phase in the embodiment). The correction value is switched.
さらに、請求項8に記載の発明の電動機の制御装置は、前記相対位相角を作動流体の流体圧によって変更する前記位相変更機構へ前記作動流体を供給する作動流体供給部(例えば、実施形態での液圧制御部150)と、前記作動流体供給部により供給される前記作動流体の元圧を制御する元圧制御部(例えば、実施形態での消費エネルギ制御器153)と、を備え、前記元圧制御部が、前記位相進角補正部による前記電流の位相進角の補正により減少する前記相対トルクに基づいて、前記作動流体の元圧を減少させることを特徴とする。
Furthermore, the control apparatus for an electric motor according to an eighth aspect of the present invention provides a working fluid supply unit (for example, in the embodiment) that supplies the working fluid to the phase change mechanism that changes the relative phase angle according to the fluid pressure of the working fluid. Hydraulic pressure control unit 150) and a source pressure control unit (for example, an
請求項1に記載の発明の電動機の制御装置によれば、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能である。 According to the motor control apparatus of the first aspect of the present invention, it is possible to optimize the amount of energy change when the relative torque is reduced.
請求項2に記載の発明の電動機の制御装置によれば、軸トルクの減少分を補うべく電流の振幅を増大させることで、ドライバにトルクレス感を感じさせずに相対トルクを低減させることができる。 According to the motor control device of the second aspect of the present invention, the relative torque can be reduced without causing the driver to feel a torqueless feeling by increasing the amplitude of the current so as to compensate for the decrease in the shaft torque. .
請求項3に記載の発明の電動機の制御装置によれば、エネルギ変化量を最適化しながら、AP開度に応じて相対トルクを低減させることができる。 According to the electric motor control apparatus of the third aspect of the present invention, the relative torque can be reduced according to the AP opening while optimizing the energy change amount.
請求項4に記載の発明の電動機の制御装置によれば、例えば車両始動時のキックダウンなど車両の要求駆動力が大きい場合には、特に電流の位相進角の補正値を小さくすることで、相対トルクが過度に小さくなることを回避し、駆動力の低下を最小限にすることができる。 According to the control device for the electric motor of the invention according to claim 4, when the required driving force of the vehicle such as kickdown at the start of the vehicle is large, in particular, by reducing the correction value of the phase advance angle of the current, It is possible to avoid the relative torque from becoming excessively small and minimize the decrease in driving force.
請求項5に記載の発明の電動機の制御装置によれば、例えば車両の定速走行時など車両の要求駆動力が小さい場合には、特に電流の位相進角の補正値を大きくすることで、相対トルクを極力小さくすることができる。
According to the motor control device of the invention described in
請求項6に記載の発明の電動機の制御装置によれば、エネルギ変化量を最適化しながら、相対トルクを効率良く低減させることができる。 According to the motor control device of the sixth aspect of the invention, the relative torque can be efficiently reduced while optimizing the amount of energy change.
請求項7に記載の発明の電動機の制御装置によれば、位相変更前の相対位相が最強め界磁位相であるか最弱め界磁位相であるかに基づいて、最適な電流の位相進角の補正値を決定することができる。 According to the motor control apparatus of the seventh aspect of the present invention, an optimum current phase advance angle is determined based on whether the relative phase before the phase change is the strongest field phase or the weakest field phase. The correction value can be determined.
請求項8に記載の発明の電動機の制御装置によれば、相対トルクの減少分に相当する作動流体の流体圧を低減させることで、不要なエネルギ消費を削減することができる。 According to the motor control apparatus of the eighth aspect of the invention, unnecessary energy consumption can be reduced by reducing the fluid pressure of the working fluid corresponding to the decrease in relative torque.
本発明の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下説明する実施形態で用いられる電動機は、例えばHEV(Hybrid Electrical Vehicle:ハイブリッド電気自動車)やEV(Electric Vehicle:電気自動車)等の車両の走行駆動源として使用される。 An electric motor used in the embodiments described below is used as a travel drive source of a vehicle such as an HEV (Hybrid Electrical Vehicle) or an EV (Electric Vehicle).
本実施形態の電動機10は、図1〜図4に示すように、円環状の固定子11の内周側に回転子ユニット20が配置されるインナロータ型のブラシレスDCモータである。固定子11は複数相の固定子巻線11aを有し、回転子ユニット20は軸芯部に回転軸12を有している。
The
回転子ユニット20は、円環状の外周側回転子21と、この外周側回転子21の内側に同軸上に配置される円環状の内周側回転子22と、を備え、外周側回転子21と内周側回転子22が設定角度の範囲で相対回動可能とされている。なお、以下の説明では、外周側回転子21と内周側回転子22の周方向の相対位相角を「ロータ位相差」ともいう。
The
外周側回転子21と内周側回転子22は、回転子本体である円環状のヨーク23,24が、例えば、複数の電磁鋼板を回転軸12に沿う方向に積層してなる積層鋼板によって形成される。各ヨーク23,24には、軸方向に貫通するように形成される複数の磁石装着スロット23a,24aが周方向に所定間隔(本実施形態では22.5°)で配置される。
The outer
各磁石装着スロット23a,24aには、厚み方向に磁化された平板状の外周側永久磁石25Aと内周側永久磁石25Bがそれぞれ装着される。そして、本実施形態では、図5に示すように、外周側永久磁石25Aは、着磁方向(厚み方向)が周方向に向くように配置され、内周側永久磁石25Bは、着磁方向(厚み方向)が径方向に向くように配置される。従って、隣接する外周側永久磁石25A,25Aと内周側永久磁石25Bとが略コの字状に配置される。
Each of the
また、外周側永久磁石25Aと内周側永久磁石25Bは同数(本実施形態では8極対)設けられており、図5に示すように、外周側回転子21上において周方向に隣接する外周側永久磁石25Aは磁極(極性)が交互に異なるように配置され、内周側回転子22上において周方向に隣接する内周側永久磁石25Bも磁極(極性)が交互に異なるように配置される。
Further, the outer peripheral side
