JP6578789B2 - 回転電機の制御装置 - Google Patents

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Description

回転電機の制御装置であって、特に、回転子の回転角度に関する情報に基づいて、同期回転電機の制御を行う制御装置に関する。

ブラシレスDCモータのような同期回転電機の制御装置は、回転子の回転角度に基づいて、回転電機における力行動作及び回生動作の制御を行う。ここで、回転角度を検出する回転角度検出部に異常が生じると、回転電機の力行動作及び回生動作が困難になる。例えば、特許文献1に記載の技術では、回転電機の各相に生じる誘起電圧を検出し、その誘起電圧から回転角度を求め、回転電機の制御を実施する方法が開示されている。

特開2010−11700号公報

ここで、回転電機の中性点(各相の電機子巻線の中性点)が接地されていない場合、中性点の電圧が変動するため、回転電機の各相に生じる誘起電圧を検出することが困難となる。特に、誘起電圧が小さい場合に、誘起電圧の検出値に含まれる誤差が相対的に大きくなり、誘起電圧の検出値から回転角度を求めることが困難になる。

また、回転角度検出手段に異常が生じた場合のフェールセーフ処理では、回転角度に代えて、回転速度に基づく回転電機の制御を実施する場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、回転角度検出部に異常が生じ、かつ、誘起電圧が小さい状況において、正確に回転電機の回転速度を検出することが可能な回転電機の制御装置を提供すること主たる目的とする。

第1の構成は、回転電機(10)を制御する回転電機の制御装置(40)であって、前記回転電機には、前記回転電機の回転子の回転角度を検出する回転角度検出部(50,51,40)が設けられており、前記回転電機に接続されているインバータ(20)を構成する全ての下アームスイッチング素子、(SUn,SVn,SWn)及び、全ての上アームスイッチング素子(SUp,SVp,SWp)の一方をオン対象スイッチ、他方をオフ対象スイッチとして選択し、前記オン対象スイッチをそれぞれオン状態、前記オフ対象スイッチをそれぞれオフ状態にするとともに、前記回転子の回転によって生じ、前記回転電機から前記オン状態にしたスイッチング素子に流れる誘導電流に基づいて、前記回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部を備え、前記回転角度検出部により検出される前記回転角度に基づいて、前記回転電機を制御するとともに、前記回転角度検出部に異常が生じている場合に、前記回転角度検出部により検出される前記回転角度に代えて、前記回転速度検出部により検出される前記回転速度に基づいて、前記回転電機を制御することを特徴とする。

第1の構成における制御装置は、回転子の回転角度を検出する回転角度検出部に加えて、回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部を備えている。制御装置は、回転角度検出部に異常が生じた場合に、回転速度検出部による回転速度に基づいて、回転電機を制御する。

ここで、回転速度検出部は、インバータの全ての下アームスイッチング素子、及び、全ての上アームスイッチング素子の一方をオン状態、他方をオフ状態にすることで、インバータを短絡状態とする。インバータを短絡状態にすることで、回転電機に生じる誘導電流が、上アームスイッチング素子、又は、下アームスイッチング素子に対して還流される。回転速度検出部は、この還流された誘導電流に基づいて、回転電機の回転速度を算出する。誘導電流は、回転電機の中性点の電位に依存しないため、誘起電圧が小さい場合であっても、正確に回転電機の回転速度を検出することができる。

第2の構成は、前記下アームスイッチング素子が備える二つの電流出力端子のうち低電圧側の端子は、それぞれ基準電位に接続されており、前記回転速度検出部は、前記低電圧側の端子と前記基準電位との間に設けられているシャント抵抗(RU,RV,RW)に生じる電圧に基づいて、前記下アームスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記全ての下アームスイッチング素子を前記オン対象スイッチとして選択するとともに、前記電流検出手段によって検出される電流に基づいて、前記回転電機の回転速度を検出するものであることを特徴とする。

