JP2022037282A - Driving device and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置及び制御方法に関する。 The present invention relates to a drive device and a control method.
電動車両は、負荷を駆動するためのモータと、モータ等を制御するための駆動装置を有する(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
The electric vehicle has a motor for driving a load and a drive device for controlling the motor and the like (see, for example,
このような電動車両において、例えば、勾配での登板発進時に、ユーザの操作に応じて、モータから出力されるトルクを増加させるときに、当該モータが低角速度の状態で高電流が流れると、駆動装置若しくはモータの温度が上昇し過ぎる問題がある。 In such an electric vehicle, for example, when the torque output from the motor is increased according to the operation of the user at the time of starting the pitching on a slope, when the motor is driven at a low angular velocity and a high current flows. There is a problem that the temperature of the device or motor rises too much.
本発明の種々の態様は、駆動部から出力するトルクを増加させるために高電流で駆動部を駆動させるときに発熱する部品の熱源の温度上昇を抑えることが可能な駆動装置、及び、制御方法を提供することを目的とする。 Various aspects of the present invention are a drive device capable of suppressing a temperature rise of a heat source of a component that generates heat when the drive unit is driven with a high current in order to increase the torque output from the drive unit, and a control method. The purpose is to provide.
以下に本発明の種々の態様について説明する。 Various aspects of the present invention will be described below.
[1]負荷を駆動する駆動部と、
電流源から電力変換して前記駆動部へ電力を供給する電力変換部と、
前記電力変換部又は前記駆動部で発熱する熱源の近傍の温度を検出する温度検出部と、
トルク入力部から入力された指令信号、及び、前記温度検出部の検出結果に基づいて得られた温度によって決められたトルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記検出結果に基づいて得られた温度が、予め設定された制限閾値以上であり且つ前記制限閾値よりも高い予め設定された異常閾値未満の制限状態である場合は、前記指令信号に応じた指令トルクよりも小さい制限トルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする駆動装置。
[1] A drive unit that drives the load and
A power conversion unit that converts power from a current source and supplies power to the drive unit,
A temperature detection unit that detects the temperature in the vicinity of the heat source that generates heat in the power conversion unit or the drive unit, and
A control unit that controls the power conversion unit so that the drive unit outputs a command signal input from the torque input unit and a torque determined by the temperature obtained based on the detection result of the temperature detection unit. When,
Equipped with
The control unit
When the temperature obtained based on the detection result is in a restricted state equal to or higher than a preset limit threshold value and lower than a preset abnormal threshold value higher than the limit threshold value, a command corresponding to the command signal is given. A drive device characterized in that the power conversion unit is controlled so that a limit torque smaller than the torque is output from the drive unit.
[2]前記制御部は、
前記検出結果に基づいて得られた温度が、前記異常閾値以上である異常状態の場合は、前記駆動部から出力するトルクがゼロになるように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする上記[1]に記載の駆動装置。
[2] The control unit is
When the temperature obtained based on the detection result is equal to or higher than the abnormality threshold value, the power conversion unit is controlled so that the torque output from the drive unit becomes zero. The drive device according to the above [1].
[3]前記制御部は、
前記検出結果に基づいて得られた温度が、前記制限閾値未満の通常状態である場合は、前記指令信号に応じた指令トルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする上記[1]又は[2]に記載の駆動装置。
[3] The control unit is
When the temperature obtained based on the detection result is in a normal state below the limit threshold value, the power conversion unit is controlled so that the command torque corresponding to the command signal is output from the drive unit. The drive device according to the above [1] or [2].
[4]前記検出結果に基づいて得られた温度が前記制限閾値である場合における、前記駆動部に流れる電流の周波数と目標制限トルクとを関連付けた目標制限トルクテーブルを記憶する記憶部をさらに備える
ことを特徴とする上記[1]から[3]のいずれか一項に記載の駆動装置。
[4] Further provided is a storage unit that stores a target limit torque table in which the frequency of the current flowing through the drive unit and the target limit torque are associated with each other when the temperature obtained based on the detection result is the limit threshold. The drive device according to any one of the above [1] to [3].
[5]前記制限状態である場合の前記制御部は、
前記駆動部に流れる電流の周波数を取得し、
前記記憶部に記憶された前記目標制限トルクテーブルを参照して、前記取得した周波数に対応する目標制限トルクの大きさ以上になるように前記制限トルクを設定する
ことを特徴とする上記[4]に記載の駆動装置。
[5] The control unit in the restricted state is
The frequency of the current flowing through the drive unit is acquired, and the frequency is obtained.
With reference to the target limit torque table stored in the storage unit, the limit torque is set so as to be equal to or larger than the magnitude of the target limit torque corresponding to the acquired frequency [4]. The drive device described in.
[6]前記制限状態である場合の前記制御部は、
前記検出結果に基づいて得られた温度から前記制限閾値を減算した値に、正の調整係数を積算することで温度差値を算出し、
前記駆動部に流れる電流の周波数を取得し、
前記記憶部に記憶された前記目標制限トルクテーブルを参照して、前記取得した周波数に対応する目標制限トルクを算出し、
前記算出した目標制限トルクから、前記駆動部が現在出力している現在トルクを、減算した値に、前記温度差値を積算することで、前記指令トルクから差し引くための負のカットトルクを算出し、
前記指令トルクに前記負のカットトルクを加算することにより、前記制限トルクを算出し、
前記制限トルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする上記[4]に記載の駆動装置。
[6] The control unit in the restricted state is
A temperature difference value is calculated by integrating a positive adjustment coefficient into a value obtained by subtracting the limiting threshold value from the temperature obtained based on the detection result.
The frequency of the current flowing through the drive unit is acquired, and the frequency is obtained.
With reference to the target limit torque table stored in the storage unit, the target limit torque corresponding to the acquired frequency is calculated.
By adding the temperature difference value to the value obtained by subtracting the current torque currently output by the drive unit from the calculated target limit torque, a negative cut torque to be subtracted from the command torque is calculated. ,
The limit torque is calculated by adding the negative cut torque to the command torque.
The drive device according to the above [4], wherein the power conversion unit is controlled so that the limit torque is output from the drive unit.
[7]前記目標制限トルクテーブルでは、前記駆動部に流れる電流の周波数が高くなると前記目標制限トルクは増加し、前記駆動部に流れる電流の周波数が低くなると前記目標制限トルクは減少するように設定されている
ことを特徴とする上記[4]から[6]のいずれか一項に記載の駆動装置。
[7] In the target limit torque table, the target limit torque is set to increase when the frequency of the current flowing through the drive unit is high, and the target limit torque is set to decrease when the frequency of the current flowing through the drive unit is low. The drive device according to any one of the above [4] to [6].
[8]前記検出結果に基づいて得られた温度は、前記制御部で求められた制御用推定温度であり、
前記記憶部は、前記駆動部に流れる電流値及び前記駆動部に流れる電流の周波数の組み合わせと、前記熱源の熱が飽和する最大の温度である飽和温度と、を関連付けた飽和温度情報テーブルを記憶しており、
前記制御部は、
前記駆動部に流れる電流値を取得するとともに、前記駆動部に流れる電流の周波数を取得し、
前記記憶部に記憶された前記飽和温度情報テーブルを参照して、前記電流値と前記周波数との組み合わせに対応する、前記熱源の現在の飽和温度を算出するa工程と、
前記現在の飽和温度と第1係数を用いることで、前記熱源の温度を推定した現在推定熱源温度を算出するc工程と、
前記現在推定熱源温度と第2係数を用いることで、前記熱源の近傍の温度を推定した現在推定検出部温度を算出するe工程と、
前記温度検出部が検出した実温度を取得するf工程と、
前記現在推定検出部温度から前記実温度を減算することで、温度差分を算出するg工程と、
前記温度差分に予め設定された温度補正係数を乗算することで、温度補正値を算出するh工程と、
前記現在推定熱源温度に前記温度補正値を加算することで、制御用推定温度を算出するi工程と、を実行する機能を備え、
前記c工程の前記現在推定熱源温度は、
前記現在の飽和温度が過去推定熱源温度以上である場合で、かつ、前記現在の飽和温度から前記過去推定熱源温度を減算した温度差が第1P閾値以上である場合は、前記第1係数を第1P係数とし、下記式31で算出され、
前記現在の飽和温度が前記過去推定熱源温度以上である場合で、かつ、前記現在の飽和温度から前記過去推定熱源温度を減算した温度差が前記第1P閾値未満である場合は、前記第1係数を前記第1P係数より小さい第2P係数とし、下記式32で算出され、
前記現在の飽和温度が前記過去推定熱源温度より低い場合で、かつ、前記現在の飽和温度から前記過去推定熱源温度を減算した温度差が第1N閾値以下である場合は、前記第1係数を第1N係数とし、下記式33で算出され、
前記現在の飽和温度が前記過去推定熱源温度より低い場合で、かつ、前記現在の飽和温度から前記過去推定熱源温度を減算した温度差が前記第1N閾値より大きい場合は、前記第1係数を前記第1N係数より小さい第2N係数とし、下記式34で算出され、
前記過去推定熱源温度は、第1の時間前に現在推定熱源温度の算出方法と同様の算出方法で算出された温度であり、
前記e工程の前記現在推定検出部温度は、
前記現在推定熱源温度が過去推定検出部温度より高い場合で、かつ、前記現在推定熱源温度から前記過去推定検出部温度を減算した温度差が第2P閾値以上である場合は、前記第2係数を第3P係数とし、下記式41で算出され、
前記現在推定熱源温度が過去推定検出部温度より高い場合で、かつ、前記現在推定熱源温度から前記過去推定検出部温度を減算した温度差が前記第2P閾値未満である場合は、前記第2係数を前記第3P係数より小さい第4P係数とし、下記式42で算出され、
前記現在推定熱源温度が過去推定検出部温度以下である場合で、かつ、前記現在推定熱源温度から前記過去推定検出部温度を減算した温度差が第2N閾値以下である場合は、前記第2係数を第3N係数とし、下記式43で算出され、
前記現在推定熱源温度が過去推定検出部温度以下である場合で、かつ、前記現在推定熱源温度から前記過去推定検出部温度を減算した温度差が第2N閾値より大きい場合は、前記第2係数を前記第3N係数より小さい前記第4N係数とし、下記式44で算出され、
前記過去推定検出部温度は、前記第1の時間前に現在推定検出部温度の算出方法と同様の算出方法で算出された温度である
ことを特徴とする請求項4から7のいずれか一項に記載の駆動装置。
現在推定熱源温度 = 第1P係数 ×(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)+過去推定熱源温度 ・・・(式31)
現在推定熱源温度 = 第2P係数 ×(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)+過去推定熱源温度 ・・・(式32)
現在推定熱源温度 = 第1N係数 ×(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)+過去推定熱源温度 ・・・(式33)
現在推定熱源温度 = 第2N係数 ×(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)+過去推定熱源温度 ・・・(式34)
現在推定検出部温度 =第3P係数 ×(現在推定熱源温度 - 過去推定検出部温度)+過去推定検出部温度・・・(式41)
現在推定検出部温度 =第4P係数 ×(現在推定熱源温度 - 過去推定検出部温度)+過去推定検出部温度・・・(式42)
現在推定検出部温度 =第3N係数 ×(現在推定熱源温度 - 過去推定検出部温度)+過去推定検出部温度・・・(式43)
現在推定検出部温度 =第4N係数 ×(現在推定熱源温度 - 過去推定検出部温度)+過去推定検出部温度・・・(式44)
[8] The temperature obtained based on the detection result is the estimated control temperature obtained by the control unit.
The storage unit stores a saturation temperature information table that associates a combination of the current value flowing through the drive unit and the frequency of the current flowing through the drive unit with the saturation temperature, which is the maximum temperature at which the heat of the heat source saturates. And
The control unit
The current value flowing through the drive unit is acquired, and the frequency of the current flowing through the drive unit is acquired.
With reference to the saturation temperature information table stored in the storage unit, step a for calculating the current saturation temperature of the heat source corresponding to the combination of the current value and the frequency, and
Step c to calculate the current estimated heat source temperature by estimating the temperature of the heat source by using the current saturation temperature and the first coefficient, and
Step e to calculate the current estimated detection unit temperature that estimates the temperature in the vicinity of the heat source by using the current estimated heat source temperature and the second coefficient.
Step f to acquire the actual temperature detected by the temperature detection unit, and
The g step of calculating the temperature difference by subtracting the actual temperature from the current estimated detection unit temperature,
The h step of calculating the temperature correction value by multiplying the temperature difference by a preset temperature correction coefficient, and
It has a function to execute the i-step of calculating the estimated temperature for control by adding the temperature correction value to the current estimated heat source temperature.
The current estimated heat source temperature in step c is
When the current saturation temperature is equal to or higher than the past estimated heat source temperature, and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current saturation temperature is equal to or higher than the first P threshold, the first coefficient is used. Calculated by the following formula 31 with 1P coefficient.
When the current saturation temperature is equal to or higher than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current saturation temperature is less than the first P threshold, the first coefficient. Is the second P coefficient smaller than the first P coefficient, and is calculated by the following equation 32.
When the current saturation temperature is lower than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current saturation temperature is equal to or less than the first N threshold, the first coefficient is used. Calculated by the following formula 33 with a 1N coefficient.
When the current saturation temperature is lower than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current saturation temperature is larger than the first N threshold, the first coefficient is used. The second N coefficient is smaller than the first N coefficient, and it is calculated by the following formula 34.
The past estimated heat source temperature is a temperature calculated by the same calculation method as the current estimated heat source temperature before the first time.