そして、本実施形態では、隣接する外周側永久磁石25Aの対向N極間の磁極中心OCと、内周側永久磁石25Bの同極つまりN極の磁極中心ICNとが同一線上に重なるように、外周側回転子21と内周側回転子22の相対位相を調整したとき、回転子ユニット20全体の合成磁束が強くなる「強め界磁位相」の状態となる。また、隣接する外周側永久磁石25Aの対向N極間の磁極中心OCと、内周側永久磁石25Bの異極つまりS極の磁極中心ICSとが同一線上に重なるように、外周側回転子21と内周側回転子22の相対位相を調整したとき、回転子ユニット20全体の合成磁束が弱くなる「弱め界磁位相」の状態となる。
In the present embodiment, the magnetic pole center OC between the opposing N poles of the adjacent outer peripheral
また、回転子ユニット20は、外周側回転子21と内周側回転子22を相対回動させるための回動機構30を備える。この回動機構30は、両回転子21,22の相対位相を任意に変更するための位相変更機構13を構成するものであり、非圧縮性の作動流体である作動液の圧力によって駆動される。なお、作動液は、例えばトランスミッション用の潤滑油であり、エンジンオイル等でも良い。位相変更機構13は、回動機構30と、回動機構30に対する作動液の給排を制御するアクチュエータを含む液圧制御装置50(図7参照)と、を主要な要素として構成される。
The
回動機構30は、図1〜図3に示すように、回転軸12の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ31と、ベーンロータ31の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング32と、を備える。
As shown in FIGS. 1 to 3, the rotating
ベーンロータ31は、図1に示すように、環状ハウジング32及び内周側回転子22の軸方向両端面を跨ぐ円板状の一対の第1ドライブプレート14A,14B、及び環状ハウジング32の軸方向両端部の開口を閉塞する円板状の一対の第2ドライブプレート15A,15Bを介して外周側回転子21に連結される。従って、外周側回転子21、第1ドライブプレート14A,14B、第2ドライブプレート15A,15B、ベーンロータ31、及び回転軸12が一体的に連結されるので、外周側回転子21の駆動力が第1ドライブプレート14A,14B及びベーンロータ31を介して回転軸12に伝達される。
As shown in FIG. 1, the
また、本実施形態では、第1ドライブプレート14A,14B、第2ドライブプレート15A,15B、及びベーンロータ31は、ボルト16により一体的に連結され、第1ドライブプレート14A,14B、及び外周側回転子21はトルク伝達ピン17によりトルク伝達可能に連結される。
In the present embodiment, the
トルク伝達ピン17は、図1及び図5に示すように、外周側回転子21のヨーク23の外周側永久磁石25A間の周方向中央部にそれぞれ(22.5°間隔で)形成される長穴形状の貫通穴18のうちの均等間隔(90°間隔)に位置する4箇所の貫通穴18にそれぞれ挿通され、その両端部が第1ドライブプレート14A,14Bの内側面に形成されるピン保持穴19に挿入又は圧入される。
As shown in FIGS. 1 and 5, the torque transmission pins 17 are respectively formed (at intervals of 22.5 °) at the center in the circumferential direction between the outer peripheral side permanent magnets 25 </ b> A of the
なお、図中の符号26は、外周側回転子21と第1ドライブプレート14Aとの間に介装されるロストモーション用の皿バネで、符号27は、第1ドライブプレート14A,14B、第2ドライブプレート15A,15B、及びベーンロータ31の位置決めを行う位置決めピンである。
環状ハウジング32は、図1及び図4に示すように、その外周面に、内周側回転子22と、内周側回転子22を軸方向に挟むように配置され、磁石装着スロット24aから内周側永久磁石25Bが抜け出ることを防止する一対の端面板33,33と、環状ハウジング32の軸方向端部に形成される鍔部32aとの間に内周側回転子22及び一対の端面板33,33を挟み込むカラー34と、が一体的に嵌合固定される。従って、環状ハウジング32及び内周側回転子22が一体化される。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
また、ベーンロータ31は、回転軸12にスプライン嵌合される円筒状のボス部35の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン36が周方向等間隔で設けられる。環状ハウジング32は、内周面に周方向等間隔に複数の凹部37が設けられ、これら各凹部37にベーンロータ31の対応するベーン36が収容配置される。各凹部37は、ベーン36の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁38と、隣接する凹部37同士を画成する仕切壁39と、によって構成され、ベーンロータ31と環状ハウジング32の相対回動時に、仕切壁39が一方のベーン36と他方のベーン36の間を移動する。
In the
また、本実施形態では、図6に示すように、外周側永久磁石25A及び内周側永久磁石25Bの合成磁束が弱くなる方向にベーンロータ31と環状ハウジング32が相対回動した時のベーン36と仕切壁39との当接面を第1突き当て面(第1の突き当て位置)E1とする。また、図5に示すように、外周側永久磁石25A及び内周側永久磁石25Bの合成磁束が強くなる方向にベーンロータ31と環状ハウジング32が相対回動した時のベーン36と仕切壁39との当接面を第2突き当て面(第2の突き当て位置)E2とする。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
また、各ベーン36の先端部には、底壁38と軸方向に沿うように摺接するシール40aと、シール40aを底壁38に向けて押圧するスプリング40bと、によって構成されるシール部材40が設けられており、このシール部材40は、ベーン36と底壁38との間を液密にシールする。また、各仕切壁39の先端部には、ボス部35の外周面と軸方向に沿うように摺接するシール41aと、シール41aをボス部35の外周面に向けて押圧するスプリング41bと、によって構成されるシール部材41が設けられており、このシール部材41は、仕切壁39とボス部35の外周面との間を液密にシールする。
In addition, a
第2ドライブプレート15A、15Bは、環状ハウジング32の軸方向端面に摺動自在に密接し、環状ハウジング32の各凹部37の側方をそれぞれ閉塞する。従って、環状ハウジング32の各凹部37は、ベーンロータ31のボス部35と両側の第2ドライブプレート15A,15Bと共にそれぞれ独立した空間を形成し、この空間は、作動液が導入される導入空間となっている。各導入空間内は、ベーンロータ31の対応する各ベーン36によってそれぞれ2室に隔成され、一方の室が進角側作動室42とされ、他方の室が遅角側作動室43とされている。
The second drive plates 15 </ b> A and 15 </ b> B are slidably in close contact with the axial end surface of the
進角側作動室42は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子22を外周側回転子21に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室43は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子22を外周側回転子21に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子22を外周側回転子21に対して図2中の矢印Rで示す電動機10の主回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子22を外周側回転子21に対して電動機10の主回転方向Rと逆側に進めることを言うものとする。
The advance
また、各進角側作動室42と遅角側作動室43に対する作動液の給排は回転軸12を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室42は、回転軸12に形成される通路孔44aと、回転軸12の外周面に形成され、通路孔44aと接続される環状溝44bと、ベーンロータ31のボス部35に略径方向に形成される複数の導通孔44cと、を介してアクチュエータを含む液圧制御装置50(図7参照)に接続される。また、遅角側作動室43は、回転軸12に形成される通路孔45aと、回転軸12の外周面に形成され、通路孔45aと接続される環状溝45bと、ベーンロータ31のボス部35に略径方向に形成される複数の導通孔45cと、を介して液圧制御装置50(図7参照)に接続される。
Further, the supply and discharge of the hydraulic fluid to and from each of the advance
図7は、液圧制御装置50の構成を示す図である。図7に示すように、液圧制御装置50は、主に、電動のオイルポンプ(EOP)52と、レギュレータバルブ55と、流路切換弁57とを備える。オイルポンプ52は、図示しないオイルタンクから作動液を吸い上げて通路に吐出する。レギュレータバルブ55は、オイルポンプ52から吐出された作動液の液圧を調整して高圧のライン通路53に導入し、作動液を各種機器の潤滑や冷却のための低圧通路54に流出する。なお、レギュレータバルブ55は、ライン通路53の圧力を制御圧として受け、反力スプリング58とのバランスによって作動液の振り分けを行う。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the hydraulic