第2の構成では、下アームスイッチング素子の二つの電流出力端子のうち低電圧側の端子は、それぞれ基準電位(接地電位)に接続されている。そして、回転速度検出部は、低電圧側の端子と、基準電位との間に設けられているシャント抵抗に生じる電圧に基づいて、下アームスイッチング素子に流れる電流を検出する。シャント抵抗の両端子のうち一方が基準電位に接続されていることで、シャント抵抗に生じる電圧を簡易な構成で検出することが可能になる。即ち、下アームスイッチング素子に流れる誘導電流を簡易な構成で検出することができる。

第3の構成は、前記インバータは、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子のそれぞれに対し逆並列に接続された還流ダイオード(DUp,DVp,DWp,DUn,DVn,DWn)を備え、前記回転角度検出部に異常が生じている場合、前記回転速度検出部は、所定の検出期間にわたって、前記オン対象スイッチをそれぞれオン状態、前記オフ対象スイッチをそれぞれオフ状態にするとともに、前記回転電機に生じ、前記オン対象スイッチに流れる誘導電流に基づいて、前記回転電機の回転速度を検出し、前記制御装置は、前記検出期間後において、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子を全てオフ状態にすることで、前記還流ダイオードを用いて、前記誘導電流を整流するとともに、前記回転速度検出部により検出される前記回転速度に基づいて、前記回転電機を制御することを特徴とする。

第3の構成では、誘導電流に対して、ダイオード整流を実施する。ここで、回転角度検出部に異常が生じた場合に、回転速度検出手段による検出値を用いて、回転電機を制御することで、回転角度検出部に異常が生じた場合であっても、回転電機の制御を継続できる。

第4の構成は、前記回転速度検出部は、前記オン状態にしたスイッチング素子の温度が所定値を超えた場合に、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子を全てオフ状態にすることを特徴とする。

第4の構成では、オン状態にしたスイッチング素子の温度が所定値を超えた場合に、スイッチング素子を全てオフ状態にすることで、ダイオード整流を実施する。このような構成にすることで、温度上昇によるスイッチング素子への悪影響を抑制することができる。

第5の構成は、前記回転電機は、界磁巻線(12)を備える界磁巻線型回転電機であって、前記制御装置は、前記回転角度検出部に異常が生じている場合に、前記回転速度検出部により検出される前記回転速度に基づいて、前記界磁巻線に生じる界磁磁束を調整することで、前記回転電機における発電を制御することを特徴とする。

第5の構成では、回転速度検出部により検出される回転速度に基づいて、界磁磁束を調整することで、誘導電流を制御する。このような構成にすることで、回転角度検出部に異常が生じた場合であっても、回転電機からインバータに対して、適切な誘導電流を流すことが可能になる。つまり、適切な発電量を発電することが可能になる。

第6の構成は、前記回転角度検出部に加え、さらに、前記回転電機の各相の誘起電圧に基づいて、前記回転電機の回転子の回転角度を検出する補助角度検出部(51,40)を備え、前記回転角度検出部に異常が生じている場合、前記誘起電圧が所定電圧を下回ったことを条件として、前記回転角度検出部により検出される前記回転角度に代えて、前記回転速度検出部により検出される前記回転速度に基づいて、前記回転電機における発電を制御するとともに、前記誘起電圧が前記所定電圧を超えたことを条件として、前記回転角度検出部により検出される前記回転角度に代えて、前記補助角度検出部により検出される前記回転角度に基づいて、前記回転電機を同期制御することを特徴とする。

第6の構成では、回転角度検出部、及び、回転速度検出手段に加え、補助角度検出部を備えている。回転速度検出手段による回転速度の検出では、インバータを一時的に短絡状態とするため、回転速度の検出中は、回転電機における発電を実施することができない。このため、回転電機における発電効率が低下する。また、回転速度に基づいて、同期制御(特に力行動作における制御)を行うことは困難である。

