JP2012100473A - 界磁巻線式回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】界磁巻線に流れる界磁電流に制限を加えることにより、温度上昇を抑制すると共に、必要に応じて界磁電流の制限を解除することができる界磁巻線式回転電機を提供することを目的としている。
【解決手段】界磁巻線５２を有するモータ・ジェネレータ５０と、界磁巻線５２に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部１２０と、界磁電流を制御する界磁電流制御部１１０と、界磁電流を時間で積分した界磁電流積分値を算出し、所定界磁電流積分閾値に到達したか否かを判定する界磁電流制限判定部１４２と、所定界磁電流積分閾値に到達したと判定された場合には、界磁電流制御部１１０に界磁電流を所定制限時間の間、所定界磁電流制限値以下に設定する指令を出すと共に、界磁電流に応じて所定制限時間を変更する指令を出す界磁電流制限指令部１４３と、を備え、界磁巻線式回転電機４０の温度上昇を抑えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、主に車両に搭載され、制御装置を持つ電機子巻線及び界磁巻線を有する界磁巻線式回転電機に関するものである。

一般に、車両用回転電機は、エンジンルームに搭載される。そのため、車両用回転電機の使用温度は、極めて高温となる。また、車両用回転電機の内部温度は、車両用回転電機が発電及び駆動などの動作を行う際に発生する熱によって、さらに高温となる。従って、長時間の連続動作などで車両用回転電機の温度が過剰に上昇すると、内部部品の破損などによって車両用回転電機に故障が発生してしまう可能性がある。

そこで、従来の車両用交流発電機の出力制御方法及び出力制御装置では、温度上昇による車両用交流発電機の故障を防止する手段として、交流発電機或いはその周囲温度を計測し、その温度が予め設定された異常温度値を超えたことが検出された場合には、交流発電機出力電流を制限して制御装置の熱的負担を軽減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、増幅器９０１が発生した温度比例電圧に基づいてコンパレータ９０２が出力した第１あるいは第２のレベルの電圧と三角波発生器が発生した三角波の電圧とをＰＷＭ制御用コンパレータ９１０が比較してパルス幅変調波信号を発生し、所定の温度を超えた温度域においては、パルス幅変調信号でパワートランジスタ３０５を断続制御することにより、界磁コイル１０２Ａに流す界磁電流を制限する技術が開示されている。これにより、交流発電或いはその制御装置の熱暴走による不具合を防止することができる。

特開平８−９５６７号公報

しかしながら、従来の車両用交流発電機の出力制御方法及び出力制御装置では、温度センサにより車両用交流発電機の温度を検出し、界磁電流を制限することによって、車両用交流発電機を温度上昇から保護している。このため、温度センサを搭載する必要があり、車両用交流発電機のコストアップや構造変更が必要となる問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、必ずしも温度センサを必要とせず、界磁巻線に流れる界磁電流に制限を加えることにより、温度上昇を抑制すると共に、必要に応じて界磁電流の制限を解除することができる界磁巻線式回転電機を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の界磁巻線式回転電機は、界磁巻線を有するモータ・ジェネレータと、前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、前記界磁電流を制御する界磁電流制御部と、前記界磁電流検出部により検出された前記界磁電流を時間で積分した界磁電流積分値を算出し、前記界磁電流積分値が界磁電流積分閾値に到達したか否かを判定する界磁電流制限判定部と、前記界磁電流制限判定部により前記界磁電流積分値が前記界磁電流積分閾値に到達したと判定された場合には、前記界磁電流制御部に前記界磁電流を所定制限時間の間、所定界磁電流制限値以下に設定する指令を出すと共に、前記界磁電流に応じて前記所定制限時間を変更する指令を出す界磁電流制限指令部と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明の界磁巻線式回転電機によれば、界磁巻線に流れる界磁電流を監視し、界磁巻線式回転電機の温度が過剰に上昇しないように界磁電流を制限し、界磁電流の値に応じて界磁巻線式回転電機の温度が十分低下したタイミングで界磁電流の制限を解除することができる界磁巻線式回転電機を得ることができる。

