JP2019062596A - Control system of rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機の制御システムに関する。 The present invention relates to a control system of a rotating electrical machine.
特許文献1には、大気圧の低下に応じて、回転電機に供給される電圧の最大値を低下させ、絶縁体における部分放電量が許容範囲内になるように電圧の最大値を設定する制御装置が記載されている。 In Patent Document 1, control is performed to reduce the maximum value of the voltage supplied to the rotating electrical machine according to the decrease in atmospheric pressure, and set the maximum value of the voltage so that the amount of partial discharge in the insulator falls within the allowable range. The device is described.
例えば標高が高い高地で回転電機を駆動させる場合、大気圧が低下する。このため、絶縁体における部分放電量が許容範囲内とするには、駆動電圧を低下させる必要がある。しかし、大気圧に応じて駆動電圧を低下させると、例えば高地では低地に比べて回転電機の性能が恒常的に低下する問題がある。 For example, when the rotary electric machine is driven at a high altitude, the atmospheric pressure is reduced. For this reason, in order for the amount of partial discharge in the insulator to be within the allowable range, it is necessary to lower the drive voltage. However, if the driving voltage is reduced according to the atmospheric pressure, for example, there is a problem that the performance of the rotating electrical machine is constantly reduced at high altitudes compared to low altitudes.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、気圧が低くても合理的に駆動電圧を制御することが可能な回転電機の制御システムを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a control system of a rotating electrical machine capable of rationally controlling a drive voltage even if the air pressure is low.
第1発明の回転電機の制御システムは、回転電機(例えば、実施形態のモータ14)と、前記回転電機の駆動電圧を指示する駆動電圧指示値を生成して前記回転電機を制御する制御部(例えば、実施形態のHEV用ECU16又は制御部30,40)と、前記回転電機の置かれた環境の気圧を検知する気圧検知部(例えば、実施形態の気圧検知部21)と、前記回転電機の状態を検知する回転電機状態検知部(例えば、実施形態の温度検知部22又は回転数検知部23)と、を備え、前記回転電機状態検知部が検知する前記回転電機の状態が、前記回転電機の温度又は回転数の少なくとも一方であり、前記制御部は、前記気圧検知部により検知された前記環境の気圧と、前記回転電機状態検知部により検知された前記回転電機の状態とから最大電圧制限を設定し、前記最大電圧制限の範囲内で前記駆動電圧指示値を生成することを特徴とする。
A control system of a rotating electrical machine according to a first aspect of the present invention includes a rotating electrical machine (for example, the
第2発明の回転電機の制御システムは、前記回転電機状態検知部が検知する前記回転電機の状態が、前記回転電機の温度であり、前記回転電機状態検知部が温度検知部であることを特徴とする。 The control system of the rotating electrical machine according to the second invention is characterized in that the state of the rotating electrical machine detected by the rotating electrical machine state detecting unit is a temperature of the rotating electrical machine, and the rotating electrical machine state detecting unit is a temperature detecting unit. I assume.
第3発明の回転電機の制御システムは、前記回転電機状態検知部が検知する前記回転電機の状態が、前記回転電機の温度及び回転数であり、前記回転電機状態検知部が温度検知部及び回転数検知部であることを特徴とする。 In the control system of the rotating electrical machine according to the third invention, the state of the rotating electrical machine detected by the rotating electrical machine state detecting unit is the temperature and the number of rotations of the rotating electrical machine, and the rotating electrical machine state detecting unit is a temperature detecting unit and a rotation It is characterized by being a number detection unit.
