JP2019030186A - 回転電機の制御装置、および回転電機の制御方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様によれば、制御値に、回転電機の磁石の温度に応じて高調波信号を重畳するようにした。本発明の一態様によれば、このように磁石の温度に応じた高調波信号を重畳することで、温度別で最適な高調波重畳を行うことができるので、回転電機に発生するトルクリプルを小さくすることができ、磁石の温度が変化した場合であっても回転電機に発生する振動や騒音を小さくすることができる。
本発明の一態様によれば、磁石が第1の温度状態の場合と第2の温度状態の場合それぞれに対して、最適な高調波重畳を行うことができるので、回転電機に発生するトルクリプルを小さくすることができ、回転電機に発生する振動や騒音を小さくすることができる。
本発明の一態様によれば、高調波重畳用マップぞれぞれは、位相調整用マップと振幅調整用マップとを第1の温度状態と第2の温度状態毎に備えるようにしたので、磁石が第1の温度状態の場合と第2の温度状態の場合それぞれに対して、最適な振幅と位相とを選択することができる。これにより、本発明の一態様によれば、選択した振幅と位相とに基づいて最適な高調波重畳を行うことができるので、回転電機に発生するトルクリプルを小さくすることができ、回転電機に発生する振動や騒音を小さくすることができる。
本発明の一態様によれば、選択した振幅と位相とに基づいて最適な電流制御値をもとめることができる。これにより、本発明の一態様によれば、高調波重畳を行うことができるので、回転電機に発生するトルクリプルを小さくすることができ、回転電機に発生する振動や騒音を小さくすることができる。
本発明の一態様によれば、磁石の温度と回転電機の構成に応じた高調波重畳を行うことができるので、回転電機に発生するトルクリプルを小さくすることができ、回転電機に発生する振動や騒音を小さくすることができる。
本発明の一態様によれば、制御値に、回転電機の磁石の温度に応じて高調波信号を重畳するようにした。本発明の一態様によれば、このように磁石の温度に応じた高調波信号を重畳することで、温度別で最適な高調波重畳を行うことができるので、回転電機に発生するトルクリプルを小さくすることができ、磁石の温度が変化した場合であっても回転電機に発生する振動や騒音を小さくすることができる。
図1は、本実施形態に係る回転電機の制御装置1の構成例を示すブロック図である。なお、回転電機の制御装置1は、車両に搭載される。
回転電機の制御装置1は、モータ2(回転電機)、温度センサ3(磁石温度把握部)、高調波重畳マップ切替部4(記憶部)、制御部5、電流制御器6、および回転角検出器7を備える。
また、モータ2は、シャフト21、ロータ22、磁石23、巻線24、ステータ25、ケース26(モータハウジング)、回転センサ27等を含んで構成されている。
制御部5は、乗算部51、TIマップ記憶部52、変換部53、および加算部54を備える。
モータ2は、例えば三相(U相、V相、W相)モータである。ロータ22は、シャフト21に固定され、回転可能に構成され、磁石23を含んで構成されている。ステータ25は、ロータ22を回転させるための力を発生させる部分であり、巻線24を含んで構成されている。磁石23は、永久磁石であり、N極が着磁された永久磁石と、S極が着磁された永久磁石とで構成されている。磁石23は、例えば、ロータ22のスロットに設けられている。巻線24は、ステータ25に取り付けられ、電流制御器6に接続される電線に接続されている。回転センサ27は、回転数を検出するセンサであり、ロータ22の回転数を検出し、検出した回転数を示す情報を高調波重畳マップ切替部4と制御部5に出力する。回転センサ27は、例えばリゾルバである。なお、回転センサ27は、モータ2の外部に設けられていてもよい。モータ2は、電流制御器6を介して制御部5の制御によって回転が制御される。
なお、変換部53は、回転角θと振幅Iamp06th*と位相θ06th*を、例えば次式(1)を用いてdq変換することで、座標系を変換してd軸電流制御値id06th*とq軸電流制御値iq06th*に変換する。
図2は、本実施形態に係るTIマップ記憶部52が記憶するトルクとd軸の電流idのTIマップの例を示す図である。図2において、横軸はトルク[Nm]、縦軸はd軸の電流id[A]である。トルクが負の領域は回生の領域であり、トルクが正の領域は駆動の領域である。
また、符号g11が示す領域は、直行領域であり、符号g12が示す領域は、トルクアウトライン外を示す。また、矢印g13は、回転数の増加と共にトルクが減少していることを示している。
また、符号g31が示す領域は、直行領域であり、符号g32が示す領域は、トルクアウトライン外を示す。
図4は、高調波重畳を説明するための図である。図4において、横軸は角度、縦軸は振幅である。
波形g41は、基本波形を表し、波形g42は高調波の一例の波形を表し、波形g43は高調波の位相を変えたときの波形の例を表している。また、波形g44は波形g41と波形g42を合成した波形を表し、波形g45は波形g41と波形g43を合成した波形を表す。
矢印g46に示すように、基本波形に重畳する高調波の位相を変えた場合、変化させる位相に応じて、矢印g47に示すように、基本波形と高調波とを合成した波形の振幅が小さくなる。このように、本実施形態では、基本波形に高調波を合成、すなわち基本波形に高調波を重畳することで駆動波形の振幅を小さくする。これにより、本実施形態によれば、磁気加振力によるトルクリプルを低減することができる。
図5は、本実施形態に係る高調波重畳マップ切替部4が記憶する高調波重畳用のマップの例を示す図である。