本発明に係る界磁巻線式回転電機を車両に搭載した場合の概略構成図である。 本発明の実施の形態１の界磁巻線式回転電機の構成図である。 実施の形態１の図２における界磁電流制限部の構成図である。 本発明の実施の形態１に係る界磁電流制限部における界磁電流、界磁電流積分値及び界磁電流制限時間設定値の時間変化を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る界磁巻線式回転電機の構成図である。 本発明の実施の形態２に係る界磁電流制限部の構成図である。 本発明の実施の形態３に係る界磁巻線式回転電機の構成図である。 本発明の実施の形態３に係る界磁電流制限部の構成図である。

以下、本発明の実施の形態に係る界磁巻線式回転電機について図１〜図８を参照して説明する。

図１は、本発明に係る界磁巻線式回転電機を車両に搭載する場合を示す概略構成図であり、図に示すように、界磁巻線式回転電機４０は、内燃機関１０とベルト及びプーリなどの結合手段２０を介して互いに接続されている。また、蓄電池３０が界磁巻線式回転電機４０に電気的に接続されている。なお、界磁巻線式回転電機４０は、内燃機関１０と結合手段２０を介さず直接結合される場合もある。さらに、内燃機関１０は、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンのいずれかに限定されるものではない。また、蓄電池３０は、界磁巻線式回転電機４０専用であってもよく、界磁巻線式回転電機４０以外の他の車両用負荷と共有するものであってもよい。

実施の形態１．
図２は、実施の形態１における界磁巻線式回転電機の構成図である。図３は、界磁巻線式回転電機の界磁電流制限部の構成図である。図４は、界磁電流制限部における界磁電流、界磁電流積分値及び界磁電流制限時間設定値の時間変化を示す図である。

図２に示すように、実施の形態１の界磁巻線式回転電機は、大きく分けて３つの部分で構成されている。モータ・ジェネレータ５０、電力変換部６０及び制御部７０である。電力変換部６０には、蓄電池３０が接続されており、外部から電力の供給を受けている。

モータ・ジェネレータ５０は、３相のＹ型結線、もしくはΔ型結線された電機子巻線５１及び界磁巻線５２を備えている。なお、モータ・ジェネレータ５０は、３相以外の電機子巻線５１を用いるものであってもよい。電力変換部６０は、３相インバータで界磁巻線５２に接続された界磁巻線電流用スイッチング素子６１、フライホイールダイオード６２及び電機子巻線５１の各相に接続された電力変換用スイッチング素子６３ａ〜６３ｃ、６４ａ〜６４ｃを備えている。制御部７０は、ゲート駆動部８０、駆動制御部９０、発電制御部１００、界磁電流制御部１１０、界磁電流検出部１２０、界磁電流指令部１３０及び
界磁電流制限部１４０から構成されている。

ゲート駆動部８０は、駆動制御部９０、発電制御部１００及び界磁電流制御部１１０から送られてくる電機子巻線５１及び界磁巻線５２へのＯＮ／ＯＦＦ指令に基づいて、界磁巻線電流用スイッチング素子６１及び電力変換用スイッチング素子６３ａ〜６３ｃ、６４ａ〜６４ｃを駆動し、モータ・ジェネレータ５０の駆動及び発電を制御する。また、駆動制御部９０は、回転電機４０を駆動するときの電力変換用スイッチング素子６３ａ〜６３ｃ、６４ａ〜６４ｃのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御する。さらに、発電制御部１００は、回転電機４０の発電時に、同期整流を行うときの電力変換用スイッチング素子６３ａ〜６３ｃ、６４ａ〜６４ｃのＯＮ／ＯＦＦのタイミングを制御する。

界磁電流検出部１２０は、界磁巻線５２に流れる界磁電流Ｉを検出する。界磁電流指令部１３０は、界磁電流Ｉを制御目標とする界磁電流指令値Ｉ_fとするよう界磁電流制御部
１１０に対して指令を送信する。

界磁電流制限部１４０は、界磁電流検出部１２０により検出された界磁電流Ｉに基づいて、界磁電流Ｉを制限するか否かを判定する。その結果、界磁電流Ｉの制限が必要と判定された場合には、界磁電流制限部１４０は、界磁電流制御部１１０に対して界磁電流Ｉを界磁電流制限値Ｉ_limに制限するよう指令を送信する。