第4発明の回転電機の制御システムは、前記回転電機状態検知部が検知する前記回転電機の状態が、前記回転電機の回転数であり、前記回転電機状態検知部が回転数検知部であることを特徴とする。 In the control system of the rotating electrical machine according to the fourth aspect of the invention, the state of the rotating electrical machine detected by the rotating electrical machine state detecting unit is the number of rotations of the rotating electrical machine, and the rotating electrical machine state detecting unit is a rotational speed detecting unit It is characterized by
第5発明の回転電機の制御システムは、前記回転電機の温度が低いほど、前記環境の気圧の低下に応じて前記駆動電圧が制限される範囲が小さくなるように、前記制御部が設定されていることを特徴とする。 In the control system of the rotating electrical machine according to the fifth aspect of the invention, the control unit is set such that the range in which the drive voltage is limited becomes smaller as the temperature of the rotating electrical machine decreases. It is characterized by
第6発明の回転電機の制御システムは、前記回転電機の回転数が高いほど、前記環境の気圧の低下に応じて前記駆動電圧が制限される範囲が小さくなるように、前記制御部が設定されていることを特徴とする。 In the control system of a rotary electric machine according to a sixth aspect of the invention, the control unit is set such that the range in which the drive voltage is limited becomes smaller as the rotation speed of the rotary electric machine increases. It is characterized by
第1発明によれば、回転電機の置かれた環境の気圧に加えて、回転電機の状態を検知して、回転電機の駆動電圧を制御するので、気圧が低くても、場合に応じて過度な駆動電圧の低下を抑制することができる。 According to the first aspect of the invention, in addition to the atmospheric pressure of the environment in which the rotary electric machine is placed, the state of the rotary electric machine is detected to control the drive voltage of the rotary electric machine. It is possible to suppress a drop in the drive voltage.
第2発明によれば、回転電機の置かれた環境の気圧に加えて、回転電機の温度を検知して、回転電機の駆動電圧を制御するので、気圧が低くても、場合に応じて過度な駆動電圧の低下を抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, the temperature of the rotating electrical machine is detected in addition to the atmospheric pressure of the environment in which the rotating electrical machine is placed, and the drive voltage of the rotating electrical machine is controlled. It is possible to suppress a drop in the drive voltage.
第3発明によれば、回転電機の置かれた環境の気圧に加えて、回転電機の温度及び回転数を検知して、回転電機の駆動電圧を制御するので、気圧が低くても、場合に応じて過度な駆動電圧の低下を抑制することができる。 According to the third aspect of the invention, in addition to the atmospheric pressure of the environment in which the rotary electric machine is placed, the temperature and rotational speed of the rotary electric machine are detected to control the drive voltage of the rotary electric machine. Accordingly, an excessive decrease in drive voltage can be suppressed.
第4発明によれば、回転電機の置かれた環境の気圧に加えて、回転電機の回転数を検知して、回転電機の駆動電圧を制御するので、気圧が低くても、場合に応じて過度な駆動電圧の低下を抑制することができる。 According to the fourth aspect of the invention, in addition to the atmospheric pressure of the environment in which the rotary electric machine is placed, the rotational speed of the rotary electric machine is detected to control the drive voltage of the rotary electric machine. An excessive decrease in drive voltage can be suppressed.
第5発明によれば、回転電機の温度を検知する場合に、温度が低いほど、環境の気圧の低下に応じて駆動電圧が制限される範囲が小さくなるので、温度が低い場合に過度な駆動電圧の低下を抑制することができる。 According to the fifth aspect of the invention, when the temperature of the rotating electrical machine is detected, the lower the temperature, the smaller the range in which the drive voltage is limited according to the reduction of the atmospheric pressure. A drop in voltage can be suppressed.
第6発明によれば、回転電機の回転数を検知する場合に、回転数が高いほど、環境の気圧の低下に応じて駆動電圧が制限される範囲が小さくなるので、回転数が高い場合に過度な駆動電圧の低下を抑制することができる。 According to the sixth aspect of the invention, when the rotational speed of the rotating electrical machine is detected, the higher the rotational speed, the smaller the range in which the drive voltage is limited according to the drop in the atmospheric pressure. An excessive decrease in drive voltage can be suppressed.
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1は、本実施形態に係る回転電機の制御システムの構成例を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る回転電機はモータ14であり、本実施形態に係る回転電機の制御システムは、モータ制御システム20である。モータ制御システム20は、電池11、昇圧器12、インバータ13、モータ14、駆動輪15を含む車両10に用いられる。
Hereinafter, the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the drawings.