The current estimated detection unit temperature in the e step is
When the current estimated heat source temperature is higher than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current estimated heat source temperature is equal to or larger than the second P threshold, the second coefficient is used. Calculated by the following
When the current estimated heat source temperature is higher than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current estimated heat source temperature is less than the second P threshold, the second coefficient Is the 4th P coefficient smaller than the 3rd P coefficient, and is calculated by the following
The second coefficient is when the current estimated heat source temperature is equal to or lower than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current estimated heat source temperature is equal to or less than the second N threshold. Is the 3rd N coefficient, and it is calculated by the following
If the current estimated heat source temperature is equal to or lower than the past estimated heat source temperature, and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current estimated heat source temperature is larger than the second N threshold, the second coefficient is used. It is calculated by the following
One of
Current estimated heat source temperature = 1st P coefficient × (current saturation temperature-past estimated heat source temperature) + past estimated heat source temperature ... (Equation 31)
Current estimated heat source temperature = 2nd P coefficient × (current saturation temperature-past estimated heat source temperature) + past estimated heat source temperature ... (Equation 32)
Current estimated heat source temperature = 1st N coefficient × (current saturation temperature-past estimated heat source temperature) + past estimated heat source temperature ... (Equation 33)
Current estimated heat source temperature = 2nd N coefficient × (current saturation temperature-past estimated heat source temperature) + past estimated heat source temperature ... (Equation 34)
Current estimated detector temperature = 3rd P coefficient × (current estimated heat source temperature-past estimated detector temperature) + past estimated detector temperature ... (Equation 41)
Current estimated detection unit temperature = 4th P coefficient × (current estimated heat source temperature-past estimated detection unit temperature) + past estimated detection unit temperature ... (Equation 42)
Current estimated detector temperature = 3N coefficient × (current estimated heat source temperature-past estimated detector temperature) + past estimated detector temperature ... (Equation 43)
Current estimated detector temperature = 4th N coefficient × (current estimated heat source temperature-past estimated detector temperature) + past estimated detector temperature ... (Equation 44)
[9]前記a工程、前記c工程、前記e工程及び前記i工程は、前記第1の時間毎に繰り返し、
前記f工程、前記g工程及び前記h工程は、前記第1の時間より長い第2の時間毎に繰り返す
ことを特徴とする上記[8]に記載の制御装置。
[9] The a step, the c step, the e step, and the i step are repeated every first time.
The control device according to the above [8], wherein the f step, the g step, and the h step are repeated every second time longer than the first time.
[10]前記第1係数は、0より大きく且つ1より小さい値であり、前記第2係数は、0より大きく且つ1より小さい値である
ことを特徴とする上記[8]又は[9]に記載の制御装置。
[10] In the above [8] or [9], the first coefficient is a value larger than 0 and smaller than 1, and the second coefficient is a value larger than 0 and smaller than 1. The control device described.
[11]前記制御部は、
前記駆動部に流れる電流値が予め設定された切換閾値電流未満、又は、前記駆動部に流れる電流の周波数が予め設定された切換閾値周波数以上である場合には、前記検出結果に基づいて得られた温度を、前記制御用推定温度ではなく前記温度検出部が検出した実温度とする
ことを特徴とする上記[8]から[10]のいずれか一項に記載の駆動装置。
[11] The control unit is
When the current value flowing through the drive unit is less than the preset switching threshold current, or the frequency of the current flowing through the drive unit is equal to or higher than the preset switching threshold frequency, it is obtained based on the detection result. The drive device according to any one of the above [8] to [10], wherein the temperature is not the estimated temperature for control but the actual temperature detected by the temperature detection unit.
[12]前記制御部は、前記検出結果に基づいて得られた温度が前記異常閾値以上となった場合には、前記駆動部を停止させた後、前記制御部の動作がリセットされるまで、前記駆動部の制御を再開しない
ことを特徴とする上記[1]から[11]のいずれか一項に記載の駆動装置。
[12] When the temperature obtained based on the detection result becomes equal to or higher than the abnormal threshold value, the control unit stops the drive unit until the operation of the control unit is reset. The drive device according to any one of the above [1] to [11], wherein the control of the drive unit is not restarted.
[13]前記駆動部はモータであり、
前記電力変換部は、前記電流源から供給された直流電圧から前記モータを駆動するためのモータ駆動電圧を生成するブリッジ回路を含み、
前記制御部は、前記モータ駆動電圧を前記モータに供給することで、前記モータを駆動させるように前記電力変換部を制御し、
前記温度検出部は、前記熱源の近傍の温度を検出するためのサーミスタである
ことを特徴とする上記[1]から[12]のいずれか一項に記載の駆動装置。
[13] The drive unit is a motor.
The power converter includes a bridge circuit that generates a motor drive voltage for driving the motor from a DC voltage supplied from the current source.
The control unit controls the power conversion unit so as to drive the motor by supplying the motor drive voltage to the motor.
The driving device according to any one of the above [1] to [12], wherein the temperature detecting unit is a thermistor for detecting a temperature in the vicinity of the heat source.
[14]前記熱源は、
前記電力変換部のブリッジ回路を構成するトランジスタであり、
前記サーミスタは、
前記トランジスタに近接して配置されている
ことを特徴とする上記[13]に記載の駆動装置。
[14] The heat source is
It is a transistor constituting the bridge circuit of the power conversion unit, and is a transistor.
The thermistor is
The drive device according to the above [13], wherein the drive device is arranged close to the transistor.
[15]前記熱源は、
前記モータのコイルであり、
前記サーミスタは、
前記コイルに近接して配置されている
ことを特徴とする上記[13]に記載の駆動装置。
[15] The heat source is
It is the coil of the motor.
The thermistor is
The drive device according to the above [13], wherein the drive device is arranged close to the coil.
[16]前記駆動装置は、電動二輪車に積載され、
前記負荷は、前記電動二輪車の車輪であり、
前記モータは、前記電動二輪車の車輪に接続されていることを特徴とする上記[13]から[15]のいずれか一項に記載の駆動装置。
[16] The drive device is loaded on an electric motorcycle and
The load is the wheel of the electric motorcycle.
The drive device according to any one of the above [13] to [15], wherein the motor is connected to the wheels of the electric motorcycle.
[17]前記トルク入力部は、前記電動二輪車のユーザによるアクセルに対する操作量を検知し、電気信号として前記制御部に送信するアクセルポジションセンサを備え、
前記電気信号は、前記指令信号であることを特徴とする上記[16]に記載の駆動装置。
[17] The torque input unit includes an accelerator position sensor that detects an operation amount with respect to the accelerator by the user of the electric motorcycle and transmits it as an electric signal to the control unit.
The driving device according to the above [16], wherein the electric signal is the command signal.
[18]電流源から電力変換して駆動部へ電力を供給する電力変換部を制御する制御方法において、
前記電力変換部又は前記駆動部で発熱する熱源の近傍に配置された温度検出部による検出結果に基づいて得られた温度が、予め設定された制限閾値以上であり且つ前記制限閾値よりも高い予め設定された異常閾値未満の制限状態である場合は、トルク入力部から入力された指令信号に応じた指令トルクよりも小さい制限トルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする制御方法。
[18] In a control method for controlling a power conversion unit that converts power from a current source and supplies power to a drive unit.
The temperature obtained based on the detection result by the temperature detection unit arranged in the vicinity of the heat source that generates heat in the power conversion unit or the drive unit is equal to or higher than a preset limit threshold value and higher than the limit threshold value in advance. When the limit state is less than the set abnormal threshold value, the power conversion unit is controlled so that the drive unit outputs a limit torque smaller than the command torque corresponding to the command signal input from the torque input unit. A control method characterized by that.
[19]前記制御部は、
前記検出結果に基づいて得られた温度が、前記異常閾値以上である異常状態の場合は、前記駆動部から出力するトルクがゼロになるように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする上記[18]に記載の制御方法。
[19] The control unit is
When the temperature obtained based on the detection result is equal to or higher than the abnormality threshold value, the power conversion unit is controlled so that the torque output from the drive unit becomes zero. The control method according to the above [18].
本発明の種々の態様によれば、駆動部から出力するトルクを増加させるために高電流で駆動部を駆動させるときに発熱する部品の熱源の温度上昇を抑えることが可能な駆動装置、及び、制御方法を提供することができる。 According to various aspects of the present invention, a drive device capable of suppressing a temperature rise of a heat source of a component that generates heat when the drive unit is driven with a high current in order to increase the torque output from the drive unit, and a drive device. A control method can be provided.
以下では、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it is easily understood by those skilled in the art that the form and details thereof can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments shown below.
例えば、第1の実施形態として駆動装置を説明するが、この駆動装置は電動車両の負荷を駆動する電動車両制御装置に適用することも可能であるし、この駆動装置を電動車両の負荷以外の負荷を駆動する駆動部を制御する装置に適用することも可能である。 For example, although the drive device will be described as the first embodiment, this drive device can also be applied to an electric vehicle control device that drives a load of an electric vehicle, and this drive device can be applied to a drive device other than the load of the electric vehicle. It can also be applied to a device that controls a drive unit that drives a load.
(第1の実施形態)
<駆動装置>
図1は、本発明の一態様に係る駆動装置を示す模式図である。図4は、温度保護機能を実行するために、熱源の温度とモータの制御との関係を示す図である。
(First Embodiment)
<Drive device>
FIG. 1 is a schematic view showing a drive device according to an aspect of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the temperature of the heat source and the control of the motor in order to execute the temperature protection function.
図1に示す駆動装置は、負荷8を駆動する駆動部3と、電流源2から電力変換して駆動部3へ電力を供給する電力変換部30と、電力変換部30又は駆動部3で発熱する熱源の近傍の温度を検出する温度検出部11を有する。また、駆動装置は、トルクを入力する入力部(トルク入力部)5から入力された指令信号、及び、温度検出部11の検出結果に基づいて得られた温度によって決められたトルクを駆動部3から出力するように、電力変換部30を制御する制御部10を備えている。なお、トルクとは、軸などの棒状の物体をねじる方向の力を意味する。また、電流源2は例えばバッテリであってもよく、駆動部3は例えばモータであってもよく、負荷8は例えば車輪であってもよい。
The drive device shown in FIG. 1 has a
制御部10は、温度検出部11の検出結果に基づいて得られた温度が、図4に示す予め設定された制限閾値51以上であり且つ制限閾値51よりも高い予め設定された異常閾値52未満の制限状態53である場合は、入力部5から入力された指令信号に応じた指令トルクよりも小さい制限トルク54を駆動部3から出力するように、電力変換部30を制御するとよい。これにより、入力部5から入力された指令信号によって駆動部3から出力するトルクを増加させるために高電流で駆動部3を駆動させるときに、発熱する電力変換部30又は駆動部3の温度が上昇し過ぎることを抑制することができる。その結果、電力変換部30又は駆動部3の発熱によって部品が破損することを防止できる。
The
制御部10は、温度検出部11の検出結果に基づいて得られた温度が、図4に示す異常閾値52以上である異常状態55の場合は、駆動部3から出力するトルクがゼロになるように、電力変換部30を制御するとよい。これにより、駆動部3の動作が停止され、発熱する電力変換部30又は駆動部3の温度が上昇し過ぎることを抑制することができる。
When the temperature obtained based on the detection result of the temperature detection unit 11 is equal to or higher than the
制御部10は、温度検出部11の検出結果に基づいて得られた温度が、図4に示す制限閾値51未満の通常状態56である場合は、入力部5から入力された指令信号に応じた指令トルク58を駆動部3から出力するように、電力変換部30を制御するとよい。このような通常状態56の場合は、発熱する電力変換部30又は駆動部3の温度が上昇し過ぎることがない。
When the temperature obtained based on the detection result of the temperature detection unit 11 is the
また、図1に示す駆動装置は、予め設定された目標制限トルクテーブルを記憶する記憶部20を有する。この目標制限トルクテーブルは、温度検出部11の検出結果に基づいて得られた温度が図4に示す制限閾値である場合における、駆動部3に流れる電流の周波数と目標制限トルク57とを関連付けたものである。この目標制限トルク57を利用することで、最小限のトルクを確保することができる。
Further, the drive device shown in FIG. 1 has a
上記の制限状態53である場合、制御部10は、駆動部3に流れる電流の周波数を取得し、記憶部20に記憶された目標制限トルクテーブルを参照して、前記取得した周波数に対応する目標制限トルク57の大きさ以上になるように、制限トルク54を設定するとよい。これにより、入力部5から入力された指令信号によって駆動部3から出力するトルクを増加させるために高電流で駆動部3を駆動させるときに、発熱する電力変換部30又は駆動部3の温度が上昇し過ぎることを抑制しつつ、最小限のトルクを確保することができる。
In the above
(第2の実施形態)
<電動車両>
(Second embodiment)
<Electric vehicle>
図2は、本発明の一態様に係る駆動装置を備えた電動車両を説明するための模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an electric vehicle provided with a drive device according to an aspect of the present invention.
図2の電動車両は、電流源としてのバッテリ2aから供給される電力を用いてモータ3xを駆動することで前進または後退する車両である。なお、モータ3xは駆動部としての一例である。
The electric vehicle of FIG. 2 is a vehicle that moves forward or backward by driving a
この電動車両は、例えば、電動バイク等の電動二輪車であり、より詳しくは、モータ3xと車輪等の負荷8がクラッチを介さずに機械的に直接接続された電動二輪車である。なお、本発明の一態様に係る電動車両は、二輪車に限定されるものではなく、例えば三輪または四輪の電動車両であってもよい。
This electric vehicle is, for example, an electric two-wheeled vehicle such as an electric motorcycle, and more specifically, an electric two-wheeled vehicle in which a
この電動車両には図1に示す駆動装置が積載されている。この駆動装置は、図2に示すように、負荷8と、駆動部としてのモータ3xと、電流源としてのバッテリ2aから電力変換してモータ3xへ電力を供給する電力変換部30cと、温度検出部11a及び制御部10を有する制御装置1と、トルク入力部としてのアクセルポジションセンサ(図示せず)とを有する。このように駆動装置を電動車両に積載することで、アクセルポジションセンサから入力された指令信号によってモータ3xから出力するトルクを増加させるために高電流でモータ3xを駆動させるときに、発熱する電力変換部30c又はモータ3xの温度が上昇し過ぎることを抑制することができる。
また、電動車両は、図2に示すように、アングルセンサ4と、アシストスイッチ6と、メータ(表示部)7と、充電器9と、を備えている。
The drive device shown in FIG. 1 is loaded on this electric vehicle. As shown in FIG. 2, this drive device includes a
Further, as shown in FIG. 2, the electric vehicle includes an
以下、図2の電動車両の各構成要素について詳しく説明する。 Hereinafter, each component of the electric vehicle of FIG. 2 will be described in detail.
