JP7177890B2 - 統合型スタータージェネレーターの始動に適用される発電機制御装置及びその発電機の始動方法 - Google Patents
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Description
Cp 圧縮上死点
1 発電機制御装置
10 インバータ
12 制御モジュール
122 パルス幅変調ユニット
124 駆動ユニット
124A 第1変換ユニット
124B q軸電流制御器
124C d軸電流制御器
124D 第2変換ユニット
126 負荷検出ユニット
128 ループ制御ユニット
128A 開ループ制御ユニット
128B 閉ループ制御ユニット
130 制御ユニット
130A 推定ユニット
130B 切り替えユニット
140 ローパスフィルタユニット
2 電動発電機(統合型スタータージェネレーター)
3 エンジン
Vdr、Vdr1~Vdr3 駆動電圧
Vdc 直流電圧
Idr、Idr1~ Idr3 駆動電流
PWM パルス幅変調信号
Sc1~Sc3 制御信号
Sl 負荷信号
Sid d軸電流信号
Siq q軸電流信号
Svd d軸電圧信号
Svq q軸電圧信号
Vi1 第1負荷情報
Vi2 第2負荷情報
Vth 第1閾値
Cc 制御コマンド
Cc1 第1制御コマンド
Cc2 第2制御コマンド
Cid、Ciq 電流コマンド
θr 角度コマンド
Cs 始動コマンド
Cclose 閉ループ制御コマンド
Ipeak 電流ピーク値
f 周波数
Sp 回転速度
ω 角速度
θe 電気角度
Rs 等価抵抗
Ls 等価インダクタンス
Vrs、Vls クロス電圧
Vz インピーダンス電圧
Vemf 逆起電力電圧
P1、P2、P3 ポイント
(S100)~(S200)、I~II ステップ
T1~T5 期間
Claims (20)
- 回転子位置センサレスの電動発電機(2)を駆動することによってエンジン(3)を始動させる該電動発電機(2)の発電機始動方法であって、
速度開ループ制御モードにおいて第1周波数と第1振幅を有する第1駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)を入力して該電動発電機(2)の回転子を反転するように駆動し、該電動発電機(2)の駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)と該第1駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)に基づいてd軸電圧信号および/またはq軸電圧信号を取得し、該d軸電圧信号および/または該q軸電圧信号を第1負荷情報(Vi1)とし、該第1負荷情報(Vi1)を確認するステップ(a)と、
該第1負荷情報(Vi1)が重負荷条件を満たしたか否かを確認するステップ(b)と、
該第1負荷情報(Vi1)が重負荷条件を満たしたと判断した場合、該電動発電機(2)の回転子の反転を停止させるステップ(c)と、
該電動発電機(2)を正転させて該エンジン(3)を始動させるように駆動するステップ(d)と、を含み、
該重負荷条件を満たすことは該電動発電機(2)の回転子が該エンジンの圧縮上死点に近接するように反転したことを意味する、ことを特徴とする発電機始動方法。 - 該ステップ(d)は、
第2周波数と第2振幅を有する第2駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)を入力して該電動発電機(2)の反転を駆動するステップ(d1)と、
該駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)と該第2駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)に基づいて該電動発電機(2)の回転速度(Sp)を推定するステップ(d2)と、
該回転速度(Sp)が予め設定された回転速度に達した後、該電動発電機(2)に対して正転閉ループ制御を実行するステップ(d3)と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の発電機始動方法。 - 始動コマンド(Cs)に基づいて予め設定された角度の電流成分を入力して該電動発電機(2)の回転子を該予め設定された角度にするステップ(a0)をステップ(a)の前にさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の発電機始動方法。
- 該ステップ(c)は、
該電動発電機(2)が静止することを待つ予め設定された待ち時間を提供するステップ(c1)を含むことを特徴とする請求項1に記載の発電機始動方法。 - 該ステップ(a)は、
該駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)と該第1駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)に基づいて第2負荷情報(Vi2)を取得するステップ(a1)と、
該第2負荷情報(Vi2)に対してローパスフィルタリングを実行して該第1負荷情報(Vi1)を取得するステップ(a2)と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の発電機始動方法。 - 該第1負荷情報(Vi1)は該電動発電機(2)の負荷量に対応することを特徴とする請求項1に記載の発電機始動方法。
- 該第1負荷情報(Vi1)は該電動発電機(2)のd軸電圧信号(Svd)であり、該d軸電圧信号(Svd)は該駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)が垂直水平軸に対応する垂直軸成分であり、ステップ(c)は、
該第1負荷情報(Vi1)が第1閾値(Vth)以上から該第1閾値(Vth)より小まで変化するか、又は、該第1負荷情報(Vi1)が継続的に該第1閾値(Vth)より小さく予め設定された時間が経過した場合、該重負荷条件を満たしたことを示すステップ(c2-1)を含むことを特徴とする請求項1に記載の発電機始動方法。 - 該第1負荷情報(Vi1)は該電動発電機(2)のq軸電圧信号(Svq)であり、該q軸電圧信号(Svq)は該駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)が垂直水平軸に対応する水平軸成分であり、ステップ(c)は、
該第1負荷情報(Vi1)が第2閾値以下から該第2閾値より大まで変化するか、又は、該第1負荷情報(Vi1)が継続的に該第2閾値より小さく予め設定された時間が経過した場合、該重負荷条件を満たしたことを示すステップ(c2-2)を含むことを特徴とする請求項1に記載の発電機始動方法。 - 回転子位置センサレスの電動発電機(2)に結合され、該電動発電機(2)がエンジン(3)を始動させるように駆動する該電動発電機(2)の始動に適用される発電機制御装置(1)であって、
直流電圧(Vdc)を受信し、該電動発電機(2)に結合されるインバータ(10)と、
該インバータ(10)と該電動発電機(2)に結合され、該インバータ(10)が該直流電圧(Vdc)を駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)と駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)に変換させ、該電動発電機(2)を駆動するように、該インバータ(10)にパルス幅変調信号(PWM)を提供する制御モジュール(12)と、
を含み、
該電動発電機(2)の回転子の正転又は反転を制御して該エンジン(3)を駆動して始動させるように、該制御モジュール(12)は、速度開ループ制御モードにおいて該駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)と該駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)に基づいてd軸電圧信号および/またはq軸電圧信号を取得し、該d軸電圧信号および/または該q軸電圧信号を第1負荷情報(Vi1)とし、該第1負荷情報(Vi1)が対応する重負荷条件を満たしたか否かに基づいて該パルス幅変調信号(PWM)を制御し、
該重負荷条件を満たすことは該電動発電機(2)の回転子が該エンジンの圧縮上死点に近接するように反転したことを意味する、
ことを特徴とする発電機制御装置(1)。 - 該制御モジュール(12)は、
制御信号(Sc1~Sc3)に基づいて該パルス幅変調信号(PWM)を変調するパルス幅変調ユニット(122)と、
該パルス幅変調ユニット(122)と該電動発電機(2)に結合され、該駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)と該駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)に基づいて該第1負荷情報(Vi1)を提供する駆動ユニット(124)と、
該駆動ユニット(124)に結合され、該第1負荷情報(Vi1)が該重負荷条件を満たしたか否かを判断し、判断結果に基づいて負荷信号(Sl)を提供する負荷検出ユニット(126)と、
該負荷検出ユニット(126)と該駆動ユニット(124)に結合され、該負荷信号(Sl)に基づいて該電動発電機(2)が正転又は反転するように駆動する制御コマンド(Cc)を該駆動ユニット(124)に提供するループ制御ユニット(128)と、
を含み、