FIG. 1 is a view showing a configuration example of a control system of a rotating electrical machine according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine according to the present embodiment is a
車両10は、例えばハイブリッド電気自動車(Hybrid Electric Vehicle;HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(Plug−in Hybrid Electric Vehicle;PHEV)等である。
The
電池11は、充電可能な二次電池、例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の電池(Battery;BAT)である。昇圧器12は、電池11の出力電圧V1を昇圧する。昇圧器12は、例えば電圧制御ユニット(Voltage Control Unit;VCU)である。昇圧器12は、例えばDC−DCコンバータなどを備えている。インバータ13は、例えばパワードライブユニット(Power Drive Unit;PDU)である。インバータ13は、昇圧器12から出力される直流電力を三相交流電力に変換して、モータ14に供給する。
The
モータ14は、例えば三相交流のブラシレスDCモータ等のモータ(Motor;MOT)である。三相としては、例えば、U相、V相、W相の三相が挙げられる。モータ14から出力される動力は、例えば図示しないトランスミッションを介して、駆動輪15に伝達される。
The
モータ14は、例えばコイルを有するステータと、磁石を有するロータとを備えるモータが例示される。インナーロータ型のモータの場合は、円筒状のステータの内部にロータが設けられる。アウターロータ型のモータの場合は、ロータの内部にステータが設けられる。モータ14を駆動するためには、インバータ13から供給された電力がコイルに通電される。三相のコイル間、各コイルを構成する導線間等は、電気的に絶縁される。
The
車両10は、モータ14等を制御するために、電子制御ユニット(Electronic Control Unit;ECU)を備えている。電子制御ユニットは、1つのユニットとして車両10に搭載されてもよく、2以上のユニットが車両10に搭載されてもよい。本実施形態の場合、車両10は、モータ14等を制御するためのHEV用ECU16、エンジンを制御するためのエンジン用ECU17を含む。
The
モータ14は、通電時に各部に電位差が発生するため、絶縁性能が必要になる。絶縁性能を維持するには、(1)電位差が発生する部位の距離を確保すること、(2)絶縁材料の厚みを確保すること、(3)絶縁材料の絶縁性能を高くすること、(4)モータの駆動電圧を低下させること、等の手法がある。しかし、過剰な電気絶縁性能を要求する設計は、モータの大型化、性能低下、コスト増等を招くため、適切な設計が求められる。
Since the
また、絶縁性能は、絶縁材料の使用環境に応じて変化する。例えば特許文献1では、大気圧の低下に応じて、モータの駆動電圧を低下させている。しかし、駆動電圧を下げると、モータの性能低下、車両の動力性能の低下を招く。そこで、モータ制御システム20は、気圧のみならず、モータ14の温度、回転数等の状態を検知して、モータ14の駆動電圧を制御する。
Also, the insulation performance changes according to the use environment of the insulation material. For example, in Patent Document 1, the drive voltage of the motor is reduced according to the reduction of the atmospheric pressure. However, lowering the drive voltage causes the performance of the motor to be reduced and the power performance of the vehicle to be reduced. Therefore, the
本実施形態に係るモータ制御システム20は、モータ14の置かれた環境の気圧を検知する気圧検知部21と、モータ14の状態を検知するモータ状態検知部として、温度検知部22又は回転数検知部23の少なくとも一方と、を備えている。
The
車両10が内燃機関からなるエンジンを備えている場合、内燃機関の燃焼効率を向上させるため、車両10の周辺の大気圧を測定する気圧センサが、車両10に設けられる場合がある。この場合、エンジンの制御に使用される気圧センサを、モータ制御システム20の気圧検知部21として用いることができる。そこで、気圧検知部21により検知された気圧Pの情報を、エンジン用ECU17からHEV用ECU16に伝送してもよい。
When the
温度検知部22としては、接触式温度センサ、非接触式温度センサ、温度推定器等が挙げられる。温度センサの具体例として、例えば、サーミスタ、熱電対、赤外線センサ等が挙げられる。温度推定器としては、モータの端子間抵抗値の変化から温度変化を推定する機構、モータに入力される電流及び電圧等の入力因子と回転速度等の出力因子から損失による温度変化を推定する機構などが挙げられる。温度検知部22により検知されるモータ14の温度は、例えば、コイル又は絶縁材料の温度である。
Examples of the
回転数検知部23としては、レゾルバ等の磁気式回転角センサ、ロータリエンコーダ等の光学式回転角センサ、パルスセンサ、回転角推定器等が挙げられる。回転角推定器としては、例えば、ロータの磁石から発生する磁束の変化に基づいて回転数を推定する機構、車両10の移動速度に基づいて回転数を推定する機構、などが挙げられる。回転数検知部23により検知されるモータ14の回転数は、例えば、ロータの回転数である。