制御装置1は、電動車両の各構成を制御する装置であり、既述のように、例えば、電動二輪車(電動車両)に積載されるようになっている。この場合、負荷8は、電動二輪車の車輪である。そして、モータ3xは、当該電動二輪車の車輪に接続されている。そして、制御装置1は、バッテリ2aから電力変換してモータ3xへ電力を供給する電力変換部30を制御することができる。電力変換部30cを制御することで、負荷8を駆動するモータ3xを制御することができる。
The
なお、制御装置1は、電動車両全体を統御するECU(Electronic Control Unit)として構成されてもよい。
The
この制御装置1は、図2に示すように、制御部10aと、記憶部20aと、温度検出部11aとを備えている。この温度検出部11aは、電力変換部30cの熱源Zの近傍の温度を検出するためのサーミスタSである(図3参照)。しかし、後述のように、制御装置1は、モータ3xの熱源Zの近傍の温度を検出するためのサーミスタSを備えるようにしてもよい。
As shown in FIG. 2, the
そして、バッテリ2aは、電動車両の負荷8を回転させるモータ3xに電力を供給する。より詳しくは、バッテリ2aは電力変換部30cに直流電力を供給する。バッテリ2aは、例えばリチウムイオン電池であるが、他の種類のバッテリであってもよい。また、バッテリ2aには、制御部10aに動作電圧を供給するための鉛電池が含まれてもよい。
Then, the
また、バッテリ2aは、バッテリ管理ユニット(BMU)を含む。バッテリ管理ユニットは、バッテリ2aの電圧やバッテリ2aの状態(充電率等)に関するバッテリ情報を制御部10aに送信する。なお、バッテリ2aの数は一つに限らず、複数であってもよい。すなわち、電動車両には、互いに並列または直列に接続された複数のバッテリ2aが設けられてもよい。
Further, the
また、モータ3xは、電力変換部30cから供給される交流電力により駆動される3相モータである。このモータ3xは、負荷8としての車輪に機械的に接続されており、所望の方向に車輪を回転させる。本実施形態では、モータ3xは、クラッチ(変速機構を含む。)を介さずに車輪に機械的に直接接続されている。なお、モータ3xの種類は特に限定されない。
Further, the
また、アングルセンサ4は、モータ3xのロータの回転角度を検出するセンサである。ロータの周面には、N極とS極の磁石(センサマグネット)が交互に取り付けられている(図示せず)。
Further, the
このアングルセンサ4は、例えばホール素子により構成されており、モータ3xの回転に伴う磁場の変化を検出するようになっている。
The
また、上記のアクセルポジションセンサは、電動車両(電動二輪車)のユーザによるアクセルに対する操作量(以下、「アクセル操作量」という。)を検知し、電気信号として制御部10aに送信する。アクセル操作量は、エンジン車のスロットル開度に相当する。
Further, the accelerator position sensor detects the amount of operation of the electric vehicle (motorcycle) with respect to the accelerator (hereinafter referred to as "accelerator operation amount") and transmits it as an electric signal to the
上記のアクセルポジションセンサにより、ユーザが加速したい場合にアクセル操作量は大きくなり、ユーザが減速したい場合にアクセル操作量は小さくなる。 With the above accelerator position sensor, the accelerator operation amount becomes large when the user wants to accelerate, and the accelerator operation amount becomes small when the user wants to decelerate.
また、アシストスイッチ6は、ユーザが電動車両のアシストを要求する際に操作されるスイッチである。アシストスイッチ6は、ユーザにより操作されると、アシスト要求信号を制御部10aに送信する。
Further, the
また、メータ(表示部)7は、電動車両に設けられたディスプレイ(例えば液晶パネル)であり、各種情報を表示する。メータ7は、例えば、電動車両のハンドル(図示せず)に設けられる。メータ7には、電動車両の走行速度、バッテリ2aの残量、現在時刻、総走行距離、および残走行距離などの情報が表示される。残走行距離は、電動車両があとどれくらいの距離を走行できるのかを示す。
Further, the meter (display unit) 7 is a display (for example, a liquid crystal panel) provided in the electric vehicle, and displays various information. The
また、充電器9は、電源プラグ(図示せず)と、この電源プラグを介して供給される交流電源を直流電源に変換するコンバータ回路(図示せず)とを有する。コンバータ回路で変換された直流電力によりバッテリ2aは充電される。充電器9は、例えば、電動車両内の通信ネットワーク(CAN等)を介して制御装置1に通信可能に接続されている。
Further, the
また、制御部10aは、制御装置1に接続された各種装置から情報が入出力されるようになっている。
Further, the
具体的には、制御部10aは、バッテリ2a、アングルセンサ4、アクセルポジションセンサ、アシストスイッチ6、充電器9から出力される各種信号を受信する。制御部10aは、メータ7に表示する信号を出力する。また、制御部10aは、電力変換部30cを介してモータ3xを制御する。制御部10aの詳細については後述する。
Specifically, the
また、記憶部20aは、制御部10aが用いる情報(後述の各種マップなど)や、制御部10aが動作するためのプログラムを記憶する。この記憶部20aは、例えば不揮発性の半導体メモリであるが、これに限定されない。なお、記憶部20aは制御部10aの一部として組み込まれていてもよい。
Further, the
特に、この記憶部20aは、飽和温度情報テーブル(図示せず)を記憶するようになっている。この飽和温度情報テーブルは、モータ3xを所定の回転数で予め設定された駆動期間だけ連続して駆動させたときにおける、モータ3xに流れる電流値及びモータ3xに流れる電流の周波数の組み合わせと、モータ3xを駆動させるときに発熱する熱源Zの熱が飽和する最大の温度である飽和温度と、を関連付けたテーブルである。
なお、上記の「モータ3xに流れる電流値及びモータ3xに流れる電流の周波数の組み合わせ」を、「モータ3xの相電流の相電流値及びモータ3xの回転数の組み合わせ」と置き換えてもよい。
In particular, the
The above-mentioned "combination of the frequency of the current value flowing through the
さらに、記憶部20aは、後述するように、熱源温度が制限閾値である場合における、駆動部としてのモータ3xに流れる電流の周波数と目標制限トルクとを関連付けた目標制限トルクテーブルを記憶するようになっている。なお、上記の「モータ3xに流れる電流の周波数」を、「モータ3xの回転数」に置き換えてもよい。
Further, as will be described later, the
そして、上述の飽和温度は、少なくとも既述の駆動期間において、制御部10aがモータ3xに対して連続して通電する(連続して電流(相電流)が流れる)ように電力変換部30cのブリッジ回路Xを制御することで、飽和する熱源Zの温度である(図6参照)。
Then, the saturation temperature described above is a bridge of the
また、電力変換部30cは、バッテリ2aから出力される直流電力を交流電力に変換してモータ3xに供給するようになっている(図3参照)。
Further, the
そして、インバータ装置である電力変換部30cは、バッテリ2aから供給された直流電圧からモータ3xを駆動するためのモータ駆動電圧を生成する第1ないし第3のハーフブリッジを含む3相ブリッジ回路Xを備える。このブリッジ回路Xを備えることで、モータを駆動するのに必要な正弦波の位相、波高を制御し、モータを効率よく使用することで熱の発生を最低限にすることが出来る。
Then, the
図3に示すように、第1ないし第3のハーフブリッジは、それぞれ、直列に接続されたハイサイドトランジスタ(半導体スイッチQ1,Q3,Q5)とローサイドトランジスタ(半導体スイッチQ2,Q4,Q6)とを含む。 As shown in FIG. 3, the first to third half bridges have high-side transistors (semiconductor switches Q1, Q3, Q5) and low-side transistors (semiconductor switches Q2, Q4, Q6) connected in series, respectively. include.
なお、これらの半導体スイッチQ1~Q6の制御端子は、制御部10aに電気的に接続されている。電源端子30aと電源端子30bとの間には平滑コンデンサCが設けられている。半導体スイッチQ1~Q6は、例えばMOSFETまたはIGBT等である。
The control terminals of these semiconductor switches Q1 to Q6 are electrically connected to the
そして、半導体スイッチQ1は、図3に示すように、バッテリ2aの正極が接続された電源端子30aと、モータ3xの入力端子3aとの間に接続されている。
Then, as shown in FIG. 3, the semiconductor switch Q1 is connected between the
同様に、半導体スイッチQ3は、電源端子30aと、モータ3xの入力端子3bとの間に接続されている。
Similarly, the semiconductor switch Q3 is connected between the
半導体スイッチQ5は、電源端子30aと、モータ3xの入力端子3cとの間に接続されている。
The semiconductor switch Q5 is connected between the
半導体スイッチQ2は、モータ3xの入力端子3aと、バッテリ2aの負極が接続された電源端子30bとの間に接続されている。
The semiconductor switch Q2 is connected between the
同様に、半導体スイッチQ4は、モータ3xの入力端子3bと、電源端子30bとの間に接続されている。
Similarly, the semiconductor switch Q4 is connected between the
半導体スイッチQ6は、モータ3xの入力端子3cと、電源端子30bとの間に接続されている。
The semiconductor switch Q6 is connected between the
なお、入力端子3aはモータ3xのU相の入力端子であり、入力端子3bはモータ3xのV相の入力端子であり、入力端子3cはモータ3xのW相の入力端子である。
The
また、制御部10aは、外部から入力された指令信号に応じた指令トルクをモータ3xから出力するように、電力変換部30cを制御して、モータ駆動電圧をモータ3xに供給することで、モータ3xを駆動することができる。
Further, the
ここで、前述したように、アクセルポジションセンサは、電動車両(電動二輪車)のユーザによるアクセルに対する操作量を検知し、電気信号として制御部10に送信するようになっている。そして、このアクセルポジションセンサが出力する電気信号は、この場合、当該指令信号に相当する。
Here, as described above, the accelerator position sensor detects the amount of operation of the electric vehicle (motorcycle) with respect to the accelerator and transmits it to the
制御部10aは、モータステージに応じて、電力変換部30cの半導体スイッチQ1~Q6をオンオフ制御する。これにより、バッテリ2aから供給される直流電力が交流電力に変換される。
The
サーミスタSは、熱源Zの近傍に配置され、熱源Zの温度を検出するようになっている(図3参照)。そして、熱源Zは、図3に示すように、電力変換部30cのブリッジ回路Xを構成するトランジスタQ1~Q6である。
The thermistor S is arranged in the vicinity of the heat source Z so as to detect the temperature of the heat source Z (see FIG. 3). Then, as shown in FIG. 3, the heat source Z is the transistors Q1 to Q6 constituting the bridge circuit X of the
このサーミスタSは、本実施形態においては、トランジスタQ1~Q6に近接して配置されている。サーミスタSを用いることで、基盤設計が容易なことと温度による抵抗変化で温度を読み取れるため、変換する制御が簡素に構築できる。 In this embodiment, the thermistor S is arranged close to the transistors Q1 to Q6. By using the thermistor S, the board design is easy and the temperature can be read by the resistance change due to the temperature, so the conversion control can be simply constructed.
特に、図3に示すように、サーミスタSは、3個のサーミスタS1、S2、S3を含む。そして、サーミスタS1は、第1のハーフブリッジのハイサイドトランジスタQ1の近傍に配置されている。さらに、サーミスタS2は、第2のハーフブリッジのハイサイドトランジスタQ3の近傍に配置されている。さらに、サーミスタS3は、第3のハーフブリッジのハイサイドトランジスタQ5の近傍に配置されている。 In particular, as shown in FIG. 3, the thermistor S includes three thermistors S1, S2, S3. The thermistor S1 is arranged in the vicinity of the high-side transistor Q1 of the first half bridge. Further, the thermistor S2 is arranged in the vicinity of the high side transistor Q3 of the second half bridge. Further, the thermistor S3 is arranged in the vicinity of the high side transistor Q5 of the third half bridge.
このように、サーミスタS(S1、S2、S3)は、特に発熱量が大きいとされる第1ないし第3のハーフブリッジのハイサイドトランジスタQ1、Q3、Q5のそれぞれの近傍に配置されている。 As described above, the thermistors S (S1, S2, S3) are arranged in the vicinity of the high-side transistors Q1, Q3, and Q5 of the first to third half bridges, which are said to have a particularly large calorific value.
