JPH0632722Y2 - 電気自動車用極数切替え誘導電動機 - Google Patents

電気自動車用極数切替え誘導電動機

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JPH0632722Y2
JPH0632722Y2 JP1988007438U JP743888U JPH0632722Y2 JP H0632722 Y2 JPH0632722 Y2 JP H0632722Y2 JP 1988007438 U JP1988007438 U JP 1988007438U JP 743888 U JP743888 U JP 743888U JP H0632722 Y2 JPH0632722 Y2 JP H0632722Y2
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poles
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induction motor
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由浩 川島
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Description

【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は電気自動車用極数切替え誘導電動機、特に巻線
の極数を切り替えて速度制御を行う誘導電動機を用いて
電気自動車を駆動する電気自動車用極数切替え誘導電動
機の制御に関するものである。
[従来の技術] 誘導電動機は、固定子巻線に交流電流を流して回転磁界
を発生させ、これによる電磁誘導作用によって回転子に
所定の回転トルクを与えるものであるが、この誘導電動
機の速度制御方法として巻線の極数を切り替える極数切
替え方式が周知である。
この極数切替え制御は、同期速度が極数に反比例するこ
とを利用したものであり、極数の切替は固定子に複数組
(例えば2組)の巻線を設けていずれか1組を切替える
ことにより、また1組の巻線を設けてこの巻線の途中か
ら端子を引き出しておき、外部制御で巻線を切り替える
ことにより行われる。
これによれば、例えば3極と6極のような1:2の極数比
が得られ、単に極数を切り替えることにより、極数に逆
比例した同期速度にて、2:1の速度比の変換ができるこ
とになり、2段又は3段の段階的な速度変換が可能とな
る。
従来における極数切替えを行う誘導電動機としては、実
願昭62−180633号に示されるものがある。
[考案が解決しようとする課題] ところで、このような極数切替え制御を行う誘導電動機
(モータ)を電気自動車に用いる場合には、極数変更の
際にモータの出力トルクが急激に変化することによるト
ルクショックが生じる。
すなわち、このような誘導電動機では、極数を変更する
と出力トルクが例えば2倍あるいは1/2倍というように
急激に変化することとなり、一般には非連続的な速度変
更を行う場合にのみ用いられている。しかし、電気自動
車においては前記のような非連続的な速度変換ではスム
ーズな走行を確保することができないので、連続的な速
度変換をするための対策が必要となる。
また、誘導電動機を用いた従来の電気自動車では、手動
レバーで前記極数の切替えを行っており、操作の容易化
を図る必要から手動レバーによらずに自動的に極数切替
えを行う装置が要請されている。
考案の目的 本考案は従来の課題に鑑みなされたものであり、その目
的は、極数の切替えを自動的に行うと共に、極数切替え
時のトルクショックをなくすことのできる電気自動車用
極数切替え誘導電動機を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本考案は、固定子巻線の極
数を高速時極数と低速時極数に切り替えて回転速度制御
を行う電気自動車用極数切替え誘導電動機において、誘
導電動機の回転数に応じた低速時最大トルクと、誘導電
動機に対するトルク指令を比較し、この比較結果に応
じ、高速時極数であるときに指令トルクが低速時最大ト
ルク以下となった場合には極数を低速時極数に切替え、
低速時極数である時に指令トルクが低速時最大トルク以
上となった場合には極数を高速時極数に自動的に切り替
える極数切替え手段と、トルク指令とそのトルク指令の
際にあるべき誘導電動機のすべりの関係を規定する特性
曲線を極数別に記憶するトルク−すべり特性曲線記憶部
と、前記極数切替え手段にて極数を切り替える際に、切
替え後の極数と、前記特性曲線に基づいて切替え時のト
ルク指令から求めた切替え後の極数でのすべりと、切替
え時の回転数とからその条件にあった電力周波数を演算
する演算手段と、極数切り替え後の電力周波数をこの演
算手段の演算結果に応じた電力周波数として電動機に電
力を供給する電力供給手段と、 を有することを特徴とする。
[作用] 以上の構成によれば、切り替え手段はその時の回転数に
応じた低速時最大トルクと誘導電動機に対するトルク指
令を比較し、その結果に応じてモータの極数を決定し、
必要なある場合には、極数を変更する。このように、回
転数とトルク指令の両方から極数を決定するためモータ
の出力に応じた最適な極数の選択を自動的に行うことが
できる。
そして、この極数を切替えと同時に、電力供給手段は切
替えられる極数において指令トルクに合った電力周波数
を演算しており、この電力周波数を切替えと同時に電動
機に供給することになる。
従って、極数切替え時のトルク出力の差がなくなってト
ルクショックが低減され、電気自動車をスムーズに走行
できることになる。
[実施例] 以下、図面に基づいて本考案の好適な実施例を説明す
る。
第1図には、本考案に係る極数切替え誘導電動機の回路
ブロックが示されており、電気自動車を駆動するモータ
10には極数の切替えを行うコンタクタ12を介してインバ
ータ14が接続されている。
このインバータ14はインバータコントローラ18により制
御されており、インバータ14内のスイッチング素子を切
替え制御することにより、バッテリ22の直流電源を交流
に変換することができる。
本考案において特徴的なことは、従来手動レバーにて行
われていた前記極数の切替えを自動的に行い、かつ極数
切替え時のトルクショックをなくすようにしたことであ
り、このために、実施例では極数切替コントローラ20を
設けている。
この極数切替コントローラ20は、現在のモータ10の回転
数、指令トルクなどの制御信号を入力しており、この制
御信号に基づいてコンタクタ12の開放及び閉成を行うこ
とにより、自動的に極数の切替えを行う。
すなわち、前記回転数及び指令トルクに基づいて電気自
動車を高速側から低速側にあるいは低速側から高速側に
切替えるための所定の速度領域に達したことを判断し、
この時に自動的に固定子巻線の極数を切替えることにな