ここで、界磁電流制御部１１０は、界磁電流制限部１４０から界磁電流制限値Ｉ_limを
とする指令を受信した場合において、界磁電流制限値Ｉ_limに基づいて、界磁巻線５２に
流す界磁電流Ｉを制御する信号をゲート駆動部８０に送出する。ただし、界磁電流指令値Ｉ_fが界磁電流制限値Ｉ_limよりも小さい場合、つまり界磁電流指令値Ｉ_f＜界磁電流制限
値Ｉ_limの関係にある場合には、界磁電流Ｉを界磁電流指令値Ｉ_fに制御する信号を送出する。反対に、界磁電流制御部１１０は、界磁電流制限部１４０から界磁電流制限値Ｉ_lim
を受信しない場合においては、常に界磁電流指令値Ｉ_fに基づいて、界磁巻線５２に流す
界磁電流Ｉを制御する信号を送出する。

次に、界磁巻線式回転電機の動作の詳細について、図３に示す界磁電流制限部の構成図及び図４に示す界磁電流制限部における界磁電流、界磁電流積分値及び界磁電流制限時間設定値の時間変化を参照して説明する。

界磁電流制限部１４０は、記憶部１４１、界磁電流制限判定部１４２及び界磁電流制限指令部１４３から構成されている。記憶部１４１は、界磁電流閾値記憶部１４１ａ、界磁電流積分閾値記憶部１４１ｂ、界磁電流制限値記憶部１４１ｃ、界磁電流制限時間記憶部１４１ｄからなる。また、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流積分部１４２ａを、界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流制限時間設定部１４３ａを有している。

ここで、界磁電流閾値記憶部１４１ａには、第１の界磁電流閾値Ｉ_th1と、第１の界磁
電流閾値Ｉ_th1より小さい値に設定されている第２の界磁電流閾値Ｉ_th2とが予め記憶されている。即ち、第１及び第２の界磁電流閾値Ｉ_th1，Ｉ_th2は、第１の界磁電流閾値Ｉ_th1
＞第２の界磁電流閾値Ｉ_th2の関係となっている。

また、界磁電流積分閾値記憶部１４１ｂには、界磁電流制限判定部１４２が接続されているとともに、予め正の値である第１の界磁電流積分閾値Ｓ_th1（＞０）と負の値である
第２の界磁電流積分閾値Ｓ_th2（＜０）が記憶されている。

また、界磁電流制限値記憶部１４１ｃには、予め界磁電流制限値Ｉ_limが記憶されてい
る。界磁電流制限時間記憶部１４１ｄには、界磁電流Ｉの界磁電流制限時間Ｔ_limと界磁
電流制限短縮時間Ｔ_dとが予め記憶されている。

次に、界磁電流制限判定部１４２の動作について、図４を参照しながら説明する。まず、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流Ｉ＞第１の界磁電流閾値Ｉ_th1の場合において、界磁電流Ｉと第１の界磁電流閾値Ｉ_th1との差分ΔＩ₁を界磁電流積分値Ｓに加算（正の方向へ積分）する。反対に、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流Ｉ＜第２の界磁電流閾値Ｉ_th2の場合おいて、第２の界磁電流閾値Ｉ_th2と界磁電流Ｉとの差分ΔＩ₂を界磁電
流積分値Ｓから減算（負の方向へ積分）する。また、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流Ｉ≦第１の界磁電流閾値Ｉ_th1であり、かつ界磁電流Ｉ≧第２の界磁電流閾値Ｉ_th2である場合には、現状の界磁電流積分値Ｓを維持する。

次に、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流積分値Ｓ＞界磁電流積分閾値Ｓ_th1とな
った場合において、界磁電流Ｉの制限が必要であると判定する。そして、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流制限指令部１４３に判定結果を送信する。

界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流制限判定部１４２の判定結果に基づいて、界磁電流Ｉの制限が必要であると判定された場合には、界磁電流制限値記憶部１４１ｃから界磁電流制限値Ｉ_limと、界磁電流制限時間記憶部１４１ｄから界磁電流制限時間Ｔ_limと界磁電流制限短縮時間Ｔ_dとを取得し、界磁電流制限時間設定値Ｔとして界磁電流制限時間
Ｔ_limを設定する（式（１））。

Ｔ＝ Ｔ_lim ・・・（１）

そして、界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流制限時間Ｔ_limの間、界磁電流制御部
１１０に対して界磁電流制限値Ｉ_limを送信する。これにより、界磁電流制限値Ｉ_limを受信した界磁電流制御部１１０は、界磁電流Ｉを界磁電流制限値Ｉ_limの値（ただし、界磁
電流指令値Ｉ_f＜界磁電流制限値Ｉ_limの関係を満たす間は界磁電流指令値Ｉ_fの値）に制
御する。

