JP5972385B2 - 界磁巻線式回転電機 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1に記載の車両用交流発電機の出力制御方法及び出力制御装置では、温度センサにより車両用交流発電機の温度を検出し、界磁電流を制限することによって、車両用交流発電機を温度上昇から保護している。このため、温度センサを搭載する必要があり、車両用交流発電機のコストアップや構造変更が必要となる問題があった。
そこで、特許文献2では界磁巻線に流れる界磁電流が所定の閾値以上の状態が所定時間継続された場合に、通電する界磁電流を発熱による破損がない範囲に制限することによって、過剰な温度上昇を防止するようにしている。
以下、本発明の実施の形態1に係る界磁巻線式回転電機について図1〜図6を参照して説明する。
なお、界磁巻線式回転電機40は、内燃機関10と結合手段20を介さず直接結合される場合もある。さらに、内燃機関10は、ガソリンエンジン及びディーゼルエンジンのいずれかに限定されるものではない。また、蓄電池30は、界磁巻線式回転電機40専用であってもよく、界磁巻線式回転電機40以外の他の車両用負荷と共有するものであってもよい。
図2に示すように、界磁巻線式回転電機は、大きく分けて3つの部分で構成されている。モータ・ジェネレータ50、電力変換部60及び制御部70である。電力変換部60には、蓄電池30が接続されており、外部から電力の供給を受けている。
そして、外部からの動作指令である外部指令160に従って遷移する動作モードとして、停止、発電、駆動の動作モードを有している。
制御部70は、ゲート駆動部80、駆動制御部90、発電制御部100、界磁電流制御部110、界磁電流検出部120、界磁電流指令部130、界磁電流制限部140、及び界磁電流制限解除部150から構成されている。
また、駆動制御部90は、モータ・ジェネレータ50を駆動するときの電力変換用スイッチング素子63a〜63c、64a〜64cのON/OFFのタイミングを制御する。
さらに、発電制御部100は、モータ・ジェネレータ50の発電時に、同期整流を行うときの電力変換用スイッチング素子63a〜63c、64a〜64cのON/OFFのタイミングを制御する。
ただし、界磁電流指令値Ifが界磁電流制限値Ilimよりも小さい場合、つまり界磁電流指令値If<界磁電流制限値Ilimの関係にある場合には、界磁電流Iを界磁電流指令値Ifに制御する信号を送出する。
なお、界磁電流制御部110は、界磁電流制限部140から界磁電流制限値Ilimを受信しない場合においては、常に界磁電流指令値Ifに基づいて、界磁巻線52に流す界磁電流Iを制御する信号を送出する。
界磁電流制限部140は、記憶部141、界磁電流制限判定部142及び界磁電流制限指令部143から構成されている。記憶部141は、界磁電流閾値記憶部141a、界磁電流積分閾値記憶部141b、界磁電流制限値記憶部141c、界磁電流制限時間記憶部141dからなる。
また、界磁電流制限判定部142は、界磁電流積分手段142aを、界磁電流制限指令部143は、界磁電流制限時間計測手段143aを有している。
この界磁電流制限解除時間TCは、界磁電流Iを制限経過時間だけ制限した場合に、その状態から制限なしで動作可能、つまり過熱による故障が起きない時間以下に設定されている。界磁電流Iの制限を開始してからの経過時間に応じて設定することで、制限開始からの経過時間が長いほど解除時間を長くすることができる。
まず、界磁電流制限判定部142の動作について、図4を参照しながら説明する。
図4は、界磁電流制限部140における界磁電流、界磁電流積分値の時間変化を示すタイムチャートである。
反対に、界磁電流制限判定部142は、界磁電流I<第2の界磁電流閾値Ith2の場合おいて、第2の界磁電流閾値Ith2と界磁電流Iとの差分ΔI2を界磁電流積分値Sから減算(負の方向へ積分)する。
また、界磁電流制限判定部142は、界磁電流I≦第1の界磁電流閾値Ith1であり、かつ界磁電流I≧第2の界磁電流閾値Ith2である場合には、現状の界磁電流積分値Sを維持する。