Examples of the rotation
HEV用ECU16に構成される駆動電圧の制御部は、気圧検知部21により検知された気圧Pと、温度検知部22又は回転数検知部23等のモータ状態検知部により検知されたモータ14の温度T又は回転数R等とから最大電圧制限を設定し、この最大電圧制限の範囲内で駆動電圧指示値を生成する。この電圧指示値は、昇圧器12に送信され、昇圧器12の出力電圧V2の制御に用いられる。
The control unit for the drive voltage configured in the
次に、第1実施形態における駆動電圧の制御部について、説明する。図2(a)は、制御フローを示す図である。図2(b)は、気圧及び温度と、最大電圧制限との対応関係を例示する図である。図3(a)〜(c)は、温度の変化に応じた電圧制限の変化を例示する図である。 Next, the control unit of the drive voltage in the first embodiment will be described. FIG. 2A is a diagram showing a control flow. FIG. 2 (b) illustrates the correspondence between the barometric pressure and temperature and the maximum voltage limit. FIGS. 3A to 3C are diagrams illustrating changes in voltage limit according to changes in temperature.
第1実施形態における駆動電圧の制御部30は、最大電圧制限設定部31と、駆動電圧指示部32と、を備えている。最大電圧制限設定部31は、気圧検知部21により検知された気圧Pと、温度検知部22により検知されたモータ14の温度Tとから最大電圧制限を設定する。駆動電圧指示部32は、最大電圧制限設定部31で設定された最大電圧制限の範囲内で、電圧指示値を生成する。
The
最大電圧制限設定部31は、気圧P及び温度Tから最大電圧制限を演算する。演算に用いる対応関係(マップ)は特に限定されないが、対応表などのデータ構造でもよく、関数でもよい。図2(b)に示すマップの数値は概念的な傾向を表現したものである。気圧の値は、平地を基準の「1.0」(例えば1気圧[atm]=101325Pa)とした相対値である。最大電圧制限は、例えばピーク電圧(Vpk)である。
The maximum voltage
図2(b)における気圧、温度、及び最大電圧制限は、それぞれ一例として、0.1気圧、50℃、20Vの刻み値で離散型の変数として表示されている。離散型の変数における刻み値は任意であり、刻み値が一定でも不定でもよい。気圧、温度、又は最大電圧制限の1つ以上が、連続型の変数とされてもよい。気圧又は温度が離散型である場合は、それぞれ気圧検知部21又は温度検知部22における気圧又は温度の精度を緩和してもよい。
The barometric pressure, temperature, and maximum voltage limit in FIG. 2B are displayed as discrete variables in increments of 0.1 atm, 50 ° C., and 20 V, as an example. The step value in the discrete variable is arbitrary, and the step value may be constant or indefinite. One or more of barometric pressure, temperature, or maximum voltage limit may be a continuous variable. If the air pressure or temperature is discrete, the accuracy of the air pressure or temperature in the air
駆動電圧指示部32は、例えば他の電圧制限の要求値に応じて最大電圧制限を更に低くする状況では、最大電圧制限設定部31で設定された最大電圧制限よりも低い電圧指示値を生成する。すなわち、最大電圧制限設定部31で設定された最大電圧制限と他の電圧制限の要求値とのいずれか低い値が電圧指示値となる。「MIN」は、入力のいずれか小さい値を出力することを意味する。他の電圧制限の要求値が指定されていないか、又は最大電圧制限以上である場合には、最大電圧制限設定部31で設定された最大電圧制限がそのまま電圧指示値となる。
The drive
他の電圧制限としては、特に限定されないが、例えば過去の電圧指示値の履歴、モータの使用状況、車両の周囲の状況、路面の状況などを考慮することができる。制御を簡略化する場合には、他の電圧制限を設定することなく、最大電圧制限を電圧指示値とすることも可能である。 The other voltage limits are not particularly limited, but it is possible to consider, for example, the history of past voltage indication values, the usage condition of the motor, the situation around the vehicle, the situation on the road surface, and the like. In the case of simplifying the control, it is also possible to set the maximum voltage limit as a voltage indication value without setting other voltage limits.
