JP5849468B2 - 電動モータ制御装置 - Google Patents
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Description
(1)第1の手段は、請求項1に記載の発明すなわち、「1または複数の電動モータに設けられる複数の駆動系統のうちの1つである第1駆動系統を構成し、複数のコイルを備える第1界磁手段に供給される電流、および、前記複数の駆動系統のうちの1つである第2駆動系統を構成し、複数のコイルを備える第2界磁手段に供給される電流を個別に制御することによりロータを回転させる電動モータ制御装置において、前記第1界磁手段を構成する前記複数のコイルの温度に基づいて得られる前記第1界磁手段の温度と、前記第2界磁手段を構成する前記複数のコイルの温度に基づいて得られる前記第2界磁手段の温度との差である界磁温度差に基づいて、前記第1界磁手段に供給される電流、および、前記第2界磁手段に供給される電流の少なくとも一方を制御し、前記界磁温度差が基準温度差を超えているとき、前記電動モータに流れる電流に対する前記第1界磁手段の分担率である第1電流係数、および、前記電動モータに流れる電流に対する前記第2界磁手段の分担率である第2電流係数を時間の経過に応じて変化させる」ことを要旨とする。
図1を参照して、電動モータ装置1の制御構成について説明する。
電動モータ装置1は、3相交流電流の供給を受けてロータ14を回転させる電動モータ10と、電動モータ10を制御する制御装置20と、3相交流電流を供給して電動モータ10のロータ14を回転させる第1駆動系統30および第2駆動系統50と、ロータ14の回転角θを検出する回転角センサ70とを有する。
電動モータ10は、3相誘導モータである。電動モータ10には、U相ティース11と、V相ティース12と、W相ティース13と、ロータ14とが設けられている。U相ティース11には、第1駆動系統30が有する第1駆動系統U相巻線31と、第2駆動系統50が有する第2駆動系統U相巻線51とが束ねられた上で巻回されている。V相ティース12には、第1駆動系統30が有する第1駆動系統V相巻線32と、第2駆動系統50が有する第2駆動系統V相巻線52とが束ねられた上で巻回されている。W相ティース13には、第1駆動系統30が有する第1駆動系統W相巻線33と、第2駆動系統50が有する第2駆動系統W相巻線53とが束ねられた上で巻回されている。
制御装置20は、ECUである。制御装置20は、ロータ14の回転角θおよび目標回転数Nsに応じて第1駆動回路制御信号Saおよび第2駆動回路制御信号Sbの少なくとも一方を生成することにより電動モータ10を制御する。また、制御装置20は、記憶部21を有する。
なお、以下では、第1界磁部Mgaの温度を第1界磁温度Taと称し、第2界磁部Mgbの温度を第2界磁温度Tbと称する。また、第1界磁温度Taと第2界磁温度Tbとの差を界磁温度差ΔTと称する。また、第1界磁部Mgaの抵抗を第1界磁抵抗Raと称し、第2界磁部Mgbの抵抗を第2界磁抵抗Rbと称する。また、第1界磁抵抗Raと第2界磁抵抗Rbとの差を界磁抵抗差ΔRと称する。また、第1駆動系統30、および第2駆動系統50の総称として単に駆動系統と称する。
なお、以下では、第1界磁抵抗Raおよび第2界磁抵抗Rbの総称として単に界磁抵抗と称する。
第1界磁温度Taおよび第2界磁温度Tbの計算方法について説明する。
制御装置20は、第1界磁抵抗Raを計算する際に計算した各相コイルのそれぞれの抵抗に基づいて、この各相コイルの温度を推定する。制御装置20は、記憶部21に記憶されている抵抗温度マップを参照する。制御装置20は、記憶部21に記憶されている抵抗温度マップを参照することにより、第1界磁抵抗Raを計算する際に計算した各相コイルの抵抗に対応する各温度を、各相コイルの温度として推定する。制御装置20は、第1界磁部Mgaの各相コイルの温度を推定し、これらの温度の平均値を第1界磁温度Taとして計算する。
制御装置20は、単一制御モードにおいて電動モータ10の制御に用いる駆動系統を選択する方法として、電動モータ装置1が始動する時に選択する第1選択方法と、電動モータ10の制御中に選択する第2選択方法とを有する。
