JP2021093777A - Rotary electric machine system and control method for rotary electric machine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機システム及び回転電機システムの制御方法に関する。 The present invention relates to a rotary electric machine system and a control method for the rotary electric machine system.
従来、界磁用の永久磁石を有する回転電機において、永久磁石の温度に応じた減磁特性に基づいてトルク減少を補償するようにトルク指令を補正する制御装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
従来、界磁用の永久磁石を有する回転電機において、永久磁石の温度に応じた減磁特性に基づいて出力制限を実行する際に、回転電機の永久磁石以外の他の部分の温度と回転電機を冷却する冷却液の流量を参照することによって過剰な出力制限を抑制する制御装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。
Conventionally, in a rotary electric machine having a permanent magnet for a field magnet, a control device that corrects a torque command so as to compensate for a torque decrease based on a demagnetization characteristic according to the temperature of the permanent magnet is known (for example, a patent). Reference 1).
Conventionally, in a rotary electric machine having a permanent magnet for a field magnet, when the output limitation is executed based on the demagnetization characteristic according to the temperature of the permanent magnet, the temperature of a part other than the permanent magnet of the rotary electric machine and the rotary electric machine There is known a control device that suppresses excessive output limitation by referring to the flow rate of the coolant that cools the magnet (see, for example, Patent Document 2).
ところで、上記従来技術に係る回転電機の制御装置においては、回転電機の温度上昇に伴って永久磁石に不可逆的な減磁が生じるおそれがある。また、永久磁石の減磁を抑制するために回転電機のトルク制限が実行されると所望の駆動力を確保することが困難になるおそれがある。これらにより、回転電機の界磁用の永久磁石の温度に応じた減磁を抑制するとともに回転電機のトルク制限の実行を抑制することが望まれている。 By the way, in the control device of the rotary electric machine according to the above-mentioned prior art, there is a possibility that the permanent magnet is irreversibly demagnetized as the temperature of the rotary electric machine rises. Further, if the torque limitation of the rotating electric machine is executed in order to suppress the demagnetization of the permanent magnet, it may be difficult to secure a desired driving force. From these, it is desired to suppress the demagnetization according to the temperature of the permanent magnet for the field of the rotary electric machine and to suppress the execution of the torque limitation of the rotary electric machine.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、回転電機の界磁用の磁石の温度に応じた減磁を抑制するとともに回転電機のトルク制限の実行を抑制することが可能な回転電機システム及び回転電機システムの制御方法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 is a rotary electric machine system capable of suppressing demagnetization according to the temperature of a magnet for a field of a rotary electric machine and suppressing execution of torque limitation of the rotary electric machine. It is an object of the present invention to provide a control method of a rotary electric machine system.
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
(1)本発明の一態様に係る回転電機システム(例えば、実施形態での回転電機システム10)は、磁石を有するロータ及び回転磁界を発生させる巻線を有するステータを備える回転電機(例えば、実施形態でのモータ11)と、電源(例えば、実施形態でのバッテリ12)と、前記電源の出力電圧を昇圧する昇圧器(例えば、実施形態での昇圧器21)を有するとともに前記電源と前記回転電機との間で電力を授受する電力変換装置(例えば、実施形態での電力変換装置13)と、前記昇圧器から出力される昇圧電圧に対する昇圧電圧指令(例えば、実施形態での昇圧電圧指令Vb)及び前記回転電機の前記巻線に印加される印加電圧の位相に対する進角度(例えば、実施形態での進角度θ)を制御する制御装置(例えば、実施形態での制御ユニット14)とを備え、前記制御装置は、前記回転電機の前記磁石の温度(例えば、実施形態での温度推定値Tm)を取得する磁石温度取得部(例えば、実施形態での磁石温度推定部32)と、前記磁石温度取得部によって取得された前記磁石の温度と所定閾温度(例えば、実施形態での第1温度閾値)との大小比較の結果に応じて、前記回転電機の作動効率を優先させる効率優先制御と、前記磁石の減磁抑制を優先させる保護優先制御とを切り換えて実行する制御切換部(例えば、実施形態での昇圧電圧及び進角度制御部34)とを備える。
In order to solve the above problems and achieve the above object, the present invention has adopted the following aspects.
(1) The rotary electric machine system according to one aspect of the present invention (for example, the rotary
(2)上記(1)に記載の回転電機システムでは、前記制御装置は、前記保護優先制御にて前記昇圧電圧を最大電圧にするとともに前記進角度を固定してもよい。 (2) In the rotary electric machine system according to the above (1), the control device may set the boost voltage to the maximum voltage and fix the advance angle by the protection priority control.