<温度保護機能の実行>
図4は、温度保護機能を実行するために、熱源の温度とモータの制御との関係を示す図である。図5は、図4に示す制限閾値51での目標制限トルク57の特性の一例を示す図である。
<Execution of temperature protection function>
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the temperature of the heat source and the control of the motor in order to execute the temperature protection function. FIG. 5 is a diagram showing an example of the characteristics of the
図5に示すように、制限閾値での目標制限トルク57とモータ3xに流れる電流の周波数は二次関数の関係にある。すなわち、この目標制限トルク57は、熱源温度が図4に示す制限閾値51である場合に、モータ3xに流れる電流の周波数が増加すると増加し、一方、モータ3xに流れる電流の周波数が減少すると減少するように設定されている(図5参照)。
なお、上記及び下記の「モータ3xに流れる電流の周波数」を、「モータ3xの回転数」に置き換えてもよい。また、上記及び下記の熱源温度は、温度検出部としてのサーミスタSの検出結果に基づいて得られた温度である。
As shown in FIG. 5, the
In addition, the above-mentioned and the following "frequency of the current flowing through the
また、記憶部20aは、上記の熱源温度が制限閾値51である場合における、モータ3xに流れる電流の周波数と目標制限トルク57とを関連付けた目標制限トルクテーブルを記憶するようになっている。したがって、制御部10aは、記憶部20aに記憶されている目標制限トルクテーブルを参照することで、モータ3xに流れる電流の周波数に関連付けられた目標制限トルク57を取得することができる。
Further, the
また、目標制限トルクテーブルでは、駆動部としてのモータ3xに流れる電流の周波数が高くなると目標制限トルク57は増加し、モータ3xに流れる電流の周波数が低くなると目標制限トルク57は減少するように設定されるとよい。これにより、制限閾値51での最小限のトルクを確保することができる。
なお、この「モータ3xに流れる電流の周波数が高くなると目標制限トルク57は増加し、モータ3xに流れる電流の周波数が低くなると目標制限トルク57は減少するように設定される」を、「モータ3xの回転数が高くなると目標制限トルクは増加し、モータ3xの回転数が低くなると目標制限トルクは減少するように設定される」に置き換えてもよい。
Further, in the target limit torque table, the
It should be noted that "the
ここで、温度保護機能を実行するために、図4に示すように、制御部10aは、サーミスタSの検出結果に基づいて得られた熱源温度が、予め設定された制限閾値51以上であり且つ制限閾値51よりも高い予め設定された異常閾値52未満の制限状態53において、既述の指令信号に応じた指令トルクよりも小さい制限トルク54を出力するように、電力変換部30cを制御して、モータ3xを駆動する。
Here, in order to execute the temperature protection function, as shown in FIG. 4, the
なお、上記及び下記の熱源温度は、後述する制御用推定温度、又は、実サーミスタ温度(実温度)を用いてもよい。 As the heat source temperature described above and below, the estimated control temperature described later or the actual thermistor temperature (actual temperature) may be used.
上記の制限トルク54を詳細に説明すると、まず、制御部10aは、モータ3xに流れる電流の周波数を取得する。
Explaining the above-mentioned limiting
また、上記の「モータ3xに流れる電流の周波数を取得する」を、「モータ3xの回転数を取得する」に置き換えてもよい。なお、制御部10aは、例えば、モータ3xに設けられたホール素子(図示せず)がモータ3xの回転に応じて出力した信号に基づいて、モータ3xの回転数を取得することができる。
Further, the above-mentioned "acquiring the frequency of the current flowing through the
次に、制御部10aは、上記の制限トルクを、記憶部20aに記憶された目標制限トルクテーブルを参照して、上記の取得した周波数に対応する目標制限トルク57の大きさ以上になるように設定する。なお、この「取得した周波数」を、「取得した回転数」に置き換えてもよい。
Next, the
これにより、熱源ZであるトランジスタQ1~Q6の温度が上昇して破損するのを抑制するとともに、モータ3xのトルクを下げながらも、電動車両の走行を継続させることができる。目標制限トルク57の大きさ以上になるように設定する理由は、図4に示す制限状態53の温度範囲を通常状態56の温度まで低下させようとするのではなく、制限状態53を超えて異常状態55の温度範囲に到達することを防ぐことが目的であるためである。目標制限トルク57の大きさ未満になるように設定すると、制限状態53から通常状態56へ温度を低下させることが目的となるが、そうした場合、ユーザにとっては指令トルクよりかなり低いトルクしか出せなくなり、ユーザの満足が得られないためである。
なお、当該制限トルク54は、上記の熱源温度が異常閾値52を超えないように設定される。
As a result, it is possible to suppress the temperature of the transistors Q1 to Q6, which are the heat sources Z, from rising and being damaged, and to continue the running of the electric vehicle while reducing the torque of the
The limiting
以上の説明により、上記の制限状態53における、制御部10aの動作により、ユーザの操作によりモータ3xのトルクを増加させてモータ3xが低角速度の状態で高電流が流れて、モータ3xを駆動させるときに発熱する熱源Zの温度が、温度保護機能を実行する制限閾値51以上に上昇する場合に、ユーザの操作に拘わらずモータの出力トルクを制限することで、温度の上昇を抑えることができる。
According to the above description, the operation of the
一方、制御部10aは、上記の熱源温度が、上記の異常閾値52以上である異常状態55である場合、指令信号に拘わらず、モータ3xから出力するトルクがゼロになるように、電力変換部30cを制御して、モータ3xを停止させる(図4参照)。
On the other hand, when the heat source temperature is in the
例えば、制御部10aは、上記の熱源温度が異常閾値52以上である異常状態55を、制御部10aのシステムの異常が発生した状態と判断するようにしてもよい。これにより、例えば、トランジスタQ1~Q6に異常が発生した場合に、電動車両の走行を適切に停止させることができる。
For example, the
また、制御部10aは、上記の熱源温度がこの異常閾値52を超えた場合には、例えば、モータ3xを停止させた後、制御部10aの動作がリセットされるまで、モータ3xの制御を再開しないようにしてもよい。このようにすることで、設計された通常範囲内では起こりえない異常閾値を超えるような熱が発生した場合はシステム異常であると判断し、破損に到る前に安全に停止させることが出来る。
Further, when the heat source temperature exceeds the
この異常状態55における、制御部10aの動作により、制御部10aや電力変換部30c等に異常が発生して熱源Zが非常に高い温度になった場合に、モータ3xを適切に停止させることができる。
When the operation of the
なお、制御部10aは、上記の熱源温度が、上記の制限閾値51未満の通常状態56においては、指令信号に応じた指令トルク58を出力するように、電力変換部30cを制御して、モータ3xを駆動させる(図4参照)。
The
この通常状態56における、制御部10aの動作により、ユーザの操作に基づいた指令信号に応じた指令トルク58をモータから出力させることができる。
By the operation of the
<制限状態における制限トルクでの動作の一例>
ここで、上記の制限状態において、制御部10aが制限トルク54を算出して、この制限トルク54でモータ3xを駆動するする動作の一例について説明する。
<Example of operation with limited torque in the limited state>
Here, an example of an operation in which the
先ず、図4に示す制限状態において、制御部10aは、以下の(式A)に示すように、上記の熱源温度(例えば150℃)から制限閾値51(例えば130℃)を減算した値に、正の調整係数(例えば0.02)を積算することで、熱源温度と制限閾値51との間の温度差のパラメータである温度差値(例えば0.4)を算出する。
First, in the restricted state shown in FIG. 4, the
また、上述の調整係数は、例えば、モータ3xが出力するトルクが制限トルク54になっている状態で、熱源温度が制限閾値51から異常閾値52までの範囲に収まるように設定される。
温度差値=正の調整係数×(熱源温度-制限閾値) ・・・(式A)
Further, the above-mentioned adjustment coefficient is set so that the heat source temperature falls within the range from the
Temperature difference value = Positive adjustment coefficient x (heat source temperature-limit threshold) ... (Equation A)
次いで、制御部10aは、駆動部としてのモータ3xに流れる電流の周波数又はモータ3xの回転数(例えば1000rpm)を取得する。
次に、記憶部20aに記憶された目標制限トルクテーブルを参照して、上記の取得した周波数に対応する目標制限トルク57(例えば20N・m)を算出する。
Next, the
Next, the target limit torque 57 (for example, 20 Nm) corresponding to the acquired frequency is calculated with reference to the target limit torque table stored in the
次に、制御部10aは、以下の(式B)に示すように、上記の目標制限トルク57から、モータ3xが現在出力している現在トルク(例えば26N・m)を、減算した値に、上記の温度差値(例えば0.4)を積算することで、指令トルク58から差し引くための負のカットトルク(例えば-2.4N・m)を算出する。
カットトルク=温度差値×(目標制限トルク-現在トルク)・・・(式B)
Next, as shown in the following (Equation B), the
Cut torque = temperature difference value x (target limit torque-current torque) ... (Equation B)
次に、制御部10aは、以下の(式C)に示すように、指令トルク58(例えば26N・m)に負のカットトルク(例えば-2.4N・m)を加算する(すなわち、指令トルクからカットトルクの絶対値を減算する)ことにより、制限トルク54(例えば23.6N・m)を算出する。
制限トルク=指令トルク+カットトルク・・・(式C)
Next, the
Limit torque = command torque + cut torque ... (Formula C)
そして、制御部10aは、制限トルク54(例えば23.6N・mを出力するように、電力変換部30cを制御して、モータ3xを駆動する。これにより、熱源温度が制限閾値51(例えば130℃)から異常閾値52(例えば160℃)までの範囲に収めることが可能となる。
Then, the
これにより、ユーザのスロットル操作によりモータの出力トルクを増加させてモータが低角速度の状態で高電流が流れて熱源の温度が、温度保護機能を実行する閾値以上に上昇する場合に、ユーザのスロットル操作に拘わらずモータの出力トルクを制限することで、熱源の温度の上昇を抑えて、当該電動車両の走行を継続することができる。 As a result, the output torque of the motor is increased by the user's throttle operation, and when a high current flows in the motor at a low angular speed and the temperature of the heat source rises above the threshold for executing the temperature protection function, the user's throttle By limiting the output torque of the motor regardless of the operation, it is possible to suppress the temperature rise of the heat source and continue the running of the electric vehicle.
<温度保護機能を実行する時に用いる熱源温度を推定する方法>
温度保護機能を実行する際に用いる熱源温度を前述した制御装置1によって推定する方法の例について説明する。
ここで、熱源Zであるトランジスタのオン抵抗と駆動部としてのモータ3xの電流による温度上昇と、ユニットの熱容量、ユニットの周囲温度との熱伝導による物理モデルを考える。そして、熱源の熱が飽和するまで時間経過した際の飽和温度から当該トランジスタの温度を推測する。この推測温度と、計算誤差による実温度との乖離を防ぐために実温度を用いた手法とするものである(図6参照)。
なお、上記及び下記の「モータ3xの電流」を「モータ3xの相電流」に置き換えてもよい。
<Method of estimating the heat source temperature used when executing the temperature protection function>
An example of a method of estimating the heat source temperature used when executing the temperature protection function by the above-mentioned
Here, consider a physical model based on heat conduction between the on-resistance of the transistor that is the heat source Z, the temperature rise due to the current of the
The above-mentioned and the following "
まず、温度保護機能を実施するために、制御部10aは、モータ3xに流れる電流値(モータ3xの相電流を検出して相電流値(例えば100A))を取得するとともに、モータ3xに流れる電流の周波数(又はモータ3xの回転数(例えば1000rpm))を取得する。
First, in order to implement the temperature protection function, the
また、電流(相電流)の検出の際には、120°通電及び180°通電において、モータ3xの各トランジスタQ1~Q6のオン/オフの組み合わせで規定される6個のステージ毎に、各電流(各相電流)のピーク電流を取得して、スイッチングノイズを除去して平均化することで、電流値(相電流値)を取得するようにしてもよい。
In addition, when detecting the current (phase current), in 120 ° energization and 180 ° energization, each current is specified for each of the six stages specified by the on / off combination of each transistor Q1 to Q6 of the
既述のように、記憶部20aは、モータ3xを所定の回転数で予め設定された駆動期間だけ連続して駆動させたときにおける、モータ3xに流れる電流値(相電流値)及びモータ3xに流れる電流の周波数(又はモータ3xの回転数)の組み合わせと、モータ3xを駆動させるときに発熱する熱源Zの熱が飽和する最大の温度である飽和温度と、を関連付けた飽和温度情報テーブルを記憶している(図7参照)。
As described above, the
(a工程)制御部10aは、記憶部20aに記憶された飽和温度情報テーブルを参照して、取得した電流値(相電流値;例えば100A)と取得した周波数(又は回転数(例えば1000rpm))との組み合わせに対応する(関連付けた)、熱源Zの現在の飽和温度(例えば90℃)を算出する。
(Step a) The
このように、現在の電流値(相電流値)と周波数(又は回転数)の各計測データに基づいて、予め設定された飽和温度情報テーブルを参照して、熱源Zの現在の飽和温度を算出する。 In this way, the current saturation temperature of the heat source Z is calculated with reference to the preset saturation temperature information table based on the current current value (phase current value) and frequency (or rotation speed) measurement data. do.
次に、制御部10aは、以下の(式1)に示すように、現在の飽和温度に対する熱源Zの温度の時間変化の一次遅れの関係に基づいた第1係数(時定数)を用いることで、暫定的に推定した熱源Zの温度として現在推定熱源温度を算出する。つまり、図6に示すように、熱源の温度は、現在の飽和温度に対する一次遅れの関係65に基づく時定数(第1係数)を用いることで推定される。
なお、この第1係数は、例えば、0より大きく且つ1より小さい値である。この第1係数によって現在の飽和温度に対する一次遅れを補正することができる。
Next, as shown in the following (Equation 1), the
The first coefficient is, for example, a value larger than 0 and smaller than 1. This first coefficient can correct the first-order lag with respect to the current saturation temperature.
以下に、上記の現在推定熱源温度の算出方法を詳細に説明する。
まず、第1係数について以下に詳細に説明する。図10は、一定の電流でモータを駆動させて熱源の温度が上昇する場合の通電時間と熱源の温度との関係を示す図である。図11は、一定の電流でモータを駆動させても熱源の温度が下降する場合の通電時間と熱源の温度との関係を示す図である。
The method for calculating the current estimated heat source temperature described above will be described in detail below.
