KR20140141502A

KR20140141502A - 모터 제어 장치 및 그것을 구비한 건설 기계

Info

Publication number: KR20140141502A
Application number: KR1020140065068A
Authority: KR
Inventors: 다케시 도미자키; 유이치 하마구치; 다케오 이토; 아키라 나카즈미; 유스케 가미무라
Original assignee: 신포니아 테크놀로지 가부시끼가이샤; 코벨코 겐키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2014-12-10
Also published as: JP2014233169A; EP2808993A3; CN104218861B; EP2808993A2; US9276512B2; US20140354205A1; CN104218861A; EP2808993B1; JP6226565B2

Abstract

본 발명의 과제는, 축전 장치의 방전 시에 있어서 모터의 회전을 억제 가능한 모터 제어 장치 및 그것을 구비한 건설 기계를 제공하는 것이다. 모터 제어 장치(10)는 축전 장치(E)로부터 모터(M)에 공급되는 전류를 제어하는 전류 제어부(1)와, 모터(M)의 회전을 검출하는 회전 검출부(2)를 구비하고, 전류 제어부(1)는 방전 지령에 따라 모터(M)에 d축 전류만을 공급함과 함께, 축전 장치(E)의 방전 시에 회전 검출부(2)에 의해 모터(M)의 회전이 검출된 경우에는, 모터(M)의 회전을 억제하도록 d축 전류를 제어한다.

Description

모터 제어 장치 및 그것을 구비한 건설 기계{MOTOR CONTROL APPARATUS AND CONSTRUCTION MACHINE HAVING THE SAME}

본 발명은 모터 제어 장치 및 그것을 구비한 건설 기계에 관한 것이다.

종래, 구동 기구의 일부를 전동화한 작업 기계 등에 있어서, 메인터넌스성의 확보에 관한 다양한 기술이 제안되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에 기재되어 있는 작업 기계는, 운전이 정지하였을 때, 스위치 동작에 의해 배터리를 직류 모선으로부터 분리하고, 직류 모선에 접속된 콘덴서의 전하를 이용하여 냉각 장치용의 모터만을 구동한다. 이에 의해, 엔진용의 모터를 회전시키는 일 없이 콘덴서의 방전이 행해지고, 직류 모선의 전압은, 메인터넌스를 행하는 작업자가 접촉해도 문제가 없는 정도로까지 저하된다.

그러나 상술한 바와 같은 기술에서는, 냉각 장치용의 모터가 고장난 경우에는 방전을 행할 수 없고, 또한, 냉각 장치를 구비하지 않는 작업 기계에는 적용할 수 없다. 이에 대해, 특허문헌 2에는, 냉각 장치용의 모터가 아니라, 차량 주행용의 모터를 이용하여 배터리의 방전을 행하는 기술이 기재되어 있다. 특허문헌 2에 있어서는, 차량 주행용의 모터의 전기각에 기초하여 소정의 d축 전류를 결정하고, d축 전류만을 모터에 공급함으로써, 모터를 정지시킨 상태에서 배터리의 방전이 행해진다.

일본 특허 공개 제2010-202135호 공보 일본 특허 제3225771호 공보

그런데, 상기 특허문헌 2에 있어서는, 배터리의 방전 시에, d축 전류만이 모터에 공급되도록 전류가 제어되어 있지만, d축 전류의 위상이 본래의 위상에 대해 어긋남으로써, 모터가 회전해 버리는 경우가 있다. 또한, 검출되는 모터의 전기각의 정밀도에 의해서도, 모터가 회전할 가능성이 있다.

따라서 본 발명은 축전 장치의 방전 시에 있어서 모터의 회전을 억제 가능한 모터 제어 장치 및 그것을 구비한 건설 기계를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명에 관한 모터 제어 장치는, 축전 장치로부터 모터에 공급되는 전류를 제어하는 전류 제어부와, 모터의 회전을 검출하는 회전 검출부를 구비한다. 전류 제어부는, 방전 지령에 따라 모터에 d축 전류만을 공급함과 함께, 축전 장치의 방전 시에 회전 검출부에 의해 모터의 회전이 검출된 경우에는, 모터의 회전을 억제하도록 d축 전류를 제어한다.