(3)上記(1)又は(2)に記載の回転電機システムでは、前記制御装置は、前記磁石温度取得部によって取得された前記磁石の温度が前記所定閾温度よりも大きい場合に前記保護優先制御を実行してもよい。 (3) In the rotary electric machine system according to the above (1) or (2), the control device gives priority to the protection when the temperature of the magnet acquired by the magnet temperature acquisition unit is larger than the predetermined threshold temperature. Control may be performed.
(4)上記(1)から(3)のいずれかひとつに記載の回転電機システムでは、前記制御装置は、前記保護優先制御にて前記磁石温度取得部によって取得された前記磁石の温度と第2の所定閾温度(例えば、実施形態での第2温度閾値)との大小比較の結果に応じて、前記回転電機のトルク制限を実行してもよい。 (4) In the rotary electric machine system according to any one of (1) to (3) above, the control device has the temperature of the magnet acquired by the magnet temperature acquisition unit in the protection priority control and the second. The torque limitation of the rotary electric machine may be executed according to the result of the magnitude comparison with the predetermined threshold temperature (for example, the second temperature threshold in the embodiment).
(5)本発明の一態様に係る回転電機システムの制御方法は、磁石を有するロータ及び回転磁界を発生させる巻線を有するステータを備える回転電機(例えば、実施形態でのモータ11)と、電源(例えば、実施形態でのバッテリ12)と、前記電源の出力電圧を昇圧する昇圧器(例えば、実施形態での昇圧器21)を有するとともに前記電源と前記回転電機との間で電力を授受する電力変換装置(例えば、実施形態での電力変換装置13)と、前記昇圧器から出力される昇圧電圧に対する昇圧電圧指令(例えば、実施形態での昇圧電圧指令Vb)及び前記回転電機の前記巻線に印加される印加電圧の位相に対する進角度(例えば、実施形態での進角度θ)を制御する制御装置(例えば、実施形態での制御ユニット14)とを備える回転電機システム(例えば、実施形態での回転電機システム10)の制御方法であって、前記制御装置が、前記回転電機の前記磁石の温度(例えば、実施形態での温度推定値Tm)を取得する磁石温度取得ステップ(例えば、実施形態でのステップS04)と、前記制御装置が、前記磁石温度取得ステップによって取得された前記磁石の温度と所定閾温度(例えば、実施形態での第1温度閾値)との大小比較の結果に応じて、前記回転電機の作動効率を優先させる効率優先制御と、前記磁石の減磁抑制を優先させる保護優先制御とを切り換えて実行する制御切換ステップ(例えば、実施形態でのステップS06、ステップS07、ステップS09及びステップS10)とを含む。
(5) A method of controlling a rotary electric machine system according to one aspect of the present invention includes a rotary electric machine (for example, a
(6)上記(5)に記載の回転電機システムの制御方法では、前記制御装置は、前記保護優先制御にて前記昇圧電圧を最大電圧にするとともに前記進角度を固定してもよい。 (6) In the control method of the rotary electric machine system according to the above (5), the control device may set the boost voltage to the maximum voltage and fix the advance angle by the protection priority control.
(7)上記(5)又は(6)に記載の回転電機システムの制御方法では、前記制御装置は、前記磁石温度取得ステップによって取得された前記磁石の温度が前記所定閾温度よりも大きい場合に前記保護優先制御を実行してもよい。 (7) In the control method of the rotary electric machine system according to the above (5) or (6), the control device is used when the temperature of the magnet acquired by the magnet temperature acquisition step is larger than the predetermined threshold temperature. The protection priority control may be executed.
(8)上記(5)から(7)のいずれかひとつに記載の回転電機システムの制御方法では、前記制御装置は、前記保護優先制御にて前記磁石温度取得ステップによって取得された前記磁石の温度と第2の所定閾温度(例えば、実施形態での第2温度閾値)との大小比較の結果に応じて、前記回転電機のトルク制限を実行してもよい。 (8) In the control method of the rotary electric machine system according to any one of (5) to (7) above, the control device is the temperature of the magnet acquired by the magnet temperature acquisition step in the protection priority control. The torque limitation of the rotary electric machine may be executed according to the result of magnitude comparison between the temperature and the second predetermined threshold temperature (for example, the second temperature threshold in the embodiment).
上記(1)によれば、界磁用の磁石の温度と所定閾温度との大小比較の結果に応じて効率優先制御と保護優先制御とを切り換える制御切換部を備えることによって、磁石の温度に応じた減磁を抑制しながら回転電機のトルク制限の実行を抑制することができる。 According to (1) above, the temperature of the magnet can be adjusted by providing a control switching unit that switches between efficiency priority control and protection priority control according to the result of magnitude comparison between the temperature of the magnet for field magnetism and the predetermined threshold temperature. It is possible to suppress the execution of torque limitation of the rotating electric machine while suppressing the corresponding demagnetization.