First, the first coefficient will be described in detail below. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the energization time and the temperature of the heat source when the motor is driven with a constant current and the temperature of the heat source rises. FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the energization time and the temperature of the heat source when the temperature of the heat source drops even if the motor is driven with a constant current.
(b工程)上記の現在の飽和温度と第1の時間(例えば10ms)前(1回前)に算出した過去推定熱源温度(例えば100℃)を比較する。このとき、現在の飽和温度が過去推定熱源温度以上である以下の(式a)の場合は熱源の温度が上昇するものと判断する。このときの第1係数は正(P)となる。
(現在の飽和温度 -過去推定熱源温度)≧ 0 ・・・(式a)
なお、過去推定熱源温度は、前記第1の時間前に、現在推定熱源温度の算出方法と同様の方法で算出された温度である。また、過去推定熱源温度が算出されていない場合はサーミスタSで検出した実サーミスタ温度を用いてもよい。
(Step b) The current saturation temperature is compared with the past estimated heat source temperature (for example, 100 ° C.) calculated before the first time (for example, 10 ms) (once before). At this time, if the current saturation temperature is equal to or higher than the past estimated heat source temperature (formula a), it is determined that the temperature of the heat source rises. The first coefficient at this time is positive (P).
(Current saturation temperature-past estimated heat source temperature) ≧ 0 ・ ・ ・ (Equation a)
The past estimated heat source temperature is a temperature calculated by the same method as the current estimated heat source temperature calculation method before the first time. If the estimated heat source temperature in the past has not been calculated, the actual thermistor temperature detected by the thermistor S may be used.
第1係数が正(P)となる場合で、現在の飽和温度と過去推定熱源温度との温度差がP傾き閾値(第1P閾値;例えば20℃)以上である以下の(式b)の場合は熱源の温度上昇が急激である以下の(i)と判断する。P傾き閾値は、ともいう。
(現在の飽和温度 -過去推定熱源温度) ≧ P傾き閾値 ・・・(式b)
(i) 熱源の温度が現在の飽和温度に向けて急激に上昇する場合(図10に示す符号81)であり、第1係数としてP係数(急)を使用する。このP係数(急)は例えば0.05である。このP係数(急)は、第1P係数ともいう。
When the first coefficient is positive (P) and the temperature difference between the current saturation temperature and the past estimated heat source temperature is the P slope threshold (first P threshold; for example, 20 ° C.) or more, the following (Equation b) Judges as the following (i) where the temperature rise of the heat source is rapid. The P slope threshold is also referred to as.
(Current saturation temperature-past estimated heat source temperature) ≧ P slope threshold ・ ・ ・ (Equation b)
(i) When the temperature of the heat source rises sharply toward the current saturation temperature (
また、第1係数が正(P)となる場合で、現在の飽和温度と過去推定熱源温度との温度差がP傾き閾値(第1P閾値;例えば20℃)未満である以下の(式c)の場合は熱源の温度上昇が緩やかである以下の(ii)と判断する。
(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)< P傾き閾値 ・・・(式c)
(ii) 熱源の温度が現在の飽和温度に向けて緩やかに上昇する場合(図10に示す符号82)であり、第1係数としてP係数(緩)を使用する。このP係数(緩)は例えば0.03である。このP係数(緩)は、P係数(急)より小さく、第2P係数ともいう
Further, when the first coefficient is positive (P), the temperature difference between the current saturation temperature and the past estimated heat source temperature is less than the P slope threshold value (first P threshold value; for example, 20 ° C.) below (Equation c). In the case of, it is judged that the temperature rise of the heat source is gradual (ii) below.
(Current saturation temperature-past estimated heat source temperature) <P slope threshold ... (Equation c)
(ii) When the temperature of the heat source gradually rises toward the current saturation temperature (
また、現在の飽和温度が過去推定熱源温度より低い以下の(式d)の場合は熱源の温度が下降するものと判断する。このときの第1係数は負(N)となる。
(現在の飽和温度 -過去推定熱源温度)< 0 ・・・(式d)
第1係数が負(N)となる場合で、現在の飽和温度と過去推定熱源温度との温度差がN傾き閾値(第1N閾値;例えば-30℃)以下である以下の(式e)の場合は熱源の温度下降が急激である以下の(iii)と判断する。
(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度) ≦ N傾き閾値 ・・・(式e)
(iii) 熱源の温度が現在の飽和温度に向けて急激に下降する場合(図11に示す符号83)であり、第1係数としてN係数(急)を使用する。このN係数(急)は例えば0.06である。このN係数(急)は、第1N係数ともいう。
Further, when the current saturation temperature is lower than the past estimated heat source temperature (Equation d), it is judged that the temperature of the heat source drops. The first coefficient at this time is negative (N).
(Current saturation temperature-past estimated heat source temperature) <0 ... (Equation d)
When the first coefficient is negative (N), the temperature difference between the current saturation temperature and the past estimated heat source temperature is equal to or less than the N slope threshold (first N threshold; for example, −30 ° C.) of the following (Equation e). In this case, it is judged that the temperature of the heat source drops sharply in (iii) below.
(Current saturation temperature-past estimated heat source temperature) ≤ N slope threshold ... (Equation e)
(iii) When the temperature of the heat source drops sharply toward the current saturation temperature (
また、第1係数が負(N)となる場合で、現在の飽和温度と過去推定熱源温度との温度差がN傾き閾値(第1N閾値;例えば-30℃)より大きい以下の(式f)の場合は熱源の温度下降が緩やかである以下の(iv)と判断する。
(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度) > N傾き閾値 ・・・(式f)
(iv) 熱源の温度が現在の飽和温度に向けて緩やかに下降する場合(図11に示す符号84)であり、第1係数としてN係数(緩)を使用する。このN係数(緩)は例えば0.04である。なお、N係数(緩)は、N係数(急)より小さく、第2N係数ともいう。
Further, when the first coefficient is negative (N), the temperature difference between the current saturation temperature and the past estimated heat source temperature is larger than the N slope threshold (first N threshold; for example, −30 ° C.) or less (Equation f). In the case of, it is judged that the temperature drop of the heat source is gradual (iv) below.
(Current saturation temperature-past estimated heat source temperature)> N slope threshold ... (Equation f)
(iv) When the temperature of the heat source gradually decreases toward the current saturation temperature (
上記の判断に基づき、第1係数として上記の(i)から(iv)のP係数(急)からN係数(緩)のいずれかを使用する。
なお、第1係数は時定数であるため、温度が上昇する場合も下降する場合も係数は複雑なものとなるが、時定数を上記の4つの場合に近似することで、計算負荷を減らすことができるとともに熱源の温度推定の精度を高めることができる。
Based on the above judgment, any one of the P coefficient (sudden) to the N coefficient (slow) of (i) to (iv) above is used as the first coefficient.
Since the first coefficient is a time constant, the coefficient is complicated when the temperature rises or falls, but the calculation load can be reduced by approximating the time constant to the above four cases. At the same time, the accuracy of temperature estimation of the heat source can be improved.
(c工程)次に、以下の(式1)に示すように、上記の説明のとおり判断した第1係数(即ち、P係数(急)、P係数(緩)、N係数(急)、N係数(緩))を、前述した方法で算出した現在の飽和温度(例えば90℃)と過去推定熱源温度(例えば100℃)の差分に乗算し過去推定熱源温度に加算することで、暫定的に推定した熱源の温度として現在推定熱源温度(例えば99.6℃)を算出する。
現在推定熱源温度 = 第1係数(P係数(急)、P係数(緩)、N係数(急)、N係数(緩)のいずれか)×(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)+過去推定熱源温度 ・・・(式1)
(Step c) Next, as shown in the following (Equation 1), the first coefficient determined as described above (that is, P coefficient (sudden), P coefficient (slow), N coefficient (sudden), N By multiplying the coefficient (slow)) by the difference between the current saturation temperature (for example, 90 ° C.) calculated by the above method and the past estimated heat source temperature (for example, 100 ° C.) and adding it to the past estimated heat source temperature, it is tentatively added. The current estimated heat source temperature (eg, 99.6 ° C.) is calculated as the estimated heat source temperature.
Current estimated heat source temperature = 1st coefficient (one of P coefficient (sudden), P coefficient (slow), N coefficient (sudden), N coefficient (slow)) × (current saturation temperature-past estimated heat source temperature) + past Estimated heat source temperature ・ ・ ・ (Equation 1)
このように、時定数を計数化した第1係数を用いて、現在の飽和温度から、熱源Zであるトランジスタの温度を暫定的に推測する。 In this way, the temperature of the transistor, which is the heat source Z, is tentatively estimated from the current saturation temperature using the first coefficient obtained by counting the time constant.
次に、制御部10aは、以下の(式2)に示すように、熱源ZからサーミスタSへの熱伝導の時間変化の一次遅れの関係に基づき且つ既述の第1係数と異なる第2係数(時定数)を用いることで、暫定的に推定したサーミスタの温度である現在推定サーミスタ温度を算出する。つまり、図6に示すように、実サーミスタ温度は、熱源ZからサーミスタSへの熱伝導の時間変化の一次遅れの関係66に基づく時定数(第2係数)を用いることで推定される。
なお、現在推定サーミスタ温度は、現在推定検出部温度ともいう。
また、この第2係数は、例えば、0より大きく且つ1より小さい値である。この第2係数によって熱源ZからサーミスタSへの熱伝導の時間変化の一次遅れを補正することができる。
Next, as shown in the following (Equation 2), the
The current estimated thermistor temperature is also referred to as the current estimated detector temperature.
Further, this second coefficient is, for example, a value larger than 0 and smaller than 1. This second coefficient can correct the first-order delay of the time change of heat conduction from the heat source Z to the thermistor S.
以下に、上記の現在推定サーミスタ温度(現在推定検出部温度)の算出方法を詳細に説明する。 The method of calculating the above-mentioned current estimated thermistor temperature (currently estimated detection unit temperature) will be described in detail below.
まず、第2係数について以下に詳細に説明する。
(d工程)上記(式1)で算出した現在推定熱源温度と第1の時間(例えば10ms)前(1回前)に算出した過去推定サーミスタ温度を比較する。このとき、現在推定熱源温度が過去推定サーミスタ温度より高い以下の(式g)の場合はサーミスタの温度が上昇するものと判断する。このときの第2係数は正(P)となる。
(現在推定熱源温度 -過去推定サーミスタ温度)≧ 0 ・・・(式g)
なお、過去推定サーミスタ温度は、前記第1の時間前に、現在推定サーミスタ温度の算出方法と同様の方法で算出された温度である。また、過去推定サーミスタ温度が算出されていない場合はサーミスタSで検出した実サーミスタ温度を用いてもよい。
First, the second coefficient will be described in detail below.
(Step d) The current estimated heat source temperature calculated by the above (Equation 1) is compared with the past estimated thermistor temperature calculated before the first time (for example, 10 ms) (one time before). At this time, if the current estimated heat source temperature is higher than the past estimated thermistor temperature (Equation g), it is determined that the temperature of the thermistor rises. The second coefficient at this time is positive (P).
(Current estimated heat source temperature-Past estimated thermistor temperature) ≧ 0 ・ ・ ・ (Equation g)
The past estimated thermistor temperature is a temperature calculated by the same method as the current estimated thermistor temperature calculation method before the first time. If the past estimated thermistor temperature has not been calculated, the actual thermistor temperature detected by the thermistor S may be used.
第2係数が正(P)となる場合で、現在推定熱源温度と過去推定サーミスタ温度との温度差がP傾き閾値(第2P閾値;例えば20℃)以上である以下の(式h)の場合はサーミスタの温度上昇が急激である以下の(i)と判断する。
(現在推定熱源温度 -過去推定サーミスタ温度) ≧ P傾き閾値 ・・・(式h)
(i)サーミスタの温度が急激に上昇する場合であり、第2係数としてP係数(急)を使用する。このP係数(急)は例えば0.03である。このP係数(急)は、第3P係数ともいう。
When the second coefficient is positive (P) and the temperature difference between the current estimated heat source temperature and the past estimated thermistor temperature is the P slope threshold (second P threshold; for example, 20 ° C.) or more, the following (Equation h) Judges the following (i) that the temperature rise of the thermistor is rapid.
(Current estimated heat source temperature-Past estimated thermistor temperature) ≧ P slope threshold ・ ・ ・ (Equation h)
(i) When the temperature of the thermistor rises sharply, the P coefficient (sudden) is used as the second coefficient. This P coefficient (sudden) is, for example, 0.03. This P coefficient (sudden) is also referred to as a third P coefficient.
また、第2係数が正(P)となる場合で、現在推定熱源温度と過去推定サーミスタ温度との温度差がP傾き閾値(第2P閾値;例えば20℃)未満である以下の(式i)の場合はサーミスタの温度上昇が緩やかである以下の(ii)と判断する。
(現在推定熱源温度 -過去推定サーミスタ温度)< P傾き閾値 ・・・(式i)
(ii) サーミスタの温度が緩やかに上昇する場合であり、第2係数としてP係数(緩)を使用する。このP係数(緩)は例えば0.02である。このP係数(緩)は、P係数(急)より小さく、第4P係数ともいう。
Further, when the second coefficient is positive (P), the temperature difference between the current estimated heat source temperature and the past estimated thermistor temperature is less than the P slope threshold value (second P threshold value; for example, 20 ° C.) below (Equation i). In the case of, it is judged that the temperature rise of the thermistor is gradual (ii) below.
(Current estimated heat source temperature-Past estimated thermistor temperature) <P slope threshold ... (Equation i)
(ii) When the temperature of the thermistor rises slowly, the P coefficient (slow) is used as the second coefficient. This P coefficient (slow) is, for example, 0.02. This P coefficient (slow) is smaller than the P coefficient (sudden) and is also referred to as a fourth P coefficient.