상기 모터 제어 장치에서는, 축전 장치의 방전이 행해지고 있는 동안에 회전 검출부가 모터의 회전을 검출한 경우에는, 전류 제어부가 모터의 회전을 억제하도록 d축 전류를 제어한다. 이와 같이, 상기 모터 제어 장치는, 모터의 회전을 감시하면서 모터에 공급되는 d축 전류를 제어하므로, 모터가 회전하는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 억제라 함은, 메인터넌스 시, 메인터넌스 작업에 지장이 발생하지 않는 정도로 모터의 회전 수를 작게 하는 것, 또는 모터의 회전을 정지시키는 것을 의미한다.

상기 모터 제어 장치에 있어서, 전류 제어부는, 축전 장치의 방전 시에 회전 검출부에 의해 모터의 회전이 검출된 경우, 모터의 회전이 정지하도록, d축 전류를 모터의 회전이 검출된 시점의 d축 전류보다도 작게 하도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하면, 모터가 회전하지 않는 크기로 d축 전류를 유지할 수 있으므로, 모터를 회전시키는 일 없이, 축전 장치를 효율적으로 방전시킬 수 있다.

또한, 상기 모터 제어 장치에 있어서, 전류 제어부는, 축전 장치의 방전 시에 있어서, 회전 검출부에 의해 모터의 회전이 검출된 경우에는, d축 전류의 크기를 제로로 하는 한편, 회전 검출부에 의해 모터의 회전이 검출되지 않은 경우에는, d축 전류를 증가시키도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하면, 모터를 최대한 회전시키지 않도록 하면서, 축전 장치의 방전을 행할 수 있다.

또는, 전류 제어부는, 축전 장치의 방전 시에 회전 검출부에 의해 모터의 회전이 검출된 경우에는, 모터의 회전이 정지할 때까지, d축 전류를 감소시키도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하면, d축 전류를 모터가 회전하지 않는 최대한의 크기로 유지할 수 있으므로, 모터의 회전을 억제하면서, 축전 장치의 방전을 효율적으로 행할 수 있다.

본 발명에 관한 건설 기계는, 모터와, 모터에 전류를 공급하는 축전 장치와, 상기 모터 제어 장치를 구비한다.

상기 건설 기계는, 상기 모터 제어 장치를 구비하고 있으므로, 이 모터 제어 장치에 의해, 모터의 회전을 감시하면서 모터에 공급되는 d축 전류를 제어할 수 있다. 이에 의해, 축전 장치의 방전 중에 모터가 회전하여 차체가 이동하거나 선회하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 및 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치에 있어서의 전류 제어부의 기능 블록도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치에 있어서, 배터리 방전 시에 있어서의 모터 제어 장치 및 배터리의 작동을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치에 있어서의 전류 제어부의 기능 블록도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 변형예에 관한 모터 제어 장치의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 제2 실시 형태의 변형예에 관한 모터 제어 장치의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.

(제1 실시 형태)

이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.

제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(10)의 기능 블록도를 도 1에 도시한다. 모터 제어 장치(10)는 축전 장치(E) 및 모터(M)를 구비하는 건설 기계에 설치되고, 엔진의 구동이나 차체의 선회 등에 사용되는 모터(M)의 회전을 제어한다. 모터 제어 장치(10)는 특히, 축전 장치(E)의 방전 시에, 모터(M)의 회전을 억제함으로써, 건설 기계가 이동하거나 선회하는 것을 방지한다. 또한, 축전 장치(E)는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 배터리, 캐패시터, 1차 전지, 또는 2차 전지 등이어도 된다. 또한, 모터(M)는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 IPM 모터이어도 된다.

모터 제어 장치(10)는 도 1에 도시한 바와 같이, 축전 장치(E)로부터 모터(M)에 공급되는 전류를 제어하는 전류 제어부(1)와, 모터(M)의 회전을 검출하는 회전 검출부(2)를 구비하고 있다. 또한, 모터 제어 장치(10)는 PI 제어부(3A, 3B), 2상 3상 변환부(4), PWM 제어부(5), 주 회로(6), 전류 검출부(7), 3상 2상 변환부(8) 및 속도 검출부(9)도 구비하고 있다.

전류 제어부(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 상위 컨트롤러 등으로부터 토크 지령 T_ref 또는 방전 지령 D_ref가 입력되고, 입력된 지령에 따른 전류 지령을 생성하여 출력한다. 이 전류 제어부(1)는 도 2에 도시한 바와 같이, 전류 지령 산출부(11)와, 부호 변환부(12)와, q축 전류 지령 선택부(13)를 구비하고 있다. 또한, 전류 제어부(1)는 d축 전류 지령 생성부(14)와, d축 전류 지령 선택부(15)를 구비하고 있다.