上記(2)の場合、保護優先制御は昇圧電圧を最大電圧にするとともに進角度を固定することによって、磁石の温度に応じた減磁を最も抑制する通電を行うことができる。保護優先制御は、損失を最小とする通電を行う効率優先制御に比べて、耐熱性の低い磁石で減磁に対する保障温度を増大させることができ、所望の性能の磁石に要する費用が嵩むことを抑制することができる。 In the case of (2) above, the protection priority control can perform energization that suppresses demagnetization according to the temperature of the magnet most by maximizing the boost voltage and fixing the advance angle. Compared to efficiency priority control, which performs energization to minimize loss, protection priority control can increase the guaranteed temperature for demagnetization with a magnet with low heat resistance, and the cost required for a magnet with desired performance increases. It can be suppressed.
上記(3)の場合、保護優先制御は磁石の温度が所定閾温度よりも大きい場合に実行されることによって、例えば効率優先制御の実行時に磁石の温度が所定閾温度よりも大きくなった時点で直ちにトルク制限が実行されることを抑制することができる。例えば、トルク制限が実行されるまでの時間を延長することができ、所望の駆動力を確保し易くすることができる。 In the case of (3) above, the protection priority control is executed when the temperature of the magnet is higher than the predetermined threshold temperature, for example, when the temperature of the magnet becomes higher than the predetermined threshold temperature when the efficiency priority control is executed. It is possible to prevent the torque limitation from being executed immediately. For example, it is possible to extend the time until the torque limitation is executed, and it is possible to easily secure a desired driving force.
上記(4)の場合、保護優先制御は磁石の温度と第2の所定閾温度との大小比較の結果に応じて回転電機のトルク制限を実行することによって、例えば効率優先制御と保護優先制御との切り換えを判定するための所定閾温度に比べて、トルク制限の実行要否をより適正に判定することができる。 In the case of (4) above, the protection priority control is, for example, efficiency priority control and protection priority control by executing torque limitation of the rotary electric machine according to the result of magnitude comparison between the magnet temperature and the second predetermined threshold temperature. Compared with the predetermined threshold temperature for determining the switching of the torque limit, it is possible to more appropriately determine whether or not the torque limitation is to be executed.
上記(5)によれば、界磁用の磁石の温度と所定閾温度との大小比較の結果に応じて効率優先制御と保護優先制御とを切り換える制御切換ステップを含むことによって、磁石の温度に応じた減磁を抑制しながら回転電機のトルク制限の実行を抑制することができる。 According to (5) above, the temperature of the magnet is adjusted by including a control switching step of switching between efficiency priority control and protection priority control according to the result of magnitude comparison between the temperature of the magnet for field magnetism and the predetermined threshold temperature. It is possible to suppress the execution of torque limitation of the rotating electric machine while suppressing the corresponding demagnetization.
上記(6)の場合、保護優先制御は昇圧電圧を最大電圧にするとともに進角度を固定することによって、磁石の温度に応じた減磁を最も抑制する通電を行うことができる。保護優先制御は、損失を最小とする通電を行う効率優先制御に比べて、耐熱性の低い磁石で減磁に対する保障温度を増大させることができ、所望の性能の磁石に要する費用が嵩むことを抑制することができる。 In the case of (6) above, the protection priority control can perform energization that suppresses demagnetization according to the temperature of the magnet most by maximizing the boost voltage and fixing the advance angle. Compared to efficiency priority control, which performs energization to minimize loss, protection priority control can increase the guaranteed temperature for demagnetization with a magnet with low heat resistance, and the cost required for a magnet with desired performance increases. It can be suppressed.
上記(7)の場合、保護優先制御は磁石の温度が所定閾温度よりも大きい場合に実行されることによって、例えば効率優先制御の実行時に磁石の温度が所定閾温度よりも大きくなった時点で直ちにトルク制限が実行されることを抑制することができる。例えば、トルク制限が実行されるまでの時間を延長することができ、所望の駆動力を確保し易くすることができる。 In the case of (7) above, the protection priority control is executed when the temperature of the magnet is higher than the predetermined threshold temperature, for example, when the temperature of the magnet becomes higher than the predetermined threshold temperature when the efficiency priority control is executed. It is possible to prevent the torque limitation from being executed immediately. For example, it is possible to extend the time until the torque limitation is executed, and it is possible to easily secure a desired driving force.
上記(8)の場合、保護優先制御は磁石の温度と第2の所定閾温度との大小比較の結果に応じて回転電機のトルク制限を実行することによって、例えば効率優先制御と保護優先制御との切り換えを判定するための所定閾温度に比べて、トルク制限の実行要否をより適正に判定することができる。 In the case of (8) above, the protection priority control is, for example, efficiency priority control and protection priority control by executing torque limitation of the rotary electric machine according to the result of magnitude comparison between the magnet temperature and the second predetermined threshold temperature. Compared with the predetermined threshold temperature for determining the switching of the torque limit, it is possible to more appropriately determine whether or not the torque limitation is to be executed.
