JP7363554B2 - モータ制御装置 - Google Patents
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Description
図1に、開示する技術を適用した4輪の自動車1を示す。この自動車1は、ハイブリッド車である。自動車1の駆動源に、エンジン2およびモータ3が搭載されている。これらが協働して、4つの車輪4F,4F,4R,4Rのうち、左右対称状に位置する2輪(駆動輪4R)を回転駆動する。それにより、自動車1は移動(走行)する。
エンジン2は、例えばガソリンを燃料にして燃焼を行う内燃機関である。エンジン2はまた、吸気、圧縮、膨張、排気の各サイクルを繰り返すことで回転動力を発生させる、いわゆる4サイクルエンジンである。エンジン2には、ディーゼルエンジン等、様々な種類や形態があるが、開示する技術では、特にエンジンの種類や形態は限定しない。
モータ3は、第1クラッチ5を介してエンジン2の後方に直列に配置されている。モータ3は、三相の交流によって駆動する永久磁石型の同期モータである。図2に示すように、モータ3は、大略、モータケース31、シャフト32、ロータ33、ステータ34などで構成されている。
ロータ33は、中心に軸孔を有する複数の金属板を積層して構成された円柱状の部材からなる。ロータ33の軸孔にシャフト32の中間部分を固定することで、ロータ33はシャフト32と一体化されている。
ロータ33の周囲には、僅かな隙間(ギャップ)を隔てて円筒状のステータ34が設置されている(インナーロータ型)。ステータ34は、複数の金属板を積層して構成されたステータコア34aと、そのステータコア34aに電線を巻回して構成された複数のコイル36とを有している。
自動車1には、運転者の操作に応じて、その走行をコントロールするために、上述した、ECU20、MCU21、TCU22、BCU23、およびGCU24の各ユニットが設置されている。これらユニットの各々は、CPUやメモリ、インターフェースなどのハードウエアと、データベースや制御プログラムなどのソフトウエアとで構成されている。
MCU21は、モータ3が単独で出力する状態で、あるいは、必要に応じてエンジン2の出力をアシストする状態で、モータ3の回転動力によって自動車1が走行するように制御する。
図4に、簡略化したモータ制御装置のシステム図を示す。図5に、MCU21が行うモータ3の制御の一例を示す。これらを参照しながら、モータ3の具体的な制御の流れについて説明する。なお、モータ3は、駆動電流に対応したトルク電流指令Iq*と、磁化電流に対応した励磁電流指令Id*と、を用いたベクトル制御によって制御されている。
上述したように、このモータ3には、磁力を変更できるマグネット35が用いられている。そして、MCU21(磁化電流制御部21b)が、マグネット35の磁力を変更する制御(磁力変更制御)を実行する。マグネット35の磁力を変更するためには、短時間ではあるが、マグネット35の各磁極35aとコイル36との間に、通常の駆動時よりも大きな磁界が形成されるように、強い磁力(磁化磁力)を印加する必要がある。
静的な磁力変更制御では、磁極35aとコイル36とを位置合わせし、ロータ33の回転を実質的に停止させた状態で磁力変更制御が実行される。具体的には、MCU21(駆動電流制御部21a)が、制御対象磁極および制御対象コイルの双方の位置を合わせる制御(位置合わせ制御)を実行し、制御対象磁極と制御対象コイルとが位置合わせされた状態で、MCU21(磁化電流制御部21b)が磁力変更制御を実行する。
動的な磁力変更制御では、ロータ33の回転中に所定のコイル36が磁極35aを通過する過程で磁力変更制御が実行される。具体的には、ロータ33が回転していて、制御対象コイルが制御対象磁極の周方向における一端から他端まで通過する時に、MCU21(磁化電流制御部21b)が磁力変更制御を実行する。
図9に、磁力変更制御の主な処理を例示する。MCU21は、GCU24を介して、自動車1が停止しているか否かを判定する(ステップS20)。この例の場合、MCU21は、自動車1が停止している時には、静的な磁力変更制御を実行し、自動車1が走行している時には、動的な磁力変更制御を実行する。
2 エンジン
3 モータ
4 車輪
4R 駆動輪
5 第1クラッチ
6 インバータ
7 第2クラッチ
8 変速機
10 バッテリ
20 エンジンコントロールユニット(ECU)