전류 지령 산출부(11)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 모터(M)의 통상 제어 시에 상위 컨트롤러 등으로부터 출력되는 토크 지령 T_ref 및 속도 검출부(9)에 의해 검출된 모터(M)의 회전 각속도 ω가 입력된다. 전류 지령 산출부(11)는 이 토크 지령 T_ref 및 회전 각속도 ω에 따른 통상 시 q축 전류 지령 I_q1 및 통상 시 d축 전류 지령 I_d1을 공지의 방법으로 산출한다. 전류 지령 산출부(11)는 통상 시 q축 전류 지령 I_q1을 부호 변환부(12)에 출력하고, 통상 시 d축 전류 지령 I_d1을 d축 전류 지령 선택부(15)에 출력한다.

부호 변환부(12)는 도 2에 도시한 바와 같이, 통상 시 q축 전류 지령 I_q1이 토크 지령 T_ref와 동일한 부호가 되도록 통상 시 q축 전류 지령 I_q1을 변환하고, 변환 후의 통상 시 q축 전류 지령 I_q1을 변환 후 q축 전류 지령 I_q2로서 q축 전류 지령 선택부(13)에 출력한다. 보다 상세하게는, 부호 변환부(12)에는, 토크 지령 T_ref, 통상 시 q축 전류 지령 I_q1 및 통상 시 q축 전류 지령 I_q1에 "-1"을 곱한 신호가 입력된다. 부호 변환부(12)는 토크 지령 T_ref가 정인 경우에는 통상 시 q축 전류 지령 I_q1을, 토크 지령 T_ref가 부인 경우에는 통상 시 q축 전류 지령 I_q1에 "-1"을 곱한 신호를 선택하고, 선택한 신호를 변환 후 q축 전류 지령 I_q2로서 q축 전류 지령 선택부(13)에 출력한다.

q축 전류 지령 선택부(13)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 변환 후 q축 전류 지령 I_q2가 입력된다. 또한, 상위 컨트롤러 등으로부터 축전 장치(E)의 방전 지령 D_ref가 출력된 경우, q축 전류 지령 선택부(13)에는 방전 지령 D_ref 및 "0"의 신호가 입력된다. 또한, "0"의 신호는, 방전 지령 D_ref에 따라, 제로 신호 출력부(16)로부터 q축 전류 지령 선택부(13)에 출력된다. q축 전류 지령 선택부(13)는 모터(M)의 통상 제어 시는, 변환 후 q축 전류 지령 I_q2를 q축 전류 지령 I_qref로서 선택하고, 방전 지령 D_ref가 입력된 경우에는, "0"의 신호를 q축 전류 지령 I_qref로서 선택한다. q축 전류 지령 선택부(13)는 도 1에 도시한 바와 같이, q축 전류 지령 I_qref를 PI 제어부(3A)에 출력한다.

d축 전류 지령 생성부(14)에는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 검출부(2)가 출력하는 후술하는 회전 검출 신호 S_r이 입력된다. 또한, 상위 컨트롤러 등으로부터 축전 장치(E)의 방전 지령 D_ref가 출력된 경우, d축 전류 지령 생성부(14)에는 방전 지령 D_ref가 입력된다. d축 전류 지령 생성부(14)는 방전 지령 D_ref가 입력된 경우, 회전 검출 신호 S_r을 참조하여 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 산출하고, d축 전류 지령 선택부(15)에 출력한다. 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'의 산출 방법에 대해서는, 나중에 상세하게 설명한다.

d축 전류 지령 선택부(15)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 방전 시 d축 전류 지령 I_d1' 및 전류 지령 산출부(11)가 산출한 통상 시 d축 전류 지령 I_d1이 입력된다. 또한, 상위 컨트롤러 등으로부터 축전 장치(E)의 방전 지령 D_ref가 출력된 경우, d축 전류 지령 선택부(15)에는 방전 지령 D_ref가 입력된다. d축 전류 지령 선택부(15)는 모터(M)의 통상 제어 시는, 통상 시 d축 전류 지령 I_d1을 d축 전류 지령 I_dref로서 선택하고, 방전 지령 D_ref가 입력된 경우에는, 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 d축 전류 지령 I_dref로서 선택한다. d축 전류 지령 선택부(15)는 도 1에 도시한 바와 같이, d축 전류 지령 I_dref를 PI 제어부(3B)에 출력한다.