流路切換弁57は、ライン通路53に導入された作動液を進角側給排通路44と遅角側給排通路45に振り分けると共に、進角側給排通路44と遅角側給排通路45で不要な作動液をドレン通路56に排出する。なお、流路切換弁57は、制御スプール57aを進退操作する電磁ソレノイド57bを有する。電磁ソレノイド57bによる制御スプール57aの進退操作によって、進角側給排通路44及び遅角側給排通路45を介した進角側作動室42及び遅角側作動室43に対する作動液の給排が行われる。
The flow
そして、本実施形態では、図5及び図8に示すように、上記した強め界磁位相の状態を0[deg]とすると、隣接する外周側永久磁石25Aの対向N極間の磁極中心OCに対して、内周側永久磁石25Bの同極つまりN極の磁極中心ICNが第2突き当て面E2から離れる方向(図5の反時計方向)に電気角度にてa[deg]ずれるように、第2突き当て面E2の位相が設定されており、この状態の外周側回転子21及び内周側回転子22の相対位相を「最強め界磁位相」とする。なお、この最強め界磁位相の状態における、磁極中心OCに対する磁極中心ICNの電気角度a[deg]は、0deg〜180degの範囲で任意に設定可能である。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 8, when the state of the strong field phase is 0 [deg], the magnetic pole center OC between the opposing N poles of the adjacent outer peripheral
また、本実施形態では、図6及び図8に示すように、上記した弱め界磁位相の状態を0[deg]とすると、隣接する外周側永久磁石25Aの対向N極間の磁極中心OCに対して、内周側永久磁石25Bの異極つまりS極の磁極中心ICSが第1突き当て面E1に近くなる方向(図6の反時計方向)に電気角度にてb[deg]ずれるように、第1突き当て面E1の位相が設定されており、この状態の外周側回転子21及び内周側回転子22の相対位相を「最弱め界磁位相」とする。なお、この最弱め界磁位相の状態における、磁極中心OCに対する磁極中心ICSの電気角度b[deg]は、0deg〜180degの範囲で任意に設定可能である。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 6 and 8, if the state of the field weakening phase is 0 [deg], the magnetic pole center OC between the opposing N poles of the adjacent outer peripheral permanent magnet 25 </ b> A is set. On the other hand, a different pole of the inner peripheral side
また、本実施形態では、図5、図6、図8に示すように、第1突き当て面E1は、外周側回転子21及び内周側回転子22が上記した最弱め界磁位相となる位相に配置されており、この時、外周側永久磁石25Aと内周側永久磁石25Bとの間には相対トルクT1(図8の180−b[deg]参照)が発生する。また、第2突き当て面E2は、外周側回転子21及び内周側回転子22が上記した最強め界磁位相となる位相に配置されており、この時、外周側永久磁石25Aと内周側永久磁石25Bとの間には相対トルクT1と発生方向が逆方向の相対トルクT2(図8の−a[deg]参照)が発生する。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 5, 6, and 8, the first abutting surface E <b> 1 has the above-described weakest field phase in the
さらに、本実施形態では、図5に示すように、位相変更機構13のベーンロータ31及び環状ハウジング32を第2突き当て面E2で回動を規制して回転した状態において、内周側回転子22のイナーシャによる力P1と外周側永久磁石25A及び内周側永久磁石25Bの引き付け力P2とが同一方向となるように設定される。
Furthermore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, in the state where the
このように構成された電動機10では、界磁特性を変更する場合、液圧制御装置による作動液の給排により、進角側作動室42と遅角側作動室43の一方に作動液を供給すると共に他方から作動液を排出する。そして、こうして作動液の給排が制御されると、ベーンロータ31と環状ハウジング32が相対的に回動し、それにともなって外周側回転子21と内周側回転子22の相対位相が操作される。
In the
外周側回転子21と内周側回転子22の相対位相が操作されると、図5に示す最強め界磁位相の状態と、図6に示す最弱め界磁位相の状態の間で、固定子11に及ぼす磁界の強さが変化する。磁界の強さが変化すると、それに伴って誘起電圧定数が変化し、その結果、電動機10の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数が大きくなると、電動機10として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルク(最大軸トルク)は増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数が小さくなると、電動機10として出力可能な最大トルク(最大軸トルク)は減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。
When the relative phase between the outer
また、本実施形態の電動機10では、図8に示すように、上記した電気角度0[deg]の強め界磁位相においては、外周側永久磁石25Aと内周側永久磁石25Bとの間に相対トルクは発生しないが、不安定に釣り合った状態であるので、内周側回転子22には、この強め界磁位相(0[deg])を境に合成磁束を弱めようとする方向の力が作用する。そして、本実施形態のように、第1突き当て面E1を上記した最弱め界磁位相に設定することにより、内周側回転子22に弱め界磁位相の相対トルクT1が作用して、内周側回転子22を図2の時計方向に回動しようとするが、ベーン36と仕切壁39が第1突き当て面E1において当接するので、外周側回転子21と内周側回転子22の相対位相が両永久磁石25A,25Bの磁力のみで安定に保持される。また、本実施形態のように、第2突き当て面E2を上記した最強め界磁位相に設定することにより、内周側回転子22に強め界磁位相の相対トルクT2が作用して、内周側回転子22を図2の反時計方向に回動しようとするが、ベーン36と仕切壁39が第2突き当て面E2において当接するので、外周側回転子21と内周側回転子22の相対位相が両永久磁石25A,25Bの磁力のみで安定に保持される。本実施形態の電動機10としては、相対位相を最強め界磁位相と最弱め界磁位相とで2段階に切替可能であるものを主に想定する。
Moreover, in the
<電動機10の制御装置>
図9は、本発明に係る一実施形態の電動機の制御装置を示すブロック図である。図9に示すように、本実施形態の電動機の制御装置は、レゾルバ101と、回転数算出部103と、電流指令算出部105と、電流制御部106と、位相検出部117と、Ke算出部119と、アクチュエータ125と、Ke指令算出部121と、位相制御部123と、アクチュエータ125を駆動する液圧制御部150と、AP開度検出器152と、消費エネルギ制御器153と、を備える。電流制御部106には蓄電器137が接続されている。
<Control device of
FIG. 9 is a block diagram showing an electric motor control apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the motor control device of the present embodiment includes a
レゾルバ101は、電動機10の外周側回転子21の機械角度を検出し、検出した機械角度に応じた電気角度θmを出力する。レゾルバ101から出力された電気角度θmは、電流制御部106及び回転数算出部103に送られる。回転数算出部103は、レゾルバ101から入力された電気角度θmから、外周側回転子21の角速度ω及び外周側回転子21の単位時間当たりの回転数Nmを算出する。回転数算出部103によって算出された回転数Nmは、電流指令算出部105及びKe指令算出部121に送られる。
The
電流指令算出部105は、軸トルク指令値Tと、回転数算出部103によって算出された電動機10の回転数Nmと、Ke算出部119によって算出された誘起電圧定数Keとに基づいて、d軸側の電機子(以下「d軸電機子」という。)に流す電流(以下「d軸電流」という。)の指令値Id_c及びq軸側の電機子(以下「q軸電機子」という。)に流す電流(以下「q軸電流」という。)の指令値Iq_cを決定する。d軸電流の指令値Id_c及びq軸電流の指令値Iq_cは電流制御部106に入力される。
Based on the shaft torque command value T, the rotation speed Nm of the
図10は、電流制御部106の内部構成を示すブロック図である。図10に示すように、電流制御部106は、バンドパスフィルタ(BPF)107と、3相−dq変換部109と、電流FB制御部111と、rθ変換部113と、PWM演算部115と、界磁制御部141と、電力制御部143とを有する。蓄電器137は、電流制御部106のPWM制御部115に接続されている。
FIG. 10 is a block diagram showing an internal configuration of the