なお、以下では、第1界磁温度Taおよび第2界磁温度Tbのうち相対的に低い界磁温度を低界磁温度Tlowと称する。
なお、以下では、電動モータ10の制御に使用している一方の駆動系統が有する界磁部の界磁温度を使用界磁温度Tuと称する。
制御装置20は、複合制御モードで電動モータ10を制御するとき、第1電流Iaおよび第2電流Ibそれぞれのモータ電流Imに対する分担率を第1電流係数Kaおよび第2電流係数Kbとして計算する。そして、制御装置20は、第1電流係数Kaをモータ電流Imに乗算することにより第1電流Iaを計算し、第2電流係数Kbをモータ電流Imに乗算することにより第2電流Ibを計算する。なお、以下の説明では、第1電流係数Kaおよび第2電流係数Kbの総称として単に電流係数と称する。
第1決定方法について説明する。
図4は、界磁温度差ΔT、第1電流係数Kaおよび第2電流係数Kbを時間tの経過に沿って示すタイミングチャートの一例である。図4(a)は、界磁温度差ΔTの変化を時間tの経過に沿って示している。
ステップS200では、複合制御モードにおける初期の電流係数を決定する初期電流係数決定処理をする。初期駆動系統選択処理および初期電流係数決定処理の詳細はそれぞれ後述する。
ステップS12では、第2基準温度th2以上の界磁温度Thとなった界磁部を有する駆動系統を停止させたか否かを判断する。ステップS12において否定判定したとき、ステップS13において目標トルクτsがトルク基準値thτ以上であるか否かを判定する。一方、ステップS12において肯定判定したとき、ステップS14において、第1電流Iaおよび第2電流Ibのいずれかを計算する。
ステップS400において第1駆動系統30を選択したとき、ステップS14では、モータ電流Imと等しい第1電流Iaを計算する。一方、ステップS400において第2駆動系統50を選択したとき、ステップS14では、モータ電流Imと等しい第2電流Ibを計算する。
ステップS101では、第1界磁温度Ta、および第2界磁温度Tbをそれぞれ計算する。
ステップS201では、第1界磁抵抗Raおよび第2界磁抵抗Rbを計算する。
ステップS202では、ステップS201において計算した第1界磁抵抗Raおよび第2界磁抵抗Rbに基づいて界磁抵抗差ΔRを計算する。
ステップS301では、第1界磁温度Taおよび第2界磁温度Tbを、それぞれ計算する。
ステップS401では、使用界磁温度Tuを計算する。ステップS402では、ステップS401において計算した使用界磁温度Tuが第1基準温度th1以上であるか否かを判定する。
本実施形態の電動モータ装置1によれば以下の効果が得られる。
(1)電動モータ装置1は、界磁温度差ΔTに応じて第1電流Iaおよび第2電流Ibの両方を制御する。
界磁温度差ΔTが基準温度差ΔTxを超えるときには、界磁温度差ΔTが基準温度差ΔTx以下のときと比較してロータ14の回転が不安定になる度合が大きい。この構成では、電動モータ10がそのような状態にあるとき、第1界磁部Mgaおよび第2界磁部Mgbの両方の電流を制御するため、ロータの回転が不安定になることを抑制する効果がより確実に得られる。
この構成によれば、ロータ14の回転トルクτを目標トルクτsに追従させながら、界磁温度差ΔTを「0」にできる。
この構成によれば、界磁抵抗差ΔRが過度に大きい場合、または過度に小さい場合に、第1電流係数Ka、または第2電流係数Kbが過大になることを抑制し、第1電流Ia、または第2電流Ibが過度に流れることを抑制できる。したがって、第1界磁部Mgaおよび第2界磁部Mgbにかかる負荷が過大になることを抑制できる。
本実施形態の電動モータ装置1は、第1実施形態の制御装置20の動作の一部を変更したものである。このため、以下では第1実施形態の電動モータ装置1と異なる点の詳細を説明し、同実施形態と共通する点の説明の一部または全部を省略する。
(8)電動モータ装置1によれば、上記第1実施形態の(3)、(5)〜(7)の効果を奏することができる。
本実施形態の電動モータ装置1は、第1実施形態の制御装置20の動作の一部を変更したものである。このため、以下では第1実施形態の電動モータ装置1と異なる点の詳細を説明し、同実施形態と共通する点についてはその説明の一部、または全部を省略する。