また、現在推定熱源温度が過去推定サーミスタ温度より低い以下の(式j)の場合はサーミスタの温度が下降するものと判断する。このときの第2係数は負(N)となる。
(現在推定熱源温度 -過去推定サーミスタ温度)< 0 ・・・(式j)
第2係数が負(N)となる場合で、現在推定熱源温度と過去推定サーミスタ温度との温度差がN傾き閾値(第2N閾値;例えば-10℃)以下である以下の(式k)の場合はサーミスタの温度下降が急激である以下の(iii)と判断する。
(現在推定熱源温度 -過去推定サーミスタ温度) ≦ N傾き閾値 ・・・(式k)
(iii) サーミスタの温度が急激に下降する場合であり、第2係数としてN係数(急)を使用する。このN係数(急)は例えば0.02である。N係数(急)は、第3N係数ともいう。
Further, when the current estimated heat source temperature is lower than the past estimated thermistor temperature (Equation j), it is determined that the temperature of the thermistor drops. The second coefficient at this time is negative (N).
(Current estimated heat source temperature-Past estimated thermistor temperature) <0 ... (Equation j)
When the second coefficient is negative (N), the temperature difference between the current estimated heat source temperature and the past estimated thermistor temperature is N inclination threshold (second N threshold; for example, −10 ° C.) or less. In this case, it is judged that the temperature of the thermistor drops sharply in (iii) below.
(Current estimated heat source temperature-Past estimated thermistor temperature) ≤ N slope threshold ... (Equation k)
(iii) When the temperature of the thermistor drops sharply, the N coefficient (steep) is used as the second coefficient. This N coefficient (sudden) is, for example, 0.02. The N coefficient (sudden) is also referred to as the third N coefficient.
また、第2係数が負(N)となる場合で、現在推定熱源温度と過去推定サーミスタ温度との温度差がN傾き閾値(第2N閾値;例えば-10℃)より大きい以下の(式m)の場合はサーミスタの温度下降が緩やかである以下の(iv)と判断する。
(現在推定熱源温度 -過去推定サーミスタ温度) > N傾き閾値 ・・・(式m)
(iv) サーミスタの温度が緩やかに下降する場合であり、第2係数としてN係数(緩)を使用する。このN係数(緩)は例えば0.01である。N係数(緩)は、第3N係数より小さく、第4N係数ともいう。
Further, when the second coefficient is negative (N), the temperature difference between the current estimated heat source temperature and the past estimated thermistor temperature is larger than the N slope threshold (second N threshold; for example, −10 ° C.) or less (formula m). In the case of, it is judged that the temperature drop of the thermistor is gradual (iv) below.
(Current estimated heat source temperature-Past estimated thermistor temperature)> N slope threshold ... (Equation m)
(iv) When the temperature of the thermistor drops slowly, the N coefficient (slow) is used as the second coefficient. This N coefficient (slow) is, for example, 0.01. The N coefficient (slow) is smaller than the 3rd N coefficient and is also referred to as the 4th N coefficient.
上記の判断に基づき、第2係数として上記の(i)から(iv)のP係数(急)からN係数(緩)のいずれかを使用する。
なお、第2係数は時定数であるため、温度が上昇する場合も下降する場合も係数は複雑なものとなるが、時定数を上記の4つの場合に近似することで、計算負荷を減らすことができるとともに熱源の温度推定の精度を高めることができる。
Based on the above judgment, any one of the P coefficient (sudden) to the N coefficient (slow) of (i) to (iv) above is used as the second coefficient.
Since the second coefficient is a time constant, the coefficient is complicated when the temperature rises or falls, but the calculation load can be reduced by approximating the time constant to the above four cases. At the same time, the accuracy of temperature estimation of the heat source can be improved.
(e工程)次に、以下の(式2)に示すように、上記の説明のとおり判断した第2係数(即ち、P係数(急)、P係数(緩)、N係数(急)、N係数(緩))を、上記(式1)で算出した現在推定熱源温度(例えば46.65℃)と過去推定サーミスタ温度(例えば30℃)の差分に乗算し過去推定サーミスタ温度に加算することで、暫定的に推定したサーミスタの温度である現在推定サーミスタ温度(例えば30.5)を算出する。
現在推定サーミスタ温度 = 第2係数(P係数(急)、P係数(緩)、N係数(急)、N係数(緩)のいずれか) ×(現在推定熱源温度 - 過去推定サーミスタ温度)+過去推定サーミスタ温度・・・(式2)
(Step e) Next, as shown in the following (Equation 2), the second coefficient determined as described above (that is, P coefficient (sudden), P coefficient (slow), N coefficient (sudden), N By multiplying the coefficient (loose)) by the difference between the current estimated heat source temperature (for example, 46.65 ° C.) calculated by the above (Equation 1) and the past estimated thermista temperature (for example, 30 ° C.), and adding it to the past estimated thermista temperature. , The current estimated thermister temperature (eg, 30.5), which is the tentatively estimated temperature of the thermista, is calculated.
Current estimated thermistor temperature = 2nd coefficient (one of P coefficient (sudden), P coefficient (slow), N coefficient (sudden), N coefficient (slow)) × (current estimated heat source temperature-past estimated thermistor temperature) + past Estimated thermistor temperature ... (Equation 2)
このように、時定数を計数化した第2係数を用いて、サーミスタSの温度を推測する。 In this way, the temperature of the thermistor S is estimated using the second coefficient obtained by counting the time constant.
(f工程)次に、制御部10aは、サーミスタSが検出した実サーミスタ温度(例えば30.9℃)を取得する。
(F step) Next, the
(g工程)次に、制御部10aは、以下の(式3)に示すように、上記(式2)の現在推定サーミスタ温度(例えば30.5℃)からサーミスタSが検出した実サーミスタ温度(例えば30.9℃)を減算することで、温度差分(例えば0.4℃)を算出する。
現在推定サーミスタ温度-実サーミスタ温度=温度差分 ・・・(式3)
なお、実サーミスタ温度は、実温度ともいう。
(Step g) Next, as shown in the following (Equation 3), the
Current estimated thermistor temperature-actual thermistor temperature = temperature difference ... (Equation 3)
The actual thermistor temperature is also referred to as an actual temperature.
(h工程)次に、制御部10aは、以下の(式4)に示すように、予め設定された温度補正係数(例えば0.9)を、上記(式3)で算出した温度差分に乗算することで、上記(式1)の現在推定熱源温度(例えば46.65℃)を補正するための温度補正値(例えば0.36℃)を算出することができる。
温度差分×温度補正係数=温度補正値 ・・・(式4)
なお、温度補正係数は、温度検出部(例えばサーミスタ)の種類や個体のバラツキから温度差分を制御用推定温度に反映させる割合である。
(H step) Next, as shown in the following (Equation 4), the
Temperature difference x temperature correction coefficient = temperature correction value ... (Equation 4)
The temperature correction coefficient is a ratio that reflects the temperature difference in the estimated temperature for control from the type of the temperature detection unit (for example, thermistor) and the variation of the individual.
(i工程)次に、制御部10aは、以下の(式5)に示すように、上記(式1)の現在推定熱源温度に上記(式4)の温度補正値を加算することで、制御用推定温度(例えば47.01℃)を算出する。
現在推定熱源温度+温度補正値=制御用推定温度 ・・・(式5)
上記の(a工程)から(e工程)と(i工程)は、第1の時間毎(例えば10ms毎)に繰り返し、上記の(f工程)から(h工程)は第2の時間毎(例えば100ms毎)に繰り返す。これにより、温度の誤差を補正する温度補正値を算出する(f工程)から(h工程)については第1の時間より長い第2の時間毎とすることで、制御用推定温度の精度を保持しつつ制御部の負荷を低減することができる。なお、(h工程)の温度補正値は100ms毎にしか得られないので、10ms毎に行われる(i工程)で使用する温度補正値は10回同じ値が用いられる。
また、第1の時間毎(例えば10ms毎)に得られた制御用推定温度及び計算過程の現在推定熱源温度は記憶部に記憶され、第2の時間毎(例えば100ms毎)に得られた温度補正値及び計算過程の現在推定サーミスタ温度は記憶部に記憶される。また、第1の時間毎に得られた現在の飽和温度も記憶部に記憶されてもよいし、第2の時間毎に得られた実温度も記憶部に記憶されてもよい。
(Step i) Next, as shown in the following (Equation 5), the
Current estimated heat source temperature + temperature correction value = estimated temperature for control ... (Equation 5)
The above steps (a) to (e) and (i) are repeated every first time (for example, every 10 ms), and the above (steps) to (h) are repeated every second time (for example, every 10 ms). Repeat every 100 ms). As a result, the accuracy of the estimated temperature for control is maintained by calculating the temperature correction value for correcting the temperature error (step f) to (step h) every second time, which is longer than the first time. While doing so, the load on the control unit can be reduced. Since the temperature correction value in (step h) can be obtained only every 100 ms, the same value is used 10 times as the temperature correction value used in (step i) performed every 10 ms.
Further, the control estimated temperature obtained every first time (for example, every 10 ms) and the current estimated heat source temperature of the calculation process are stored in the storage unit, and the temperature obtained every second time (for example, every 100 ms). The correction value and the current estimated thermistor temperature in the calculation process are stored in the storage unit. Further, the current saturation temperature obtained every first time may be stored in the storage unit, and the actual temperature obtained every second time may also be stored in the storage unit.
なお、過去推定サーミスタ温度は一定間隔にて実サーミスタ温度に戻すとよい。その理由は、制御用推定温度の誤差が積み立てでずれていくので、それの対応策として誤差による実温度との差分が大きく乖離する前に補正して戻すためである。例えば、10msec毎に現在推定熱源温度と現在推定サーミスタ温度を算出し、実サーミスタ温度を使った現在推定熱源温度の補正は100msec毎に実施する。 The past estimated thermistor temperature may be returned to the actual thermistor temperature at regular intervals. The reason is that the error of the estimated control temperature shifts due to the accumulation, and as a countermeasure, it is corrected and returned before the difference from the actual temperature due to the error greatly deviates. For example, the current estimated heat source temperature and the current estimated thermistor temperature are calculated every 10 msec, and the correction of the current estimated heat source temperature using the actual thermistor temperature is performed every 100 msec.
温度保護機能を実行する際に、熱伝導や周囲温度の影響を考慮して、サーミスタの検出温度、モータの電流及びその電流の周波数に基づいて、熱源(ドライバ回路のトランジスタ)Zの温度を推定することができる。これにより、算出した制御用推定温度を、前述した温度保護機能を実行する際の熱源温度とすることができる。 When performing the temperature protection function, the temperature of the heat source (transistor of the driver circuit) Z is estimated based on the detected temperature of the thermista, the current of the motor and the frequency of the current, taking into consideration the influence of heat conduction and ambient temperature. can do. As a result, the calculated estimated temperature for control can be used as the heat source temperature when the temperature protection function described above is executed.
また、温度保護機能を実行する際に、熱源Zの飽和温度を基準として、一次遅れの特性を考慮して推定された上記の制御用推定温度を用いることで、熱源Zであるトランジスタの故障をより確実に防止できる。 Further, when executing the temperature protection function, by using the above-mentioned estimated control temperature estimated in consideration of the characteristics of the first-order lag with the saturation temperature of the heat source Z as a reference, the failure of the transistor which is the heat source Z can be prevented. It can be prevented more reliably.
<温度保護機能を実行する基準となる熱源の温度の選択方法>
図8は、駆動部としてのモータの駆動を制御する際に、制御部が、温度保護機能を実行する基準となる熱源の温度を、モータの電流値と駆動部としてのモータに流れる電流の周波数との関係に従って、上記の制御用推定温度又は実サーミスタ温度(実温度)を選択する方法を説明する図である。つまり、制御部10aは、温度保護機能を実行する基準となる熱源の温度を、既述の制御用推定温度とサーミスタSが検出する温度(実温度)とを切り換えるようにしてもよい。
なお、図8では、温度保護機能を実行する基準となる熱源の温度を、モータの電流値とモータに流れる電流の周波数との関係に従って、上記の制御用推定温度又は実サーミスタ温度(実温度)を選択する方法としているが、温度保護機能を実行する基準となる熱源の温度を、モータの相電流値とモータの回転数との関係に従って、上記の制御用推定温度又は実サーミスタ温度(実温度)を選択する方法とすることも可能である。
<How to select the temperature of the heat source that is the standard for executing the temperature protection function>
FIG. 8 shows the temperature of a heat source, which is a reference for the control unit to execute the temperature protection function when controlling the drive of the motor as the drive unit, with respect to the current value of the motor and the frequency of the current flowing through the motor as the drive unit. It is a figure explaining the method of selecting the said estimated control temperature or the actual thermistor temperature (actual temperature) according to the relation with. That is, the
In FIG. 8, the temperature of the heat source, which is the reference for executing the temperature protection function, is set to the above-mentioned estimated control temperature or the actual thermista temperature (actual temperature) according to the relationship between the current value of the motor and the frequency of the current flowing through the motor. However, the temperature of the heat source, which is the reference for executing the temperature protection function, is set to the above estimated temperature for control or the actual thermista temperature (actual temperature) according to the relationship between the phase current value of the motor and the rotation speed of the motor. ) Can also be selected.