以下、本発明の回転電機システムの一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
本実施形態による回転電機システムは、例えば、電動車両等に搭載されている。電動車両は、電気自動車、ハイブリッド車両及び燃料電池車両等である。電気自動車は、バッテリを動力源として駆動する。ハイブリッド車両は、バッテリ及び内燃機関を動力源として駆動する。燃料電池車両は、燃料電池を動力源として駆動する。
Hereinafter, an embodiment of the rotary electric system of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
The rotary electric system according to the present embodiment is mounted on, for example, an electric vehicle. The electric vehicle is an electric vehicle, a hybrid vehicle, a fuel cell vehicle, or the like. Electric vehicles are powered by batteries. The hybrid vehicle is driven by a battery and an internal combustion engine as power sources. A fuel cell vehicle is driven by a fuel cell as a power source.
図1は、実施形態に係る回転電機システム10の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、回転電機システム10は、モータ11と、バッテリ12と、電力変換装置13と、制御ユニット14と、ゲート駆動ユニット15とを備える。
モータ11は、例えば3相交流の永久磁石型同期モータ又はブラシレスDCモータである。3相は、U相、V相及びW相である。モータ11は、界磁用の永久磁石を有するロータと、ロータを回転させる回転磁界を発生させる3相の巻線を有するステータとを備える。
モータ11は、電力変換装置13を介してバッテリ12から供給される電力によって回転動力を発生させる。モータ11は、例えば内燃機関等の他の動力源又は車輪等から回転軸に入力される回転駆動力によって発電電力を発生させてもよい。
バッテリ12は、例えば車両の動力源等の高圧のバッテリである。例えば、バッテリ12は、直列又は並列に接続される複数のバッテリセルを備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a rotary
As shown in FIG. 1, the rotary
The
The
The
電力変換装置13は、昇圧器21と、インバータ22とを備える。
昇圧器21は、バッテリ12の正極及び負極と、インバータ22の正極及び負極との間に接続されている。昇圧器21は、例えば、スイッチング素子及びリアクトルを備える。昇圧器21は、ゲート駆動ユニット15からスイッチング素子のゲートに入力されるスイッチング指令に応じて、バッテリ12の出力電圧(正極及び負極間の電圧)よりも高い昇圧電圧をインバータ22の正極及び負極間に出力する。
インバータ22は、昇圧器21の出力側の正極及び負極と、モータ11の3相の巻線との間に接続されている。インバータ22は、例えば、複数のスイッチング素子を備える。例えば、複数のスイッチング素子はブリッジ接続されることによって3相のブリッジ回路を形成する。インバータ22は、ゲート駆動ユニット15からスイッチング素子のゲートに入力されるスイッチング指令に応じて、昇圧器21から出力される直流電力を3相交流電力に変換する。
The
The
The
制御ユニット14は、各種センサから出力される状態量の検出値に基づいてモータ11の動作を制御する。制御ユニット14は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサによって所定のプログラムが実行されることにより機能するソフトウェア機能部である。ソフトウェア機能部は、CPU等のプロセッサ、プログラムを格納するROM(Read Only Memory)、データを一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)及びタイマー等の電子回路を備えるECU(Electronic Control Unit)である。なお、制御ユニット14の少なくとも一部は、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路であってもよい。
The
制御ユニット14は、ゲート駆動ユニット15に入力する制御信号を生成する。制御信号は、電力変換装置13の各スイッチング素子をオン(導通)/オフ(遮断)駆動するタイミングを示す信号である。例えば、制御信号は、後述する正弦波状の電圧指令値Vcと、三角波等のキャリア信号と、スイッチング周波数とに基づきパルス幅変調された信号である。制御ユニット14の詳細については後述する。
ゲート駆動ユニット15は、電力変換装置13の各スイッチング素子のゲートに接続されている。ゲート駆動ユニット15は、制御ユニット14から受け取る制御信号に基づいて、各スイッチング素子をオン(導通)/オフ(遮断)駆動するゲート信号を生成する。例えば、ゲート信号は、制御信号の増幅及びレベルシフト等により生成される信号である。
The
The
以下に、制御ユニット14の詳細について説明する。
制御ユニット14は、トルク指令演算部31と、磁石温度推定部32と、磁石温度判定部33と、昇圧電圧及び進角制御部34と、トルク制限部35と、電流制御部36とを備える。
トルク指令演算部31は、例えば、車両の運転者によるアクセル操作量Ac、車両の速度V及び後述する昇圧電圧指令Vb等の状態量に基づき、所定マップに対するマップ検索等によって、モータ11の出力トルクに対するトルク指令Tcを算出する。
The details of the
The
The torque
磁石温度推定部32は、例えば、車両の速度V等に応じたモータ11の回転数ω及び後述する昇圧電圧指令Vb等の状態量に基づき、モータ11の磁石の温度を推定する。磁石温度推定部32は、例えば、モータ11の動作点の状態量、巻線の温度、磁石と巻線との間の熱モデル及びモータ11を冷却する冷却液の温度等に基づいて、磁石の温度推定値Tmを算出する。