図5の符号g51が示すように、高調波重畳マップ切替部4は、トルクと回転数毎の位相最適値を、例えば表形式で記憶する。本実施形態では、符号g51が示す高調波重畳マップを位相調整用マップという。また、符号g52が示すように、高調波重畳マップ切替部4は、トルクと回転数毎の振幅最適値を、例えば表形式で記憶する。本実施形態では、符号g51が示す高調波重畳マップを振幅調整用マップという。なお、位相最適値、振幅最適値は、例えば車両に回転電機の制御装置1を取り付けて実測し、実測した値を高調波重畳マップ切替部4に記憶させる。
高調波重畳マップ切替部4は、このような高調波重畳用のマップを、常温(例えば、磁石23の温度が第1の温度状態)用(例えば20〜40度)、低温(例えば、磁石23の温度が第2の温度状態)用(例えば−30〜0度)、高温(例えば、磁石23の温度が第2の温度状態、または磁石23の温度が第3の温度状態)用(例えば100度)を記憶する。なお、常温用のマップは、磁石23の温度が常温の場合のセッティングデータである。また、低温用のマップは、磁石23の温度が低温の場合のセッティングデータである。また、高温用のマップは、磁石23の温度が高温の場合のセッティングデータである。
図6は、高調波重畳を行わなかった場合のトルクリプルの波形例を示す図である。図6において、横軸は時間[s(秒)]、左縦軸が電流[A]、右縦軸がトルク[Nm]である。また、波形g61は、トルクの時間変化の波形で有り、波形g62は、電流の時間変化の波形である。波形g61に示すように、トルクリプルは、約30[A]である。
図8は、本実施形態に係る重畳する高調波の次数を説明するための図である。図8において、符号g71が示す領域は、モータ2の内部構造例を示す。符号g71が示す領域のように、ロータ22は、8個の磁石23を有し、N極の磁石23aとS極の磁石23bが交互にロータ22の回転方向に配置されている。また、ステータ25は、12個の巻線24を備え、U相の巻線24a、V相の巻線24b、W相の巻線24c、U相の巻線24a、・・・の順に配置されている。
また、時計回りにロータ22の回転角0〜90[deg]の領域をI、回転角90〜180[deg]の領域をII、回転角180〜270[deg]の領域をIII、回転角270〜360[deg]の領域をIVとする。
なお、符号g71が示す領域のように、このような極対数は、ロータ22の1回転にもおいてI〜IVまであるため、24次(=6×4)となる。
さらに本実施形態では、モータ2の構成が図8のような構成であるため、TIマップ記憶部52が生成した指示値に対して、6次の成分を高調波重畳する例を説明したが、重畳する高調波は、モータ2の構成に応じて発生するトルク変動の数に応じたものであればよい。
図9は、本実施形態に係る回転電機の制御装置1が行う処理手順例を示すフローチャートである。
また、本実施形態では、高調波重畳マップ切替部4が磁石23の温度に応じて高調波重畳マップを切り替えて、位相と振幅を選択する例を説明したが、これに限られない。制御部5が、磁石23の温度に応じて高調波重畳マップを切り替えて、位相と振幅を選択するようにしてもよい。
Claims (6)
- 交流電力によって駆動される回転電機のロータが有する磁石の温度を把握する磁石温度把握部と、
前記回転電機に対する制御値に対し、前記交流電力の高調波信号を重畳する際、把握された前記磁石の温度に応じて重畳する前記高調波信号を調整して前記回転電機を制御する制御部と、
を備える回転電機の制御装置。 - 前記磁石の温度が第1の温度状態の高調波重畳用マップと、前記磁石の温度が第2の温度状態の高調波重畳用マップと、を記憶する記憶部、を備え、
前記制御部は、
把握された前記磁石の温度が前記第1の温度状態の場合に、前記第1の温度状態の高調波重畳用マップを用いて重畳する前記高調波信号を調整し、把握された前記磁石の温度が前記第2の温度状態の場合に、前記第2の温度状態の高調波重畳用マップを用いて重畳する前記高調波信号を調整する、請求項1に記載の回転電機の制御装置。 - 高調波重畳用マップぞれぞれは、位相調整用マップと、振幅調整用マップと、を備える、請求項2に記載の回転電機の制御装置。
- 前記制御部は、
前記回転電機の制御装置に対するトルク指示値と、前記ロータの回転数と、に応じて前記位相調整用マップから選択された位相値と、前記回転電機の制御装置に対するトルク指示値と、前記ロータの回転数と、に応じて前記位相調整用マップから選択された振幅値と、を、前記回転電機の回転角を用いてd軸の制御値とq軸の制御値に変換する、請求項3に記載の回転電機の制御装置。 - 前記高調波信号は、前記回転電機の構成に応じて発生するトルク変動の個数に応じた次数である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機の制御装置。
- 磁石温度把握部が、交流電力によって駆動される回転電機のロータが有する磁石の温度を把握するステップと、
制御部が、前記回転電機に対する制御値に対し、前記交流電力の高調波信号を重畳する際、把握された前記磁石の温度に応じて重畳する前記高調波信号を調整して前記回転電機を制御するステップと、
を含む回転電機の制御方法。
Priority Applications (1)
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JP2017150238A JP6849554B2 (ja) | 2017-08-02 | 2017-08-02 | 回転電機の制御装置、および回転電機の制御方法 |
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JP2011176993A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Asmo Co Ltd | モータ制御装置 |
JP2017070000A (ja) * | 2015-09-28 | 2017-04-06 | 株式会社デンソー | 回転電機の制御装置 |
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