そこで、回転角度検出部に異常が生じている場合において、誘起電圧が所定電圧を超えたことを条件として、補助角度検出部により検出される回転角度に基づいて、回転電機の同期制御を実施する。これにより、回転電機における力行動作及び発電動作が可能になるとともに、発電効率の低下を抑制できる。また、誘起電圧が所定電圧を下回ったことを条件として、回転速度検出部により検出される回転速度に基づいて、回転電機の制御を実施する。これにより、誘起電圧が小さい場合であっても、回転電機における発電を制御することが可能になる。

第7の構成は、前記回転電機は、界磁巻線を備える界磁巻線型回転電機であって、前記インバータは、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子のそれぞれに対し逆並列に接続された還流ダイオードを備え、前記回転角度検出部に異常が生じている場合、前記回転速度検出部は、所定の検出期間にわたって、前記オン対象スイッチをそれぞれオン状態、前記オフ対象スイッチをそれぞれオフ状態にするとともに、前記回転電機に生じ、前記オン対象スイッチに流れる誘導電流に基づいて、前記回転電機の回転速度を検出し、前記制御装置は、前記検出期間後において、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子を全てオフ状態にすることで、前記還流ダイオードを用いて、前記誘導電流を整流するとともに、前記回転速度検出部により検出される前記回転速度に基づいて、前記界磁巻線に生じる界磁磁束を調整することで、前記回転電機における発電を制御することを特徴とする。

第7の構成では、誘導電流に対して、ダイオード整流を実施する。ここで、回転角度検出部に異常が生じた場合に、回転速度検出手段による検出値を用いて、回転電機を制御することで、回転角度検出部に異常が生じた場合であっても、回転電機の制御を継続できる。さらに、回転速度検出部により検出される回転速度に基づいて、界磁磁束を調整することで、誘導電流を制御する。このような構成にすることで、回転角度検出部に異常が生じた場合であっても、回転電機からインバータに対して、適切な誘導電流を流すことが可能になる。つまり、適切な発電量を発電することが可能になる。

本実施形態の電気的構成を表す図。 同期制御における回転角度とスイッチの状態との関係を表す図。 各駆動パターンにおける電流の流れる向きを表す図。 回転角度の変化に伴う誘導電圧の変化と、誘導電圧検出回路の出力波形を表す図。 本実施形態における制御モードの切り替え処理を表す図。 回転速度に基づく回転電機の制御処理を表す図。

以下、本発明にかかる制御装置を車載主機としてエンジンを備える車両に適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図1に示すように、回転電機10は、多相巻線を有する巻線界磁型回転電機であり、具体的には、3相巻線を有する巻線界磁型同期回転電機である。本実施形態では、回転電機10として、スタータ及びオルタネータ(発電機)の機能を統合したISG(integrated Starter Generator)を想定している。特に本実施形態では、エンジンの初回の始動に加えて、所定の自動停止条件が成立する場合にエンジンを自動停止させ、その後、所定の再始動条件が成立する場合にエンジンを自動的に再始動させるアイドリングストップ機能を実行する場合にも、回転電機10がスタータとして機能する。

回転電機10を構成するロータ11(回転子)は、界磁巻線12を備え、また、エンジンのクランク軸と動力伝達が可能とされている。本実施形態において、ロータ11は、ベルトを介してクランク軸に連結(より具体的には直結)されている。回転電機10のステータ13(固定子)には、電機子巻線14(14U,14V,14W)が巻回されている。

回転電機10の電機子巻線14には、インバータ20が接続されている。インバータ20には、直流電源21(二次電池)が接続されている。インバータ20は、U,V,W相高電位側スイッチ(上アームスイッチング素子)SUp,SVp,SWpと、U,V,W相低電位側スイッチ(下アームスイッチング素子)SUn,SVn,SWnとの直列接続体を3組備えている。U,V,W相における上記直列接続体の接続点は、電機子巻線14のU,V,W相の端子に接続されている。