3相−dq変換部109は、電流センサ131,133により検出されBPF107により不要成分が除去された電流検出信号Iu,Iwと、レゾルバ101によって検出された外周側回転子21の電気角度θmとに基づいて3相−dq変換を行って、d軸電流の検出値Id_s及びq軸電流の検出値Iq_sを算出する。
The three-phase-
電流FB制御部111は、d軸電流の指令値Id_cと検出値Id_sの偏差ΔId及びq軸電流の指令値Iq_cと検出値Iq_sの偏差ΔIqが減少するよう、d軸電機子の端子間電圧(以下「d軸電圧」という。)の指令値Vd_c及びq軸電機子の端子間電圧(以下「q軸電圧」という。)の指令値Vq_cを決定する。なお、偏差ΔIdは、界磁制御部141によって制御される。また、偏差ΔIqは、電力制御部143によって制御される。
The current
rθ変換部113は、d軸電圧の指令値Vd_c及びq軸電圧の指令値Vq_cを大きさV1と角度θ1の成分に変換する。
The
PWM演算部115は、電流の位相進角θ1から必要に応じて補正された位相進角θ2と電流の振幅V1との成分に基づいてPWM信号を生成して、蓄電器137からの直流電流をPWM制御により3相(U,V,W)の交流電流に変換する。電流の位相進角θ1の補正については後に詳述するが、補正の必要がない場合には、θ2=θ1となる。一方、補正の必要がある場合には、θ2=θ1−補正値Δθとなる。また、図示はしていないが、電流の振幅V1も必要に応じて補正される。
The
位相検出部117は、実際のロータ位相差θsを検出する。位相検出部117によって検出されたロータ位相差θsは、Ke算出部119に送られる。上述したように、ロータ位相差に応じて界磁の磁束が変化すると、電動機10の誘起電圧定数Keも変化する。したがって、Ke算出部119は、位相検出部117によって検出された実際のロータ位相差θsから誘起電圧定位数Keを算出する。
The
Ke指令算出部121は、軸トルク指令値Tと、回転数算出部103によって算出された電動機10の回転数Nmと、外部から入力された蓄電器137のバッテリ電圧Vdcとに基づいて、誘起電圧定数の指令値Ke_cを決定する。また、Ke指令算出部121は、回動機構30が位相可変な状態にあるか否かを判定し、位相可変な状態にある場合には可変要求フラグを1として消費エネルギ制御器153へ送る。
The Ke
なお、電動機10が図5に示した最強め界磁位相の状態となるようにするとき、Ke指令算出部121は、誘起電圧定数Keが最大となる指令値Ke_cを出力する。Ke指令算出部121がこの指令値Ke_cを出力すると、図5に示したように、電動機10のベーン36が仕切り壁39の第2突き当て面E2に突き当たる。すなわち、内周側回転子22は、その磁極中心ICNが図5に示した電気角度−a[deg]の位置まで移動し、電動機10は最強め界磁位相の状態となる。
Note that when the
一方、電動機10が図6に示した最弱め界磁位相の状態となるようにするとき、Ke指令算出部121は、誘起電圧定数Keが最小となる指令値Ke_cを出力する。Ke指令算出部121がこの指令値Ke_cを出力すると、図6に示したように、電動機10のベーン36が仕切り壁39の第1突き当て面E1に突き当たる。すなわち、内周側回転子22は、その磁極中心ICNが図6に示した電気角度180−b[deg]の位置まで移動し、電動機10は最弱め界磁位相の状態となる。
On the other hand, when the
位相制御部123は、Ke指令算出部121から出力された誘起電圧定数の指令値Ke_cとKe算出部119によって算出された誘起電圧定数Keの偏差ΔKeが減少するよう制御信号を出力し、液圧制御部150又はアクチュエータ125を制御する。なお、アクチュエータ125によってロータ位相差が変わると界磁の磁束が変化するため、電動機10の誘起電圧定数Keも変化する。
The
液圧制御部150は、アクチュエータ125に作動液を供給するオイルポンプ151を有する。なお、液圧制御部150及びアクチュエータ125の構成は、図7に示した液圧制御装置50の構成と同様である。また、液圧制御部150は、消費エネルギ制御器153からの元圧指令に応じて、作動液の液圧を減少させる。具体的には、作動液の液圧が減少するよう、作動液の元圧(図7に示したレギュレータバルブ55のレギュレータ値(液圧Reg値))を制御する。
The hydraulic
AP開度検出器152は、電動機10が搭載される車両のアクセルペダル開度を検出する。アクセルペダル開度の検出結果は、AP開度情報として消費エネルギ制御器153へ送られる。
消費エネルギ制御器153は、AP開度情報に基づいて軸トルク指令値Tを決定し、この軸トルク指令値を電流指令算出部105及びKe指令算出部121へ送る。
また、消費エネルギ制御器153は、電動機10へ供給される電流の位相進角の補正前後(例えば補正前θ1及び補正後θ2)における圧力低減エネルギW1と効率変化エネルギW2とを算出する。圧力低減エネルギW1は、電流の位相進角の補正前後における相対トルクの変化量に応じて算出され、例えば、電動機10の回転数Nmの変化量と相対トルクの変化量とに基づいて算出される。また、効率変化エネルギW2は、電流の位相進角の補正前後における軸トルクの変化量に応じて算出され、例えば、電動機10の回転数Nmの変化量と軸トルクの変化量とに基づいて算出される。そして、消費エネルギ制御器153は、圧力低減エネルギW1と効率変化エネルギW2とに基づいて、電流の位相進角を補正するための補正値Δθを決定する。この補正値は電流制御部106へ送られる。
また、消費エネルギ制御器153は、電流の位相進角の補正により減少する軸トルクを補うよう、電流の振幅を増大させてもよい。このように電流の位相進角の補正に伴い電流の振幅も補正することで、軸トルク指令値Tが変更されないよう制御可能である。また、消費エネルギ制御器153は、電流の位相進角の補正により減少する相対トルクに相当する作動液の液圧を低減するよう、元圧指令を液圧制御部150へ送ってもよい。
The
Further, the
Further, the
次に、本実施形態における電動機10へ供給される電流の位相進角制御の概要について説明する。
Next, the outline of the phase advance angle control of the current supplied to the
図11は、本実施形態における電流の位相進角制御のイメージを示す図であり、電流の位相進角と軸トルク及び相対トルクとの関係を示すものである。図11に示す例では、軸トルクに関しては、電流の位相進角の所定値において軸トルクの最大値を有しており、二次曲線的に推移する。一方、相対トルクに関しては、電流の位相進角が増大するほど相対トルクが増大しており、一次直線的に推移する。例えば、電流の位相進角をθ1である38からθ2である28となるよう補正すると、軸トルクの変化量に伴う効率変化エネルギW2はほぼ同一であるが、相対トルクの変化量に伴う圧力低減エネルギW1は大きく減少する。したがって、消費エネルギ制御器153は、相対位相を変更する前に、電流の位相進角に対応する相対トルクが減少する方向に、圧力低減エネルギW1が効率変化エネルギW2を上回る範囲で、電流の位相進角を補正する。これにより、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能である。
FIG. 11 is a diagram showing an image of the current phase advance angle control in the present embodiment, and shows the relationship between the current phase advance angle, the axial torque, and the relative torque. In the example shown in FIG. 11, the axial torque has a maximum value of the axial torque at a predetermined value of the phase advance angle of the current, and changes in a quadratic curve. On the other hand, relative torque increases as the phase advance angle of the current increases, and changes linearly. For example, if the current phase advance angle is corrected from 38, which is θ1, to 28, which is θ2, the efficiency change energy W2 associated with the amount of change in shaft torque is substantially the same, but the pressure reduction associated with the amount of change in relative torque. The energy W1 is greatly reduced. Therefore, the
また、図12は、圧力低減エネルギW1が効率変化エネルギW2を上回る領域のイメージを示す図である。図12では、回転数と軸トルクとの関係を示しており、領域R1がW1>W2となる領域を示している。 Moreover, FIG. 12 is a figure which shows the image of the area | region where the pressure reduction energy W1 exceeds the efficiency change energy W2. FIG. 12 shows the relationship between the rotational speed and the shaft torque, and the region R1 shows a region where W1> W2.