ここで、該駆動ユニット(124)は該駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)と該制御コマンド(Cc)に基づいて該制御信号(Sc1~Sc3)を生成することを特徴とする請求項9に記載の発電機制御装置(1)。 - 該ループ制御ユニット(128)は、
該駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)が第1周波数と第1振幅である第1駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)を制御するように、該電動発電機(2)が反転するように制御する第1制御コマンド(Cc1)を提供し、該駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)が第2周波数と第2振幅である第2駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)を制御するように、該電動発電機(2)が正転するように制御する第2制御コマンド(Cc2)を提供する開ループ制御ユニット(128A)と、
該電動発電機(2)の回転速度(Sp)が予め設定された回転速度に達したか否かに基づいて該電動発電機(2)に対して正転閉ループ制御を実行する閉ループ制御ユニット(128B)と、を含むことを特徴とする請求項10に記載の発電機制御装置(1)。 - 該駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)に対応するd軸電流信号(Sid)、q軸電流信号(Siq)、d軸電圧信号及びq軸電圧信号に基づいて該回転速度(Sp)を推定する推定ユニット(130A)と、
該回転速度(Sp)に基づいて該駆動ユニット(124)を切り替えて該開ループ制御ユニット(128A)又は該閉ループ制御ユニット(128B)に結合される切り替えユニット(130B)と、を含み、該駆動ユニット(124)と該ループ制御ユニット(128)に結合される制御ユニット(130)をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の発電機制御装置(1)。 - 該開ループ制御ユニット(128A)は、さらに、該電動発電機(2)の回転子を予め設定された角度にする始動コマンド(Cs)を提供することを特徴とする請求項11に記載の発電機制御装置(1)。
- 該制御モジュール(12)は該開ループ制御ユニット(128A)が該第1制御コマンド(Cc1)を提供することと、該第2制御コマンド(Cc2)を提供することとの間に該電動発電機(2)が静止することを待つ予め設定された待ち時間を設定することを特徴とする請求項11に記載の発電機制御装置(1)。
- 該駆動ユニット(124)と該負荷検出ユニット(126)に結合され、該駆動ユニット(124)により提供される第2負荷情報(Vi2)を該第1負荷情報(Vi1)にローパスフィルタリングするローパスフィルタユニット(140)をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の発電機制御装置(1)。
- 該駆動ユニット(124)は該駆動電流(Idr、Idr1~Idr3)と該制御コマンド(Cc)に基づいて該d軸電圧信号(Svd)と該q軸電圧信号(Svq)を生成し、該d軸電圧信号(Svd)と該q軸電圧信号(Svq)を該制御信号(Sc1~Sc3)に変換することを特徴とする請求項10に記載の発電機制御装置(1)。
- 該第1負荷情報(Vi1)は該d軸電圧信号(Svd)であり、該d軸電圧信号(Svd)は該駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)が垂直水平軸に対応する垂直軸成分であることを特徴とする請求項16に記載の発電機制御装置(1)。
- 該重負荷条件は、該第1負荷情報(Vi1)が該重負荷条件を満たしたか否かを判断するための第1閾値以上から該第1閾値より小まで変化し該負荷信号(Sl)を提供するか否か、又は該第1負荷情報(Vi1)が継続的に該第1閾値より小さく予め設定された時間が経過したか否かであることを特徴とする請求項17に記載の発電機制御装置(1)。
- 該第1負荷情報(Vi1)は該q軸電圧信号(Svq)であり、該q軸電圧信号(Svq)は該駆動電圧(Vdr、Vdr1~Vdr3)が垂直水平軸に対応する水平軸成分であることを特徴とする請求項16に記載の発電機制御装置(1)。
- 該重負荷条件は、該第1負荷情報(Vi1)が第2閾値以下から該第2閾値より大まで変化するか、又は、該第1負荷情報(Vi1)が継続的に該第2閾値より小さく予め設定された時間が経過したことであることを特徴とする請求項19に記載の発電機制御装置(1)。
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