本実施形態では、各スイッチSUp〜SWnとして、IGBTを用いている。そして、各スイッチSUp〜SWnにはそれぞれ、還流ダイオードDUp〜DWnが逆並列に接続されている。また、各スイッチSUp〜SWnとしては、IGBTに限らず、例えばMOSFETであってもよい。また、各スイッチSUp〜SWnとしてMOSFETを用いる場合、還流ダイオードDUp〜DWnとしてMOSFETのボディダイオードを用いてもよい。

インバータ20の高電位側の電流出力端子(各高電位側スイッチのコレクタ側の端子)には、直流電源21の正極端子が接続されている。低電位側の電流出力端子(各低電位側スイッチのエミッタ側の端子)には、直流電源21の負極端子が接続されている。

界磁巻線12には、界磁電流出力部22によって直流電圧が印加可能とされている。界磁電流出力部22は、直流電源21から供給される電力を用いて、界磁巻線12に印加する界磁電圧vfを調整することにより、界磁巻線12に流れる界磁電流ifを制御する。このように、電機子巻線14及び界磁巻線12は共通の直流電源21から電力を供給される。

制御装置40は、界磁電流検出部30から界磁電流ifの検出値を取得する。そして、制御装置40は、界磁電流ifをその指令値if*にフィードバック制御するための操作量として、界磁巻線12に印加する界磁電圧vfの指令値である界磁電圧指令値vf*を算出する。本実施形態では、界磁電流ifの実際値と界磁電流指令値if*との偏差に基づく比例積分制御によって界磁電圧指令値vf*を算出する。

また、制御装置40は、回転電機10のトルク指令値T*と回転角速度ωに基づき、d軸電流id(電機子電流のd軸成分)の指令値であるd軸電流指令値id*、及び、q軸電流iq(電機子電流のq軸成分)の指令値であるq軸電流指令値iq*を算出する。ここで、d軸電流id及びq軸電流iqは、dq軸座標系上におけるd軸電流及びq軸電流の組から成る電流ベクトルの要素である。

また、回転電機10には、回転角度センサ50(回転角度検出部)が設けられている。回転角度センサ50は、ロータ11の回転角度θを検出し、制御装置40に対して、その検出値を出力する。より具体的には、回転角度センサ50は、ロータ11の回転とともに回転する磁束を生じさせる永久磁石と、その回転する磁束の向きを検出する磁気センサとから構成されている。制御装置40は、回転電機10の力行時及び回生時において、回転角度センサ50の検出値である回転角度θに基づいて、インバータ20の制御を実施する。具体的には、図2に示すように、回転角度θに基づいて、各相のスイッチSUp〜SWnの同期制御を実施する。

また、下アームスイッチSUn〜SWnのエミッタ(低電圧側端子)は、基準電位である接地電位(フレームグランド)にそれぞれ接続されている。さらに、下アームスイッチSUn〜SWnのエミッタと接地電位との間には、シャント抵抗RU〜RWがそれぞれ設けられている。制御装置40は、電流が流れることでシャント抵抗RU〜RWに生じる電圧の検出値を取得することで、各スイッチSUn〜SWnに流れる電流の検出値を取得する。制御装置40は、各スイッチSUn〜SWnに流れる電流の検出値に基づいて、U,V,W相に流れる電流iu,iv,iwの値を取得する。そして、制御装置40は、回転角度θに基づいて、各相の電流iu,iv,iwをdq軸電流id,iqに変換する。そして、制御装置40は、dq軸電流id,iqをそれぞれ指令値id*,iq*に近づける制御を行う。

ここで、回転角度センサ50に異常が生じた場合、制御装置40は、回転電機10の力行動作及び回生動作の制御を実施できなくなる。本実施形態では、電機子巻線14の各相(U相コイル14U,V相コイル14V、W相コイル14W)にそれぞれ生じる誘起電圧を検出する誘起電圧検出部51が設けられている。制御装置40は、各コイル14U,14V,14Wに生じる誘起電圧の検出値に基づいて、回転角度θを検出する。つまり、誘起電圧検出部51及び制御装置40は、「補助角度検出部」を構成する。