(9)電動モータ装置1によれば、上記第2実施形態の(8)の効果を奏することができる。
本実施形態の電動モータ装置1は、第1実施形態の制御装置20の動作の一部を変更したものである。このため、以下では第1実施形態の電動モータ装置1と異なる点の詳細を説明し、同実施形態と共通する点についてはその説明の一部、または全部を省略する。
第1界磁停止温度Tcおよび第2界磁停止温度Tdは、電動モータ装置1が停止したときの第1界磁温度Taおよび第2界磁温度Tbである。制御装置20は、電動モータ装置1が停止するときに第1界磁温度Taおよび第2界磁温度Tbをそれぞれ第1界磁停止温度Tcおよび第2界磁停止温度Tdとして記憶部21に記憶させる。なお、以下では、第1界磁停止温度Tcおよび第2界磁停止温度の総称として単に界磁停止温度と称する。
(11)電動モータ装置1によれば、上記第2実施形態の(1)〜(7)の効果を奏することができる。
本発明の実施態様は上記実施形態に限られるものではなく、例えば以下に示すように変更することもできる。また以下の各変形例は、上記実施形態についてのみ適用されるものではなく、異なる変形例同士を組み合わせて実施することもできる。
・第1〜第4実施形態(図1)では、単一制御モードと複合制御モードとの切り替えに目標トルクτsを用いるものとしたが、目標トルクτsに代えて、または加えて目標回転数Nsなど他の任意のパラメータを用いることもできる。
Claims (8)
- 1または複数の電動モータに設けられる複数の駆動系統のうちの1つである第1駆動系統を構成し、複数のコイルを備える第1界磁手段に供給される電流、および、前記複数の駆動系統のうちの1つである第2駆動系統を構成し、複数のコイルを備える第2界磁手段に供給される電流を個別に制御することによりロータを回転させる電動モータ制御装置において、
前記第1界磁手段を構成する前記複数のコイルの温度に基づいて得られる前記第1界磁手段の温度と、前記第2界磁手段を構成する前記複数のコイルの温度に基づいて得られる前記第2界磁手段の温度との差である界磁温度差に基づいて、前記第1界磁手段に供給される電流、および、前記第2界磁手段に供給される電流の少なくとも一方を制御し、
前記界磁温度差が基準温度差を超えているとき、前記電動モータに流れる電流に対する前記第1界磁手段の分担率である第1電流係数、および、前記電動モータに流れる電流に対する前記第2界磁手段の分担率である第2電流係数を時間の経過に応じて変化させる
電動モータ制御装置。 - 前記電動モータの始動時において、前記第1界磁手段を構成する前記複数のコイルの抵抗値に基づいて得られる前記第1界磁手段の抵抗値と、前記第2界磁手段を構成する前記複数のコイルの抵抗値に基づいて得られる前記第2界磁手段の抵抗値とに基づいて、前記第1電流係数および前記第2電流係数を設定する
請求項1に記載の電動モータ制御装置。 - 前記第1界磁手段の抵抗値と前記第2界磁手段の抵抗値との差である界磁抵抗差に基づいて前記第1電流係数および前記第2電流係数を設定する
請求項2に記載の電動モータ制御装置。 - 前記界磁抵抗差が増加するにつれて前記第1電流係数および前記第2電流係数の一方を増加させ、前記界磁抵抗差が減少するにつれて前記第1電流係数および前記第2電流係数の他方を増加させる
請求項3に記載の電動モータ制御装置。 - 前記界磁抵抗差に対する前記第1電流係数の傾きの絶対値と、前記界磁抵抗差に対する前記第2電流係数の傾きの絶対値とが互いに等しい
請求項4に記載の電動モータ制御装置。 - 前記第1電流係数と前記第2電流係数との和が1である
請求項1〜5のいずれか一項に記載の電動モータ制御装置。 - 前記1または複数の電動モータが停止するときの前記第1界磁手段の温度および前記第2界磁手段の温度を記憶する
請求項1〜6のいずれか一項に記載の電動モータ制御装置。 - 前記第1界磁手段の熱量と前記第2界磁手段の熱量との差を界磁熱量差として、前記界磁温度差に代わるパラメータとしての前記界磁熱量差に応じて、前記第1界磁手段および前記第2界磁手段の電流を制御する
請求項1〜6のいずれか一項に記載の電動モータ制御装置。
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