회전 검출부(2)는 모터(M)의 회전을 검출하고, 회전 검출 신호 S_r을 속도 검출부(9) 및 3상 2상 변환부(8)에 출력한다. 회전 검출 신호 S_r은, 본 실시 형태에 있어서는 모터(M)의 회전 각도 θ로 한다. 그러나 회전 검출 신호 S_r은, 모터(M)의 회전에 관한 신호이면 특별히 한정되지 않고 예를 들어, 회전수 등을 포함하는 모터(M)의 회전량 및 모터(M)에 발생하는 토크 등을 나타내는 신호이어도 된다. 또한, 회전 검출부(2)로서는, 리졸버, 로터리 인코더 및 자기 센서 등, 다양한 것을 채용할 수 있다.

PI 제어부(3A, 3B)는, PI 제어 방식에서 모터(M)의 회전 속도를 제어하기 위한 전압 지령을 산출한다. 보다 상세하게는, 도 1에 도시한 바와 같이, PI 제어부(3A)에는, 3상 2상 변환부(8)로부터 현재의 q축 전류 I_q가 입력되고, PI 제어부(3A)는, 이 q축 전류 I_q와 q축 전류 지령 I_qref의 편차, 비례 게인 및 적분 게인에 기초하여 q축 전압 지령 V_qref를 산출한다. PI 제어부(3B)에는, 3상 2상 변환부(8)로부터 현재의 d축 전류 I_d가 입력되고, PI 제어부(3B)는, 이 d축 전류 I_d와 d축 전류 지령 I_dref의 편차, 비례 게인 및 적분 게인에 기초하여 d축 전압 지령 V_dref를 산출한다. PI 제어부(3A, 3B)는, 각각, q축 전압 지령 V_qref 및 d축 전압 지령 V_dref를 2상 3상 변환부(4)에 출력한다.

2상 3상 변환부(4)에는, 도 1에 도시한 바와 같이, q축 전압 지령 V_qref 및 d축 전압 지령 V_dref가 PI 제어부(3A, 3B)로부터 입력되고, 모터(M)의 회전 각도 θ가 3상 2상 변환부(8)로부터 입력된다. 2상 3상 변환부(4)는 모터(M)의 회전 각도 θ에 기초하여, q축 전압 지령 V_qref 및 d축 전압 지령 V_dref를 3상 전압 지령 V_uref, V_vref, V_wref로 변환한다.

PWM 제어부(5)는 3상 전압 지령 V_uref, V_vref, V_wref에 따른 PWM 제어 신호 S_pwm을 생성하여 주 회로(6)에 출력한다. 주 회로(6)는 이 PWM 제어 신호 S_pwm에 기초하여 축전 장치(E)의 직류 전압을 교류 전압으로 변환하고, 모터(M)에 3상의 교류 전류를 공급한다.

전류 검출부(7)는 도 1에 도시한 바와 같이, 모터(M)에 흐르는 U상 전류 I_u, W상 전류 I_w를 검출하고, 3상 2상 변환부(8)에 출력한다. 또한, 검출된 U상 전류 I_u, W상 전류 I_w로부터는 V상 전류 I_v가 산출되고, V상 전류 I_v도 3상 2상 변환부(8)에 출력된다.

3상 2상 변환부(8)에는, 도 1에 도시한 바와 같이, U상 전류 I_u, W상 전류 I_w, V상 전류 I_v 및 모터(M)의 회전 각도 θ가 입력된다. 3상 2상 변환부(8)는 모터(M)의 회전 각도 θ에 기초하여, U상 전류 I_u, W상 전류 I_w 및 V상 전류 I_v를 q축 전류 I_q 및 d축 전류 I_d로 변환한다. 상술한 바와 같이, q축 전류 I_q 및 d축 전류 I_d는, 각각, PI 제어부(3A, 3B)에 있어서의 전압 지령의 산출에 사용된다.

속도 검출부(9)는 모터(M)의 회전 각도 θ를 시간으로 미분하여 회전 각속도 ω를 산출하고, 이 회전 각속도 ω를 전류 제어부(1)에 출력한다. 상술한 바와 같이, 회전 각속도 ω는, 전류 제어부(1)에 있어서의 전류 지령의 산출에 사용된다.