誘起電圧検出部51は、回転電機10の各相の誘起電圧を検出し、各相の誘起電圧の極性が切替わるタイミングを示す矩形波信号を出力する。具体的には、誘起電圧検出部51は、U相誘起電圧検出部51U、V相誘起電圧検出部51V、及び、W相誘起電圧検出部51Wを備え、各相の誘起電圧と基準電圧とを比較回路により比較し、誘起電圧が基準電圧より大きい場合にハイ状態の信号を出力し、誘起電圧が基準電圧より小さい場合にロー状態の信号を出力する。図3に、各駆動パターン(図2)において、電機子巻線14の各相に流れる電流を表す図を示す。また、図4に、各相の誘起電圧、及び、誘起電圧検出部51が出力する矩形波信号の時間的変化を表すタイミングチャートを示す。

U相が通電されない駆動パターンC,Fに対応する回転角度θが120度〜180度の間、及び、300度〜360度の間において、U相コイル14Uから誘起電圧が出力される。U相誘起電圧検出部51Uは、U相の誘起電圧を基準電圧と比較して極性が切替わるタイミングを示す矩形波信号を出力する。矩形波信号がハイレベルからローレベル、又は、ローレベルからハイレベルに切替わるタイミングが、誘起電圧の極性が切り替わるタイミングとなる。

また、V相が通電されない駆動パターンA,Dに対応する回転角度θが0度〜60度の間、及び、180度〜240度の間において、V相コイル14Vから誘起電圧が出力される。V相誘起電圧検出部51Vは、V相の誘起電圧を基準電圧と比較して極性が切替わるタイミングを示す矩形波信号を出力する。

同様に、W相が通電されない駆動パターンB,Eに対応する60度〜120度の間、及び、240度〜300度の間において、W相の誘起電圧が出力される。W相誘起電圧検出部51Wは、W相の誘起電圧を基準電圧と比較して極性が切替わるタイミングを示す矩形波信号を出力する。

制御装置40は、回転角度センサ50に異常が生じた場合において、誘起電圧検出部51から出力される矩形波信号に基づいて、回転電機10の回転角度θを取得することができる。さらに、制御装置40は、その回転角度θに基づいてインバータ20を制御することで、回転角度センサ50に異常が生じている場合であっても、回転電機10の力行動作及び回生動作を制御することが可能になる。

ここで、各コイル14U,14V,14Wに生じる誘起電圧が小さくなると、誘起電圧検出部51の検出値に基づいて、回転角度θを取得することが困難になる。特に、各コイル14U,14V,14Wが接続されている電機子巻線14の中性点Pが接地されていない場合、つまり、中性点Pが接地電位(基準電位)に接続されていない場合、中性点Pの電位は変動する。中性点Pの電位の変動量が、誘起電圧に比べて大きい場合、誘起電圧に基づく回転角度θの検出が困難になる。

そこで、本実施形態の制御装置40は、回転角度センサ50、及び、誘起電圧検出部51による回転角度θの検出に加え、各相に流れる誘導電流に基づく回転電機10の回転速度Nの検出を実施する。

具体的には、回転速度検出部としての制御装置40は、回転電機10のロータ11が回転している状態で、全ての下アームスイッチSUn〜SWnをオン対象スイッチとして選択し、それぞれオン状態にするとともに、全ての上アームスイッチSUp〜SWpをオフ対象スイッチとして選択し、それぞれオフ状態にする。これにより、インバータ20の下アームスイッチSUn〜SWnは、短絡状態とされる。