る。前記モータ10は、実施例では1組の巻線の途中から
端子を引き出すことにより極数を変換する構成となって
おり、固定子巻線の極数の切替えは、各コンタクタ12a,
12b,12cを、低速時の高速時とで次の表に示される開閉
をすることにより行う。
そして、実施例では極数切替え時でのモータ10への電力
供給をカットするためにアンド回路16を設けており、こ
のアンド回路16に、インバータ制御を行っているときに
はHigh信号(S=High)を極数切替えを行う場合にはLo
w信号(S=Low)を、極数切替えコントローラ20から出
力する。これによれば、コンタクタ12でのスパークと端
子の損傷を防止することができる。
また、極数切替コントローラ20は、トルクショックを防
止するためにモータ10に供給する電力の周波数制御を行
っている。
すなわち、第2図には電気自動車用のモータ(誘導電動
機)10のトルク特性曲線が示されており、低速時の最大
トルク極線Tm1(N)は201に、高速時の最大トルク曲
線Tm2(N)は202に示されるものとなる。従って、ト
ルク指令値が、曲線201と座標軸で囲まれるA領域にあ
るか、あるいは曲線201及び曲線202と横座標軸で囲まれ
るB領域にあるかを判断し、かつ現在の極数が低速側か
高速側かを判断することにより、極数の切替を行うこと
ができる。また、このとき、高速側から低速側に変換す
る場合には低速時における指令トルクに最適な電力の周
波数、低速側から高速側に変換する場合には高速時にお
ける指令トルクに最適な電力の周波数が演算されること
になる。
実施例は以上の構成からなり、以下に第4図に基づいて
その作用を説明する。
まず、ステップ101ではモータ10の現在の回転数Nとト
ルク指令Tを制御信号として読み込んでおり、ステッ
プ102に移行してトルク指令Tが前記低速時の最大ト
ルク曲線Tm1(N)より大きいか否かの判別を行う。こ
の場合、トルク指令Tは、第2図に示されるN≦N
では、T≦Tm1(N)の範囲に、N>Nでは、T
≦Tm2(N)の範囲にあるものとする。
このステップ102において、T≦Tm1(N)であると
判別された場合には、現在の状態が低速時か、高速側か
ら低速側へ極数が切り替えられる条件のときであるとし
てステップ103に移行し、T>Tm1(N)であると判
別された場合には、現在の状態が高速時か、低速側から
高速側へ極数が切り替えられる条件のときであるとして
ステップ113に移行する。
そして、前記ステップ103では、第1図のアンド回路16
に対してLowのS信号を出力し、モータ10(コンタクタ1
2)への電力の供給を停止してコンタクタ12のスパーク
と端子の損傷を防止し、ステップ104に移行する。
このステップ104では、現在の切替え状態が低速側か否
かの判別を行っており、“YES”の場合にはステップ106
に移行し、“NO”の場合にはステップ105に移行して、
コンタクタ12を前記表に基づいて操作し、固定子巻線の
極数を高速側から低速側に切り替える。
次のステップ106では、トルク−すべり特性に基づいて
トルク指令Tに合った低速時の電力周波数を、次式に
より演算する。
すなわち、すべりをS (添字iにおいて、1は低速
側を2は高速側を示すものとする)、同期速度[rpm]
をNSi 、回転数[rpm]をN、極数をP、周波数[H
z]を とすると、 S =(NSi −N)/NSi …(1) NSi =120 /P…(2) で表されるものとなり、前記(1)、(2)式から周波
は、 =(PN)/120(1−S )…(3) となる。
そして、本実施例において、すべりS は、第3図に
示されるトルク−すべり特性曲線に基づいて決定され
る。すなわち、本実施例の装置においては、第3図に示
されるように、トルク指令Tと、モータ10においてそ
のトルク指令に対応する出力トルクを得るためのすべり
との関係を極数別に記憶している。この例では、低速時
には低速時の極数に対応する曲線301、高速時には高速
時の極数に対応する曲線302によりトルク指令T*に対
するすべりが求められる。そして、求められたすべりを
利用して電力周波数を決定するためトルク指令Tを考
慮した電力周波数が演算されることになる。
従って、低速時のすべり特性301に基づき、低速時にお
ける指令トルクに合った電力周波数は、 =(PN)/120(1−S ) から求めることができる。
一方、前記ステップ102にて、T>Tm1(N)である
と判別された場合には、ステップ113に移行してアンド
回路16に対してLowのS信号を出力し、モータ10への電
力の供給を停止し、ステップ114に移行する。
このステップ114では、ステップ104と同様に、現在の切
替え状態が低速側か否かの判別を行い、“NO”の場合に
はステップ116に移行し、“YES”の場合にはステップ11
5に移行し、コンタクタ12を前記表に基づいて操作し極
数を低速側から高速側に切り替える。
次のステップ116では、トルク−すべり特性に基づいて
トルク指令Tに合った高速時の電力周波数を、次式に
より演算する。
すなわち、前記(3)式と同様にして、 =(PN)/120(1−S ) となり、前記第3図の高速時のすべり特性302に基づ
き、高速時における指令トルクに合った電力周波数を演
算できることになる。
そして、ステップ107では、インバータコントローラ18
へ電力周波数 及びトルク指令Tを出力してお
り、次のステップ108ではアンド回路16へHighのS信号
が出力されインバータ16の制御状態が解除される。
従って、高速側から低速側に切り替える場合はトルク指
令での低速時における電力周波数が、低速側から高速側
に切り替える場合はトルク指令での高速時における電力
周波数がモータ10に供給されることになり、低速時ある
いは高速時のそれぞれにおいて、すべり等を考慮したト
ルク指令に最適な周波数の電力により、出力トルク差を
なくすことができ、これによりトルクショックのない良
好な制御が可能となる。
[考案の効果] 以上説明したように、本考案によれば、極数の切替えを
自動的に行えるようにしたので、従来のように手動で極
数切替えを行う必要がなく電気自動車の運転操作が簡便
になる。
また、極数切替え時にトルク指令に対して各速度走行時
のすべり等を考慮した最適な電力周波数を供給するよう
にしたので、トルクショックのないスムーズな走行が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係る電気自動車用極数切替え誘導電動
機の好適な実施例を示す回路ブロック図、 第2図は低速時と高速時における最大トルクを示すグラ
フ図、 第3図は低速時と高速時におけるトルク−すべり特性を
示すグラフ図、 第4図は第1図の実施例の作用を示すフローチャート図
である。 10……モータ(誘導電動機) 12……コンタクタ 14……インバータ 16……アンド回路 18……インバータコントローラ 20……極数切替コントローラ 22……バッテリ