이어서, 모터 제어 장치(10), 특히 전류 제어부(1)의 처리 내용에 대해 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다.

모터 제어 장치(10)에 방전 지령 D_ref가 입력되어 있지 않은 경우(스텝 S11에서 아니오의 경우)에는, 모터 제어 장치(10)는 모터(M)의 통상 제어를 행한다(스텝 S12). 통상 제어 시는, 모터 제어 장치(10)에는 상위 컨트롤러 등으로부터 토크 지령 T_ref가 입력되어 있고, 모터 제어 장치(10)는 토크 지령 T_ref에 따라 모터(M)의 회전을 제어한다.

즉, 모터 제어 장치(10)에 있어서, 전류 제어부(1)는 토크 지령 T_ref 및 회전 각속도 ω에 기초하여 산출한 변환 후 q축 전류 지령 I_q2 및 통상 시 d축 전류 지령 I_d1을, 각각, q축 전류 지령 I_qref 및 d축 전류 지령 I_dref로서 출력한다(도 2). 모터(M)는, 이미 설명한 바와 같이, 이 q축 전류 지령 I_qref 및 d축 전류 지령 I_dref에 따라 구동된다.

한편, 상위 컨트롤러 등으로부터 모터 제어 장치(10)에 방전 지령 D_ref가 입력된 경우, 모터 제어 장치(10)는 이 방전 지령 D_ref에 따라, 이하에 설명하는 바와 같이 축전 장치(E)의 방전을 개시한다.

모터 제어 장치(10)에 방전 지령 D_ref가 입력된 경우(스텝 S11에서 예의 경우), 우선, 방전 지령 D_ref가 전류 제어부(1)의 q축 전류 지령 선택부(13), d축 전류 지령 생성부(14) 및 d축 전류 지령 선택부(15)에 입력된다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이, q축 전류 지령 선택부(13)에는 "0"의 신호가 입력되고, q축 전류 지령 선택부(13)는 이 "0"의 신호를 q축 전류 지령 I_qref로서 출력한다(스텝 S13). 즉, q축 전류 지령 I_qref는, 이하의 수학식 1로 나타내어진다.

<수학식 1>

여기서, n은, 모터 제어 장치(10)에 방전 지령 D_ref가 입력된 후에 전류 제어부(1)가 전류 지령을 출력한 횟수이며, I_qref(n)은 n회째에 출력된 q축 전류 지령을 의미한다. 또한, n의 초기값은 "1"로 하고, 전류 지령의 최초의 출력은 1회째의 출력으로 한다.

d축 전류 지령 생성부(14)는 전회 출력된 d축 전류 지령 I_dref에 상수 c를 가산함으로써 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 산출하고, d축 전류 지령 선택부(15)는 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 d축 전류 지령 I_dref로서 출력한다(스텝 S13). 단, 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'의 초기값은 "0"으로 한다. 즉, d축 전류 지령 I_dref는, 이하의 수학식 2-1, 2-2, 3-1 및 3-2로 나타내어진다. 또한, I_dref(n)은 n회째에 출력된 d축 전류 지령을 의미한다. 상수 c는, 적절하게 정하면 되고, 예를 들어 "1"(1sb)로 할 수 있다.

<수학식 2-1>

<수학식 2-2>

<수학식 3-1>

<수학식 3-2>

이와 같이, 모터 제어 장치(10)에 방전 지령 D_ref가 입력된 경우, q축 전류 지령 I_qref를 "0", d축 전류 지령 I_dref를 소정의 값으로 설정함으로써, 모터(M)에는 d축 전류만이 공급된다. 이에 의해, 모터(M)가 회전하는 일 없이 축전 장치(E)의 방전이 행해진다.

