JP5893106B1 - モータジェネレータ装置およびその制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、以下では車載用のモータジェネレータ装置を例に挙げて説明するが、この発明はこれに限定されない。
図1はこの発明の実施の形態1によるモータジェネレータ装置のブロック構成図である。図1において1はバッテリ、3は電力変換装置、4はモータジェネレータ、6は電力変換装置3に内蔵した温度センサ、7は電流センサである。
100は電力変換装置3の制御装置で、マイコン9とメモリ15を含む。マイコン9は、モータ制御部10、寿命推定演算部11、タイマ12、PWMコントローラ13、センサ信号入力部14を含む。
なお、以下では例えば半導体スイッチTR1とFWDTR1の並列回路をスイッチング素子TR1とする。
電力変換装置3はバッテリ1からの直流電力を三相交流に変換してモータジェネレータ4を駆動する。また、電力変換装置3はモータジェネレータ4が車両の駆動系から得た回転力で発生する逆起電力を直流電力に変換してバッテリ1の充電を行う。
モータジェネレータ4の駆動制御、バッテリ1の充電制御は制御装置100に内蔵されたモータ制御部10にて電力変換装置3を制御することで行う。モータ制御部10はマイコン9のソフトウェア(S/W)で構成され、PWM(パルス幅変調)コントローラ13から制御信号を発生させて電力変換装置3を制御する。
電流センサ7u、7v、7wはU相、V相、W相に流れる電流値Iu、Iv、Iwを検出し、制御装置100のセンサ信号入力部14へ入力する。
また、詳細な図示は省略されているが、温度センサ6がスイッチング素子(TR)と平滑コンデンサ2のいずれかまたは両方の温度を検出して、制御装置100のセンサ信号入力部14へ入力する。温度センサを各素子毎、相毎、代表して1つの素子等、どのように配置するかは対象となる電力変換装置の使用状況等から適宜選択される。
また、消費寿命の変化率(単位時間当たりの消費寿命時間の変化(増加))を同時に求めてメモリ15に記録する。本実施の形態では消費寿命の過去10演算分の消費寿命を経過時間で除算した値を変化率として求め、メモリ15に記録する。
基準消費寿命推移は、例えばスイッチング素子(TR1−TR6)に流れる電流、スイッチング素子(TR1−TR6)の温度、平滑コンデンサ2の温度等、稼働環境情報の種類毎に異なるものがメモリ15に格納される。
同様に、スイッチング素子TR1−TR6および平滑コンデンサ2に設定された最大温度より低い上限温度を設定し、スイッチング素子TR1−TR6および平滑コンデンサ2の温度上昇を制限するようにスイッチング素子TR1−TR6に流れる電流を制御する。
また、スイッチング周波数を低下させることで平滑コンデンサに流れるリプル電流を低下させ、平滑コンデンサの発熱を減少させ、装置寿命への影響を軽減することで、同様な効果をもたらすことができる。
なおこの場合、スイッチング素子に流れる電流を電流センサ7からの信号でモニタするようにしてもよい。
図3はこの発明の実施の形態2によるモータジェネレータ装置の概略的なブロック構成図である。図3では、2系統の電力変換装置3a,3b、モータジェネレータ4a,4bを車両に搭載している。制御装置100aは2系統の電力変換装置3a,3bとモータジェネレータ4a,4bを個別に制御するマイコン9とメモリ15を搭載している。
すなわち、本実施の形態では、モータジェネレータユニットが、モータジェネレータと電力変換装置が接続されてなる2系統のモータジェネレータ部と、各モータジェネレータ部の電力変換装置に共通に接続された1つのバッテリからなる。
また図示は省略したが、電力変換装置3a,3bにはそれぞれに上記実施の形態1と同様に温度センサ6と電流センサ7が設けられている。
また、車両の前輪の駆動系とモータジェネレータ4aの駆動軸が結合し、後輪の駆動系とモータジェネレータ4bの駆動軸が結合されている。
寿命推定演算部11は上記実施の形態1と同様に設定されたタイミングごとに電力変換装置3aとモータジェネレータ4aの系統と電力変換装置3bとモータジェネレータ4bの系統ごとに実稼働時の消費寿命推移、消費寿命推移の変化率を求め、メモリ15に更新、追加記録する。モータ制御部10は、同一の設計条件を元にした同一の基準消費寿命推移とその変化率との比較結果を求め、動作制限モードへの移行を判定する。動作制限モードへ移行する条件は実施の形態1と同様である。
図4はこの発明の実施の形態3によるモータジェネレータ装置の概略的なブロック構成図である。図4において16は制御上においてモータジェネレータ装置より上位の車両制御装置である。また車両制御装置16とモータジェネレータ装置の制御装置100aには、CAN(Controller Area Network)インタフェース(I/F)17a,17bがそれぞれ設けられており、車両制御装置16からモータジェネレータ装置の制御装置100aへは指令、モータジェネレータ装置の制御装置100aから車両制御装置16へはモータジェネレータ装置の内部情報が送信される。