図3(a)〜(c)は、それぞれ低温(例えば50℃)、中温(例えば100℃)、高温(例えば150℃)の3通りの温度について、気圧と電圧の対応関係を示す。平行斜線が付されている領域は、駆動電圧として採用され得る範囲であり、最大電圧以下かつ許容電圧以下の条件を満たす。許容電圧は、絶縁材料の絶縁性能に基づいて設定される電圧である。気圧が低いと放電が起こりやすいことから、許容電圧は、気圧に応じて、気圧が低いほど許容電圧が減少するように変化する。最大電圧は、モータに電力を供給するインバータ等の仕様等により決まる上限値であり、気圧に依存せずに決定される。 FIGS. 3 (a) to 3 (c) show the relationship between pressure and voltage at three temperatures, low temperature (e.g. 50 [deg.] C.), medium temperature (e.g. 100 [deg.] C.) and high temperature (e.g. 150 [deg.] C.). The hatched area is a range that can be adopted as a drive voltage, and satisfies the condition of less than the maximum voltage and less than the allowable voltage. The allowable voltage is a voltage set based on the insulation performance of the insulation material. Since the discharge is likely to occur when the air pressure is low, the allowable voltage changes so that the lower the air pressure, the lower the allowable voltage, according to the air pressure. The maximum voltage is an upper limit value determined by the specification of an inverter or the like that supplies electric power to the motor, and is determined without depending on the air pressure.
モータの温度が変化すると、例えば絶縁材料の絶縁性能が変化することにより、許容電圧が変化する。高温では、電子等の荷電粒子の運動が促進されること、絶縁材料を構成する原子又は分子の運動が活発になり、粘度が低下すること等により、絶縁性能が低下する傾向がある。絶縁材料の熱劣化が無視できる範囲では、絶縁性能の変化は可逆的であり、温度が低下すると、絶縁性能が回復する傾向がある。このため、低温で許容電圧が高く、高温で許容電圧が低くなるように設定することができる。 When the temperature of the motor changes, for example, the change in insulation performance of the insulating material changes the allowable voltage. At high temperatures, the movement of charged particles such as electrons is promoted, the movement of atoms or molecules constituting the insulating material becomes active, and the viscosity is lowered, so that the insulation performance tends to be lowered. As long as the thermal degradation of the insulating material can be neglected, the change in the insulation performance is reversible, and when the temperature decreases, the insulation performance tends to recover. For this reason, the allowable voltage can be set to be high at low temperatures and to be low at high temperatures.