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定子巻線の極数を高速時極数と低速時極
    数に切り替えて回転速度制御を行う電気自動車用極数切
    替え誘導電動機において、 誘導電動機の回転数に応じた低速時最大トルクと、誘導
    電動機に対するトルク指令を比較し、この比較結果に応
    じ、高速時極数であるときに指令トルクが低速時最大ト
    ルク以下となった場合には極数を低速時極数に切替え、
    低速時極数である時に指令トルクが低速時最大トルク以
    上となった場合には極数を高速時極数に自動的に切り替
    える極数切替え手段と、 トルク指令とそのトルク指令の際にあるべき誘導電動機
    のすべりの関係を規定する特性曲線を極数別に記憶する
    トルク−すべり特性曲線記憶部と、 前記極数切替え手段にて極数を切り替える際に、切替え
    後の極数と、前記特性曲線に基づいて切替え時のトルク
    指令から求めた切替え後の極数でのすべりと、切替え時
    の回転数とからその条件にあった電力周波数を演算する
    演算手段と、 極数切り替え後の電力周波数をこの演算手段の演算結果
    に応じた電力周波数として電動機に電力を供給する電力
    供給手段と、 を有することを特徴とする電気自動車用極数切替え誘導
    電動機。
JP1988007438U 1988-01-22 1988-01-22 電気自動車用極数切替え誘導電動機 Expired - Lifetime JPH0632722Y2 (ja)

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JPH01113502U JPH01113502U (ja) 1989-07-31
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JP5307583B2 (ja) * 2009-03-03 2013-10-02 マツダ株式会社 電動車両のモータ制御方法および電動車両用駆動装置
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