The magnet
磁石温度判定部33は、磁石温度推定部32によって推定された温度推定値Tmと所定の温度閾値との大小を判定し、判定結果の信号を出力する。所定の温度閾値は、例えば、効率優先制御での第1温度閾値又は保護優先制御での第2温度閾値である。効率優先制御は、モータ11の作動効率を優先させる制御である。効率優先制御は、例えば、モータ11の損失を最小とする制御である。保護優先制御は、モータ11の磁石の減磁抑制を優先させる制御である。保護優先制御は、例えば、弱め磁束制御の弱め界磁電流(後述するd軸電流)を制限する制御である。弱め磁束制御は、モータ11のロータの界磁量を等価的に弱めるように巻線電流(モータ11の巻線の電流)の位相を誘起電圧の位相よりも前位相にする進角制御である。磁石温度判定部33は、後述する昇圧電圧及び進角制御部34から受け取る制御モードの選択指令に応じて第1温度閾値又は第2温度閾値を所定の温度閾値として設定する。
The magnet
昇圧電圧及び進角制御部34は、昇圧器21から出力される昇圧電圧に対する昇圧電圧指令Vbと、モータ11の3相の巻線に印加される印加電圧の位相に対する進角度θとを制御する。進角度θは、モータ11の巻線のインダクタンス成分に起因する印加電圧の位相に対する巻線電流(モータ11の巻線の電流)の位相遅れを補償するために印加電圧の位相を進める角度である。進角度θは、巻線電流の位相遅れを補償するように印加電圧の位相を進めることによって、巻線電流の位相を所望の位相に一致させる。
昇圧電圧及び進角制御部34は、効率優先制御又は保護優先制御を制御モードとして選択する選択指令を出力する。昇圧電圧及び進角制御部34は、例えば、初期設定又は基準設定等でのデフォルトの制御モードに効率優先制御を設定する。
昇圧電圧及び進角制御部34は、磁石温度判定部33から受け取る判定結果の信号に応じて効率優先制御又は保護優先制御を制御モードとして選択する。例えば、昇圧電圧及び進角制御部34は、判定結果の信号にて温度推定値Tmは第1温度閾値以下であると判定されている場合、効率優先制御を制御モードとして選択する。一方、昇圧電圧及び進角制御部34は、判定結果の信号にて温度推定値Tmは第1温度閾値よりも大きいと判定されている場合、保護優先制御を制御モードとして選択する。
The boost voltage and advance
The boost voltage and advance
The boost voltage and advance
例えば効率優先制御が制御モードとして選択されている場合、昇圧電圧及び進角制御部34は、アクセル操作量Ac及び車両の速度V等の状態量に基づき、所定マップに対するマップ検索等によって、モータ11の損失を最小とする昇圧電圧指令Vbを算出する。昇圧電圧及び進角制御部34は、モータ11の回転数ω等の状態量に基づき、モータ11の印加電圧の位相に対する巻線電流の位相遅れを補償する最適な進角度θを算出する。
例えば保護優先制御が制御モードとして選択されている場合、昇圧電圧及び進角制御部34は、昇圧電圧指令Vbを所定の最大電圧に設定するとともに、進角度θを適宜の角度に固定する。適宜の角度は、例えば、磁石温度判定部33によって温度推定値Tmが第1温度閾値よりも大きいと判定されることに伴って、制御モードが効率優先制御から保護優先制御に切り換えられる時点での進角度θ等である。
For example, when efficiency priority control is selected as the control mode, the boost voltage and advance
For example, when the protection priority control is selected as the control mode, the boost voltage and advance
トルク制限部35は、磁石温度判定部33から出力される判定結果の信号に基づき、トルク指令演算部31から出力されるトルク指令Tcの大きさを必要に応じて制限する。例えば、トルク制限部35は、判定結果の信号にて温度推定値Tmは第2温度閾値以下であると判定されている場合、トルク指令Tcの制限を実行せず、トルク指令演算部31から受け取ったトルク指令Tcを変更せずに出力する。一方、トルク制限部35は、判定結果の信号にて温度推定値Tmは第2温度閾値よりも大きいと判定されている場合、トルク指令Tcの制限を実行して、トルク指令演算部31から受け取ったトルク指令Tcの大きさを所定トルク以下に規制して、規制後のトルク指令Tcを出力する。
The
電流制御部36は、トルク指令Tc、昇圧電圧指令Vb及び進角度θに基づいて、モータ11の印加電圧に対する電圧指令値Vcを出力する。電流制御部36は、例えば、回転直交座標のdq座標上で電流のフィードバック制御を実行する。dq座標は、モータ11のロータの磁石による界磁極の磁束方向のd軸(界磁軸)と、d軸と直交する方向のq軸(トルク軸)とを備え、モータ11のロータの回転位相に同期して回転する。電流制御部36は、電力変換装置13からモータ11の各相に印加される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるd軸電流指令及びq軸電流指令を算出する。電流制御部36は、d軸電流指令及びq軸電流指令に基づいて、電圧指令値Vcとしてモータ11の各相に印加される相電圧に対する相電圧指令値を算出する。電流制御部36は、実際に電力変換装置13からモータ11の各相に供給される相電流の検出値をロータの回転角に基づきdq座標上に変換して得たd軸電流及びq軸電流と、d軸電流指令及びq軸電流指令との各偏差をゼロとするフィードバック制御を実行する。
電流制御部36は、例えば、上述した昇圧電圧指令Vb及び進角度θに対する効率優先制御及び保護優先制御と協調又は独立して、必要に応じて各種電流制御を実行することによって電圧指令値Vcを算出する。各種電流制御は、例えば、d軸電流をゼロにする制御、モータ11の同一電流に対して出力トルクを最大にする制御及び弱め磁束制御等である。例えば、電流制御部36は、モータ11の高速回転領域での誘起電圧の増大を抑制してインバータ22の耐圧条件を緩和する場合等に弱め磁束制御を実行する。
The
The
以下に、回転電機システム10の制御方法について説明する。
図2は、実施形態に係る回転電機システム10の制御方法を示すフローチャートである。