図3(c)に示すように、モータの温度が高い場合は、許容電圧が低いため、許容電圧が最大電圧を下回ることにより、電圧制限領域が拡大する。ここで、電圧制限領域とは、気圧の低下に応じて、駆動電圧が最大電圧よりも制限される範囲である。図3(a)、(b)に示すように、モータの温度が低下すると、許容電圧を高くすることができるため、電圧制限領域を縮小することができる。具体的には、許容電圧が最大電圧を下回る気圧の範囲が狭くなり、また、最大電圧と許容電圧との電圧差も小さくなる。 As shown in FIG. 3C, when the temperature of the motor is high, the allowable voltage is low, so the allowable voltage is less than the maximum voltage, and the voltage restriction area is expanded. Here, the voltage limiting region is a range in which the driving voltage is more limited than the maximum voltage according to the decrease in the air pressure. As shown in FIGS. 3A and 3B, when the temperature of the motor decreases, the allowable voltage can be increased, so that the voltage restriction area can be reduced. Specifically, the range of atmospheric pressure in which the allowable voltage is lower than the maximum voltage is narrowed, and the voltage difference between the maximum voltage and the allowable voltage is also reduced.
第1実施形態の制御部30と対比される事例として、気圧のみにより最大電圧制限を決定する場合が挙げられる。この場合、絶縁性能を確保するためには、高温(例えば150℃)の場合と同等の条件を採用する必要がある。そうすると、電圧制限領域が大きい分、動力性能の低下が過度になる場合が生じる。第1実施形態の制御部30によれば、モータの温度が低いほど電圧制限領域が小さい条件で、駆動電圧を制御することができるので、駆動電圧をより適正に制御し、動力性能の低下を抑制することができる。例えば、気圧が低いと同時にモータの温度が低い場合には、気圧の低下による駆動電圧の制限を、温度の低下により緩和することができる。
As an example compared with
次に、第2実施形態における駆動電圧の制御部について、説明する。図4(a)は、制御フローを示す図である。図4(b)は、気圧、温度及び回転数と、最大電圧制限との対応関係を例示する図である。図5は、モータの回転数に対する出力及び電流の変化を模式的に例示するグラフである。図6は、電流に対する最大電圧の変化を模式的に例示するグラフである。図7(a)〜(c)は、回転数の変化に基づく電流の変化に応じた電圧制限の変化を例示する図である。 Next, the control unit of the drive voltage in the second embodiment will be described. FIG. 4A shows a control flow. FIG. 4 (b) is a diagram illustrating the correspondence between the barometric pressure, the temperature and the rotational speed, and the maximum voltage limit. FIG. 5 is a graph schematically illustrating changes in output and current with respect to the number of revolutions of the motor. FIG. 6 is a graph schematically illustrating the change of the maximum voltage with respect to the current. FIGS. 7 (a) to 7 (c) are diagrams illustrating changes in voltage limit according to changes in current based on changes in rotational speed.
第2実施形態における駆動電圧の制御部40は、最大電圧制限設定部41と、駆動電圧指示部42と、を備えている。最大電圧制限設定部41は、気圧検知部21により検知された気圧Pと、温度検知部22により検知されたモータの温度Tと、回転数検知部23により検知されたモータの回転数Rとから最大電圧制限を設定する。駆動電圧指示部42は、最大電圧制限設定部41で設定された最大電圧制限の範囲内で、電圧指示値を生成する。
The
最大電圧制限設定部41は、気圧P、温度T及び回転数Rから最大電圧制限を演算する。演算に用いる対応関係(マップ)は特に限定されないが、対応表などのデータ構造でもよく、関数でもよい。図4(b)に示すマップの数値は、図2(b)に示すマップと同様に、概念的な傾向を表現したものである。回転数Rが特定された場合における、気圧P及び温度Tから最大電圧制限を求める構成は、第1実施形態の制御部30と同様にすることができるので、重複する説明は省略する。
The maximum voltage
駆動電圧指示部42は、他の電圧制限の要求値に応じて、最大電圧制限よりも低い電圧指示値を生成する。また、他の電圧制限の要求値が指定されていないか、又は最大電圧制限以上である場合には、最大電圧制限設定部41で設定された最大電圧制限がそのまま電圧指示値となる。駆動電圧指示部42の詳細は、第1実施形態の駆動電圧指示部32と同様にすることができるので、重複する説明は省略する。