단, d축 전류 지령 I_dref의 크기나 모터(M)의 전기각의 검출 정밀도 등에 따라서는 모터(M)가 회전할 가능성이 있다. 이로 인해, 스텝 S13의 처리의 이후, d축 전류 지령 생성부(14)에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 회전 검출부(2)가 검출한 모터(M)의 회전 각도 θ가 입력되고, 회전 각도 θ가 감시된다. d축 전류 지령 생성부(14)는 회전 각도 θ가 변화된 경우(스텝 S14에 있어서 예의 경우), 즉 모터(M)가 회전한 경우에는, 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 "0"으로 설정한다. d축 전류 지령 선택부(15)는 이 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 d축 전류 지령 I_dref로서 출력하고(스텝 S15), 이에 의해, 모터(M)의 회전이 정지한다. q축 전류 지령 선택부(13)가 출력하는 q축 전류 지령 I_qref는, "O"인 상태이다(스텝 S15). 이때의 q축 전류 지령 I_qref 및 d축 전류 지령 I_dref는, 이하의 수학식 4 및 5로 나타내어진다.

<수학식 4>

<수학식 5>

스텝 S13의 처리의 이후, d축 전류 지령 생성부(14)에 있어서 모터(M)의 회전 각도 θ의 변화가 확인되지 않은 경우(스텝 S14에 있어서 아니오의 경우), 모터 제어 장치(10)는 축전 장치(E)의 전압을 확인한다(스텝 S16). 모터 제어 장치(10)는 축전 장치(E)의 전압이 규정값 이하로 되어 있는 경우(스텝 S16에 있어서 예의 경우)는 축전 장치(E)의 방전을 종료한다(END). 모터 제어 장치(10)는 축전 장치(E)의 전압이 규정값까지 저하되어 있지 않은 경우(스텝 S16에 있어서 아니오의 경우)는 스텝 S11로 복귀되어 상술한 처리를 반복한다.

이와 같이, 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(10)는 축전 장치(E)의 방전 시에, 전류 제어부(1)에 의해, 모터(M)에 d축 전류만을 공급함과 함께, 이 d축 전류를 서서히 증가시킨다. 그리고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 회전 검출부(2)에 의해 모터(M)의 회전 각도 θ의 변화가 검출된 경우에는, 전류 제어부(1)는 d축 전류 지령 I_dref를 "0"로 하여 모터(M)의 회전을 정지시킨다. 즉, 전류 제어부(1)는 축전 장치(E)의 방전 시에 있어서, 회전 검출부(2)에 의해 모터(M)의 회전이 검출된 경우에 d축 전류의 크기를 제로로 하는 한편, 회전 검출부(2)에 의해 모터(M)의 회전이 검출되지 않은 경우에는, d축 전류를 증가시킨다. 이로 인해, 모터(M)를 최대한 회전시키지 않도록 하면서, 축전 장치(E)의 방전을 행할 수 있다.

또한, 상기 모터 제어 장치(10)에 의하면, 축전 장치(E)의 방전을 위한 저항을 별도 설치하거나, 냉각 장치 등을 구동하는 모터 등을 이용하지 않고, 축전 장치(E)의 방전을 안전 또한 고속으로 행할 수 있다.

(제2 실시 형태)

이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 도 5 및 도 6을 참조하면서 설명한다. 제1 실시 형태에 있어서 이미 설명한 구성 및 이것에 상당하는 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치는, 전류 제어부(1A)의 d축 전류 지령 생성부(14A)(도 5)에 있어서의 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'의 산출 방법이 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(10)와 다르지만, 그 외의 구성은 제1 실시 형태에 관한 모터 제어 장치(10)와 마찬가지이다. 구체적으로는, 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치는, 축전 장치(E)의 방전 시에 모터(M)가 회전한 경우, 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 "0"으로 하는 것이 아니고, 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 모터(M)가 회전하지 않는 최대한의 값으로 설정한다.

제2 실시 형태에 있어서의 모터 제어 장치의 처리 내용을 도 6에 나타낸다. 또한, 도 6에 있어서, 스텝 S21∼S24 및 S26의 처리는, 제1 실시 형태의 S11∼S14 및 S16의 처리(도 3)와 마찬가지이므로 상세한 설명을 생략하고, 이하에서는, 주로 스텝 S25의 처리에 대해 설명을 행한다.

d축 전류 지령 생성부(14A)는, 스텝 S23의 처리의 이후, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 회전 검출부(2)가 검출한 모터(M)의 회전 각도 θ를 감시한다(스텝 S24). d축 전류 지령 생성부(14A)는, 회전 각도 θ가 변화한 경우(스텝 S24에 있어서 예의 경우), 전회 출력된 d축 전류 지령 I_dref를 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'로 하고, 전류 지령 선택부(15)는 이 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 d축 전류 지령 I_dref로서 출력한다(스텝 S25). 즉, 전류 지령 선택부(15)가 출력하는 d축 전류 지령 I_dref는, 이하의 수학식 6 및 7로 나타내어진다. 또한, 이하의 수학식 6 및 7에 있어서의 변수 k의 초기값은 n이다.