なお、第２の界磁電流閾値Ｉ_th2は、界磁巻線式回転電機が連続動作を行っている場合
には、界磁巻線式回転電機４０の温度が正常動作範囲内となるように設定されている。また、このときの、界磁電流制限値Ｉ_limは、第２の界磁電流閾値Ｉ_th2以下に設定されている（図４参照。）。これにより、界磁巻線式回転電機４０の温度をより確実に正常動作可能な温度に低下させることができる。

ここで、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流積分値Ｓが界磁電流積分閾値Ｓ_th1を
超えた場合において、界磁電流積分値Ｓをクリアして０に設定する。次に、界磁電流制限判定部１４２は、第２の界磁電流閾値Ｉ_th2の代わりに界磁電流制限値Ｉ_limを閾値として、界磁電流積分値Ｓの演算を開始する。つまり、界磁電流制限値Ｉ_lim＞界磁電流Ｉの条件下において、界磁電流制限値Ｉ_limと界磁電流Ｉとの差分ΔＩ₃を界磁電流積分値Ｓから減算（負の方向へ積分）する。

界磁電流Ｉを制限している場合において、界磁電流積分値Ｓが負の値である第２の界磁電流積分閾値Ｓ_th2以下となった場合、つまり界磁電流積分値Ｓ≦第２の界磁電流積分閾
値Ｓ_th2となった場合において、界磁電流制限判定部１４２は界磁電流制限指令部１４３
に対して界磁電流制限時間短縮指令を送信する。

界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流Ｉの制限中に界磁電流制限判定部１４２から界磁電流制限時間短縮指令を受け取った場合、界磁電流制限時間Ｔ_limから界磁電流制限短
縮時間Ｔ_dを減算し、減算した値を新たな界磁電流制限時間設定値Ｔとし、界磁電流制限
時間設定部１４３ａは、演算した界磁電流制限時間設定値Ｔに基づいて界磁電流制限値Ｉ_limを送信する時間を計測する（式（２））。

Ｔ＝ Ｔ_lim − Ｔ_d ・・・（２）

また、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流Ｉを制限している場合において、界磁電流積分値Ｓ≦第２の界磁電流積分値Ｓ_th2となった場合、界磁電流積分値Ｓをクリアして
０に設定し、再度、界磁電流積分値Ｓの演算を開始する。そして、前述と同様に、界磁電流積分値Ｓ≦第２の界磁電流積分閾値Ｓ_th2となった場合、界磁電流制限指令部１４３に
対して界磁電流制限時間短縮指令を送信し、界磁電流制限指令部１４３は界磁電流制限時間設定値Ｔから再度、界磁電流制限短縮時間Ｔ_dを減算する。

ここで、界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流Ｉの制限を開始してから、界磁電流制限時間設定値Ｔが経過した時点で界磁電流制御部１１０に対する界磁電流制限値Ｉ_limの
送信を停止する。即ち、界磁電流Ｉの制限が解除され、界磁電流指令値Ｉ_fに基づいて界
磁電流Ｉが制御される。

これにより、界磁電流制限指令部１４３は界磁電流Ｉを界磁電流制限値Ｉ_limで制限し
ている場合において、界磁電流Ｉ＜界磁電流制限値Ｉ_limとなった場合には、界磁電流Ｉ
を界磁電流制限値Ｉ_limで制限する時間を短縮することができる。

なお、本発明の実施の形態１に係る界磁電流制限値Ｉ_lim、界磁電流制限時間Ｔ_limは、界磁電流Ｉと界磁巻線式回転電機４０の温度との関係を実測し、その関係から界磁巻線式回転電機４０の温度が少なくとも正常動作可能な温度領域内となるように設定される。また、界磁電流制限短縮時間Ｔ_dについても、界磁電流Ｉと界磁巻線式回転電機４０の温度
との関係より、界磁電流Ｉが界磁電流制限値Ｉ_limを下回った場合に短縮可能な時間範囲
に設定される。

また、界磁電流制限値Ｉ_lim、界磁電流制限時間Ｔ_limは、例えば、発電時と駆動時など動作モードによって値を切り換えれば、動作モードによって界磁電流の制限時間と制限値を変化させることもできる。