モータジェネレータ装置の制御装置100aは受信した指令に従い駆動または発電動作を行い、内部情報を車両制御装置16に送信する。
Claims (7)
- バッテリとモータジェネレータとこれらの間に接続された電力変換装置を含み、前記電力変換装置が、前記バッテリからの直流電力を交流電流に変換して前記モータジェネレータへ供給し、また前記モータジェネレータからの逆起電力を直流電力に変換して前記バッテリへ供給するモータジェネレータユニットと、
前記電力変換装置に関する稼働環境情報を検出するセンサ部と、
前記電力変換装置における電力変換の制御を行う制御装置と、
を備え、
前記制御装置が、
消費寿命推移、および過負荷を判定する基準となる基準消費寿命推移とその変化率を記録するメモリと、
前記稼働環境情報とその継続時間から前記電力変換装置の予め定められた期間毎の消費寿命を演算し、前記メモリの前記消費寿命推移に追加して記録する寿命推定演算部と、
前記電力変換装置の電力変換の制御を行うと共に、前記消費寿命推移およびその変化率のいずれか一方がそれぞれ前記基準消費寿命推移およびその変化率のそれぞれ予め定めた比率以上になった場合に前記電力変換装置の動作を抑制する動作制限を行うモータ制御部と、
を含み、
前記電力変換装置がスイッチング素子と前記スイッチング素子と前記バッテリの間に接続された平滑コンデンサを含み、
前記センサ部が前記平滑コンデンサのための温度センサを含み、
前記モータ制御部が、前記動作制限時に、前記平滑コンデンサの温度が最大値より低い第二の閾値を超えた場合に、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を変更し、前記消費寿命推移の変動率に従って前記第二の閾値または前記スイッチング周波数を変更する、
モータジェネレータ装置。 - 前記稼働環境情報が前記電力変換装置における温度または電流またはこれらの組み合わせである請求項1に記載のモータジェネレータ装置。
- 前記電力変換装置が前記スイッチング素子を含み、
前記センサ部が、前記スイッチング素子のための温度センサを含み、
前記モータ制御部が、前記動作制限時に、前記スイッチング素子の温度が最大値より低い第一の閾値を超えた場合に、前記スイッチング素子に流れる電流が第一の電流制限値以下になるよう制御し、前記消費寿命推移の変動率に従って前記第一の閾値または前記第一の電流制限値を変更する請求項1または2に記載のモータジェネレータ装置。 - 前記モータジェネレータユニットが、それぞれモータジェネレータと電力変換装置が接続されてなる複数系統のモータジェネレータ部と、前記各モータジェネレータ部の前記電力変換装置に共通に接続された1つのバッテリからなり、
前記制御装置が、前記各電力変換装置における電力変換の制御を行うと共に、同一の前記基準消費寿命推移に従ってそれぞれに前記動作制限を行う請求項1から3までのいずれか1項に記載のモータジェネレータ装置。 - 前記動作制限を無効にする動作指令を外部の前記制御装置の上位の制御装置から受けた場合には、前記制御装置が前記消費寿命推移と前記基準消費寿命推移の比較結果による前記動作制限を行わない請求項1から4までのいずれか1項に記載のモータジェネレータ装置。
- 前記モータジェネレータ装置が車載用の装置である請求項1から5までのいずれか1項に記載のモータジェネレータ装置。
- バッテリとモータジェネレータとこれらの間に接続された電力変換装置を含み、前記電力変換装置が、前記バッテリからの直流電力を交流電流に変換して前記モータジェネレータへ供給し、また前記モータジェネレータからの逆起電力を直流電力に変換して前記バッテリへ供給するモータジェネレータユニットの電力変換制御を、前記電力変換装置を制御することにより行うモータジェネレータ装置において、
前記電力変換装置に関する稼働環境情報を検出し、
検出された前記稼働環境情報から前記電力変換装置の予め定められた期間毎の消費寿命を演算し消費寿命推移として追加しながら記憶し、
前記消費寿命推移およびその変化率のいずれか一方が、過負荷を判定する基準となる基準消費寿命推移およびその変化率のそれぞれの予め定めた比率以上になった場合に前記電力変換装置の動作を抑制する動作制限を行い、
前記電力変換装置がスイッチング素子と前記スイッチング素子と前記バッテリの間に接続された平滑コンデンサを含み、
前記稼働環境情報として前記平滑コンデンサの温度を検出し、
前記動作制限時に、前記平滑コンデンサの温度が最大値より低い第二の閾値を超えた場合に、前記スイッチング素子のスイッチング周波数を変更し、前記消費寿命推移の変動率に従って前記第二の閾値または前記スイッチング周波数を変更する、
モータジェネレータ装置の制御方法。
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