21 モータコントロールユニット(MCU)
21a 駆動電流制御部
21b 磁化電流制御部
22 変速機コントロールユニット(TCU)
23 ブレーキコントロールユニット(BCU)
24 総合コントロールユニット(GCU)
33 ロータ
34 ステータ
35 マグネット(磁力可変マグネット)
35a 磁極
36 コイル
Claims (8)
- 自動車に搭載されるモータ制御装置であって、
複数の磁極が周方向に並ぶように磁石が設置されていて、前記自動車の車輪に回転動力を出力するロータ、および、前記磁石とギャップを隔てて対向する複数のコイルが周方向に並ぶように設置されているステータを有するモータと、
前記ロータが回転自在な状態になるように、前記モータを前記自動車の駆動システムから分離するクラッチと、
前記コイルに流れる磁化電流を制御して、当該コイルに発生する磁力を変更することによって前記磁石の磁力を変更する磁力変更制御を実行する磁化電流制御部を有する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記クラッチを開放状態と連結状態との間で切り替えることにより、前記モータを前記駆動システムから分離した状態で行う静的な磁力変更制御と、前記モータを前記駆動システムから分離していない状態で行う動的な磁力変更制御とが実行可能に構成されており、
前記静的な磁力変更制御では、当該磁力変更制御の対象とされる前記磁極である制御対象磁極の軸線と当該磁力変更制御の対象とされる前記コイルである制御対象コイルの軸線とを位置合わせした状態で、前記磁力変更制御を実行し、
前記動的な磁力変更制御では、前記制御対象コイルが、前記制御対象磁極の前記周方向における一端から他端まで通過するように、前記ロータが回転している時に、前記磁力変更制御を実行するモータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記静的な磁力変更制御では、当該磁力変更制御の実行が開始された場合に、全ての磁極に対して前記磁力変更制御が終了するまで、前記クラッチの前記連結状態への切り替えを禁止するモータ制御装置。 - 請求項1または請求項2に記載のモータ制御装置において、
前記動的な磁力変更制御では、前記ロータの回転が、前記制御装置に設定されている所定の回転数未満の時に前記磁力変更制御を実行し、前記所定の回転数以上の時に前記磁力変更制御を実行しないモータ制御装置。 - 請求項1~3のいずれか1つに記載のモータ制御装置において、
前記複数のコイルは、流れる電流の位相が異なる複数のコイル群で構成されていて、
前記制御装置が、複数の前記コイル群を用いて前記磁力変更制御を実行することにより、全ての前記磁極の磁力を一括して変更するモータ制御装置。 - 請求項1~4のいずれか1つに記載のモータ制御装置において、
前記動的な磁力変更制御では、前前記制御装置が、同じ前記磁極に対して、複数回、前記磁力変更制御を実行することによって前記磁極の磁力を変更するモータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記動的な磁力変更制御では、前前記制御装置が、前記モータを駆動して、前記自動車の車輪に前記回転動力を出力しながら前記磁力変更制御を実行するモータ制御装置。 - 請求項6に記載のモータ制御装置において、
前記モータの電源を構成し、前記コイルに前記磁化電流を通電させるバッテリを更に備え、
前記バッテリの電圧が所定の下限値未満の場合には、前記磁力変更制御の実行が制限されるように構成されており、
前記動的な磁力変更制御の実行を制限する第1下限値は、前記静的な磁力変更制御の実行を制限する第2下限値よりも高い値となっているモータ制御装置。 - 請求項7に記載のモータ制御装置において、
前記自動車がエンジンを備え、
アクセルの操作に基づいて、前記モータおよび前記エンジンが協働して前記自動車を駆動するように構成されていて、
前記バッテリの定格電圧が50V以下であるモータ制御装置。
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- 2020-02-14 JP JP2020023274A patent/JP7363554B2/ja active Active
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