インバータ20の下アームスイッチSUn〜SWnが短絡状態とされることで、コイル14U,14V,14Wに生じる誘導電流は、全て下アームスイッチSUn〜SWnに流れることになる。誘導電流は、回転角度θに応じて、図3に示すパターンで流れる。このため、制御装置40は、下アームスイッチSUn〜SWnに流れる電流に基づいて、回転速度Nを算出することができる。具体的には、各相に流れる電流がゼロクロスする時間間隔に基づいて、回転速度Nを算出することができる。そして、算出した回転速度Nに基づいて、回転電機10の制御を行うことができる。具体的には、制御装置40は、回転速度Nが所定値より大きく、回転電機10が過剰な回転速度Nで回転していると判断される場合には、回転電機10における過剰な発電を抑制する。回転電機10における過剰な発電を抑制することで、例えば、ロードダンプパルスによる悪影響を抑制することが可能になる。

また、インバータ20の下アームスイッチSUn〜SWnをそれぞれオン状態にするとともに、上アームスイッチSUp〜SWpをそれぞれオフ状態にすると、回転電機10と直流電源21とが遮断状態とされる。このため、回転速度Nの検出中は、回転電機10において、力行動作も回生動作も不可能となる。そこで、制御装置40は、回転速度Nの検出期間の後、全スイッチSUp〜SWnをオフ状態とすることで、回転電機10において生じる誘導電流を還流ダイオードDUp〜DWnによって整流することで、回転電機10における発電を実施し、直流電源21を充電する。

ダイオード整流による直流電源21の充電時において、制御装置40は、回転速度Nに基づいて、界磁磁束φf(即ち、界磁電流if)を制御する。具体的には、制御装置40は、回転速度Nと界磁電流指令値if*(界磁電流if)とを対応付けるマップを備えており、回転速度Nが所定値より大きい場合に、所定値より小さい場合と比べて、界磁電流指令値if*を小さく設定する。このように界磁電流ifを制御することで、回転速度Nに応じて発電量を適切に調整できる。また、回転電機10における過剰な発電を抑制することができる。

また、本実施形態では、回転角度センサ50に異常が生じている場合に、誘起電圧検出部51の検出値(回転角度θ)に基づく制御と、回転速度検出部としての制御装置40の検出値(回転速度N)に基づく制御と、の2通りの制御が実施できる。本実施形態では、回転角度センサ50に異常が生じている場合に、誘起電圧の大きさに基づいて、上記2通りの制御モードを切り替える。

図5に、制御モードの切り替え処理を示す。本処理は、制御装置40によって、所定周期ごとに実施される。ステップS01において、回転角度センサ50が正常であるか否かを判定する。回転角度センサ50が正常である場合(S01:YES)、ステップS02において、回転角度センサ50による回転角度θの検出値に基づいた制御モード(制御モード1)を選択する。

回転角度センサ50に異常が生じている場合(S01:NO)、ステップS03において、回転電機10に生じている誘起電圧が所定電圧を超えているか否かを判定する。より具体的には、その所定電圧を中性点Pの電圧変動より大きい値に設定し、誘起電圧の振幅と所定電圧とを比較する。誘起電圧が所定電圧を超えている場合(S03:YES)、ステップS04において、誘起電圧検出部51の検出値に基づく制御モード(制御モード2)を選択する。また、誘起電圧が所定電圧を下回る場合(S03:NO)、ステップS05において、回転速度検出部の検出値である回転速度Nに基づく制御モード(制御モード3)を選択する。つまり、制御装置40は、ステップS01,S02,S05の処理により、回転角度センサ50が正常である場合には、回転角度センサ50により検出される回転角度θに基づいて、回転電機10を制御する。そして、制御装置40は、回転角度センサ50に異常が生じている場合に、回転角度θに代えて、回転速度検出部により検出される回転速度Nに基づいて、回転電機10を制御する。

図6に、回転速度検出部の検出値である回転速度Nに基づく制御(制御モード3における制御)における処理を示す。本処理は、制御装置40によって、所定周期ごとに実施される。ステップS11において、回転速度Nを取得後、所定時間が経過しているか否かを判定する。回転速度Nは、発電時において、時間経過に伴い減少していく。そこで、所定時間の経過ごとに、回転速度Nの検出を実施する。これにより、回転速度Nの変化に応じて、界磁磁束φfを変更することが可能になる。