先ず、ステップS01において、制御ユニット14は、アクセル操作量Ac及び車両の速度V等の状態量を取得する。
次に、ステップS02において、制御ユニット14は、車両の速度V等に基づいてモータ11の回転数ωを算出する。
次に、ステップS03において、制御ユニット14は、アクセル操作量Ac、車両の速度V及び昇圧電圧指令Vb等の状態量に基づいてトルク指令Tcを算出する。
次に、ステップS04において、制御ユニット14は、モータ11の回転数ω及び昇圧電圧指令Vb等の状態量に基づいてモータ11の磁石の温度を推定する。
The control method of the rotary
FIG. 2 is a flowchart showing a control method of the rotary
First, in step S01, the
Next, in step S02, the
Next, in step S03, the
Next, in step S04, the
次に、ステップS05において、制御ユニット14は、保護優先制御の実行が選択されているか否かを判定する。
ステップS05の判定結果が「YES」の場合、制御ユニット14は、処理をステップS09に進める。
一方、ステップS05の判定結果が「NO」の場合、制御ユニット14は、処理をステップS06に進める。
Next, in step S05, the
If the determination result in step S05 is "YES", the
On the other hand, when the determination result in step S05 is "NO", the
次に、ステップS06において、制御ユニット14は、モータ11の磁石の温度推定値Tmが所定の温度閾値よりも大きいか否かを判定する。所定の温度閾値は、第1温度閾値である。
ステップS06の判定結果が「YES」の場合、制御ユニット14は、処理をステップS09に進める。
一方、ステップS06の判定結果が「NO」の場合、制御ユニット14は、処理をステップS07に進める。
次に、ステップS07において、制御ユニット14は、効率優先制御を実行する。制御ユニット14は、モータ11の損失を最小とする昇圧電圧指令Vbを算出するとともに、モータ11の印加電圧の位相に対する巻線電流の位相遅れを補償する最適な進角度θを算出する。
次に、ステップS08において、制御ユニット14は、電流制御を実行し、処理をエンドに進める。
Next, in step S06, the
If the determination result in step S06 is "YES", the
On the other hand, when the determination result in step S06 is "NO", the
Next, in step S07, the
Next, in step S08, the
次に、ステップS09において、制御ユニット14は、保護優先制御を実行する。制御ユニット14は、昇圧電圧指令Vbを所定の最大電圧に設定するとともに、進角度θを適宜の角度に固定する。適宜の角度は、例えば、この時点での進角度θである。
次に、ステップS10において、制御ユニット14は、所定の温度閾値に第2温度閾値を設定する。
次に、ステップS11において、制御ユニット14は、制御ユニット14は、モータ11の磁石の温度推定値Tmが所定の温度閾値よりも大きいか否かを判定する。
ステップS11の判定結果が「YES」の場合、制御ユニット14は、処理をステップS12に進める。
一方、ステップS11の判定結果が「NO」の場合、制御ユニット14は、処理をステップS08に進める。
次に、ステップS12において、制御ユニット14は、トルク指令Tcのトルク制限を実行し、処理を上述したステップS08に進める。
Next, in step S09, the
Next, in step S10, the
Next, in step S11, the
If the determination result in step S11 is "YES", the
On the other hand, when the determination result in step S11 is "NO", the
Next, in step S12, the
上述したように、本実施形態の回転電機システム10及び回転電機システム10の制御方法によれば、界磁用の磁石の温度推定値Tmと所定の温度閾値との大小比較の結果に応じて効率優先制御と保護優先制御とを切り換える昇圧電圧及び進角制御部34を備えることによって、磁石の温度に応じた減磁を抑制しながらモータ11のトルク制限の実行を抑制することができる。
As described above, according to the rotary
保護優先制御は昇圧電圧指令Vbを最大電圧にするとともに進角度θを固定することによって、磁石の温度に応じた減磁を最も抑制する通電を行うことができる。保護優先制御は、損失を最小とする通電を行う効率優先制御に比べて、耐熱性の低い磁石で減磁に対する保障温度を増大させることができ、所望の性能の磁石に要する費用が嵩むことを抑制することができる。 In the protection priority control, the boost voltage command Vb is set to the maximum voltage and the advance angle θ is fixed, so that energization that suppresses demagnetization according to the temperature of the magnet can be performed most. Compared to efficiency priority control, which performs energization to minimize loss, protection priority control can increase the guaranteed temperature for demagnetization with a magnet with low heat resistance, and the cost required for a magnet with desired performance increases. It can be suppressed.