また、図13は、電流の位相進角が減少するよう補正されるイメージ図であり、電動機10の回転数と電流の位相進角との関係を示す図である。L1で示した軸トルクA時の電流の位相進角は、補正によりL2で示される位相進角となる。また、L3で示した軸トルクB時の電流の位相進角は、補正によりL4で示される位相進角となる。
FIG. 13 is an image diagram in which the current phase advance angle is corrected so as to decrease, and is a diagram showing the relationship between the rotational speed of the
さらに、図11に示した例において、電流の位相進角を38から28に補正するのみでは、未だ相対トルクが過大であり、この相対トルクを実現するために必要な液圧がオイルポンプ151の許容可能な最大圧力と同等もしくは超過してしまっている場合には、位相進角を例えば18になるよう補正するようにしてもよい。このように、位相進角を必要量よりやや多めに減少させることで、オイルポンプ151に過大な負荷が発生することを回避できる。
Furthermore, in the example shown in FIG. 11, the relative torque is still excessive only by correcting the phase advance angle of the current from 38 to 28, and the hydraulic pressure required to realize this relative torque is When the allowable maximum pressure is equal to or exceeded, the phase advance angle may be corrected to 18 for example. In this way, it is possible to avoid an excessive load on the
次に、電動機10の制御装置の動作について説明する。
図14は、電動機10の制御装置が行う電流位相進角制御時の動作の概要を示すフローチャートである。
Next, operation | movement of the control apparatus of the
FIG. 14 is a flowchart showing an outline of an operation at the time of current phase advance control performed by the control device of the
まず、消費エネルギ制御器153は、可変要求フラグを読み込み(ステップS101)、可変要求フラグが1であるか否かを判定する(ステップS102)。
First, the
ここで、可変要求フラグは、Ke指令算出部121により生成される。Ke指令算出部121は、図示しない記憶部に記憶された図19のグラフ情報を参照し、可変要求フラグを生成する。図19は、強め界磁位相及び弱め界磁位相の各々について、電動機10の回転数と軸トルクとの関係を示す図である。例えば、軸トルク指令値Tを図19における点Aから点A’へ変更することを希望する場合には、点Aにおける回転数は弱め界磁位相及び強め界磁位相の双方において実現可能であるため、位相変更が可能となる。一方、軸トルク指令値Tを図19における点Bから点B’へ変更することを希望する場合には、点Bにおける回転数は、弱め界磁位相の場合には実現可能であるが、強め界磁位相の場合には実現不可能であるため、位相変更が不可能となる。Ke指令算出部121は、位相変更が可能な場合には可変要求フラグを1、位相変更が不可能な場合には可変要求フラグを0に設定し、可変要求フラグを消費エネルギ制御器153へ送る。
Here, the variable request flag is generated by the Ke
続いて、消費エネルギ制御器153は、回転数算出部103からの電動機10の回転数Nmを読み込む(ステップS103)。続いて、消費エネルギ制御器153は、AP開度検出器152からのAP開度情報を取得し、AP開度情報に基づく軸トルク指令値Tを決定する(ステップS104)。続いて、消費エネルギ制御器153は、電動機10の回転数Nmと軸トルク指令値Tとに基づいて、圧力低減エネルギW1を算出する(ステップS105)。続いて、消費エネルギ制御器153は、電動機10の回転数Nmと軸トルク指令値Tとに基づいて、効率低減エネルギW2を算出する(ステップS106)。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、圧力低減エネルギW1が効率変化エネルギW2よりも大きいか否かを判定する(ステップS107)。圧力低減エネルギW1が効率変化エネルギW2よりも大きい場合には、消費エネルギ制御器153は、電動機10の回転数Nmと軸トルク指令値Tに基づいて、電流の位相進角補正値Δθを決定する(ステップS108)。そして、消費エネルギ制御器153は、電動機10の回転数Nmと軸トルク指令値Tに基づいて、電流の振幅(PWM演算部115に入力される補正後の振幅)を決定する(ステップS109)。そして、消費エネルギ制御部153は、電動機10の回転数Nmと軸トルク指令値Tに基づいて、液圧Reg値を決定する(ステップS110)。
Subsequently, the
なお、ステップS102において可変要求フラグが1でない場合、または、ステップS107において圧力低減エネルギW1が効率変化エネルギW2以下である場合、電動機10の制御装置は、消費エネルギ制御器153によりステップS108〜S110における電流の位相進角補正値Δθ、電流の振幅、作動液の液圧Reg値の決定を行うことなく、通常制御を行う。
If the variable request flag is not 1 in step S102, or if the pressure reduction energy W1 is equal to or less than the efficiency change energy W2 in step S107, the controller for the
次に、図15及び図16は、電動機10の制御装置が行う電流位相進角制御時の動作の詳細を示すフローチャートである。なお、ここでは、電動機10が相対位相を最弱め界磁位相から最強め界磁位相に変更することを想定している。
Next, FIG. 15 and FIG. 16 are flowcharts showing details of the operation at the time of current phase advance angle control performed by the control device of the
まず、消費エネルギ制御器153は、Ke指令算出部121からの可変要求フラグを読み込み(ステップS201)、可変要求フラグが1であるか否かを判定する(ステップS202)。
First, the
可変要求フラグが1である場合には、消費エネルギ制御器153は、回転数算出部103からの電動機10の回転数Nmを読み込む(ステップS203)。続いて、消費エネルギ制御器153は、AP開度検出器152からのAP開度情報を取得し、AP開度情報に基づく軸トルク指令値Tを決定する(ステップS204)。続いて、消費エネルギ制御器153は、AP開度検出器153から逐次AP開度情報を取得し、AP開度の単位時間平均Acを算出する(ステップS205)。続いて、消費エネルギ制御器153は、制御器内部に備えるタイマのタイマ値Tcをリセットする(ステップS206)。
When the variable request flag is 1, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、図示しない記憶部に記憶された図20のグラフ情報を参照し、電動機10の回転数Nmと算出したAP開度の単位時間平均Acに基づいて、位相変更終了までの予測時間Te(ここでは、最弱め界磁位相から最強め界磁位相となるまでの予測時間)を決定する(ステップS207)。図20は、電動機10の回転数と位相変更終了予測時間Teとの関係を示す図である。ここでは、AP開度の単位時間平均Acが図20におけるいずれのAP開度(例えば80%、50%、30%)に該当するかを判定し、位相変更終了予測時間Teを決定する。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、タイマ値Tcに制御周期を加算する(ステップS208)。続いて、消費エネルギ制御器153は、予想相対トルク推移算出処理を行う(ステップS209)。
Subsequently, the
ここで、図17は、電動機10の制御装置が行う予想相対トルク推移算出処理時の動作の詳細を示すフローチャートである。
Here, FIG. 17 is a flowchart showing details of the operation during the predicted relative torque transition calculation process performed by the control device of the
まず、消費エネルギ制御器153は、図示しない記憶部に記憶された図21のグラフ情報を参照し、電動機10の回転数NmとAP開度の単位時間平均Acに基づいて、電動機10の目標駆動力推移線F_lineを決定する(ステップS301)。図21は、電動機10の回転数と目標駆動力との関係を示す図である。ここでは、AP開度の単位時間平均Acが図21におけるいずれのAP開度(例えば80%、50%、30%)に該当するかを判定し、目標駆動力推移線F_lineを決定する。なお、目標駆動力推移線F_lineとは、図21における目標駆動力の推移を示すものである。
First, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、図示しない記憶部に記憶された図22のグラフ情報を参照し、電動機10の回転数NmとAP開度の単位時間平均Acに基づいて、電動機10の目標回転推移線N_lineを決定する(ステップS302)。図22は、電動機10の回転数と目標回転数との関係を示す図である。ここでは、AP開度の単位時間平均Acが図22におけるいずれのAP開度(例えば80%、50%、30%)に該当するかを判定し、目標回転推移線_lineを決定する。なお、目標回転推移線N_lineとは、図22における目標回転数の推移を示すものである。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、目標駆動力推移線F_lineの時間0〜Teの部分を参照可能に切り取る(ステップS303)。つまり、時間0〜Teに対応する時間区間における回転数と対応した目標駆動力をデータ参照可能に取得する。続いて、消費エネルギ制御器153は、目標回転推移線N_lineの時間0〜Teの部分を参照可能に切り取る(ステップS304)。つまり、時間0〜Teに対応する時間区間における回転数と対応した目標回転数をデータ参照可能に取得する。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、所定係数に目標駆動力推移線F_line(時間0〜Teの部分)を乗じて目標回転推移線N_line(時間0〜Teの部分)で除した値を、トルク推移線T_lineとして算出する(ステップS305)。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、図示しない記憶部に記憶された図23のグラフ情報を参照し、目標回転推移線N_lineとトルク推移線T_lineに基づいて、相対トルク推移線RT_lineを決定する(ステップS306)。図22は、目標回転推移線N_lineと相対トルクRTとの関係を示す図である。なお、相対トルク推移線RT_lineとは、図23における相対トルクRTの推移を示すものである。
Subsequently, the
予想相対トルク推移算出処理が終了した後、図16に戻り、消費エネルギ制御器153は、消費エネルギ大領域算出処理を行う(ステップS210)。
After the expected relative torque transition calculation process is completed, the process returns to FIG. 16, and the
ここで、図18は、電動機10の制御装置が行う消費エネルギ大領域算出処理時の動作の詳細を示すフローチャートである。
Here, FIG. 18 is a flowchart showing details of the operation during the large energy consumption region calculation process performed by the control device of the
まず、消費エネルギ制御器153は、ステップS209において決定した相対トルク推移線RT_lineから基準相対トルク推移線(基準相対トルク_Line)を減じた値を時間0〜Teで積分する(ステップS401)。なお、基準相対トルク推移線は、図示しない記憶部によりあらかじめ記憶されている。
First, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、この積分値(A)が0より大きいか否かを判定する(ステップS402)。積分値が0以下である場合には、消費エネルギ制御器153は、消費エネルギ大フラグを0に設定する(ステップS403)。一方、積分値が0より大きい場合には、消費エネルギ制御器153は、消費エネルギ大フラグを1に設定する(ステップS404)。なお、消費エネルギ大フラグを0に設定するときは、圧力低減エネルギW1が効率変化エネルギW2を下回っているときに相当し、消費エネルギ大フラグを1に設定するときは、圧力低減エネルギW1が効率変化エネルギW2を上回っているときに相当する。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、目標回転推移線N_lineに所定係数を乗じたものを、吐出可能流量推移線(吐出可能流量_line)として算出する(ステップS405)。なお、吐出可能流量とは、オイルポンプ151が吐出可能な作動液の流量であり、オイルポンプ151の特性により定まる。また、吐出可能流量推移線とは、吐出可能流量の推移を示すものである。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、吐出可能流量推移線(吐出可能流量)が下限必要流量推移線(下限必要流量_line)よりも上回っているか否かを判定する(ステップS406)。なお、下限必要流量とは、位相変更時に必要な位相変更速度を満足させるために必要な作動液の流量であり、図示しない記憶部によりあらかじめ記憶されている。また、下限必要流量推移線とは、下限必要流量の推移を示すものである。
Subsequently, the
吐出可能流量推移線が下限必要流量推移線を下回っている場合には、消費エネルギ制御器153は、吐出可能流量が増大するよう制御する(ステップS407)。具体的には、オイルポンプ151が電動式のオイルポンプの場合には、図示しないオイルポンプ151の制御用モータの回転数の下限値を増大させる。また、オイルポンプ151が機械式のオイルポンプの場合には、図示しない電動機10が搭載される車両のエンジン回転数の下限値を増大させる。
If the dischargeable flow rate transition line is below the lower limit necessary flow rate transition line, the
消費エネルギ大領域算出処理が終了した後、図16に戻り、消費エネルギ制御器153は、消費エネルギ大フラグが1であるか否かを判定する(ステップS211)。消費エネルギ大フラグが1である場合には、消費エネルギ制御器153は、rθ変換部113からの電流の位相進角θ1を読み込む(ステップS212)。
After the large energy consumption region calculation process is completed, the process returns to FIG. 16, and the
続いて、消費エネルギ制御器153は、図示しない記憶部に記憶された図24のグラフ情報を参照し、電動機10の回転数Nmと軸トルク指令値Tに基づいて、電流の位相進角θ1を補正するための補正値(Δθ)を決定する(ステップS213)。図24は、電動機10の回転数と電流の位相進角補正値(Δθ)との関係を示す図である。ここでは、軸トルク指令値Tが小さい低トルクの場合、軸トルク指令値Tが中程度の中トルクの場合、軸トルク指令値Tが大きい高トルクの場合について図示している。
Subsequently, the
図24を参照すると、消費エネルギ制御器153は、電動機10の回転数Nmが増大するほど、位相進角補正値(Δθ)を増大させることが理解できる。また、AP開度が大きいほど要求駆動力が大きくなるために軸トルク指令値Tは大きくなる。図24を参照すると、消費エネルギ制御器153は、軸トルク指令値Tが大きいほど、つまりAP開度が大きいほど電流の位相進角補正値(Δθ)を減少させることが理解できる。また、図24を参照すると、消費エネルギ制御器153は、軸トルク指令値Tが小さいほど、つまりAP開度が小さいほど電流の位相進角補正値(Δθ)を増大させることが理解できる。
Referring to FIG. 24, it can be understood that the
続いて、消費エネルギ制御器153は、図示しない記憶部に記憶された図25のグラフ情報を参照し、電動機10の回転数Nmと軸トルク指令値Tに基づいて、電流の振幅を決定する(ステップS214)。図25は、電動機10の回転数と電流の振幅との関係を示す図である。ここでは、軸トルク指令値Tが小さい低トルクの場合、軸トルク指令値Tが中程度の中トルクの場合、軸トルク指令値Tが大きい高トルクの場合について図示している。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、図示しない記憶部に記憶された図26のグラフ情報を参照し、電動機10の回転数Nmと電流の振幅に基づいて、液圧Reg値を決定する(ステップS215)。図26は、電動機10の回転数と液圧Reg値との関係を示す図である。ここでは、電流の振幅が小さい場合、電流の振幅が中程度の場合、電流の振幅が大きい場合について図示している。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、電流の位相進角θ1から補正値Δθを減じた値を電流の位相進角θ2とし、PWM演算部115へ送る(ステップS216)。そして、消費エネルギ制御器153は、ステップS214において決定した電流の振幅をPWM演算部115へ送る。そして、消費エネルギ制御器153は、ステップS215において決定した液圧Reg値を含む元圧指令を液圧制御部150へ送る。
Subsequently, the
続いて、消費エネルギ制御器153は、タイマ値Tcが所定閾値Teよりも大きいか否かを判定する(ステップS217)。タイマ値Tcが所定閾値Teよりも大きい場合には、図15及び図16の処理を終了し、タイマ値Tcが所定閾値Te以下である場合には、ステップS208に戻り、タイマ値Tcが所定閾値Teよりも大きくなるまで、ステップS208〜S217の処理を反復する。