また、界磁電流制限値Ｉ_limを、界磁電流制御のＤＵＴＹを制限する界磁電流制限値Ｉ_{DUTY lim}としても、同様の効果を得ることができる。

このように、実施の形態１による界磁巻線式回転電機では、界磁巻線に流れる界磁電流の検出結果に基づいて、界磁巻線式回転電機の温度が過剰に上昇しないように界磁電流を制限する場合において、制限中の界磁電流の値に応じて界磁電流の制限時間を変化させているため、必要に応じて界磁電流の制限を低減することができる界磁巻線式回転電機を得ることができるという顕著な効果がある。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る界磁巻線式回転電機の構成図である。図６は、界磁電流制限部の構成図である。実施の形態１では、界磁電流制限中の界磁電流の値に応じて、界磁電流を制限する時間を変化させるものであったが、実施の形態２では、さらに周囲温度によっても界磁電流の制限時間を変化させるものである。

図５及び図６に示すように、実施の形態２の界磁巻線式回転電機は、界磁巻線式回転電
機４０の周囲温度Ｔｐを検出する周囲温度検出部１５０を備えており、周囲温度検出部１５０は界磁電流制限部１４０の界磁電流制限指令部１４３に接続されている。この点を除いて、実施の形態１の図２及び図３と構成は同様であるので、他の構成の説明を省略する。

界磁電流制限時間記憶部１４１ｄには、予め周囲温度Ｔｐと界磁電流Ｉの制限時間の関係を表す周囲温度−界磁電流制限時間マップ； Ｔ_lim（Ｔｐ（ｘ））が記憶されている
。周囲温度−界磁電流制限時間マップ； Ｔ_lim（Ｔｐ（ｘ））には、周囲温度Ｔｐが低
い場合においては、界磁電流Ｉの制限時間Ｔ_limが短く設定され、反対に、周囲温度Ｔｐ
が高い場合おいては、界磁電流Ｉの制限時間Ｔ_limが長く設定されている。

次に、界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流制限判定部１４２の判定結果に基づいて、界磁電流Ｉの制限が必要であると判定された場合、界磁電流制限時間記憶部１４１ｄの周囲温度−界磁電流制限時間マップ； Ｔ_lim（Ｔｐ（ｘ））から、界磁電流制限時間Ｔ_limとして、検出した周囲温度Ｔｐ（ｘ）に対応した制限時間（界磁電流制限時間Ｔ_lim）
を取得し、界磁電流制限時間設定値Ｔに格納する。

Ｔ＝ Ｔ_lim
＝ Ｔ_lim（Ｔｐ（ｘ）） ・・・（３）

これにより、周囲温度Ｔｐによって界磁電流の制限時間Ｔ_limを変化させることができ
る。なお、他の動作は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

このように、実施の形態２による界磁巻線式回転電機では、実施の形態１における効果と共に、周囲温度によっても界磁電流を制限する時間を変化させることができるため、例えば、周囲温度が低く、放熱性の良い条件においては、界磁電流の制限時間を短縮でき、必要に応じて界磁電流に制限を加えることができるという効果がある。

なお、実施の形態２では、周囲温度Ｔｐによって界磁電流Ｉの制限時間Ｔ_limを変化さ
せるものについて説明したが、例えば、周囲温度Ｔｐによって界磁電流Ｉの制限値を変化させるものであってもよい。すなわち、界磁電流Ｉの制限値を変化させることによって、界磁電流制限中に界磁電流積分値Ｓが第２の界磁電流積分閾値Ｓ_th2に達する時間が周囲
温度Ｔｐによって変化するため、同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図７は、実施の形態１における界磁巻線式回転電機の構成図である。図８は、界磁巻線式回転電機の界磁電流制限部の構成図である。実施の形態２では、周囲温度によって界磁電流制限時間を変化させるものであったが、実施の形態３では、回転電機の回転速度によって界磁電流の制限時間を変化させるものである。

図７及び図８に示すように、実施の形態３の界磁巻線式回転電機では、モータ・ジェネレータ５０の回転速度Ｎを検出する回転速度検出部１６０を備えており、界磁電流制限部１４０の界磁電流制限指令部１４３に接続されている。実施の形態１における図３の記憶部１４１と比較すると、実施の形態３における図８の記憶部１４１は、制限時間短縮閾値記憶部１４１ｅを備えている。制限時間短縮閾値記憶部１４１ｅは、予め制限時間短縮回転速度Ｎ_thと制限時間短縮判定時間Ｔ_Nが記憶されている。また、界磁電流制限指令部１
４３は、制限時間短縮判定部１４３ｂを備えている。これらの点を除いて、実施の形態１の図２及び図３と構成は同様であるので、説明を省略する。