保護優先制御は磁石の温度推定値Tmが第1温度閾値よりも大きい場合に実行されることによって、例えば効率優先制御の実行時に磁石の温度推定値Tmが第1温度閾値よりも大きくなった時点で直ちにトルク制限が実行されることを抑制することができる。例えば、トルク制限が実行されるまでの時間を延長することができ、所望の駆動力を確保し易くすることができる。 The protection priority control is executed when the temperature estimated value Tm of the magnet is larger than the first temperature threshold value. Therefore, for example, when the temperature estimated value Tm of the magnet becomes larger than the first temperature threshold value when the efficiency priority control is executed. It is possible to prevent the torque limitation from being executed immediately. For example, it is possible to extend the time until the torque limitation is executed, and it is possible to easily secure a desired driving force.
保護優先制御は磁石の温度推定値Tmと第2温度閾値との大小比較の結果に応じてモータ11のトルク制限を実行することによって、例えば効率優先制御と保護優先制御との切り換えを判定するための第1温度閾値に比べて、トルク制限の実行要否をより適正に判定することができる。
The protection priority control is for determining switching between efficiency priority control and protection priority control, for example, by executing torque limitation of the
以下、実施形態の変形例について説明する。
上述した実施形態において、電力変換装置13は昇圧器21を備えるとしたが、これに限定されず、昇圧器21の代わりに昇圧及び降圧を行う電圧制御器を備えてもよい。
Hereinafter, a modified example of the embodiment will be described.
In the above-described embodiment, the
本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 The embodiments of the present invention are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…回転電機システム、11…モータ(回転電機)、12…バッテリ(電源)、13…電力変換装置、14…制御ユニット(制御装置)、15…ゲート駆動ユニット、21…昇圧器、22…インバータ、31…トルク指令演算部、32…磁石温度推定部(磁石温度取得部)、33…磁石温度判定部、34…昇圧電圧及び進角度制御部(制御切換部)、35…トルク制限部、36…電流制御部 10 ... rotary electric machine system, 11 ... motor (rotary electric machine), 12 ... battery (power supply), 13 ... power converter, 14 ... control unit (control device), 15 ... gate drive unit, 21 ... booster, 22 ... inverter , 31 ... Torque command calculation unit, 32 ... Magnet temperature estimation unit (magnet temperature acquisition unit), 33 ... Magnet temperature determination unit, 34 ... Boost voltage and advance angle control unit (control switching unit), 35 ... Torque limit unit, 36 … Current control unit
Claims (8)
電源と、
前記電源の出力電圧を昇圧する昇圧器を有するとともに前記電源と前記回転電機との間で電力を授受する電力変換装置と、
前記昇圧器から出力される昇圧電圧に対する昇圧電圧指令及び前記回転電機の前記巻線に印加される印加電圧の位相に対する進角度を制御する制御装置と
を備え、
前記制御装置は、
前記回転電機の前記磁石の温度を取得する磁石温度取得部と、
前記磁石温度取得部によって取得された前記磁石の温度と所定閾温度との大小比較の結果に応じて、前記回転電機の作動効率を優先させる効率優先制御と、前記磁石の減磁抑制を優先させる保護優先制御とを切り換えて実行する制御切換部と
を備える
ことを特徴とする回転電機システム。 A rotating electric machine having a rotor having a magnet and a stator having a winding that generates a rotating magnetic field,
Power supply and
A power conversion device having a booster for boosting the output voltage of the power supply and transmitting and receiving power between the power supply and the rotary electric machine.