The drive
最大電圧制限設定部41は、回転数Rの変化に基づく制御において、例えば低速、中速、高速の3段階に区分してもよい。具体例として、低速は0rpm以上3000rpm未満、中速は3000rpm以上6000rpm未満、高速は6000rpm以上9000rpm以下が挙げられる。回転数Rを区分する段階の数が2段階でもよく、4段階以上でもよい。回転数Rを区分する各段階の幅は、均等でもよく、異なってもよい。回転数検知部23における回転数の精度は、回転数を区分する段階の幅に応じて緩和してもよい。
The maximum voltage
モータの回転数Rが変化すると、例えば図5に示すように、低速ではモータに通電される有効電流が大きく、中速では有効電流が中程度、高速では有効電流が小さい傾向がある。有効電流が減少すると、モータのオンオフ切り替え等に伴うサージ電圧が減少する。放電を抑制する際に考慮される最大電圧は、モータの駆動に要するシステム電圧と、過渡的に生じるサージ電圧との和で表すことができる。このため、図6に示すように、モータの電流が減少すると、最大電圧が低下するように設定することができる。 When the number of revolutions R of the motor changes, for example, as shown in FIG. 5, the effective current supplied to the motor at a low speed tends to be large, the intermediate current at a medium speed, and the effective current at a high speed. When the effective current decreases, the surge voltage accompanying the on / off switching of the motor decreases. The maximum voltage considered in suppressing the discharge can be represented by the sum of a system voltage required to drive the motor and a transient surge voltage. Therefore, as shown in FIG. 6, when the current of the motor decreases, the maximum voltage can be set to decrease.
図7(a)〜(c)は、それぞれ低速における電流(例えば500A)、中速における電流(例えば400A)、高速における電流(例えば300A)の3通りの電流について、気圧と電圧の対応関係を示す。平行斜線が付されている領域は、図3(a)〜(c)と同様に、駆動電圧として採用され得る範囲であり、最大電圧以下かつ許容電圧以下の条件を満たす。 7 (a) to 7 (c) show the relationship between pressure and voltage for three types of current, for example, current at low speed (for example, 500 A), current at medium speed (for example, 400 A), and current at high speed (for example, 300 A). Show. The region hatched with parallel hatching is a range that can be adopted as a drive voltage, as in FIGS. 3A to 3C, and satisfies the condition of less than the maximum voltage and less than the allowable voltage.
上述したように、モータの回転数が変化すると、最大電圧が変化する。図7(a)に示すように、電流が大きい場合は、最大電圧が高いため、許容電圧が最大電圧を下回ることにより、電圧制限領域が拡大する。図7(b)、(c)に示すように、電流が低下すると、最大電圧を低く設定することができるため、電圧制限領域を縮小することができる。具体的には、許容電圧が最大電圧を下回る気圧の範囲が狭くなり、また、最大電圧と許容電圧との電圧差も小さくなる。 As described above, when the number of revolutions of the motor changes, the maximum voltage changes. As shown in FIG. 7A, when the current is large, the maximum voltage is high, so the allowable voltage is less than the maximum voltage, and the voltage limit area is expanded. As shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c), when the current decreases, the maximum voltage can be set low, so that the voltage restriction area can be reduced. Specifically, the range of atmospheric pressure in which the allowable voltage is lower than the maximum voltage is narrowed, and the voltage difference between the maximum voltage and the allowable voltage is also reduced.