制御部10aは、モータ3xの電流の電流値が予め設定された切換閾値電流45以上であり且つモータ3xに流れる電流の周波数が予め設定された切換閾値周波数46未満である第1の場合には、制御用推定温度47に基づいて、電力変換部30cからモータ3xへ供給する電力を制御する。これにより、モータ3xの駆動が制御される。
なお、上記の「モータ3xの電流の電流値が予め設定された切換閾値電流45以上であり且つモータ3xに流れる電流の周波数が予め設定された切換閾値周波数46未満である第1の場合」を、「モータ3xに流れる相電流値が予め設定された切換閾値電流以上であり且つモータ3xの回転数が予め設定された切換閾値回転数未満である第1の場合」に置き換えてもよい。
また、上記及び下記の「モータ3xの電流の電流値」を、「モータ3xの相電流の相電流値」に置き換えてもよい。
In the first case, the
The above-mentioned "first case where the current value of the current of the
Further, the above-mentioned and the following "current value of the current of the
上記の第1の場合は、モータ3xが高電流且つ低周波数で駆動しているため、サーミスタSが検出する温度が熱源Zの実際の温度に十分に追従することができない。しかし、このような場合は、より正確な熱源の温度を推定して算出した上記の制御用推定温度に基づいて、温度保護機能を実行しながら、電力変換部30cにより、モータ3xの駆動を制御する。これにより、熱源を有する電力変換部30cの破損を防止することができる。
In the first case described above, since the
一方、制御部10aは、モータ3xの電流の電流値が切換閾値電流45未満、又は、モータ3xに流れる電流の周波数が切換閾値周波数46以上である第2の場合には、サーミスタSが検出した実サーミスタ温度(実温度)50に基づいて、電力変換部30cからモータ3xへ供給する電力を制御する。これにより、モータ3xの駆動が制御される。
On the other hand, in the second case where the current value of the current of the
なお、上記の「モータ3xの電流の電流値が切換閾値電流45未満、又は、モータ3xに流れる電流の周波数が切換閾値周波数46以上である第2の場合」を、「モータ3xに流れる相電流値が切換閾値電流未満、又は、モータ3xの回転数が切換閾値回転数以上である第2の場合」に置き換えてもよい。
The above "second case where the current value of the current of the
上記の第2の場合は、モータ3が低電流、若しくは、高周波数で駆動しているため、サーミスタSが検出する温度が熱源Zの実際の温度に十分に追従することができる。このような場合は、サーミスタSが検出した実サーミスタ温度に基づいて、温度保護機能を実行しながら、電力変換部30cにより、モータ3xの駆動を制御する。これにより、熱源を有する電力変換部30cの破損を防止することができる。
In the second case described above, since the
ここで、図8に示すように、上記の制御用推定温度とサーミスタSが検出する実サーミスタ温度とを、ヒステリシス特性を持たせるように、切り換えるようにしてもよい。 Here, as shown in FIG. 8, the estimated temperature for control and the actual thermistor temperature detected by the thermistor S may be switched so as to have a hysteresis characteristic.
詳細には、制御部10aは、モータ3xに流れる電流の周波数が切換閾値周波数46未満であって、モータ3xの電流の電流値が、切換閾値電流45以上からこの切換閾値電流45よりも小さい予め設定されたヒステリシス閾値電流49まで低下するように、即ち矢印41のように上記の第1の場合から第2の場合に遷移するときは、継続して制御用推定温度に基づいて、電力変換部30により、モータ3の駆動を制御する(図8参照)。
Specifically, in the
なお、上記の「モータ3xに流れる電流の周波数が切換閾値周波数46未満であって、モータ3xに流れる電流値が、切換閾値電流45以上からこの切換閾値電流45よりも小さい予め設定されたヒステリシス閾値電流49まで低下する」を、「モータ3xの回転数が切換閾値回転数未満であって、モータ3xの相電流の相電流値が、切換閾値電流以上からこの切換閾値電流よりも小さい予め設定されたヒステリシス閾値電流まで低下する」に置き換えてもよい。
In addition, the above-mentioned "frequency of the current flowing through the
矢印41のように上記の第1の場合から第2の場合に遷移するときは、温度の収束に時間がかかるため、サーミスタSの検出温度が熱源Zの温度に十分追従することができないことがある。この場合は、上記の制御用推定温度に基づいて、温度保護機能を実行しながら、電力変換部30cにより、モータ3xの駆動を制御する。これにより、熱源を有する電力変換部30cの破損を防止することができる。
When transitioning from the first case to the second case as shown by the
一方、制御部10aは、モータ3xに流れる電流の周波数が切換閾値周波数46未満であって、モータ3xの電流の電流値が、ヒステリシス閾値電流49未満から切換閾値電流45まで上昇するように、即ち矢印42のように上記の第2の場合から第1の場合に遷移するときは、継続して実サーミスタ温度(実温度)50に基づいて、電力変換部30により、モータ3の駆動を制御する(図8参照)。
On the other hand, in the
なお、上記の「モータ3xに流れる電流の周波数が切換閾値周波数46未満であって、モータ3xの電流の電流値が、ヒステリシス閾値電流49未満から切換閾値電流45まで上昇する」を、「モータ3xの回転数が切換閾値回転数未満であって、モータ3xの相電流の相電流値が、ヒステリシス閾値電流未満から切換閾値電流まで上昇する」に置き換えてもよい。
The above-mentioned "the frequency of the current flowing through the
矢印42のように上記の第2の場合から第1の場合に遷移するときは、温度上昇が速いため、サーミスタSの検出温度が熱源Zの温度に十分追従することができる。この場合は、上記の実サーミスタ温度に基づいて、温度保護機能を実行しながら、電力変換部30cにより、モータ3xの駆動を制御する。これにより、熱源を有する電力変換部30cの破損を防止することができる。
When the transition from the second case to the first case is performed as shown by the
また、制御部10aは、モータ3xの電流の電流値が切換閾値電流45以上であって、モータ3xに流れる電流の周波数が、切換閾値周波数46未満からこの切換閾値周波数46よりも高い予め設定されたヒステリシス閾値周波数48まで上昇するように、即ち矢印43のように上記の第1の場合から第2の場合に遷移するときは、継続して制御用推定温度に基づいて、電力変換部30により、モータ3の駆動を制御する(図8参照)。
Further, in the
なお、上記の「モータ3xの電流の電流値が切換閾値電流45以上であって、モータ3xに流れる電流の周波数が、切換閾値周波数46未満からこの切換閾値周波数46よりも高い予め設定されたヒステリシス閾値周波数48まで上昇する」を、「モータ3xの相電流の相電流値が切換閾値電流以上であって、モータ3xの回転数が、切換閾値回転数未満からこの切換閾値回転数よりも高い予め設定されたヒステリシス閾値回転数まで上昇する」に置き換えてもよい。
It should be noted that the above-mentioned "preset hysteresis in which the current value of the current of the
矢印43のように上記の第1の場合から第2の場合に遷移するときは、温度の収束に時間がかかるため、サーミスタSの検出温度が熱源Zの温度に十分追従することができないことがある。この場合は、上記の制御用推定温度に基づいて、温度保護機能を実行しながら、電力変換部30cにより、モータ3xの駆動を制御する。これにより、熱源を有する電力変換部30cの破損を防止することができる。
When transitioning from the first case to the second case as shown by the
一方、制御部10aは、モータ3xの電流の電流値が切換閾値電流45以上であって、モータ3に流れる電流の周波数が、ヒステリシス閾値周波数48以上から切換閾値周波数46まで低下するように、即ち矢印44のように上記の第2の場合から第1の場合に遷移するときは、継続して実サーミスタ温度(実温度)50に基づいて、電力変換部30により、モータ3の駆動を制御する(図8参照)。
なお、上記の「モータ3xの電流の電流値が切換閾値電流45以上であって、モータ3に流れる電流の周波数が、ヒステリシス閾値周波数48以上から切換閾値周波数46まで低下する」を、「モータ3xの相電流の相電流値が切換閾値電流以上であって、モータ3xの回転数が、ヒステリシス閾値回転数以上から切換閾値回転数まで低下する」に置き換えてもよい。
On the other hand, the
The above-mentioned "the current value of the current of the
矢印44のように上記の第2の場合から第1の場合に遷移するときは、温度上昇が速いため、サーミスタSの検出温度が熱源Zの温度に十分追従することができる。この場合は、上記の実サーミスタ温度に基づいて、温度保護機能を実行しながら、電力変換部30cにより、モータ3xの駆動を制御する。これにより、熱源を有する電力変換部30cの破損を防止することができる。
When the transition from the second case to the first case is performed as shown by the
(第3の実施形態)
既述の第2の実施形態では、熱源Zが、電力変換部30cのブリッジ回路Xのトランジスタである場合について説明した。しかしながら、この熱源Zが、モータ3xのコイルである場合も想定される。そこで、熱源Zが、モータ3xのコイルである第3の実施形態について、図9を参照しつつ説明する。なお、第3の実施形態は、熱源Zがモータ3xのコイルである点以外については第2の実施形態と同様である。
(Third embodiment)
In the second embodiment described above, the case where the heat source Z is a transistor of the bridge circuit X of the
図9に示すように、熱源Zは、モータ3xのコイルL1、L2、L3である。なお、この図9の例では、第2の実施形態と同様に、ドライバ回路XのトランジスタQ1~Q6も熱源Zとして記載されている。
As shown in FIG. 9, the heat source Z is the coils L1, L2, and L3 of the
そして、サーミスタSは、コイルL1、L2、L3に近接して配置されている。すなわち、第1のサーミスタS1aは、熱源であるコイルL1に近接して配置されている。そして、第2のサーミスタS2aは、熱源であるコイルL2に近接して配置されている。そして、第3のサーミスタS3aは、熱源であるコイルL3に近接して配置されている。 The thermistor S is arranged close to the coils L1, L2, and L3. That is, the first thermistor S1a is arranged close to the coil L1 which is a heat source. The second thermistor S2a is arranged close to the coil L2 which is a heat source. The third thermistor S3a is arranged close to the coil L3 which is a heat source.
なお、本実施形態において、例えば、モータ3xの第1相のコイルの温度の値を、モータ3xの第2相のコイルの近傍に配置された第2のサーミスタSa2の温度の検出値と、モータ3xの第3相のコイルの近傍に配置された第3のサーミスタSa3の温度の検出値との平均値で代用するようにしてもよい。
In the present embodiment, for example, the temperature value of the first phase coil of the
これにより、第1のサーミスタSa1を省略することができる。 As a result, the first thermistor Sa1 can be omitted.
また、本実施形態において、必要に応じて、既述のサーミスタSが検出した実サーミスタ温度と制御用推定温度のうち、高い方の温度を、モータを駆動させるために選択するようにしてもよい。 Further, in the present embodiment, if necessary, the higher temperature of the actual thermistor temperature detected by the above-mentioned thermistor S and the estimated control temperature may be selected for driving the motor. ..
本実施形態によれば、熱伝導や周囲温度の影響を考慮して、サーミスタの検出温度、モータの電流及び周波数又は回転数に基づいて、熱源(電力変換部(インバータ回路)のトランジスタやモータのコイル)の温度を推定して、温度保護機能を実行することができる。 According to this embodiment, in consideration of the influence of heat conduction and ambient temperature, the heat source (power conversion unit (inverter circuit) transistor or motor The temperature of the coil) can be estimated to perform the temperature protection function.
1 制御装置
2 電流源
3 駆動部
5 入力部
8 負荷
10 制御部
11 温度検出部
20 記憶部
30 電力変換部
1
Claims (14)
電流源から電力変換して前記駆動部へ電力を供給する電力変換部と、
前記電力変換部又は前記駆動部で発熱する熱源の近傍の温度を検出する温度検出部と、
トルク入力部から入力された指令信号、及び、前記温度検出部の検出結果に基づいて得られた温度によって決められたトルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記検出結果に基づいて得られた温度が、予め設定された制限閾値以上であり且つ前記制限閾値よりも高い予め設定された異常閾値未満の制限状態である場合は、前記指令信号に応じた指令トルクよりも小さい制限トルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする駆動装置。 The drive unit that drives the load and
A power conversion unit that converts power from a current source and supplies power to the drive unit,
A temperature detection unit that detects the temperature in the vicinity of the heat source that generates heat in the power conversion unit or the drive unit, and
A control unit that controls the power conversion unit so that the drive unit outputs a command signal input from the torque input unit and a torque determined by the temperature obtained based on the detection result of the temperature detection unit. When,
Equipped with
The control unit
When the temperature obtained based on the detection result is in a restricted state equal to or higher than a preset limit threshold value and lower than a preset abnormal threshold value higher than the limit threshold value, a command corresponding to the command signal is given. A drive device characterized in that the power conversion unit is controlled so that a limit torque smaller than the torque is output from the drive unit.
前記検出結果に基づいて得られた温度が、前記異常閾値以上である異常状態の場合は、前記駆動部から出力するトルクがゼロになるように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の駆動装置。 The control unit
When the temperature obtained based on the detection result is equal to or higher than the abnormality threshold value, the power conversion unit is controlled so that the torque output from the drive unit becomes zero. The drive device according to claim 1.
前記検出結果に基づいて得られた温度が、前記制限閾値未満の通常状態である場合は、前記指令信号に応じた指令トルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の駆動装置。 The control unit
When the temperature obtained based on the detection result is in a normal state below the limit threshold value, the power conversion unit is controlled so that the command torque corresponding to the command signal is output from the drive unit. The driving device according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の駆動装置。 It is further provided with a storage unit that stores a target limit torque table in which the frequency of the current flowing through the drive unit and the target limit torque are associated with each other when the temperature obtained based on the detection result is the limit threshold. The drive device according to any one of claims 1 to 3.
前記駆動部に流れる電流の周波数を取得し、
前記記憶部に記憶された前記目標制限トルクテーブルを参照して、前記取得した周波数に対応する目標制限トルクの大きさ以上になるように前記制限トルクを設定する
ことを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。 In the restricted state, the control unit is
The frequency of the current flowing through the drive unit is acquired, and the frequency is obtained.
The fourth aspect of the present invention is characterized in that the limit torque is set so as to be equal to or larger than the magnitude of the target limit torque corresponding to the acquired frequency with reference to the target limit torque table stored in the storage unit. The drive device described.