図5は、界磁電流制限部140における界磁電流を制限している場合の界磁電流、界磁電流積分値及び界磁電流制限時間カウンタの時間変化を示すタイムチャートである。
界磁電流制限指令部143は、界磁電流制限判定部142の判定結果に基づいて、界磁電流Iの制限が必要であると判定された場合には、界磁電流制限値記憶部141cから界磁電流制限値Ilimと、界磁電流制限時間記憶部141dから界磁電流制限時間Tlimを取得し、界磁電流制限時間カウンタClimに界磁電流制限時間Tlimを設定する(下式参照)。
Clim= Tlim
図6は、界磁電流制限部140における界磁電流制限中に、界磁電流制限解除部150から界磁電流制限解除指令を受信した場合の界磁電流、界磁電流積分値、界磁電流制限時間カウンタ及び界磁電流制限解除時間カウンタの時間変化を示すタイムチャートである。
そして、界磁電流制限部140では、界磁電流制限解除部150から界磁電流制限解除指令を受信すると、界磁電流Iの制限を解除し、通常時の界磁電流値にて制御を実施する。これにより、モータ・ジェネレータ50を制限を行わない通常時と同じ状態で、駆動又は発電制御することが可能となる。
40 界磁巻線式回転電機
50 モータ・ジェネレータ
52 界磁巻線
53 電流検出器
60 電力変換部
70 制御部
110 界磁電流制御部
120 界磁電流検出部
130 界磁電流指令部
140 界磁電流制限部
141 記憶部
142 界磁電流制限判定部
143 界磁電流制限指令部
150 界磁電流制限解除部
151 界磁電流制限解除時間記憶部
152 界磁電流制限解除指令部
160 外部指令
Claims (5)
- 界磁巻線を有するモータ・ジェネレータと、
前記界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、
前記界磁電流を制御する界磁電流制御部と、
前記界磁電流検出部で検出された前記界磁電流に基づいて判定値を演算し、前記判定値が所定判定閾値に到達したか否かを判定する界磁電流制限判定部と、前記界磁電流制限判定部により前記判定値が前記所定判定閾値に到達したと判定された場合には、前記界磁電流制御部に対して所定の界磁電流制限時間の間、前記界磁電流を所定許容値以下に制限するように界磁電流制限指令を発生する界磁電流制限指令部とを含む界磁電流制限部と、
前記界磁電流制限部に対して、所定の界磁電流制限解除時間の間、前記界磁電流の制限を解除するように界磁電流制限解除指令を出力する界磁電流制限解除部とを備え、
前記界磁電流制限部は、前記界磁電流制限解除部から前記界磁電流制限解除指令を受けた場合は、前記所定の界磁電流制限解除時間の間、前記界磁電流の制限を解除すると共に、前記界磁電流制限解除部は、前記界磁電流制限部が前記界磁電流の制限を開始してからの経過時間に応じて、前記所定の界磁電流制限解除時間を変化させることを特徴とする界磁巻線式回転電機。 - 前記モータ・ジェネレータは外部からの動作指令に従って遷移する少なくとも一つ以上の動作モードを有しており、
前記界磁電流制限解除部は、前記動作指令が所定の動作モードである場合にのみ、前記界磁電流制限部に対して、前記所定の界磁電流制限解除時間の間、前記界磁電流の制限を解除するように指令することを特徴とする請求項1に記載の界磁巻線式回転電機。 - 前記所定の動作モードは、前記モータ・ジェネレータの駆動動作モードであることを特徴とする請求項2に記載の界磁巻線式回転電機。
- 前記界磁電流制限解除部は、前記界磁電流の制限経過時間が所定時間以下の場合、前記所定の界磁電流制限解除時間をゼロに設定することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の界磁巻線式回転電機。
- 前記界磁電流制限部は、前記所定の界磁電流制限時間を制限中の前記界磁電流の値によって可変とすることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の界磁巻線式回転電機。
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