回転速度Nを取得後、所定時間が経過している場合(S11:YES)、ステップS12において、回転速度Nの取得時にオン状態とされるスイッチSUn,SVn,SWnの温度が正常範囲であるか否かを判定する。具体的には、スイッチSUn,SVn,SWnの温度が所定値以上であるか否かを判定する。スイッチSUn,SVn,SWnの温度が正常範囲であると判定されると(S12:YES)、ステップS13において、回転速度Nを取得する。そして、取得した回転速度Nに基づいて、界磁磁束φfの設定、即ち、界磁電流指令値if*の設定を行う。

回転速度Nを取得後、所定時間が経過していない場合(S11:NO)、ステップS15において、スイッチSUp〜SWnを全てオフ状態とすることで、ダイオード整流を行い、回転電機10における発電を実施する。ステップS11,S13〜S15の処理によって、所定の検出期間にわたって回転速度Nを取得し、検出期間後において、回転速度Nに基づいて、回転電機10における発電を実施することが可能になる。ここで、検出期間は、その検出期間において、各相に流れる電流が複数回ゼロクロスするように設定される。また、スイッチSUn,SVn,SWnの温度が正常範囲でない場合(S12:NO)においても、スイッチSUp〜SWnを全てオフ状態とすることで、ダイオード整流を行い、回転電機10における発電を実施する。この制御によって、温度上昇によるスイッチSUn〜SWnへの悪影響を抑制することができる。

(他の実施形態)
・回転電機として、界磁巻線型回転電機以外のものを用いてもよい。例えば、永久磁石型回転電機を用いてもよいし、回転子に永久磁石と界磁巻線との双方を備える回転電機を用いてもよい。

・回転角度センサ50が回転角度検出部に相当する場合に、誘起電圧検出部51(補助角度検出部)を省略する構成としてもよい。

・誘起電圧検出部51が回転角度検出部に相当する場合に、補助角度検出部としての回転角度センサ50を省略する構成としてもよい。また、回転角度検出部として、例えば、レゾルバを用いてもよい。

・回転速度Nの検出時において、下アームスイッチSUn〜SWnをオン対象スイッチとし、上アームスイッチSUp〜SWpをオフ対象スイッチとして選択する構成に代えて、上アームスイッチSUp〜SWpをオン対象スイッチとし、下アームスイッチSUn〜SWnをオフ対象スイッチとして選択する構成としてもよい。

・シャント抵抗RU〜RWを、各相の上アームスイッチSUp〜SWpと下アームスイッチSUn〜SWnとの接続点と、各相のコイル14U〜14Wとの間に設ける構成としてもよい。また、電流検出手段として、シャント抵抗RU〜RWに代えて、ホール素子などを用いてもよい。

・上記実施形態では、回転速度検出部である制御装置40は、各相に流れる電流がゼロクロスする時間間隔に基づいて、回転速度Nを算出する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、各相に流れる電流が極大となるタイミングに基づいて、回転速度Nを算出する構成としてもよい。

10…回転電機、20…インバータ、40…制御装置、50…回転角度センサ、SUn,SVn,SWn…下アームスイッチング素子、SUp,SVp,SWp…上アームスイッチング素子。

Claims (6)