一般に、モータ・ジェネレータは、自身の回転によって内部に冷却風を導入し、内部を冷却することができる。この冷却風による内部冷却の効果は、回転速度によって大きく異なる。そこで、実施の形態３では、回転速度Ｎが所定値以上の状態が所定時間継続した場合には、内部の冷却が促進されたと判定して、界磁電流の制限時間を短縮するようにする。

界磁電流制限指令部１４３は、界磁電流制限判定部１４２の判定結果に基づいて、界磁電流Ｉの制限が必要であると判定された場合、界磁電流制限時間記憶部１４１ｄから界磁電流制限時間Ｔ_limと界磁電流制限短縮時間Ｔ_dとを取得し、界磁電流制限時間設定値Ｔとして界磁電流制限時間Ｔ_limを設定する。

また、界磁電流制限指令部１４３は、回転速度検出部１６０によって検出された回転速度Ｎと制限時間短縮閾値記憶部１４１ｅに予め記憶されている制限時間短縮回転速度Ｎ_thとを比較する。次に、制限時間短縮判定部１４３ｂは、回転速度が制限時間短縮回転速度を超えた場合、回転速度Ｎ＞制限時間短縮回転速度Ｎ_thの条件下における連続動作時間の計測を開始する。

次に、界磁電流制限指令部１４３は、回転速度Ｎ＞制限時間短縮回転速度Ｎ_thの条件下での連続動作時間が制限時間短縮判定時間Ｔ_Nに達した時点で界磁電流の制限時間を短縮
可能と判定し、界磁電流制限時間設定値Ｔから界磁電流制限短縮時間Ｔ_dを減算する。

なお、制限時間短縮判定時間Ｔ_Nは、回転電機４０が制限時間短縮回転速度Ｎ_thで制限
時間短縮判定時間Ｔ_Nの間回転した場合に、回転による冷却効果によって、界磁電流Ｉの
制限時間を界磁電流制限短縮時間Ｔ_dだけ短縮可能となるような値に予め設定されている
。

また、制限時間短縮回転速度Ｎ_thと制限時間短縮判定時間Ｔ_Nの関係をマップとして記
憶し、回転速度Ｎによって界磁電流Ｉの制限時間の短縮条件を変更させてもよい。

これにより、回転速度によって界磁電流の制限時間を変化させることができる。なお、以降の動作は先の実施の形態１と同様であるため、説明は省略する。

このように、実施の形態３による界磁巻線式回転電機では、実施の形態１における効果と共に、回転速度によっても界磁電流を制限する時間を変化させることができるため、例えば、回転速度が高く、回転時の冷却風による冷却効果の高い条件においては、界磁電流の制限時間を短縮でき、必要に応じて界磁電流に制限を加えることができるという効果がある。

なお、本実施の形態３では、回転速度によって界磁電流を制限する時間を変化させるものについて説明したが、回転速度によって界磁電流の制限値を変化させるものであっても、同様の効果を得ることができる。

また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。

３０ 蓄電池
４０ 界磁巻線式回転電機
５０ モータ・ジェネレータ
５２ 界磁巻線
６０ 電力変換部
７０ 制御部
１１０ 界磁電流制御部
１２０ 界磁電流検出部
１３０ 界磁電流指令部
１４０ 界磁電流制限部
１４１ 記憶部
１４２ 界磁電流制限判定部
１４３ 界磁電流制限指令部
１５０ 周囲温度検出部
１６０ 回転速度検出部

そこで、従来の車両用交流発電機の出力制御方法及び出力制御装置では、温度上昇による車両用交流発電機の故障を防止する手段として、交流発電機或いはその周囲温度を計測し、その温度が予め設定された異常温度値を超えたことが検出された場合には、交流発電機出力電流を制限して制御装置の熱的負担を軽減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、増幅器９０１が発生した温度比例電圧に基づいてコンパレータ９０２が出力した第１あるいは第２のレベルの電圧と三角波発生器が発生した三角波の電圧とをＰＷＭ制御用コンパレータ９１０が比較してパルス幅変調波信号を発生し、所定の温度を超えた温度域においては、パルス幅変調波信号でパワートランジスタ３０５を断続制御することにより、界磁コイル１０２Ａに流す界磁電流を制限する技術が開示されている。これにより、交流発電或いはその制御装置の熱暴走による不具合を防止することができる。