Subsequently, the
なお、ステップS202において可変要求フラグが1でない場合、または、ステップS211において消費エネルギ大フラグが1でない場合には、電動機10の制御装置は、通常制御を行う(ステップS218)。ステップS218における通常制御の内容は、ステップS111において説明した通常制御と同様である。
If the variable request flag is not 1 in step S202, or if the large energy consumption flag is not 1 in step S211, the control device for
このような本実施形態の電動機10の制御装置によれば、位相変更が必要な場合に相対トルクを低減させ、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能である。つまり、軸トルクの減少に伴うエネルギ損失よりも相対トルクの減少に伴うエネルギ削減が上回るようにすることで、相対トルクの減少によるエネルギ損失の発生を回避することができる。また、相対トルクの減少に伴い作動液の液圧を減少させることで、作動室42又は43から作動液が漏れることによる損失や漏れた作動液がエアギャップに入り込むことで発生するフリクションによる損失を低減させることができる。
According to the control device for the
次に、電動機10が相対位相を最弱め界磁位相から最強め界磁位相に変更する場合の電流位相進角制御について説明する。
Next, current phase advance control when the
相対位相を最強め界磁位相から最弱め界磁位相に変更する場合にも、電動機10の制御装置は、基本的には図15及び図16で示した処理を行うことで、先に説明した最強め界磁位相から最弱め界磁位相に変更する場合と同様の効果が得られる。ただし、図20〜図26のグラフ情報として異なる特性を有するグラフ情報を有していてもよい。つまり、図20〜26のグラフ情報は、相対位相変更前の相対位相が最弱め界磁位相の場合の各特性を示したものであるが、相対位相変更前の相対位相が最強め界磁位相の場合の各特性を示すグラフ情報を別途用意してもよい。
Even when the relative phase is changed from the strongest field phase to the weakest field phase, the control device of the
そして、消費エネルギ制御器153が、位相検出部117により検出された現在位相(相対位相変更前の相対位相)θsを読み込み、現在位相が最弱め界磁位相か最強め界磁位相かに基づいて、このグラフ情報を切り替えるようにしてもよい。グラフ情報を切り替えることで、電流の位相進角補正値(Δθ)、電流の振幅、液圧Reg値を切り替えることができる。これにより、相対位相変更前の相対位相に応じた最適な補正値を設定することができる。
Then, the
さらに、本実施形態では、電動機10の制御装置は、相対位相変更前の相対位相が最強め界磁位相である場合及び最弱め界磁位相である場合の各々において、図20〜図26のグラフ情報として異なる特性のグラフ情報を複数備えるようにしてもよい。これにより、外部環境(温度等)の変化により電動機10の特性が変化することで、1つのグラフ情報のみでは所望の電流の位相進角補正値、電流の振幅、液圧Reg値を得られない場合であっても、例えば温度検出を行い、この検出結果に応じたグラフ情報を選択することで、最適な補正値を設定することができる。
Further, in the present embodiment, the control device of the
本発明は、相対トルクを低減させる際のエネルギ変化量を最適化することが可能な電動機の制御装置等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for a motor control device that can optimize the amount of energy change when reducing the relative torque.
10 電動機
11 固定子
12 回転軸
13 位相変更機構
14A 第1ドライブプレート
14B 第1ドライブプレート
20 回転子ユニット
21 外周側回転子
22 内周側回転子
23 ヨーク
24 ヨーク
25A 外周側永久磁石
25B 内周側永久磁石
30 回動機構
31 ベーンロータ
32 環状ハウジング
50 液圧制御装置
101 レゾルバ
103 回転数算出部
105 電流指令算出部
106 電流制御部
107 バンドパスフィルタ(BPF)
109 3相−dq変換部
111 電流FB制御部
113 rθ変換部
115 PWM演算部
117 位相検出部
119 Ke算出部
121 Ke指令算出部
123 位相制御部
125 アクチュエータ
137 蓄電器
141 界磁制御部
143 電力制御部
150 液圧制御部
151 オイルポンプ
152 AP開度検出器
153 消費エネルギ制御器
E1 第1突き当て面(第1の突き当て位置)
E2 第2突き当て面(第2の突き当て位置)
OC 外周側永久磁石の磁極中心
ICN 内周側永久磁石のN極の磁極中心
ICS 内周側永久磁石のS極の磁極中心
DESCRIPTION OF
109 Three-phase-
E2 Second abutting surface (second abutting position)
OC Magnetic pole center ICN of outer peripheral side permanent magnet N pole magnetic pole center ICS of inner peripheral side permanent magnet S pole magnetic pole center of inner peripheral side permanent magnet
Claims (8)
前記電動機へ供給する電流の位相進角を補正する位相進角補正部と、
前記位相進角補正部による補正の前後における前記電流の位相進角に対応する相対トルクの変化量に応じた第1のエネルギ変化量を算出する第1エネルギ変化量算出部と、
前記位相進角補正部による補正の前後における前記電流の位相進角に対応する軸トルクの変化量に応じた第2のエネルギ変化量を算出する第2エネルギ変化量算出部と、
を備え、
前記位相進角補正部は、前記相対位相角の変更前に、前記電流の位相進角に対応する相対トルクが減少する方向に、前記第1のエネルギ変化量が前記第2のエネルギ変化量を上回る範囲で、前記電流の位相進角を補正する電動機の制御装置。 A first rotor and a second rotor provided concentrically around a rotation axis; and a phase changing mechanism that changes a relative phase angle in a circumferential direction of the first rotor and the second rotor. A control device for the electric motor for controlling the current supplied to the electric motor,
A phase advance correction unit that corrects a phase advance of a current supplied to the electric motor;
A first energy change amount calculation unit that calculates a first energy change amount according to a change amount of relative torque corresponding to the phase advance angle of the current before and after correction by the phase advance angle correction unit;
A second energy change amount calculating unit that calculates a second energy change amount according to a change amount of the shaft torque corresponding to the phase advance angle of the current before and after correction by the phase advance angle correction unit;
With
The phase advance angle correction unit sets the first energy change amount to the second energy change amount in a direction in which the relative torque corresponding to the phase advance angle of the current decreases before the change of the relative phase angle. An electric motor control device that corrects the phase advance angle of the current within a range exceeding the range.