<수학식 6>

<수학식 7>

여기서, d축 전류 지령 I_dref는, 상술한 바와 같이, 초기값이 "0"이며, 스텝 S23의 처리가 행해질 때마다 상수 c가 가산되는 것이므로, 상기 수학식 7에 있어서의 I_dref(k-1)은 I_dref(n)보다도 반드시 작아진다. 즉, 스텝 S25에 있어서는, 모터(M)가 회전한 경우에, 이 모터(M)의 회전을 억제하도록 d축 전류의 크기를 저하시키는 처리가 행해지고 있다.

스텝 S25의 처리의 이후, d축 전류 지령 생성부(14A)는, 모터(M)의 회전 각도 θ를 확인하고(스텝 S24), 회전 각도 θ가 변화되어 있는 경우(스텝 S24에 있어서 예의 경우)는 다시 스텝 S25의 처리를 행한다. 이때, d축 전류 지령 생성부(14)는 전전회에 출력된 d축 전류 지령 I_dref를 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'로 하고, 전류 지령 선택부(15)는 이 방전 시 d축 전류 지령 I_d1'를 d축 전류 지령 I_dref로서 출력한다(스텝 S25). 즉, 상기한 바와 마찬가지로 수학식 6 및 7에 의해 d축 전류 지령 I_dref가 산출되지만, 스텝 S25의 처리를 행할 때마다 상기 수학식 6 및 7에 있어서의 k는 디크리먼트된다.

한편, d축 전류 지령 생성부(14A)에 있어서 회전 각도 θ의 변화가 검출되지 않고, 모터(M)를 회전시키지 않는 정도까지 d축 전류가 작아진 경우(스텝 S24에 있어서 아니오의 경우), 스텝 S26의 처리가 행해진다. 축전 장치(E)의 전압이 규정값까지 저하되어 있지 않고(스텝 S26에 있어서 아니오의 경우), 또한 방전 지령 D_ref가 입력되어 있는 경우(스텝 S21에 있어서 예의 경우)는 다시 스텝 S23의 처리를 행하여 d축 전류 지령 I_dref를 증대시킨다.

이와 같이, 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치의 전류 제어부(1A)는, 축전 장치(E)의 방전 시에, 회전 검출부(2)에 의해 모터(M)의 회전 각도 θ의 변화가 검출된 경우에는, 모터(M)가 회전하지 않는 정도로까지 d축 전류를 저하시킨다. 즉, 전류 제어부(1A)는, 축전 장치(E)의 방전 시에 회전 검출부(2)에 의해 모터(M)의 회전이 검출된 경우에는, 모터(M)의 회전이 정지할 때까지, d축 전류를 감소시킨다. 이로 인해, d축 전류를 모터가 회전하지 않는 최대한의 크기로 유지할 수 있어, 모터(M)의 회전을 억제하면서, 축전 장치(E)의 방전을 효율적으로 행할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에 관한 모터 제어 장치는, 모터(M)를 회전시키지 않는 최대한의 값으로 되도록 d축 전류를 제어하고 있으므로, 보다 고속으로 축전 장치(E)의 방전을 행할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에서는, 스텝 S25의 처리에 의해 모터(M)를 회전시키지 않는 d축 전류의 값으로 된 후, 축전 장치(E)의 전압이 규정값까지 저하되어 있지 않고(스텝 S26에 있어서 아니오의 경우), 또한 방전 지령 D_ref가 입력되어 있는 경우(스텝 S21에 있어서 예의 경우)는 다시 스텝 S23의 처리를 행하여 d축 전류 지령 I_dref를 증대시킨다. 그러나, 스텝 S25의 처리에 의해 모터(M)를 회전시키지 않는 d축 전류의 값으로 된 후에는, 스텝 S23의 처리를 행하지 않고, 이때의 d축 전류 지령 I_dref를 유지하도록 구성할 수도 있다.

이상, 본 발명의 제1 및 제2 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 각 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한, 다양한 변경이 가능하다.