第2実施形態の制御部40と対比される事例として、気圧のみにより最大電圧制限を決定する場合が挙げられる。この場合、絶縁性能を確保するためには、回転数が低速で、通電電流が大きい場合と同等の条件を採用する必要がある。そうすると、電圧制限領域が大きい分、動力性能の低下が過度になる場合が生じる。第2実施形態の制御部40によれば、モータの回転数が高いほど電圧制限領域が小さい条件で、駆動電圧を制御することができるので、駆動電圧をより適正に制御し、動力性能の低下を抑制することができる。例えば、気圧が低いと同時にモータの回転数が高い場合には、気圧の低下による駆動電圧の制限を、通電電流の低下により緩和することができる。
As an example compared with the
第2実施形態の制御部40は、環境の気圧と、モータの温度及び回転数とから最大電圧制限を設定する。この場合は、図7(a)〜(c)を用いて説明したように、モータの回転数が高いほど電圧制限領域を小さくすることができると共に、図3(a)〜(c)を用いて説明したように、モータの温度が低いほど電圧制限領域を小さくすることができる。
The
特に図示しないが、第3実施形態の制御部として、環境の気圧と、モータの回転数とから最大電圧制限を設定する構成も可能である。第3実施形態の制御部に用いられる気圧及び回転数に対する最大電圧制限の対応関係の例としては、図4(b)に示すマップのうち、低温(例えば50℃)及び中温(例えば100℃)の条件を省略して、低速かつ高温、中速かつ高温、及び、高速かつ高温(例えば150℃)の条件をまとめて構成されたマップが挙げられる。この場合は、図7(a)〜(c)を用いて説明したように、モータの回転数が高いほど電圧制限領域を小さくすることができる。 Although not particularly illustrated, as the control unit of the third embodiment, a configuration in which the maximum voltage limit is set from the atmospheric pressure of the environment and the rotational speed of the motor is also possible. As an example of the correspondence of the maximum voltage restriction to the barometric pressure and the number of rotations used in the control unit of the third embodiment, low temperature (for example, 50 ° C.) and medium temperature (for example, 100 ° C.) in the map shown in FIG. For example, the map is constructed by putting together the conditions of low speed and high temperature, medium speed and high temperature, and high speed and high temperature (for example, 150 ° C.). In this case, as described with reference to FIGS. 7A to 7C, the higher the number of revolutions of the motor, the smaller the voltage limit area can be.
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。例えば、各実施形態における構成要素の追加、置換、省略、その他の変更が可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the technical scope, various modifications are considered. For example, additions, replacements, omissions, and other changes of components in each embodiment are possible.
10…車両、11…電池、12…昇圧器、13…インバータ、14…モータ(回転電機)、15…駆動輪、16…HEV用ECU、17…エンジン用ECU、20…モータ制御システム(回転電機の制御システム)、21…気圧検知部、22…温度検知部(回転電機状態検知部)、23…回転数検知部(回転電機状態検知部)、30,40…制御部、31,41…最大電圧制限設定部、32,42…駆動電圧指示部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転電機の駆動電圧を指示する駆動電圧指示値を生成して前記回転電機を制御する制御部と、
前記回転電機の置かれた環境の気圧を検知する気圧検知部と、
前記回転電機の状態を検知する回転電機状態検知部と、を備え、
前記回転電機状態検知部が検知する前記回転電機の状態が、前記回転電機の温度又は回転数の少なくとも一方であり、
前記制御部は、前記気圧検知部により検知された前記環境の気圧と、前記回転電機状態検知部により検知された前記回転電機の状態とから最大電圧制限を設定し、前記最大電圧制限の範囲内で前記駆動電圧指示値を生成することを特徴とする回転電機の制御システム。 With a rotating electrical machine,
A control unit that generates a drive voltage instruction value for instructing a drive voltage of the rotating electrical machine to control the rotating electrical machine;
An air pressure detection unit that detects the air pressure of the environment where the rotating electrical machine is placed;
A rotating electric machine state detection unit that detects the state of the rotating electric machine;
The state of the rotary electric machine detected by the rotary electric machine state detection unit is at least one of the temperature and the number of rotations of the rotary electric machine,
The control unit sets a maximum voltage limit based on the atmospheric pressure of the environment detected by the atmospheric pressure detection unit and the state of the rotary electric machine detected by the rotary electric machine state detection unit, and within the range of the maximum voltage limit The control system of the rotating electrical machine, wherein the drive voltage instruction value is generated.
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JP2017183534A JP2019062596A (en) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | Control system of rotary electric machine |
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