It is provided with a boost voltage command for a boost voltage output from the booster and a control device for controlling the advance angle of the applied voltage applied to the winding of the rotary electric machine with respect to the phase.
The control device is
A magnet temperature acquisition unit that acquires the temperature of the magnet of the rotary electric machine,
According to the result of magnitude comparison between the temperature of the magnet and the predetermined threshold temperature acquired by the magnet temperature acquisition unit, the efficiency priority control that prioritizes the operating efficiency of the rotary electric machine and the demagnetization suppression of the magnet are prioritized. A rotary electric machine system characterized by being provided with a control switching unit that switches and executes protection priority control.
前記保護優先制御にて前記昇圧電圧を最大電圧にするとともに前記進角度を固定する
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機システム。 The control device is
The rotary electric system according to claim 1, wherein the step-up voltage is maximized and the advance angle is fixed by the protection priority control.
前記磁石温度取得部によって取得された前記磁石の温度が前記所定閾温度よりも大きい場合に前記保護優先制御を実行する
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の回転電機システム。 The control device is
The rotary electric system according to claim 1 or 2, wherein the protection priority control is executed when the temperature of the magnet acquired by the magnet temperature acquisition unit is larger than the predetermined threshold temperature.
前記保護優先制御にて前記磁石温度取得部によって取得された前記磁石の温度と第2の所定閾温度との大小比較の結果に応じて、前記回転電機のトルク制限を実行する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機システム。 The control device is
It is characterized in that the torque limitation of the rotary electric machine is executed according to the result of magnitude comparison between the temperature of the magnet acquired by the magnet temperature acquisition unit in the protection priority control and the second predetermined threshold temperature. The rotary electric machine system according to any one of claims 1 to 3.
電源と、
前記電源の出力電圧を昇圧する昇圧器を有するとともに前記電源と前記回転電機との間で電力を授受する電力変換装置と、
前記昇圧器から出力される昇圧電圧に対する昇圧電圧指令及び前記回転電機の前記巻線に印加される印加電圧の位相に対する進角度を制御する制御装置と
を備える回転電機システムの制御方法であって、
前記制御装置が、前記回転電機の前記磁石の温度を取得する磁石温度取得ステップと、
前記制御装置が、前記磁石温度取得ステップによって取得された前記磁石の温度と所定閾温度との大小比較の結果に応じて、前記回転電機の作動効率を優先させる効率優先制御と、前記磁石の減磁抑制を優先させる保護優先制御とを切り換えて実行する制御切換ステップと
を含む
ことを特徴とする回転電機システムの制御方法。 A rotating electric machine having a rotor having a magnet and a stator having a winding that generates a rotating magnetic field,
Power supply and
A power conversion device having a booster for boosting the output voltage of the power supply and transmitting and receiving power between the power supply and the rotary electric machine.
A control method for a rotary electric machine system including a boost voltage command for a boost voltage output from the booster and a control device for controlling an advance angle of an applied voltage applied to the winding of the rotary electric machine with respect to a phase.
A magnet temperature acquisition step in which the control device acquires the temperature of the magnet of the rotary electric machine, and
The control device performs efficiency priority control that prioritizes the operating efficiency of the rotary electric machine and reduction of the magnet according to the result of magnitude comparison between the temperature of the magnet acquired by the magnet temperature acquisition step and the predetermined threshold temperature. A control method for a rotating electric machine system, which includes a control switching step for switching and executing protection priority control that prioritizes magnetic suppression.
前記保護優先制御にて前記昇圧電圧を最大電圧にするとともに前記進角度を固定する
ことを特徴とする請求項5に記載の回転電機システムの制御方法。 The control device is
The control method for a rotary electric system according to claim 5, wherein the step-up voltage is maximized and the advance angle is fixed by the protection priority control.
前記磁石温度取得ステップによって取得された前記磁石の温度が前記所定閾温度よりも大きい場合に前記保護優先制御を実行する
ことを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の回転電機システムの制御方法。 The control device is
The control of the rotary electric system according to claim 5 or 6, wherein the protection priority control is executed when the temperature of the magnet acquired by the magnet temperature acquisition step is larger than the predetermined threshold temperature. Method.
前記保護優先制御にて前記磁石温度取得ステップによって取得された前記磁石の温度と第2の所定閾温度との大小比較の結果に応じて、前記回転電機のトルク制限を実行する
ことを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の回転電機システムの制御方法。 The control device is
It is characterized in that the torque limitation of the rotary electric machine is executed according to the result of magnitude comparison between the temperature of the magnet acquired by the magnet temperature acquisition step in the protection priority control and the second predetermined threshold temperature. The control method for a rotary electric system according to any one of claims 5 to 7.
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