前記検出結果に基づいて得られた温度から前記制限閾値を減算した値に、正の調整係数を積算することで温度差値を算出し、
前記駆動部に流れる電流の周波数を取得し、
前記記憶部に記憶された前記目標制限トルクテーブルを参照して、前記取得した周波数に対応する目標制限トルクを算出し、
前記算出した目標制限トルクから、前記駆動部が現在出力している現在トルクを、減算した値に、前記温度差値を積算することで、前記指令トルクから差し引くための負のカットトルクを算出し、
前記指令トルクに前記負のカットトルクを加算することにより、前記制限トルクを算出し、
前記制限トルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする請求項4に記載の駆動装置。 In the restricted state, the control unit is
A temperature difference value is calculated by integrating a positive adjustment coefficient into a value obtained by subtracting the limiting threshold value from the temperature obtained based on the detection result.
The frequency of the current flowing through the drive unit is acquired, and the frequency is obtained.
With reference to the target limit torque table stored in the storage unit, the target limit torque corresponding to the acquired frequency is calculated.
By adding the temperature difference value to the value obtained by subtracting the current torque currently output by the drive unit from the calculated target limit torque, a negative cut torque to be subtracted from the command torque is calculated. ,
The limit torque is calculated by adding the negative cut torque to the command torque.
The drive device according to claim 4, wherein the power conversion unit is controlled so that the limit torque is output from the drive unit.
ことを特徴とする請求項4から6のいずれか一項に記載の駆動装置。 In the target limiting torque table, the target limiting torque is set to increase as the frequency of the current flowing through the drive unit increases, and the target limiting torque decreases as the frequency of the current flowing through the drive unit decreases. The drive device according to any one of claims 4 to 6, wherein the drive device is characterized by that.
前記記憶部は、前記駆動部に流れる電流値及び前記駆動部に流れる電流の周波数の組み合わせと、前記熱源の熱が飽和する最大の温度である飽和温度と、を関連付けた飽和温度情報テーブルを記憶しており、
前記制御部は、
前記駆動部に流れる電流値を取得するとともに、前記駆動部に流れる電流の周波数を取得し、
前記記憶部に記憶された前記飽和温度情報テーブルを参照して、前記電流値と前記周波数との組み合わせに対応する、前記熱源の現在の飽和温度を算出するa工程と、
前記現在の飽和温度と第1係数を用いることで、前記熱源の温度を推定した現在推定熱源温度を算出するc工程と、
前記現在推定熱源温度と第2係数を用いることで、前記熱源の近傍の温度を推定した現在推定検出部温度を算出するe工程と、
前記温度検出部が検出した実温度を取得するf工程と、
前記現在推定検出部温度から前記実温度を減算することで、温度差分を算出するg工程と、
前記温度差分に予め設定された温度補正係数を乗算することで、温度補正値を算出するh工程と、
前記現在推定熱源温度に前記温度補正値を加算することで、制御用推定温度を算出するi工程と、を実行する機能を備え、
前記c工程の前記現在推定熱源温度は、
前記現在の飽和温度が過去推定熱源温度以上である場合で、かつ、前記現在の飽和温度から前記過去推定熱源温度を減算した温度差が第1P閾値以上である場合は、前記第1係数を第1P係数とし、下記式31で算出され、
前記現在の飽和温度が前記過去推定熱源温度以上である場合で、かつ、前記現在の飽和温度から前記過去推定熱源温度を減算した温度差が前記第1P閾値未満である場合は、前記第1係数を前記第1P係数より小さい第2P係数とし、下記式32で算出され、
前記現在の飽和温度が前記過去推定熱源温度より低い場合で、かつ、前記現在の飽和温度から前記過去推定熱源温度を減算した温度差が第1N閾値以下である場合は、前記第1係数を第1N係数とし、下記式33で算出され、
前記現在の飽和温度が前記過去推定熱源温度より低い場合で、かつ、前記現在の飽和温度から前記過去推定熱源温度を減算した温度差が前記第1N閾値より大きい場合は、前記第1係数を前記第1N係数より小さい第2N係数とし、下記式34で算出され、
前記過去推定熱源温度は、第1の時間前に現在推定熱源温度の算出方法と同様の算出方法で算出された温度であり、
前記e工程の前記現在推定検出部温度は、
前記現在推定熱源温度が過去推定検出部温度より高い場合で、かつ、前記現在推定熱源温度から前記過去推定検出部温度を減算した温度差が第2P閾値以上である場合は、前記第2係数を第3P係数とし、下記式41で算出され、
前記現在推定熱源温度が過去推定検出部温度より高い場合で、かつ、前記現在推定熱源温度から前記過去推定検出部温度を減算した温度差が前記第2P閾値未満である場合は、前記第2係数を前記第3P係数より小さい第4P係数とし、下記式42で算出され、
前記現在推定熱源温度が過去推定検出部温度以下である場合で、かつ、前記現在推定熱源温度から前記過去推定検出部温度を減算した温度差が第2N閾値以下である場合は、前記第2係数を第3N係数とし、下記式43で算出され、
前記現在推定熱源温度が過去推定検出部温度以下である場合で、かつ、前記現在推定熱源温度から前記過去推定検出部温度を減算した温度差が第2N閾値より大きい場合は、前記第2係数を前記第3N係数より小さい前記第4N係数とし、下記式44で算出され、
前記過去推定検出部温度は、前記第1の時間前に現在推定検出部温度の算出方法と同様の算出方法で算出された温度である
ことを特徴とする請求項4から7のいずれか一項に記載の駆動装置。
現在推定熱源温度 = 第1P係数 ×(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)+過去推定熱源温度 ・・・(式31)
現在推定熱源温度 = 第2P係数 ×(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)+過去推定熱源温度 ・・・(式32)
現在推定熱源温度 = 第1N係数 ×(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)+過去推定熱源温度 ・・・(式33)
現在推定熱源温度 = 第2N係数 ×(現在の飽和温度 - 過去推定熱源温度)+過去推定熱源温度 ・・・(式34)
現在推定検出部温度 =第3P係数 ×(現在推定熱源温度 - 過去推定検出部温度)+過去推定検出部温度・・・(式41)
現在推定検出部温度 =第4P係数 ×(現在推定熱源温度 - 過去推定検出部温度)+過去推定検出部温度・・・(式42)
現在推定検出部温度 =第3N係数 ×(現在推定熱源温度 - 過去推定検出部温度)+過去推定検出部温度・・・(式43)
現在推定検出部温度 =第4N係数 ×(現在推定熱源温度 - 過去推定検出部温度)+過去推定検出部温度・・・(式44) The temperature obtained based on the detection result is the estimated control temperature obtained by the control unit.
The storage unit stores a saturation temperature information table that associates a combination of the current value flowing through the drive unit and the frequency of the current flowing through the drive unit with the saturation temperature, which is the maximum temperature at which the heat of the heat source saturates. And
The control unit
The current value flowing through the drive unit is acquired, and the frequency of the current flowing through the drive unit is acquired.
With reference to the saturation temperature information table stored in the storage unit, step a for calculating the current saturation temperature of the heat source corresponding to the combination of the current value and the frequency, and
Step c to calculate the current estimated heat source temperature by estimating the temperature of the heat source by using the current saturation temperature and the first coefficient, and
Step e to calculate the current estimated detection unit temperature that estimates the temperature in the vicinity of the heat source by using the current estimated heat source temperature and the second coefficient.
Step f to acquire the actual temperature detected by the temperature detection unit, and
The g step of calculating the temperature difference by subtracting the actual temperature from the current estimated detection unit temperature,
The h step of calculating the temperature correction value by multiplying the temperature difference by a preset temperature correction coefficient, and
It has a function to execute the i-step of calculating the estimated temperature for control by adding the temperature correction value to the current estimated heat source temperature.
The current estimated heat source temperature in step c is
When the current saturation temperature is equal to or higher than the past estimated heat source temperature, and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current saturation temperature is equal to or higher than the first P threshold, the first coefficient is used. Calculated by the following formula 31 with 1P coefficient.
When the current saturation temperature is equal to or higher than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current saturation temperature is less than the first P threshold, the first coefficient. Is the second P coefficient smaller than the first P coefficient, and is calculated by the following equation 32.
When the current saturation temperature is lower than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current saturation temperature is equal to or less than the first N threshold, the first coefficient is used. Calculated by the following formula 33 with a 1N coefficient.
When the current saturation temperature is lower than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current saturation temperature is larger than the first N threshold, the first coefficient is used. The second N coefficient is smaller than the first N coefficient, and it is calculated by the following formula 34.
The past estimated heat source temperature is a temperature calculated by the same calculation method as the current estimated heat source temperature before the first time.
The current estimated detection unit temperature in the e step is
When the current estimated heat source temperature is higher than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current estimated heat source temperature is equal to or larger than the second P threshold, the second coefficient is used. Calculated by the following formula 41 as the 3rd P coefficient.
When the current estimated heat source temperature is higher than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current estimated heat source temperature is less than the second P threshold, the second coefficient Is the 4th P coefficient smaller than the 3rd P coefficient, and is calculated by the following equation 42.
The second coefficient is when the current estimated heat source temperature is equal to or lower than the past estimated heat source temperature and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current estimated heat source temperature is equal to or less than the second N threshold. Is the 3rd N coefficient, and it is calculated by the following formula 43.
If the current estimated heat source temperature is equal to or lower than the past estimated heat source temperature, and the temperature difference obtained by subtracting the past estimated heat source temperature from the current estimated heat source temperature is larger than the second N threshold, the second coefficient is used. It is calculated by the following equation 44 with the 4N coefficient smaller than the 3N coefficient.
One of claims 4 to 7, wherein the past estimated detection unit temperature is a temperature calculated by the same calculation method as the current estimation detection unit temperature calculation method before the first time. The drive device described in.
Current estimated heat source temperature = 1st P coefficient × (current saturation temperature-past estimated heat source temperature) + past estimated heat source temperature ... (Equation 31)
Current estimated heat source temperature = 2nd P coefficient × (current saturation temperature-past estimated heat source temperature) + past estimated heat source temperature ... (Equation 32)
Current estimated heat source temperature = 1st N coefficient × (current saturation temperature-past estimated heat source temperature) + past estimated heat source temperature ... (Equation 33)
Current estimated heat source temperature = 2nd N coefficient × (current saturation temperature-past estimated heat source temperature) + past estimated heat source temperature ... (Equation 34)
Current estimated detector temperature = 3rd P coefficient × (current estimated heat source temperature-past estimated detector temperature) + past estimated detector temperature ... (Equation 41)
Current estimated detection unit temperature = 4th P coefficient × (current estimated heat source temperature-past estimated detection unit temperature) + past estimated detection unit temperature ... (Equation 42)
Current estimated detector temperature = 3N coefficient × (current estimated heat source temperature-past estimated detector temperature) + past estimated detector temperature ... (Equation 43)
Current estimated detection unit temperature = 4th N coefficient × (current estimated heat source temperature-past estimated detection unit temperature) + past estimated detection unit temperature ... (Equation 44)
前記f工程、前記g工程及び前記h工程は、前記第1の時間より長い第2の時間毎に繰り返す
ことを特徴とする請求項8に記載の制御装置。 The a step, the c step, the e step, and the i step are repeated every first time.
The control device according to claim 8, wherein the f step, the g step, and the h step are repeated every second time longer than the first time.
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の制御装置。 The control device according to claim 8 or 9, wherein the first coefficient is a value greater than 0 and less than 1, and the second coefficient is a value greater than 0 and less than 1.
前記駆動部に流れる電流値が予め設定された切換閾値電流未満、又は、前記駆動部に流れる電流の周波数が予め設定された切換閾値周波数以上である場合には、前記検出結果に基づいて得られた温度を、前記制御用推定温度ではなく前記温度検出部が検出した実温度とする
ことを特徴とする請求項8から10のいずれか一項に記載の駆動装置。 The control unit
When the current value flowing through the drive unit is less than the preset switching threshold current, or the frequency of the current flowing through the drive unit is equal to or higher than the preset switching threshold frequency, it is obtained based on the detection result. The driving device according to any one of claims 8 to 10, wherein the temperature is not the estimated temperature for control but the actual temperature detected by the temperature detecting unit.
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の駆動装置。 When the temperature obtained based on the detection result becomes equal to or higher than the abnormal threshold value, the control unit stops the drive unit and then resets the operation of the control unit until the operation of the control unit is reset. The drive device according to any one of claims 1 to 11, wherein the control of the above is not resumed.
前記電力変換部又は前記駆動部で発熱する熱源の近傍に配置された温度検出部による検出結果に基づいて得られた温度が、予め設定された制限閾値以上であり且つ前記制限閾値よりも高い予め設定された異常閾値未満の制限状態である場合は、トルク入力部から入力された指令信号に応じた指令トルクよりも小さい制限トルクを前記駆動部から出力するように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする制御方法。 In a control method that controls a power conversion unit that converts power from a current source and supplies power to the drive unit.
The temperature obtained based on the detection result by the temperature detection unit arranged in the vicinity of the heat source that generates heat in the power conversion unit or the drive unit is equal to or higher than a preset limit threshold value and higher than the limit threshold value in advance. When the limit state is less than the set abnormal threshold value, the power conversion unit is controlled so that the drive unit outputs a limit torque smaller than the command torque corresponding to the command signal input from the torque input unit. A control method characterized by that.
前記検出結果に基づいて得られた温度が、前記異常閾値以上である異常状態の場合は、前記駆動部から出力するトルクがゼロになるように、前記電力変換部を制御する
ことを特徴とする請求項13に記載の制御方法。 The control unit
When the temperature obtained based on the detection result is equal to or higher than the abnormality threshold value, the power conversion unit is controlled so that the torque output from the drive unit becomes zero. The control method according to claim 13.
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