前記電流の位相進角の補正により減少する前記軸トルクに基づいて、前記電流の振幅を増大させる振幅補正部を備える電動機の制御装置。 The motor control device according to claim 1, further comprising:
An electric motor control device comprising: an amplitude correction unit that increases the amplitude of the current based on the shaft torque that is decreased by correcting the phase advance angle of the current.
アクセル開度を検出するアクセル開度検出部を備え、
前記位相進角補正部は、アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度に基づいて、前記電流の位相進角を補正する電動機の制御装置。 The motor control device according to claim 1, further comprising:
It has an accelerator position detector that detects the accelerator position,
The phase advance angle correction unit corrects the phase advance angle of the current based on the accelerator opening detected by the accelerator opening detection unit.
前記位相進角補正部は、前記アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度が大きいほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を減少させる電動機の制御装置。 The motor control device according to claim 3,
The phase advance angle correction unit is a motor control device that decreases a correction value for correcting the phase advance angle of the current as the accelerator opening detected by the accelerator opening detection unit increases.
前記位相進角補正部は、前記アクセル開度検出部により検出されたアクセル開度が小さいほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を増大させる電動機の制御装置。 The motor control device according to claim 3,
The phase advance angle correction unit is a motor control device that increases a correction value for correcting the phase advance angle of the current as the accelerator opening detected by the accelerator opening detection unit is smaller.
前記位相進角補正部は、前記電動機の回転数が増大するほど、前記電流の位相進角を補正するための補正値を増大させる電動機の制御装置。 A control device for an electric motor according to any one of claims 1 to 5,
The phase advance angle correction unit increases the correction value for correcting the phase advance angle of the current as the rotational speed of the motor increases.
前記位相進角補正部は、前記相対位相角の変更前の前記相対位相角が、前記第1回転子及び前記第2回転子に配置された磁石片による合成磁束が最も強められる位相位置に対応する相対位相角であるか、前記第1回転子及び前記第2回転子に配置された磁石片による合成磁束が最も弱められる位相位置に対応する相対位相角であるか、に基づいて、前記電流の位相進角を補正するための補正値を切り替える電動機の制御装置。 The motor control device according to any one of claims 1 to 6,
In the phase advance angle correction unit, the relative phase angle before the change of the relative phase angle corresponds to a phase position where the combined magnetic flux generated by the magnet pieces arranged on the first rotor and the second rotor is strengthened most. Or the relative phase angle corresponding to the phase position where the combined magnetic flux generated by the magnet pieces arranged in the first rotor and the second rotor is weakened most. The control apparatus of the electric motor which switches the correction value for correcting the phase advance angle.
前記相対位相角を作動流体の流体圧によって変更する前記位相変更機構へ前記作動流体を供給する作動流体供給部と、
前記作動流体供給部により供給される前記作動流体の元圧を制御する元圧制御部と、
を備え、
前記元圧制御部は、前記位相進角補正部による前記電流の位相進角の補正により減少する前記相対トルクに基づいて、前記作動流体の元圧を減少させる電動機の制御装置。 The motor control device according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
A working fluid supply unit that supplies the working fluid to the phase change mechanism that changes the relative phase angle according to the fluid pressure of the working fluid;
An original pressure control unit that controls an original pressure of the working fluid supplied by the working fluid supply unit;
With
The said original pressure control part is a control apparatus of the electric motor which reduces the original pressure of the said working fluid based on the said relative torque reduced by correction | amendment of the phase advance angle of the said current by the said phase advance angle correction part.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009125680A JP2010273522A (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Device for control of electric motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009125680A JP2010273522A (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Device for control of electric motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010273522A true JP2010273522A (en) | 2010-12-02 |
Family
ID=43421092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009125680A Withdrawn JP2010273522A (en) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | Device for control of electric motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010273522A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108054961A (en) * | 2017-12-05 | 2018-05-18 | 西北工业大学 | A kind of optimal advance angle real-time control method of high-speed brushless DC electromotor |
-
2009
- 2009-05-25 JP JP2009125680A patent/JP2010273522A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108054961A (en) * | 2017-12-05 | 2018-05-18 | 西北工业大学 | A kind of optimal advance angle real-time control method of high-speed brushless DC electromotor |
CN108054961B (en) * | 2017-12-05 | 2020-05-12 | 西北工业大学 | Real-time control method for optimal lead angle of high-speed brushless direct current motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4421603B2 (en) | Motor control method and motor control apparatus | |
JP2010273521A (en) | Device for control of electric motor | |
JP4515439B2 (en) | Control device for hybrid vehicle | |
JP4971039B2 (en) | Motor control device | |
JP2008037351A (en) | Motor control unit | |
JP5300139B2 (en) | Electric motor control device | |
JP2010273522A (en) | Device for control of electric motor | |
JP4777192B2 (en) | Motor control device | |
JP5031351B2 (en) | Electric motor | |
JP4971040B2 (en) | Motor control device | |
JP4805128B2 (en) | Motor control device | |
JP2009166652A (en) | Controller for hybrid vehicle | |
JP2007244042A (en) | Motor | |
JP2009268198A (en) | Motor controller | |
JP2009060697A (en) | Motor control apparatus | |
JP4869825B2 (en) | Motor control device | |
JP4754433B2 (en) | Motor control device | |
JP4805129B2 (en) | Motor control device | |
JP4757722B2 (en) | Motor control device | |
JP2009005452A (en) | Motor controller | |
JP2009159760A (en) | Electric motor | |
JP2010178565A (en) | Device for controlling electric motor | |
JP4864686B2 (en) | Motor control device | |
JP2009050124A (en) | Motor controller | |
JP5063943B2 (en) | Electric motor and electric motor phase control method |
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: 20120807 |