  1. 回転電機(10)を制御する回転電機の制御装置(40)であって、
    前記回転電機には、前記回転電機の回転子の回転角度を検出する回転角度検出部(50)が設けられており、
    前記回転角度検出部に加え、さらに、前記回転電機の各相の誘起電圧に基づいて、前記回転電機の回転子の回転角度を検出する補助角度検出部(51,40)を備え、
    前記回転電機に接続されているインバータ(20)を構成する全ての下アームスイッチング素子、(SUn,SVn,SWn)及び、全ての上アームスイッチング素子(SUp,SVp,SWp)の一方をオン対象スイッチ、他方をオフ対象スイッチとして選択し、前記オン対象スイッチをそれぞれオン状態、前記オフ対象スイッチをそれぞれオフ状態にするとともに、前記回転子の回転によって生じ、前記回転電機から前記オン状態にしたスイッチング素子に流れる誘導電流に基づいて、前記回転電機の回転速度を検出する回転速度検出部を備え、
    前記回転角度検出部により検出される前記回転角度に基づいて、前記回転電機を制御するとともに、前記回転角度検出部に異常が生じている場合、前記誘起電圧が所定電圧を下回ったことを条件として、前記回転角度検出部により検出される前記回転角度に代えて、前記回転速度検出部により検出される前記回転速度に基づいて、前記回転電機における発電を制御するとともに、前記誘起電圧が前記所定電圧を超えたことを条件として、前記回転角度検出部により検出される前記回転角度に代えて、前記補助角度検出部により検出される前記回転角度に基づいて、前記回転電機を同期制御することを特徴とする制御装置。
  2. 前記下アームスイッチング素子が備える二つの電流出力端子のうち低電圧側の端子は、それぞれ基準電位に接続されており、
    前記回転速度検出部は、前記低電圧側の端子と前記基準電位との間に設けられているシャント抵抗(RU,RV,RW)に生じる電圧に基づいて、前記下アームスイッチング素子に流れる電流を検出する電流検出手段を備え、前記全ての下アームスイッチング素子を前記オン対象スイッチとして選択するとともに、前記電流検出手段によって検出される電流に基づいて、前記回転電機の回転速度を検出するものであることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。
  3. 前記インバータは、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子のそれぞれに対し逆並列に接続された還流ダイオード(DUp,DVp,DWp,DUn,DVn,DWn)を備え、
    前記回転角度検出部に異常が生じている場合、
    前記回転速度検出部は、所定の検出期間にわたって、前記オン対象スイッチをそれぞれオン状態、前記オフ対象スイッチをそれぞれオフ状態にするとともに、前記回転電機に生じ、前記オン対象スイッチに流れる誘導電流に基づいて、前記回転電機の回転速度を検出し、
    前記制御装置は、前記検出期間後において、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子を全てオフ状態にすることで、前記還流ダイオードを用いて、前記誘導電流を整流するとともに、前記回転速度検出部により検出される前記回転速度に基づいて、前記回転電機を制御する
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の制御装置。
  4. 前記回転速度検出部は、前記オン状態にしたスイッチング素子の温度が所定値を超えた場合に、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子を全てオフ状態にすることを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
  5. 前記回転電機は、界磁巻線(12)を備える界磁巻線型回転電機であって、
    前記制御装置は、前記回転角度検出部に異常が生じている場合に、前記回転速度検出部により検出される前記回転速度に基づいて、前記界磁巻線に生じる界磁磁束を調整することで、前記回転電機における発電を制御することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制御装置。
  6. 前記回転電機は、界磁巻線を備える界磁巻線型回転電機であって、
    前記インバータは、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子のそれぞれに対し逆並列に接続された還流ダイオードを備え、
    前記回転角度検出部に異常が生じている場合、
    前記回転速度検出部は、所定の検出期間にわたって、前記オン対象スイッチをそれぞれオン状態、前記オフ対象スイッチをそれぞれオフ状態にするとともに、前記回転電機に生じ、前記オン対象スイッチに流れる誘導電流に基づいて、前記回転電機の回転速度を検出し、
    前記制御装置は、前記検出期間後において、前記下アームスイッチング素子及び上アームスイッチング素子を全てオフ状態にすることで、前記還流ダイオードを用いて、前記誘導電流を整流するとともに、前記回転速度検出部により検出される前記回転速度に基づいて、前記界磁巻線に生じる界磁磁束を調整することで、前記回転電機における発電を制御することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の制御装置。
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