예를 들어, 상기 각 실시 형태에 있어서, 모터 제어 장치에는, 상위 컨트롤러 등으로부터 명확한 방전 지령 D_ref가 입력되어 있었지만, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 축전 장치(E)나 주 회로(6) 등이 수납되어 있는 케이싱(도시 생략)이 개방된 것을 검출하여(스텝 S31에 있어서 예의 경우), 축전 장치(E)의 방전을 개시해도 된다. 이 경우, 상기 케이싱이 개방된 것을 검출한 것이, 본 발명의 「방전 지령」에 상당한다. 상기 케이싱에는, CDS 광 센서나 접점 센서 등을 설치해 두면 된다. 또한, 도 7 및 도 8에 있어서의 스텝 S31 이외의 처리는, 도 3 및 도 6에 있어서 동일한 부호가 부여된 처리와 동일하다.

또한, 상기 각 실시 형태에서는, 모터(M)의 회전이 검출되었을 때, 모터(M)에 공급되는 d축 전류가 작아지도록 d축 전류 지령 I_dref를 제어하고 있었지만, 모터(M)의 회전을 억제할 수 있으면 특별히 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, d축 전류 지령 I_dref의 부호를 교대로 변화시키고, 모터(M)에 흐르는 d축 전류의 방향을 교대로 변화시킴으로써 모터(M)의 회전을 억제하도록 구성해도 된다. 이에 의해, 보다 고속으로 축전 장치(E)를 방전시킬 수 있다.

또한, 상기 각 실시 형태에 관한 모터 제어 장치는, 방전 지령 D_ref가 입력되었을 때에, 제로 신호 출력부(16)로부터 q축 전류 지령 선택부(13)에 "0"의 신호가 입력되도록 구성되어 있었지만, "0"의 신호가 항상 q축 전류 지령 선택부(13)에 입력되도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우도, q축 전류 지령 선택부(13)는 모터(M)의 통상 제어 시는, 변환 후 q축 전류 지령 I_q2를 q축 전류 지령 I_qref로서 출력하고, 방전 지령 D_ref가 입력된 경우에는, "0"의 신호를 q축 전류 지령 I_qref로서 출력한다.

또한, 상기 각 실시 형태에 관한 모터 제어 장치는, 건설 기계에 적용되어 있었지만 이것으로 한정되지 않고, 건설 기계 이외의 기기에 사용해도 된다.

또한, 상기 각 실시 형태에서 설명한 방법 이외의 방법에 의해 d축 전류만을 생성하고, 모터(M)에 공급해도 된다.

또한, 상기 각 실시 형태에서는, 모터(M)는, IPM 모터이었지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 SPM 모터, 또는 교류 모터 등이어도 된다.

10 : 모터 제어 장치
1, 1A : 전류 제어부
2 : 회전 검출부
M : 모터
E : 축전 장치

Claims

축전 장치로부터 모터에 공급되는 전류를 제어하는 전류 제어부와,
상기 모터의 회전을 검출하는 회전 검출부를 구비하고,
상기 전류 제어부는, 방전 지령에 따라 상기 모터에 d축 전류만을 공급함과 함께, 상기 축전 장치의 방전 시에 상기 회전 검출부에 의해 상기 모터의 회전이 검출된 경우에는, 상기 모터의 회전을 억제하도록 상기 d축 전류를 제어하는, 모터 제어 장치.
제1항에 있어서,
상기 전류 제어부는, 상기 축전 장치의 방전 시에 상기 회전 검출부에 의해 상기 모터의 회전이 검출된 경우에는, 상기 모터의 회전이 정지하도록, 상기 d축 전류를 상기 모터의 회전이 검출된 시점의 d축 전류보다도 작게 하는, 모터 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전류 제어부는, 상기 축전 장치의 방전 시에 있어서, 상기 회전 검출부에 의해 상기 모터의 회전이 검출된 경우에는, 상기 d축 전류의 크기를 제로로 하는 한편, 상기 회전 검출부에 의해 상기 모터의 회전이 검출되지 않은 경우에는, 상기 d축 전류를 증가시키는, 모터 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 전류 제어부는, 상기 축전 장치의 방전 시에 상기 회전 검출부에 의해 상기 모터의 회전이 검출된 경우에는, 상기 모터의 회전이 정지할 때까지, 상기 d축 전류를 감소시키는, 모터 제어 장치.
모터와,
상기 모터에 전류를 공급하는 축전 장치와,
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 모터 제어 장치를 구비하는, 건설 기계.