ここで、界磁電流制御部１１０は、界磁電流制限部１４０から界磁電流制限値Ｉ_lim に制限するとする指令を受信した場合において、界磁電流制限値Ｉ_limに基づいて、界磁巻線５２に流す界磁電流Ｉを制御する信号をゲート駆動部８０に送出する。ただし、界磁電流指令値Ｉ_fが界磁電流制限値Ｉ_limよりも小さい場合、つまり界磁電流指令値Ｉ_f＜界磁電流制限値Ｉ_limの関係にある場合には、界磁電流Ｉを界磁電流指令値Ｉ_fに制御する信号を送出する。反対に、界磁電流制御部１１０は、界磁電流制限部１４０から界磁電流制限値Ｉ_limを受信しない場合においては、常に界磁電流指令値Ｉ_fに基づいて、界磁巻線５２に流す界磁電流Ｉを制御する信号を送出する。

また、界磁電流制限判定部１４２は、界磁電流Ｉを制限している場合において、界磁電流積分値Ｓ≦第２の界磁電流積分閾値Ｓ_th2となった場合、界磁電流積分値Ｓをクリアして０に設定し、再度、界磁電流積分値Ｓの演算を開始する。そして、前述と同様に、界磁電流積分値Ｓ≦第２の界磁電流積分閾値Ｓ_th2となった場合、界磁電流制限指令部１４３に対して界磁電流制限時間短縮指令を送信し、界磁電流制限指令部１４３は界磁電流制限時間設定値Ｔから再度、界磁電流制限短縮時間Ｔ_dを減算する。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３における界磁巻線式回転電機の構成図である。図８は、界磁巻線式回転電機の界磁電流制限部の構成図である。実施の形態２では、周囲温度によって界磁電流制限時間を変化させるものであったが、実施の形態３では、回転電機の回転速度によって界磁電流の制限時間を変化させるものである。

Claims (6)

1. 界磁巻線を有するモータ・ジェネレータと、
   前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、
   前記界磁電流を制御する界磁電流制御部と、
   前記界磁電流検出部により検出された前記界磁電流を時間で積分した界磁電流積分値を算出し、前記界磁電流積分値が界磁電流積分閾値に到達したか否かを判定する界磁電流制限判定部と、
   前記界磁電流制限判定部により前記界磁電流積分値が前記界磁電流積分閾値に到達したと判定された場合には、前記界磁電流制御部に前記界磁電流を所定制限時間の間、所定界磁電流制限値以下に設定する指令を出すと共に、前記界磁電流に応じて前記所定制限時間を変更する指令を出す界磁電流制限指令部と、
   を備えたことを特徴とする界磁巻線式回転電機。
2. 前記界磁電流制限指令部は、前記界磁電流が所定界磁電流制限値よりも小さい場合には、前記所定制限時間を短縮する指令を出すことを特徴とする請求項１に記載の界磁巻線式回転電機。
3. 前記モータ・ジェネレータの周囲温度を検出する温度検出部を備え、
   前記界磁電流制限指令部は、前記温度検出部が検出した温度に応じて前記所定制限時間を変更する指令を出すこと特徴とする請求項１又は請求項２に記載の界磁巻線式回転電機。
4. 前記モータ・ジェネレータの回転速度を検出する回転速度検出部を備え、
   前記界磁電流制限指令部は、前記回転速度検出部が検出した前記回転速度に応じて前記所定制限時間を変化させる指令を出すこと特徴とする請求項１又は２に記載の界磁巻線式回転電機。
5. 前記モータ・ジェネレータの周囲温度を検出する温度検出部を備え、
   前記界磁電流制限指令部は、前記温度検出部が検出した温度に応じて前記所定界磁電流制限値を変化させる指令を出すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の界磁巻線式回転電機。
6. 前記モータ・ジェネレータの回転速度を検出する回転速度検出部を備え、
   前記界磁電流制限指令部は、前記回転速度検出部が検出した前記回転速度に応じて前記所定界磁電流制限値を変化させる指令を出すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の界磁巻線式回転電機。
   
   

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